Chemia organiczna

Wykład 15
Biocząsteczki: aminokwasy i
peptydy,
lipidy i cukry

Aminokwasy

Związki dwufunkcyjne zawierające:



grupę kwasową (grupa karboksylowa -COOH

i



grupę zasadową ( aminową -NH

2

)

1

2

3

4

5

CH

3

CH

2

CH CH

2

COOH

NH

2

kwas 3-aminopentanowy

(kwas -aminopentanowy)









COOH

NH

2

kwas para-aminobenzoesowy



Aminokwasy w znaczeniu potocznym- kwasy karboksylowe

posiadające grupę aminową w położeniu α (czyli przy

sąsiednim węglu) w stosunku do grupy karboksylowej.



Aminokwasy (α-aminokwasy) występują w przyrodzie w

postaci wolnej lub w postaci związków o budowie

polimerycznej (peptydy, białka).



Dotychczas poznano około 200 aminokwasów, jednak

zaledwie 20 z nich zaliczane jest do tzw. aminokwasów

białkowych.



Αminokwasy występujące w przyrodzie to głównie α-

aminokwasy.

R CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH COOH

NH

2

1

2

3

4

5

6













Najprostszym aminokwasem występującym w organizmach
żywych jest glicyna, czyli kwas aminooctowy (aminoetanowy)



Węgiel C α jest pozostałych białkowych aminokwasach
centrum chiralności, czyli jest to atom C posiadający cztery
różne podstawniki (za wyjątkiem glicyny wszystkie
pozostałe aminokwasy są optycznie czynne).



W przyrodzie większość aminokwasów to L-aminokwasy:

COOH

R

H

2

N

H

CH

2

COOH

NH

2

H

2

N

-

CH

2

COOH

C

NH

2

COOH

H

H

kwas aminoetanowy = kwas aminooctowy = glicyna (Gly)

L-aminokwas
grupa NH

2

we wzorze Fischera

przy węglu sąsiednim do
grupy kwasowej -COOH
po lewej stronie



Ponieważ aminokwasy zawierają zarówno grupę kwasową,
jaki i zasadową, ulegają one wewnątrzcząsteczkowej reakcji
kwas-zasada i występują głównie w formie jonu dipolowego
albo obojnaczego (lub Zwitterjonu)- czyli inaczej mówiąc
soli wewnętrznej

N

H

H

CH
R

C

O

O

H

N

H

H

H

CH
R

C

O

O

jon obojnaczy

"Zwitterjon"

Grupa NH

2

jest akceptorem protonu , grupa COOH donorem protonu

Jony obojnacze aminokwasów są rodzajem wewnętrznych

soli

i dlatego charakteryzują się wieloma właściwościami

fizycznymi

typowymi dla soli.
Mają duże momenty dipolowe, są rozpuszczalne w wodzie,
ale nierozpuszczalne w węglowodorach,
są substancjami krystalicznymi o wysokich temperaturach

topnienia.

W pH osocza krwi ( pH 7,4) czy przestrzeni śródkomórkowej

(pH 7,1)

grupy karboksylowe istnieją prawie całkowicie jako
jony karboksylowe -COO
a większość grup aminowych (przy Cα) występuje w formie
protonowanej –NH

3

.

To anion karboksylanowy, -COO , a nie grupa

aminowa działa

jako centrum zasadowe i przyłącza proton w

roztworze

kwaśnym:

N CH

H

H

R

C

O

O

H

jon obojnaczy

+

H

3

O

œrodowisko kwaœne

H N

H

H

CH
R

COO

H

H

2

O

kation



Podobnie, to kation amoniowy, -NH

3

, nie zaś grupa

karboksylowa działa jako centrum kwasowe i oddaje
proton w roztworze zasadowym:

N CH
H

H

R

C

O

O

H

+

OH

H

2

O

jon obojnaczy

H N

H

CH
R

COO

anion

środowisko zasadowe

Punkt izoelektryczy pI

to jest takie pH środowiska, w którym

aminokwas, jako cała cząsteczka nie jest obdarzona żadnym
ładunkiem.

kation

H

H N

H

H

CH
R

COO

środowisko kwaśne

jon obojnaczy

N CH

H

H

R

C

O

O

H

środowisko zasadowe

anion

H N

H

CH
R

COO

pH = pI

(np.pH = 10)

(np. pH =2)

Dla aminokwasu obojêtnego

Aminokwasy białkowe :



Aminokwasy obojętne

Glicyna

Gly

G

pI 5,97

NH

2



1

2

CH COOH

2

kwas 2-aminoetanowy

Alanina

Ala

A

pI 6,02

NH

2



1

2

CH COOH

CH

3

3

kwas 2-aminopropanowy

Walina

Val

V

pI 5,97

Egzogenny

NH

2



1

2

CH COOH

CH

CH

3

CH

3

3

4

kwas 2-amino-3-metylobutanowy

Leucyna LeuL

pI 5,98

Egzogenny

NH

2



1

2

CH COOH

CHCH

2

CH

3

CH

3

3

4

5

kwas 2-amino-4-metylopentanowy

Izoleucyna

Ile I

pI 6,02

Egzogenny

NH

2



1

2

CH COOH

CH

CH

2

CH

3

3

4

5

CH

3

kwas 2-amino-3-metylopentanowy



Aminokwasy obojętne zawierające grupę
hydroksylową

Seryna Ser

S

pI 5,68

NH

2



1

2

CH COOH

CH

2

3

OH

kwas 2-amino-3-hydroksypropanowy

pK

3

= ~13

Treonina

Thr

T

pI 5,60

Egzogenny

NH

2



1

2

CH COOH

CH

CH

3

3

OH

4

kwas 2-amino-3-hydroksybutanowy

pK

3

= ~13



Aminokwasy obojętne zawierające siarkę:

Cysteina Cys

C

pI 5,07

NH

2



1

2

CH COOH

CH

3

2

SH

kwas 2-amino-3-merkaptopropanowy

Metionina

Met M

pI 5,75

Egzogenny

NH

2



1

2

CH COOH

CH

CH

2

S

CH

3

3

2

4

kwas 2-amino-4-metylotiobutanowy



Aminokwasy obojętne zawierające drugorzędowy
(dwupodstawiony) atom azotu:

Prolina

Pro

P

pI 6,30

N

H

COOH



1

2

nie daje pozytywnego wyniku reakcji z ninhydryną



Aminokwasy obojętne zawierające układ
aromatyczny lub heteroaromatyczny:

Fenyloalanina Phe F

pI 5,48

Egzogenny

NH

2



1

2

CH COOH

CH

3

2

kwas 2-amino-3-fenylopropanowy

Tyrozyna Tyr

Y

pK

3

= 10,1 pI 5,65

NH

2



1

2

CH COOH

CH

HO

3

2

kwas 2-amino-3-(4'-hydroksyfenylo)propanowy

Tryptofan

Trp

W

pI 5,88

Egzogenny

N

H

CH

2

CH

NH

2

COOH





Aminokwasy kwasowe:

Kwas asparaginowy Asp D

pI 2,87



HOOC CH

2

CH

NH

2

COOH

1

2

3

4

kwas 2-aminobutanodiowy

Kwas glutaminowy Glu E pI 3,22

HOOC CH

2

CH

2

CH

NH

2

COOH

1

2

3

4

5



kwas 2-aminopentanodiowy



Aminokwasy zasadowe:



Lizyna Lys

K

pI 9,74

H

2

N CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH COOH

NH

2











1

2

3

4

5

6

H

2

N (CH

2

)

4

CH

NH

2

COOH

inaczej:

kwas 2,6-diaminoheksanowy

Arginina

Arg R

pI 10,76

Aminokwas niezbędny dla młodych rozwijających się
organizmów

H

2

N C NH

NH

(CH

2

)

3

CH

NH

2

COOH



Histydyna

HisH

pI 7,64

Aminokwas niezbędny dla

młodych

rozwijających się

organizmów

N

N

H



CH

2

CH

NH

2

COOH



Aminokwasy egzogenne

, to takie , które nie są syntezowane

przez organizm ludzki i muszą być dostarczone (w formie gotowej)

z pożywieniem.



W budowie białek biorą także udział dodatkowe aminokwasy

hydroksyprolina i hydroksylizyna powstające w wyniku hydroksylacji

proliny i lizyny.



Cysteina natomiast tworzy z drugą cząsteczką tego samego

aminokwasu połączenie (mostek disiarczkowy(–S─S−), tworząc w ten
sposób cząsteczkę cystyny.



Poza aminokwasami białkowymi w organizmach żywych spotykamy

inne aminokwasy pełniące funkcje metaboliczne (np. tyroksyna-
prekursor hormonów tarczycy, lub 3,4-dihydroksyfenyloalanina-
tzw.DOPA prekursor dopaminy) a także β-alanina (kwas 3-
aminopropanowy), składnik koenzymu A.

N

H

COOH

HO



1

2

hydroksyprolina

H

2

N CH

2

CH CH

2

CH

2

CH COOH

NH

2

OH











1

2

3

4

5

6

hydroksylizyna

S
S

CH

2

CHCOOH
NH

2

CH

2

CHCOOH

NH

2

cystyna

O

CH

2

CHCOOH
NH

2

HO

I

I

I

I

tyroksyna

OH

OH

CH

2

CHCOOH
NH

2

DOPA (3,4-dihydroksyfenyloalanina)

CH

2

CH

2

COOH

NH

2

kwas 3-aminopropanowy (-alanina)

Budowa i nomenklatura peptydów



Najważniejszą reakcją chemiczną aminokwasów jako

związków

dwufunkcyjnych przebiegającą z jednoczesnym

wykorzystaniem obu

grup funkcyjnych (pochodzących od dwóch aminokwasów)

jest reakcja

tworzenia wiązania amidowego

−CO─NH−

zwanego

wiązaniem

peptydowym.



W wyniku tej reakcji powstają związki polimeryczne - zwane

peptydami. Jeżeli połączone zostają dwa aminokwasy powstaje
dipeptyd, z trzech aminokwasów tripeptyd itd.

Tworzenie wiązania peptydowego – reakcja
grupy karboksylowej jednego aminokwasu i
grupy aminowej
drugiego aminokwasu

H

2

N CH

2

C

O

OH

N

H

H

CH

2

COOH

Gly

Gly

H

2

O

H

2

N CH

2

C

O

N

H

CH

2

COOH

(glicyloglicyna)

wi¹ zanie peptydowe

(amidowe)

aminokwas N koñcowy

aminokwas C koñcowy

dipeptyd Gly-Gly

W przypadku obecności w mieszaninie reakcyjnej
dwóch aminokwasów np.:
L-alaniny (Ala) i glicyny (Gly) możliwe jest
powstanie czterech dipeptydów:

H

2

N CH

2

C

O

OH

N

H

H

CHCOOH

CH

3

Gly

H

2

O

H

2

N CH

2

C

O

N

H

CHCOOH
CH

3

wiązanie peptydowe

(amidowe)

aminokwas N końcowy

aminokwas C końcowy

Ala

Dipeptyd Gly-Ala

Ten dipeptyd zbudowany jest z obu aminokwasów –
aminokwas N- końcowy –glicyna
Aminokwas C-końcowy- alaniana

H

2

N CH C

O

OH

CH

3

N

H

H

CH

2

COOH

Gly

H

2

O

H

2

N CH C

O

CH

3

N

H

CH

2

COOH

wiązanie peptydowe

(amidowe)

aminokwas N końcowy

aminokwas C końcowy

Ala

Dipeptyd Ala-Gly

Ten dipeptyd zbudowany jest z obu aminokwasów –
aminokwas N- końcowy –alanina
Aminokwas C-końcowy- glicyna

H

2

N CH

2

C

O

OH

N

H

H

CH

2

COOH

Gly

Gly

H

2

O

H

2

N CH

2

C

O

N

H

CH

2

COOH

(glicyloglicyna)

wi¹ zanie peptydowe

(amidowe)

aminokwas N koñcowy

aminokwas C koñcowy

dipeptyd Gly-Gly

Dipeptyd Gly-Gly

Ten dipeptyd składa się tylko z dwóch cząsteczek glicyny,
która jest aminokwasem N – końcowym i C-końcowym

H

2

N CH C

O

OH

CH

3

N

H

H

CHCOOH

CH

3

H

2

O

H

2

N CH C

O

CH

3

N

H

CHCOOH

CH

3

wiązanie peptydowe

(amidowe)

aminokwas N końcowy

aminokwas C końcowy

Ala

Ala

Ala-Ala

Ten dipeptyd składa się tylko z dwóch cząsteczek alaniny,
która jest aminokwasem N – końcowym i C-końcowym

Kolejność połączenia aminokwasów nosi nazwę

sekwencji

aminokwasów.

AlaGly to nie to samo co GlyAla

Tripeptydy



Tripeptyd zbudowany z trzech L-aminokwasów Gly-Phe-Cys
może mieć również kilka sekwencji aminokwasów,
poniżej podano tripeptyd, którego
aminokwasem N-końcowym (aminokwas ten umieszcza

sie po lewej stronie zapisu wzoru) jest glicyna
a C-końcowym- cysteina (aminokwas ten znajduje się po

prawej stronie zapisu wzoru).
Na wzorze w ramkach ujęto wiązania peptydowe:

H

2

N CH

2

C

O

NH CH

CH

2

C

O

NH CH

CH

2

SH

COOH

aminokwas N koñcowy

aminokwas C koñcowy

Tripeptyd Gly Phe Cys (Glicylofenyloalanylocysteina)

wiazania peptydowe

W celu ustalenia budowy peptydu konieczna jest znajomość

nie tylko

końcowych aminokwasów, lecz również kolejność ich

połączenia, czyli

sekwencja aminokwasów.

Podział peptydów i ustalanie ich budowy

Peptydy dzielą się na:



oligopeptydy (do 10 aminokwasów)



polipeptydy (od 11-100 aminokwsów)



białka (masa molowa powyżej 10
000g/mol)

Białka

Klasyfikacja białek



Białka proste – te które w wyniku hydrolizy dają jedynie

aminokwasy



Białka złożone – dają po hydrolizie także inne związki

(np.:węglowodany, tłuszcze, kwasy nukleinowe)

Zależnie od ich trójwymiarowej postaci
Białka fibrylarne (włókienkowe) – składają się z łańcuchów

polipeptydowych ułożonych obok siebie w długie włókna

( kolagen, keratyna).
Ponieważ te białka są odporne i nierozpuszczalne w wodzie, są

one w naturze wykorzystane do budowy tkanek konstrukcyjnych

(ścięgna, kopyta, rogi, mięśnie)



Białka globularne (kłębuszkowe) – zwykle są zwinięte w

zwarty, w przybliżeniu kulisty kształt.
Białka te są zasadniczo rozpuszczalne w wodzie i swobodnie

przemieszczają się w obrębie komórki.
Większość ( z ~2000) znanych enzymów jest globularna.

Struktura białek



Struktura pierwszorzędowa –
sekwencja aminokwasów

Oprócz kolejności aminokwasów w łańcuchu
peptydowym istotną cechą charakterystyczną
białek i polipeptydów jest budowa ich
przestrzenna wpływająca na funkcje biologiczne
białek i polipeptydów.

Lipidy

Związki naturalne, zróżnicowana budowa, podobieństwo cech
fizycznych nierozpuszczalne w H

2

O, rozpuszczalne w

niepolarnych

i słabo polarnych rozpuszczalnikach organicznych (np. eter

dietylowy,

chloroform, benzen).

Podział lipidów

lipidy

steroidy

izoprenoidy

t³uszcze

woski

fosofolipidy

odmienna budowa

w prównaniu

z t³uszczami

fosfolipidami

i woskami

(gr. lipos = t³uszcz)

prostaglandyny

prostacykliny

i

Podział lipidów

Lipidy dzieli się na proste i złożone



Lipidy proste: estry kwasów tłuszczowych z różnymi
alkoholami

a) tłuszcze właściwe

– estry kwasów tłuszczowych i jednego

alkoholu – 1,2,3-propanotriolu czyli glicerolu (gliceryna)

stąd ta grupa związków nosi również nazwę glicerydów

(acyloglicerole

)

CH

2

OH

CHOH
CH

2

OH

R'COOH

R"COOH

R'''COOH

CH

2

OCOR'

CHOCOR"
CH

2

OCOR'''

gliceryna

kwasy t³uszczowe

t³uszcz

Tłuszcze właściwe są najbardziej rozpowszechnionymi w

przyrodzie

lipidami.
Stanowią źródło energii i rezerwę pokarmową organizmów

roślinnych

i zwierzęcych (rośliny- nasiona, owoce: zwierzęta- tkanka

podskórna).

Otrzymywanie: wtłaczanie, wytapianie, ekstrakcja.

Kwasy karboksylowe wchodzące w skład tłuszczów – tzw.

kwasy

tłuszczowe,

zawierają prosty łańcuch węglowy (nasycony lub

nienasycony) o parzystej liczbie atomów węgla.

Tłuszcze występujące w stanie płynnym nazywa się olejami

(są to

głównie tłuszcze roślinne, wyjątek np „masło kakaowe”).
Tłuszcze roślinne zawierają zawsze w znaczącym udziale

nienasycone

kwasy tłuszczowe.
Tłuszcze zwierzęce są na ogół stałe (wyjątek np. tłuszcz

wielorybi –

tran) i dominujący udział w ich budowie stanowią mają kwasy
nasycone.

Nazewnictwo kwasów tłuszczowych tworzących

tłuszcze:



nasycone –owy (jak w kwasach karboksylowych) i nazwy
zwyczajowe:



nienasycone -enowy, -polienowy

Przykłady kwasów nasyconych występujących
w tłuszczach

CH

3

(CH

2

)

10

COOH

kwas dodekan

owy

(laurynowy)

CH

3

(CH

2

)

14

COOH = C

15

H

31

COOH kwas heksadekan

owy

(palmitynowy)

CH

3

(CH

2

)

16

COOH = C

17

H

35

COOH kwas oktadekan

owy

(stearynowy)

Kwasy nasycone

Przykłady kwasów nienasyconych
występujących w tłuszczach

CH

3

(CH

2

)

7

CH CH(CH

2

)

7

COOH

kwas oktadec - 9-

enowy

kwas 9 - oktadecenowy (oleinowy)

= C

17

H

33

COOH

Kwasy nienasycone

CH

3

(CH

2

)

4

CH CHCH

2

CH=CH(CH

2

)

7

COOH kwas oktadeka - 9,12 -

dienowy

kwas - 9,12 - oktadekadienowy (linolowy)

= C

17

H

31

COOH

CH

3

CH

2

CH CHCH

2

CH CHCH

2

CH CH(CH

2

)

7

COOH

= C

17

H

29

COOH

kwas oktadeka - 9,12,15 -

trienowy

kwas - 9,12,15 - oktadekatrienowy (linolenowy)



Nienasycone kwasy tłuszczowe wchodzące w skład
tłuszczów mają konfigurację Z (cis) przy wiązaniu
podwójnym,



numeracja atomów węgla –zgodna z regułami UPAC
(grupa karboksylowa lokant 1)

lub



stosowana w chemii żywności, od węgla najdalszego od
grupy karboksylowej

COOH

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

COOH

1 2

3

4

5

6

7

8

9

kwas oleinowy

6

5

4

3

2

1

COOH

1

2

3

4

5

6

7

8

9

COOH

10

11

12

13

14

15

16

17

18

COOH

kwas linolowy



Wiązania podwójne mają konfigurację Z (Zusammmen, w

chemii żywności stosuje się ciągle jeszcze często określenie

cis).



Ta ostatnia właściwość decyduje o stanie skupienia

tłuszczów

roślinnych (bogatych w reszty kwasów nienasyconych).
Łańcuch węglowy tych kwasów jest zgięty, co uniemożliwia

ścisłe

upakowanie cząsteczek – i obniża temperaturę topnienia

tłuszczów

zawierających te kwasy.

Niezbędne Nienasycone Kwasy Tłuszczowowe
(NNKT)



Kwasy nienasycone zawierające więcej niż jedno
wiązanie podwójne są bardzo ważne z punktu widzenia
zdrowotnego –



Kwasy te nazywane są Niezbędnymi Nienasyconymi
Kwasami Tłuszczowymi (NNKT)

Przykłady tłuszczów zwierzęcych

Przykłady tłuszczów

C

H

H

O C

O

C

17

H

35

C

H

O C

O

C

17

H

35

C

H

H

O C

O

C

17

H

35

tristearynian glicerolu

(tristearyna)

-

stały

tłuszcz charakterystyczny

organizmów zwierzęcych

C

H

H

O C

O

C

15

H

31

C

H

O C

O

C

17

H

35

C

H

H

O C

O

C

11

H

23

trigliceryd mieszany -stały

tłuszcz charakterystyczny

dla organizmów zwierzęcych

C

H

H

O C

O

C

15

H

31

C

H

O C

O

C

17

H

35

C

H

H

O C

O

C

15

H

31

tluszcz zwierzęcy

(optycznie nieczynny)

C

H

H

O C

O

C

15

H

31

C

H

O C

O

C

17

H

35

C

H

H

O C

O

C

17

H

31

tluszcz zwierzęcy

(optycznie czynny)

dla

Przykłady tłuszczów roślinnych

CH

2

CH

CH

2

O

O

C

C

O

O

C

17

H

33

C

17

H

31

O

C

O

C

17

H

31

trigliceryd mieszany

charakterystyczny dla

tłuszczów roślinnych

CH

2

CH

CH

2

O

O

C

C

O

O

C

17

H

33

C

17

H

33

O

C

O

C

17

H

31

trigliceryd -trioleinian glicerolu

charakterystyczny dla

t³uszczów roœlinnych

ester gliceryny

i kwasów:

oleinowego i linolowego

ciek³y

optycznie nieczynny

CH

2

O

COC

18

H

29

CHO

COC

18

H

29

CH

2

O

COC

18

H

29

trigliceryd (trilinoleinian glicerolu)

charakterystyczny dla tluszczów roœlinnych

Zawartość wybranych kwasów tłuszczowych w
tłuszczach roślinnych i zwierzęcych

tłuszcz

Kwasy

nasycone

*(suma

kwasów C16

+C18)

kwasy

palmitynowy i

stearynowy

Kwas

oleinowy

C18 jedno

wiązanie =

Kwas

linolowyC18

dwa wiązania

=

Masło

46% - 56%

39% - 42%

2%

Smalec

40% - 48%

40% - 50%

3% - 8%

Olej sojowy

9% - 16%

23% -34%

50% -60%

Oliwa
(olej z oliwek

8% - 23%

53% - 86%

4% - 22%

Olej

słonecznikowy

8% - 10%

73% -84%

10% - 12%



Tłuszcze ciekłe mogą być przeprowadzone w tłuszcze stałe
w wyniku reakcji uwodornienia (przyłączenie wodoru do
wiązań podwójnych prowadzone w obecności katalizatora
np. Pt, Pd, Ni).



Reakcja uwodornienia tłuszczów nosi nazwę reakcji
utwardzania tłuszczów.



Reakcja utwardzania tłuszczów wykorzystywana jest w
produkcji utwardzonych tłuszczów roślinnych –margaryn.
Katalizatorem stosowanym w przemyśle jest nikiel.

CH

2

CH

CH

2

O

O

C

C

O

O

C

17

H

33

C

17

H

33

O

C

O

C

17

H

33

3H

2

Ni

Reakcja utwardzania t³uszczu

CH

2

CH

CH

2

O

O

C

C

O

O

C

17

H

35

C

17

H

35

O

C

O

C

17

H

35

trioleinian glicerolu

tristearynian glicerolu

CH

2

CH

CH

2

O

O

C

C

O

O

C

17

H

31

C

17

H

29

O

C

O

C

17

H

33

Ni

Reakcja utwardzania t³uszczu

CH

2

CH

CH

2

O

O

C

C

O

O

C

17

H

35

C

17

H

35

O

C

O

C

17

H

35

tristearynian glicerolu

triglicerian mieszany

6 H

2

Hydroliza tłuszczów



Tłuszcze jak wszystkie estry mogą być hydrolizowane (w
obecności kwasu lub zasady). Reakcja ta polega na
wytworzeniu z estrów jakimi są tłuszcze -kwasów
tłuszczowych (jeżeli reakcja biegnie w środowisku
kwaśnym) i gliceryny.



Jeżeli reakcja biegnie w środowisku zasadowym powstają
sole kwasów tłuszczowych (mydła) i gliceryna.

CH

2

CH

CH

2

O

O

C

C

O

O

C

17

H

31

C

17

H

29

O

C

O

C

17

H

33

triglicerian mieszany

H

2

O, H

t

C
C
C

H

H
H
H

H

OH
OH
OH

Hydroliza kwasowa

gliceryna

C

17

H

31

COOH

kwas linolowy

C

17

H

33

COOH

kwas oleinowy

C

17

H

29

COOH

kwas linolenowy

CH

2

O

COC

17

H

35

CHO

COC

17

H

35

CH

2

O

COC

17

H

35

H

3

O

CH

2

OH

CHOH
CH

2

OH

tristearynian glicerolu

3C

17

H

35

COOH

kwas stearynowy

gliceryna

Hydroliza zasadowa tłuszczów – zmydlanie
tłuszczów



Hydroliza zasadowa przebiega w środowisku zasadowym
(zastosowanie NaOH, KOH)
prowadzi do otrzymania soli kwasów tłuszczowych i
gliceryny.
Sole sodowe i potasowe kwasów tłuszczowych noszą nazwę
mydeł.

Reakcję hydrolizy zasadowej tłuszczów nazywamy
reakcją zmydlania.

Hydroliza zasadowa tluszczów zmydlanie

CH

2

CH

CH

2

O

O

C

C

O

O

C

17

H

31

C

17

H

29

O

C

O

C

17

H

33

triglicerian mieszany

t

C
C
C

H

H
H
H

H

OH
OH
OH

gliceryna

C

17

H

31

COOK

linolowego

C

17

H

33

COOK

oleinowego

C

17

H

29

COOK

sole potasowe

kwasów

linolenowego

Mydła - czyli

KOH

3

CH

2

O

COC

17

H

35

CHO

COC

17

H

35

CH

2

O

COC

17

H

35

CH

2

OH

CHOH
CH

2

OH

tristearynian glicerolu

3C

17

H

35

COONa

gliceryna

NaOH

Hydroliza zasadowa tluszczów zmydlanie

sól sodowa kwasu

stearynowego

Mydła – sole sodowe i potasowe wyższych
kwasów tłuszczowych



Reakcji zmydlania ulegają zarówno tłuszcze roślinne jak

i zwierzęce.



Mydła dzięki swojej budowie amfifilowej (składają się z
części

hydrofilowej i lipofilowej) mają właściwości detergencyjne

(myjące).



Mydła otrzymywano już 600p.e.-Fenicjanie).

Właściwości detergencyjne mydeł

Micela mydła rozpuszczająca cząstkę brudu w wodzie

CO

2

Na

Na O

2

C

CO

2

Na

CO

2

Na

Na O

2

C

Na O

2

C

CO

2

Na

CO

2

Na

Na O

2

C

CO

2

Na

CO

2

Na

CO

2

Na

Na O

2

C

Na O

2

C

Na O

2

C

CO

2

Na

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

Sacharydy (węglowodany,
cukry)



Sacharydy -jedna z najważniejszych grup związków
organicznych
występujących w przyrodzie (materiał zapasowy, źródło energii,
materiał strukturalny, ważne składniki związków istotnych ze
względów przebiegających w organizmach procesów
biochemicznych- np. składniki koenzymów czy kwasów
nukleinowych).



Budowa cukrów – polihydroksyaldehydy lub polihydroksyketony
lub ich polimery.



Wiele z nich ma ogólny (CH

2

O)

n

≡ Cn (H

2

O)

n

stąd nadana im

w XIX w. błędna z punktu widzenia istoty ich budowy nazwa
węglowodany, czyli wodziany węgla [glukoza C

6

(H

2

O)

6

].

Podział sacharydów sacharydów oparciu o
wielkość cząsteczek:



monosacharydy,

związki, które w wyniku hydrolizy nie mogą

wytworzyć cząsteczek prostszych cukrów.
Zawierają od 3-do 8 atomów węgla w cząsteczce, najbardziej
rozpowszechnione są monosacharydy zawierające 5 lub 6 atomów
węgla w cząsteczce, czyli pentozy i heksozy (przyrostek -

oza

jest

cechą charakterystyczna w nazwach cukrów);



disacharydy

- cukry składające się z dwóch cząsteczek

monosacharydów, połączonych wiązaniem acetalowym

(eterowym)
(w odniesieniu do cukrów ten rodzaj nazywany jest wiązaniem

glikozydowym);



oligosacharydy

- związki składające się z kilku (od trzech do

kilkunastu)
cząsteczek monosacharydów połączonych wiązaniem glikozydowym;



polisacharydy

– związki o charakterze polimerycznym zbudowane z

setek
lub tysięcy cząsteczek cukrów prostych połączonych wiązaniem
acetalowym (glikozydowym).

Podział monosacharydów

cukier nazywamy ketozą

C O

J eżli w cząsteczce cukru znajduje się grupa

cukier nazywamy aldozą

O

C

H

J eżli w cząsteczce cukru znajduje się grupa

heksozy

6C

pentozy

5C

tetrozy

4C

triozy

3C

MONOSACHARYDY

Najprostsze monosacharydy

Enancjomery

aldehyd L-glicerynowy

aldehyd D-glicerynowy

x

(R)-(+)-2,3-dihydroksypropanal

CHO

CH2OH

H

HO

CHO

CH2OH

OH

H

aldehyd glicerynowy dihydroksyaceton

aldotrioza ketotrioza

CH2OH
C
CH2OH

O

CHO
CHOH
CH2OH

Najprostsze cukry to triozy:

Monosacharydy występujące w przyrodzie

Cukry występujące w przyrodzie to przede wszystkim

cukry należące do szeregu D.



Triozy i tetrozy nie występują nigdzie w większych
ilościach, ale
każda komórka zawiera aldehyd glicerynowy,
dihydoroksyaceton
i erytrozę (tetroza) będące produktami pośrednimi
syntezy
i degradacji cukrów w organizmie.



Pentozy ( z wyjątkiem liksozy) są rozpowszechnione w
przyrodzie –
do najważniejszych pentoz należą D-ryboza i D-
deoksyryboza (dezoksyryboza).

D-Ryboza i D-2-Deoksyryboza –składniki kwasów
nukleinowych

wzór

strukturalny

D

C

CH

2

OH

H

OH

OH

H
H

OH

O

H

C
C
C
C
CH

2

OH

H

OH
OH

OH

H
H

O

H

RYBOZA

C
C

CH

2

OH

H

H

OH

H
H

OH

O

H

C
C
C
C
CH

2

OH

H

H

OH

OH

H
H

O

H

D

2-DEOKSYRYBOZA

wzór

strukturalny

D-ksyloza i D-arabinoza są składnikami polisacharydów

roślinnych.
Wyjątek stanowi L-arabinoza, która występuje częściej od
D-arabinozy.

Monosacharydy występujące w przyrodzie



Ketopentozy występują w komórkach (D-rybuloza i D-

ksyluloza)
w małych ilościach. D-fruktoza jest pospolitą ketoheksozą.

Wzór fruktozy



Do najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie

cukrów należy glukoza.

Rośliny wytwarzają w toku fotosyntezy rocznie ok. 100 miliardów

ton tego związku.
Jest to podstawowy składnik cukrów złożonych występuje w
di-, oligo- i polisacharydach (celuloza- składnik budulcowy szeregu
roślin).

CH

2

OH

C O

H

HO

OH

H

OH

H

CH

2

OH



Glukoza występująca powszechnie w przyrodzie
należy do
szeregu D jest cukrem prawoskrętnym (+).
Określenie D-odnosi się do konfiguracji względnej
na ostatnim asymetrycznym (piątym atomie
węgla w cząsteczce glukozy).
Glukoza jest aldoheksozą (czyli posiada grupę
aldehydową oznaczaną w numeracji atomów
glukozy lokantem 1 i sześć atomów
węgla w cząsteczce).

Wzory Fischera

D

-glukozy

C
C
C
C
C
CH

2

OH

OH

HO

H

H
OH

OH

H
H

H

O

wzór

strukturalny

GLUKOZA

C

CH

2

OH

OH

HO

H

H

OH

H
H

OH

H

O

C

CH

2

OH

OH

HO

OH

OH

H

O

C

CH

2

OH

H

O

D

GLUKOZY

D

Wzory Fischera

Aldozy szeregu D

Wszystkie aldozy mogą być otrzymane odpowiednio z

aldehydu D-Lub L-glicerynowego.

Wszystkie aldozy szeregu D posiadają identyczną

konfigurację na przedostatnim atomie węgla (ostatni
asymetryczny atom węgla).

We wzorze Fischera grupa OH będzie znajdowała się w

cukrach szeregu D po prawej stronie.

C

CH

2

OH

OH

H

H

O

aldehyd

D

-glicerynowy

CHO

OH

OH

CH

2

OH

H
H

D

-(-)-erytroza

CHO

H

OH

CH

2

OH

HO

H

D

- (+)- treoza

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

D-ryboza

D-arabinoza

D-ksyloza

D-liksoza

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

CHO

CH

2

OH

D- alloza

D- altroza D- glukoza D- mannoza D- guloza D- idoza D- galaktoza D- taloza

Epimery C-2

W celu zapamiętania nazw poszczególnych
aldoz (pentoz i heksoz) stosowane są

wierszyki:



Pentozy



Ryby Arabski Książe Liczy (Ryboza, Arabinoza, Ksyloza,
Liksoza)



Heksozy



Albinos Altruista Glinowo Magenzowy Guzik Idealnie
Gałgankiem Talkuje (Alloza, Altroza, Glukoza, Mannoza,
Guloza, Idoza, Galaktoza, Taloza)

lub



Aluzyjny Altruista – Głuchy Mandaryn Gulgocząc Idzie
Galerią Talentów

Szereg L-aldoz. Liczba możliwych izomerów.



Wychodząc z aldehydu L-glicerynowego można
otrzymać szereg L-aldoz.



Liczba możliwych izomerów = 2

n

(gdzie n jest

liczbą asymetrycznych atomów C cząsteczce
monosacharydu).



Dla glukozy n=4 liczba możliwych izomerów =
2

4

= 16

(czyli 8 aldoheksoz szeregu D i 8
enancjomerycznych cukrów szeregu L)

Aldozy szeregu D posiadają enancjomeryczne
odpowiedniki w szeregu L.

Enancjomerem D-glukozy jest L-glukoza

CHO

OH

HO

OH
OH

CH

2

OH

CHO

HO

OH

HO
HO

CH

2

OH

D-glukoza L-glukoza

CHO

OH
OH

HO

OH

CH

2

OH

CHO

HO
HO

OH

HO

CH

2

OH

D-guloza L-guloza

Ketodzy



Ketozy są cukrami posiadającymi grupę ketonową zamiast
grupy aldehydowej.



Podobnie jak aldozy można otrzymać szereg ketoz w wyniku
reakcji prowadzących do przedłużania łańcucha węglowego.



Związkiem wyjściowym do otrzymywania ketoz jest
dihydroksyaceton (1,3-dihydroksy aceton = 1,3-
dihydroksypropanon)

1,3-dihydroksypropanon

CH

2

OH

C O
CH

2

OH

Syntezę szeregu D-ketoz z D-erytrulozy przedstawiono poniżej,
Analogicznie można otrzymać szereg L-ketoz z L-erytrulozy

1,3-dihydroksypropanon

CH

2

OH

C O
CH

2

OH

D-erytruloza

L-erytruloza

CH

2

OH

C O

CH

2

OH

OH

H

CH

2

OH

C O

CH

2

OH

H

HO

CH

2

OH

C O

OH

H

OH

H

CH

2

OH

D-rybuloza

CH

2

OH

C O

H

HO

OH

H

CH

2

OH

D-ksyluloza

CH

2

OH

C O

OH

H

OH

H

OH

H

CH

2

OH

CH

2

OH

C O

H

HO

OH

H

OH

H

CH

2

OH

CH

2

OH

C O

OH

H

H

HO

OH

H

CH

2

OH

CH

2

OH

C O

H

HO

H

HO

OH

H

CH

2

OH

D-alluloza

D-fruktoza

D-sorboza

D-tagatoza

zwana te¿

D-psikozą

Furanozy i piranozy



Wzory Fischera, którymi posługiwaliśmy się do tej pory nie oddają

w
pełni prawdziwej budowy cukrów.



W związku z obecnością w cząsteczkach monosacharydów grup
hydroksylowych (OH) i grupy karbonylowej C=O (aldehydowej lub

ketonowej) związki te ulegają wewnątrz cząsteczkowej reakcji z

utworzeniem form cyklicznych zawierających w pierścieniu atoma

tlenu.



Jeżeli w wyniku tej reakcji tworzy się pierścień pięcioczłonowy-
nazywamy tę formę występowania monosacharydu -

furanozą

,

natomiast jeżeli w wyniku reakcji wewnątrz cząsteczkowej

powstaje
pierścień sześcioczłonowy- mówimy o powstawaniu

piranoz.

Pierścienie pięcio- i sześcioczłonowe jako wyjątkowo trwałe
tworzą się szczególnie łatwo.

O

O

pierœcieñ furanozowy

pierścień piranozowy

Oligosacharydy



Cyklodekstryny.

Są cyklicznymi oligomerami (polimerami) glukozy

zawierającymi



6

-cyklodekstryna



7

-cyklodekstryna



8

γ-cyklodekstryna

cząsteczek tego cukru w pierścieniu.
Związki te mogą być otrzymane w wyniku enzymatycznej
hydrolizy skrobi.

Budowa cząsteczki -cyklodekstryny

O

O

OH

OH

CH

2

OH

O

OHOH

CH

2

OH

O

O

O

OHOH

CH

2

OH

O

OHOH

CH

2

OH

O

O

OH

OH

CH

2

OH

CH

2

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

cząsteczka  cyklodekstryny

Polisacharydy

Skrobia
Skrobia – składa się z dwóch frakcji:
rozpuszczalnej w wodzie amylozy
i
nierozpuszczalnej amylopektyny (występującej w przewadze).

Budowa amylozy

O

OH

HOH

2

C

HO

O

O

OH

O

HOH

2

C

HO

O

O

OH

HOH

2

C

HO

O

O

OH

HOH

2

C

HO

O

amyloza
100 – 500 cząsteczek D-glukozy, wiązania -glikozydowe 1,4

Budowa amylopektyny

O

OH

HOH

2

C

HO

O

O

OH

HOH

2

C

HO

O

O

OH

O

HOH

2

C

HO

O

O

OH

O

HOH

2

C

HO

O

O

OH

HOH

2

C

HO

O

O

OH

HOH

2

C

HO

O

O

OH

HO

O

CH

2

1

4

1

6

Amylopektyna
10 – 30 cząsteczek D-glukozy, ale rozgałęzione łańcuchy
(rozgałęzienie na C 6)

Gilkogen

Do polisacharydów zaliczany jest także glikogen (materiał

zapasowy

odkładany w wątrobie zwierząt , występuje również w

mięśniach).

Glikogen – ma budowę zbliżoną do amylopektyny, jego

cząsteczki są

jednak większe i jeszcze bardziej rozgałęzione

Celuloza

O

OH

O

HOH

2

C

HO

O

OH

O

HOH

2

C

HO

O

O

OH

O

HO

O

HOH

2

C

O

OH

HO

HOH

2

C

1



wiązanie -glikozydowe 1,4

(organizmy ludzi i zwierząt mięsożernych nie hydrolizują wiązania
β glikozydowego).
Celuloza i jej pochodne znajdują zastosowanie w przemyśle włókienniczym
i przy wytwarzaniu folii.

Budowa łańcuchów cukrowych w
polisacharydach

W polisacharydach łańcuchy cukrowe mogą być rozgałęzione
(glikogen, amylopektyna) lub o budowie liniowej (amyloza, celuloza).

łańcuch prosty (amyloza C1C4- udział w skrobii 20%)

(celuloza C1C4)

Łańcuch prosty

Łańcuch rozgałęziony

łańcuchy rozgałęzione

glikogen C1 C4 rozgałęzienie C6
amylopektyna (łańcuchy

10-30 cząsteczek glukozy)