Projekcja Fischera

CHO

H C CH3

CH OH

2

1

hν

6CO + 6H O

6O + C H O

2

2

2

6 12

6

celuloza, skrobia

Pierwszym, prostym cukrem otrzymanym w czystej postaci była glukoza, związek o wzorze sumarycznym C6H12O6. Przez krótki czas uważana była za wodzian węgla (hydrat węgla) C6(H2O)6 – czyli węglowodan. Mimo, że pogląd ten szybko został

sprostowany, ogólna nazwa dla tego typu związków: węglowodan pozostała. Obok nazwy węglowodan, równie popularną nazwą dla tej klasy związków jest nazwa cukier.

2

Węglowodany - Klasyfikacja Węglowodany klasyfikowane są w dwóch głównych grupach: Węglowodany

Węglowodany

Węglowodany

proste

złozone

Aldozy

Ketozy

Oligosacharydy

Polisacharydy

3

Węglowodany - podział

Węglowodany proste można podzielić uwzględniając charakter grupy karbonylowej, która może być grupą aldehydową lub ketonową. Z tego względu cukry proste można podzielić na aldozy i ketozy.

Liczbę atomów węgla w cukrze oznacza się używając odpowiednich rdzeni: -tri-,

-tetr-, -pent-, -heks- itd. Aldehyd glicerynowy zaliczymy więc do aldotrioz, glukozę do aldoheksoz, a fruktozę do ketoheksoz (dodano o łącznikowe by dwie spółgłoski nie występowały obok siebie). W nazewnictwie jak pamiętamy charakterystyczny jest zawsze przyrostek, który wskazuje na przynależność związku do danej klasy, w nazewnictwie cukrów, charakterystyczna dla nich jest końcówka –oza.

4

Węglowodany - sposoby rysowania wzorów łańcuchowych CHO

CHO

CHO

CHO

CHO

H C OH

H

OH

H

OH

OH

OH

H C OH

H

OH

H

OH

OH

OH

H C OH

H

OH

H

OH

OH

OH

H C OH

H

OH

H

OH

OH

OH

CH OH

CH OH

CH OH

CH OH

CH OH

2

2

2

2

2

5

CHO

H C OH

CH OH

2

aldehyd D-(+)-glicerynowy

CHO

CHO

H

OH

HO

H

H

OH

H

OH

CH OH

2

CH OH

2

D-(-)-erytroza

D-(-)-treoza

CHO

CHO

CHO

CHO

H

OH

O

H

H

H

OH

HO

H

H

OH

H

OH

HO

H

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

CH OH

CH OH

CH OH

2

2

2

2

D-(-)-ryboza

D-(-)-arabinoza

D-(+)-ksyloza

D-(-)-liksoza

Dla chętnych – nie obowiązuje w szkole średniej

CHO

CHO

CHO

CHO

CHO

CHO

CHO

CHO

H

OH

O

H

H

H

OH

HO

H

H

OH

HO

H

H

OH

HO

H

H

OH

H

OH

HO

H

HO

H

H

OH

H

OH

HO

H

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

CH OH

CH OH

CH OH

CH OH

CH OH

CH OH

CH OH

2

2

2

2

2

2

2

2

D-( 6

D-(+)-al oza D-(+)-altroza D-(+)-glukoza D-(+)-mannoza D-(+)-guloza D-(-)-idoza D-(+)-galaktoza

+)-taloza

CHO

W przypadku aldopentoz mamy już trzy centra stereogeniczne, co daje H

OH 23=8 stereoizomerów, czyli cztery cukry szeregu D i ich enancjomery –

*

H

OH

cztery cukry szeregu L. Nazwy tych cukrów: ryboza, arabinoza,

*

ksyloza i likoza łatwo zapamiętać gdy skojarzy się je ze zdaniem ryby H

OH

*

arabski książe łyka.

CH OH

2

dla aldoheksoz mamy już 24=16, czyli 8 cukrów szeregu D i 8

cukrów szeregu L. Do zapamiętania 8 nazw cukrów. Łatwiej przyjdzie nam zapamiętać nazwy gdy skojarzymy je z następującym CHO

zdaniem:

H

OH

*

aluzyjny altruista, gluchy mandaryn gulgocze idąc galerią talentów H

OH

*

lub z następującym dwuwierszem: H

OH

*

Alex altruista glinę macza H

OH

*

Gucio inteligent galon tacza CH OH

2

alloza, altroza, glukoza, mannoza, guloza, idoza, galaktoza, taloza 7

Sposób przejścia z formy łańcuchowej glukozy do cyklicznej: CHO

CHO

O

O

H

OH

H

OH

H

OH

e

O

H

H

e

HO

H

HO

H

H

OH

e

H

OH

e

H

OH

O

H

H

H

OH

HO

H

e

e

H

OH

H

OH

H

OH

HOCH

H

e

e

2

HOCH

H

CH OH

HOCH

H

e

2 e

2

2

OH

D-glukoaza

HOH C

HOH C

OH

H OH

H OH

H H

H

2

2

e

e

e

e

e

e

e

O

e

O

e

e

H

H

OH

OH

H

H OH OH

H OH

CH OH

2

e

CH OH

2

e

O

O OH e

OH e

OH e

HO

OH a

O

H

e

e

OH

OH

e

e

α-D-glukopiranoza

β-D-glukopiranoza

8

anomery

Sposób przejścia z formy łańcuchowej glukozy do cyklicznej: H

O

C

H

OH

H H OH H

H

CH OH

2

O

HO

H

OH

HOH C

C

2

OH

H

OH

H

OH OH H OH O

HO

H

OH

OH

CH OH

2

D-glukoaza

CH OH

2

OH O

OH

H

HO

OH

CH OH

CH OH

2

2

O

O

OH

OH

OH

O

H

HO

OH

OH

OH

α-D-glukopiranoza

β-D-glukopiranoza

9

anomery

O

O

Furan

Piran

10

Węglowodany - mutarotacja H

O

C

CH OH

CH OH

2

H

OH

2

O

O

O

H

H

OH

OH

H

OH

OH

HO

O

H

OH

H

OH

OH

OH

CH OH

2

α-D-glukopiranoza

β-D-glukopiranoza

D-glukoaza

t.t=146o

t.t=150o

[α]=112o

[α]=18,7o

α-D-glukopiranoza 36%

β-D-glukopiranoza 64%

D-glukoaza 0,02%

11

Węglowodany – właściwości chemiczne H

O

C

H

N N

H

OH

C

H

H

OH

HO

H

..

+

N NH

HO

H

H

OH

H

2

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

CH OH

2

2

fenylohydrazon D-glukozy

H

N N

C

H

H

N

H

OH

H

N

C

HO

H

H C N

..

H

OH

+ 2

N NH

N

H

2

HO

H H

-NH

H

OH

3

-

H

OH

NH

CH OH

2

2

H

OH

CH OH

2

osazon D-glukozy

12

Węglowodany – właściwości chemiczne H

H

O

N

C

H

N

C

HO

H

H C N

HO

H

..

N

+ 3

N NH

HO

H H

H

OH

H

2

-NH3

-

H

OH

NH2

H

OH

H

OH

CH OH

2

CH OH

2

D-mannoza

osazon D-mannozy

H

N

CH OH

H

N

2

C

O

H C N

HO

H

..

N

+ 3

N NH

HO

H H

H

OH

H

2

-NH3

-

H

OH

NH2

H

OH

H

OH

CH OH

2

CH OH

2

D-fruktoza

osazon D-fruktozy

13

Węglowodany – właściwości chemiczne, H

O

epimeryzacja

C

O

H

H

O

H

H

H

OH

H

OH

H

O

C

H

OH

C

CH OH

2

H

OH

OH

D-mannoza

O

H

H

OH-

O

H

H

H

OH

H

OH

CH OH

2

H

OH

H

OH

O

CH OH

2

CH OH

HO

H

2

H

OH

D-glukoza

enol

H

OH

CH OH

2

Epimery – diastereoizomery różniące się konfiguracją D-fruktoza

na jednym centrum stereogenicznym.

W przypadku cukrów, epimerami są węglowodany dające z fenylohydrazyną identyczne osazony

14

Węglowodany – właściwości chemiczne, próba Tollensa i Fehlinga

H

O

C

COOH

H

OH

H

OH

O

H

H

Ag O

2

HO

H

+ 2Ag

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

CH OH

2

2

CH OH

2

COOH

O

H

OH

O

H

H

2Cu(OH)

HO

H

2

+ Cu O

2

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

2

CH OH

2

15

Węglowodany – właściwości chemiczne, redukcja do alditoli

H

O

C

CH OH

2

H

OH

H

OH

HO

H

NaBH4

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

CH OH

2

2

D-glukoza

D-glucitol

D- mannoza

D-mannitol

D-fruktoza

D-glukoza

D-glucitol

16

Węglowodany – właściwości chemiczne, utlenienie do kwasów aldonowych H

O

C

COOH

H

OH

H

OH

Br /NaHCO

HO

H

2

3

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

CH OH

2

2

D-glukoza

kwas D-glukonowy

D-alloza

kwas D-tallonowy

D-mannoza

kwas D-mannonowy

17

Węglowodany – właściwości chemiczne, utlenienie do kwasów aldarowych H

O

C

COOH

H

OH

H

OH

HNO

HO

H

3

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

COOH

2

D-glukoza

kwas glukarowy

CHO

CHO

COOH

H

OH

HO

H

O

HH

H

OH

H

OH

HO

H

HNO3

O

H

H

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

HO

H

O

HH

H

OH

CH OH

2

CH OH

COOH

2

D-Guloza

L-Guloza

kwas glukarowy

18

Węglowodany – właściwości chemiczne, utlenienie do kwasów alduronowych H

O

H

O

C

C

H

OH

H

OH

enzym

HO

H

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

COOH

2

D-glukoza

kwas glukuronowy

19

Węglowodany – właściwości chemiczne, tworzenie glikozydów

H

O

OMe

OMe

C

H C OH

HO C H

H

OH

H

OH

H

OH

HO

H

H+

HO

H

HO

H

+ CH OH

+ H O

H

OH

3

2

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

2

CH OH

2

CH OH

2

D-glukoza

β-D-metyloglukozyd

α-D-metyloglukozyd

CH OH

2

CH OH

O OH

2

O

H+

OMe

OH

+ CH OH

3

HO

OH

+ H O

2

HO

OH

OH

β-D-glukopiranoza

β-D-metyloglukopiranozyd

20

CHO

CHO

CHO

H

OH

HO

H

H

OH

CH OH

2

HO

H

HO

H

HO

H

O

H

OH

H

OH

O

H

H

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

CH OH

2

CH OH

CH OH

H

OH

2

2

D-glukoza

D-mannoza

D-Galaktoza

CH OH

2

D-fruktoza

O

H

HO

e

O

H

e

e

O

O

O

H

O

H

O

H

O

OH

OH

HO

O

OH

OH

OH

OH

e

e

O

H

OH

O

H

HO

e

OH

OH

OH

D-glukopiranoza

D-mannopiranoza

D-galaktopiranoza

D-fruktofuranoza

OH

OH

OH

O

H

e

O

H

e

O

H

e OH

O

O

O

O

H

O

H

O

H

O

H

O

H

OH

OH

OH

21

Di- i polisacharydy

HO

OH

HO

OH

O

O

HO

O

O

HO

OH

OH

O

H

O

H

OH

HO

OR

HO

OH

OH

OH

OR

α-D-glukopiranoz yl

α-D-glukopiranoz yd

• Cukry redukujące

OH

HO

HO

O

HO

O

O

OH

OH

OH

O

H

OH

O

O

HO

OH

O

OH

OH

HO

OH

maltoza (1,4'-α-glikozyd)

OH

4-O-(α-D-glukopiranozylo)-α-D-glukopiranoza 22

Di- i polisacharydy

HO

O OH

OH

HO

OH

O

O

O

HO

OH

OH

OH

O

O

O

H

OH

HO

OH

HO

OH

OH

celbioza (1,4'-β-glikozyd) 4-O-(β-D-glukopiranozylo)-β-D-glukopiranoza O

H

HO

OH

HO

O

O

OH

OR

HO

OH

OR

OH

D-galaktopiranoz yd

O

H

HO

OH

O OH

O

HO

OH

OH

HO

O O

O

O

HO

OH

OH

OH

HO

OH

OH

OH

laktoza (1,4'-β-glikozyd)

23

4-O-(β-D-galaktozpiranozylo)-β-D-glukopiranoza

Di- i polisacharydy

• Cukry nieredukujące

obrót

HO

O

HO

HO

O

OH

O

O

H

HO

HO

OH

OH

O

H

OH

OH

OH

OH

β-D-fruktofuranozyl

β-D-frukofuranoza

HO

OH

HO

O

O

O

HO

HO

O

OH

HO

HO

O

OH

HO

OH

HO

O

OH

OH

OH

OH

sacharoza

2-O-(a-D-glukopiranozylo)-b-D-fruktofuranozyd 1-O-(b-D-fruktofuranozylo)-a-D-glukopiranozyd 24

Di- i polisacharydy

HO

O

O

*

OH

HO

O

O

OH

OH

HO

O

O

OH

OH

HO

O

O

OH

OH

*

O

OH

n

OH

O

*

O

OH

celuloza

O

O

HO

OH

OH

O

O

HO

OH

OH

O

O

HO

OH

celuloza

HO

OH

O n *

(polimer 1,4'- β-D-glikozyd) 25

Di- i polisacharydy

HO

HO

HO

O

HO

O

OH

O

OH

O

OH

OH

O

O

*

O

O

OH

*

O

OH

OH

OH

n

OH

O

amyloza

*

O

OH

O

H

OH

O

O

OH

HO

OH

O

O

OH

HO

OH

amyloza

O

O

(polimer 1,4'-α-glikozyd)

HO

OH

O n *

26

Di- i polisacharydy

HO

O

OH

O

O

HO

OH

HO

O

HO

O

OH

O

OH

O

OH

OH

O

O

*

O

O

OH

*

O

OH

OH

OH

n

amylopektyna

O

OH

OH

O

*

O

O

H

O

OH

HO

OH

OH

O

O

O

O

H

OH

O

O

OH

O

H

OH

amylopektyna

O

O

O

H

OH

O

27

n *

CHO

HO

OH

H

OH

O

H

OH

H

OH

HO OH

CH OH

2

D-ryboza

β-D-ryboza

CHO

H

H

HO

OH

H

OH

O

H

OH

CH OH

O

H

2

D-2-deoksyroboza

β-D-2-deoksyryboza

28

fosforan

cukier

cukier

cukier

H PO

+

3

4

kwas nukleinowy

zasada

zasada

zasada

nukleozyd

nukleotyd

29

fosforan

ryboza

cukier

cukier

H PO

+

3

4

kwas rybonukleinowy

kwas RNA

zasada

zasada

zasada

nukleozyd

nukleotyd

30

fosforan

deoksyryboza

deoksyryboza

deoksyryboza

H PO

+

3

4

kwas deoksyrybonukleinowy kwas DNA

zasada

zasada

zasada

nukleozyd

nukleotyd

31

N

N

N

N

N

N

pirymidyna

puryna

32

H

H

H

O

N

O

N

O

N

N

N

N

H

H

CH3

NH

O

O

2

cytozyna (C)

uracyl (U)

tymina (T)

DNA, RNA

RNA

DNA

NH

O

2

H

N

N

N

N

N

N

N

N

NH2

H

H

adenina (A)

guanina (G)

DNA, RNA

DNA, RNA

33

Document Outline

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33