Kształcenie nauczycieli chemii
Wybrane zagadnienia
z chemii sacharydów
Sacharydy, zwane też cukrami lub węglowodanami, stanowią grupy
polihydroksyaldehydów i polihydroksyketonów. Są one podstawowymi
składnikami świata roślinnego i zwierzęcego.
DANUTA KAMIC
SKA
ajbar dziej rozpowszechnionym Organizm człowieka przystosowany jest
w przyro dzie sa chary dem jest do trawienia glukozy, fruktozy, maltozy, sa-
ND-glukoza. Po raz pierwszy wyod- charozy, laktozy i skrobi, nie trawi celulo-
rębnił ją z winogron Proust (1802 r.). Glu- zy. Celuloza trawiona jest przez termity,
koza jest produktem wie loetapowego pro- niektóre mrówki i drobnoustroje. W prze-
ce su fotosynte zy zachodzące go przy wodzie pokarmowym zwie rząt żywiących
udziale energii świetlnej w obecności chlo- się celulozą żyją bakterie wytwarzające ce-
rofilu. lulazy  enzymy ułatwiające hydrolizę celu-
Można go zapisać ogólnym schematem lozy do glukozy i dopiero ona przyswajana
reakcji: jest przez organizm zwierzęcia.
hv/chlorofil Glukoza przetwarzana jest, w procesach
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 metabolicznych, w inne sub orga-
stancje
niczne lub pełni ro lę energetyczną. y
ró -
Rośliny zielone produkują rocznie oko- dłem glukozy są di sacharydy lub skrobia
ło 100 mi liardów ton glukozy. Wielokrot- (Rys. 1).
nie większa ilość glukozy zmagazynowana Całkowite spa lenie 1 mo la glukozy jest
jest w roślinach, szczególnie w postaci celu- z
ródłem ~2874 kJ ener Or ganizm
gii.
lozy i skrobi; ponadto wchodzi w skład sa- może ją zmagazynować w ATP i w odpo-
charozy (cu kru bu raczanego), ami nocu- wiednim czasie wykorzystać do wykonania
krów, gli koproteidów, po likondensatów pracy; pozostała część energii jest rozpra-
pochodnych glukozy i innych związków. szana.
Rys. 1.
5/2007
9
Kształcenie nauczycieli chemii
A. Podział sacharydów
B. Budowa D  po prawej stronie łańcucha węglowego
I. Monosacharydy (monozy) są związ - L  po lewej stronie łańcucha węglowego.
kami zawierającymi od 3 do 8 atomów węgla Aldozy o większej ilości atomów węgla
wcząsteczce. (C4, C5, C6) można zsyntetyzować z aldehy-
1. Wszystkie cukry (poza ke totriozą) za- du D- lub L-glicerynowego wydłużając łań-
wierają co najmniej jeden asymetryczny cuch węglowy od strony grupy aldehydo-
atom węgla C* (ma jący cztery różne pod - wej. W otrzymanej w ten spo sób aldozie
stawniki). Liczba atomów węgla asymetrycz- atom wę gla asymetrycznego, po chodzący
nego [n] decyduje o ilo ści stereoizomerów z aldehydu gli cerynowego, będzie przed -
(izomerów róż niących się prze strzennym ostatnim atomem łań cucha wę glowego,
ułożeniem pod stawników). Licz bę stere- a jednocześnie ostat nim asymetrycznym
oizomerów oblicza się ze wzoru 2n. atomem węgla aldozy (ko lejność atomów
węgla w łańcuchu węglowym liczy się od
Liczba Liczba par
n
atomu węgla grupy aldehydowej).
stereoizomerów enancjomerów1
Konfiguracja ostatniego asymetrycz-
1 2 1
nego atomu węgla każdej monozy (cukru
2 4 2
prostego) decyduje o typie kon figuracji
3 8 4
względnej D lub L. Wprzyrodzie występu-
4 16 8
jÄ… przede wszystkim cukry szeregu D.
1
3. Wzory monoz według projekcji Ha-
 izomerów różniących się konfiguracją przestrzenną
podstawników w taki sposób, że jedna odmiana stano- wortha.
wi lustrzane odbicie drugiej. Obu form nie można na-
Wzo ry te do tyczÄ… odmian cy klicznych
łożyć na siebie.
monoz. Najtrwalszymi pierścieniami wystę-
2. Wzory aldotrioz według pro jekcji pującymi w cukrach są pierścienie heterocy-
Fischera: kliczne sześcioatomowe lub pięcioatomowe.
Rolę heteroatomu pełni atom tlenu z grupy
 OH połączonej z atomem węgla:
 C5 przy tworzeniu odmiany piranozowej
waldozach i odmiany furanozowej w ke-
tozach;
A
ańcuch węglowy należy narysować piono-  C4 przy tworzeniu odmiany furanozowej
wo umiesz czajÄ…c grupÄ™ naj silniej utlenionÄ… waldozach.
(tu grupę aldehydową) na samej górze wzoru.
Litery D i L określają po łożenie grupy
 OH przy atomie węgla asymetrycznego
waldehydzie glicerynowym:
Chemia w Szkole
10
Kształcenie nauczycieli chemii
Objaśnienie elementów występujących w nazwie monosacharydu:
Zasady pisania wzorów pierścienio- zostaje przeniesiony do atomu tlenu gru-
wych według Hawortha: py karbonylowej, na tomiast atom tlenu
1) Wzór łańcuchowy w projekcji Fischera na- tej grupy łączy się z atomem węgla grupy
leży obrócić w prawo o 90° (Rys. 2, etap 1). karbonylowej. Atom wÄ™gla grupy karbo-
2) Zwinąć łańcuch ( leżący ) tak, aby przy- nylowej staje się węglem asymetrycznym,
jął on kształt łódeczki (Rys. 2, etap 2). co stwarza możli wość utworzenia
Dalsze zwi janie uza leżnione jest od te - przy nim dwóch kon figuracji podstawni-
go, jaki chce się uzyskać pierścień: czy sze- ków, powstają dwa izomery pierścieniowe
Å›cioatomowy (patrz niżej  glukoza), czy  anomery: Ä… i ². Nowo utworzony wÄ™giel
pięcioatomowy (patrz niżej  fruktoza). asymetryczny, któ ry pod czas cy klizacji
W obu przypadkach dla cukru z szere- zmienia stan hybrydyzacji z sp2 na sp3 na-
gu Dpozostałe atomy węgla na leży umie- zwano węglem anomerycznym.
ścić nad ostatnim węglem C5, który zostaje Wcyklicznej odmianie D-monozy grupa
w pierścieniu, natomiast grupę  OH z C5  OH przy anomerycznym atomie wę gla
należy wpi sać tak, aby by bli sko grupy znajduje się:
Å‚a
karbonylowej.  pod pierścieniem w anomerze ą
3) Zamykanie pierÅ›cienia zwiÄ…zane jest z re-  nad pierÅ›cieniem w anomerze ².
akcją tworzenia półacetali (hemiacetali), Ilustracją powyższych zasad dla najczę-
czyli reakcją grupy  OH przy C5 i grupą ściej wy stępujących odmian D-glukozy
karbonylowÄ…. Atom wodoru z grupy  OH i D-fruktozy jest rysunek 2:
Rys. 2.
5/2007
11
Kształcenie nauczycieli chemii
ZESTAWIENIE ODMIAN GLUKOZY
Wzory konformacyjne glukozy (forma krzesełkowa)
II. Budowa disacharydów Cukier redukujący
Oligosacharydy i po lisacharydy ma jÄ… JednostkÄ… podstawowÄ… jest reszta cukro-
strukturę glikozydów. wa re dukują ca (z wolną grupą  OH
przy anomerycznym atomie węgla), zaś pod-
stawnikiem reszta cukrowa nieredukujÄ…ca.
Cukier nieredukujÄ…cy
Wcukrach nieredukujÄ…cych podstawni-
kiem jest resz ta cukrowa rozpoczynajÄ…ca
się wcześniejszą literą w alfabecie, zaś pod-
stawowÄ… jest resz cukrowa za czynajÄ…ca
ta
siÄ™ dal szÄ… li terÄ… w al fabecie (obowiÄ…zuje
kolejność al fabetyczna). Końcówką nazwy
jest -ozyd.
StÄ…d na zwa sys tematyczna sa charozy:
²-D-fruktofuranozylo-Ä…-D-glukopirano-
zyd.
Chemia w Szkole
12
Kształcenie nauczycieli chemii
Objaśnienie elementów występujących w nazwie disacharydu redukującego:
III. Budowa polisacharydów scach rozgałęzień  wiązania ą(1,6)glikozy-
Wszystkie wie locukry opi sane poniżej dowe. Rozgałęzienia powtarzają się średnio,
zbudowane sÄ… z jednostek D-glukopirano- co 10 12 jednostek glukozowych, a to za ma-
zowych. ło, aby utworzyły się zwarte skręty. W połą-
Skrobia to cukier pochodzenia roślin- czeniu z jodem można najwyżej otrzymać
nego, składa się z dwóch polisacharydów: związek o barwie brudnoczerwonej.
20 30% wag. amylozy
80 70% amylopektyny
Amyloza zawiera między jednostkami
glukozy wiÄ…zania Ä…(1,4)glikozydowe:
A
ańcuch amylozy jest skręcony w helisę,
tworząc zwarte skręty:
symboliczne oznaczenie reszt D-glukozy
pierścienie reszt glukozy
reszty glukozowe należące do dekstryny granicz-
nej (po hydrolizie w Å›rodowisku Ä…- i ²-amylaz)
SÄ… one odpowiedzialne za two rzenie
z płynem Lugola, czy li jodem rozpuszczo- Glikogen ma budowę prawie taką samą
nym w roztworze jodku potasu, ciemnonie- jak amy lopektyna. Jedyną różnicą jest po-
bieskiego (granatowego) kompleksu amylo- wtarzanie roz gałęzień średnio co 8 10
za  jod. Jod wbudowuje się w skręty spirali jedno stek glu kozo wych. Jest cu krem
w temp. pokojowej, po ogrzaniu uwalnia się pochodzenia zwie rzęcego, stanowi ma te-
ze skrętów i barwa zanika. riał zapasowy również w organizmie czło -
Amylopektyna jest po lisacharydem roz- wieka.
gałęzionym. W łańcuchach podstawowych Celuloza to cukier pochodzenia roślin-
między jednostkami glukozy występują wią- nego, Jednostki glukozy po łączone są ze
zania Ä…(1,4)glikozydowe, natomiast w miej- sobÄ… wiÄ…zaniami ²(1,4)glikozydowymi:
5/2007
13
Kształcenie nauczycieli chemii
W zależno ści od ty pu roz puszczonego
anomeru Ä…/² obserwuje siÄ™ w roztworze D-
-glukozy, od powiednio, zmniej szanie kÄ… ta
skręcania płaszczyzny świa tła spo laryzowa-
nego [Ä…] od wartoÅ›ci +112° lub zwiÄ™kszanie
n = 10 000 15 000
od wartoÅ›ci +19°  do równowagowej skrÄ™-
calnoÅ›ci [Ä…] = +53°.
Równoległe łańcuchy ce lulozy po łączo- Mutarotacja zachodzi najwolniej w śro-
ne są ze sobą wią zaniami wodorowymi, dowisku o pH = 3 7. Ulegają jej również
tworząc wiązki zwane fibrylami. Są one pochodne cukrów, które zachowały właści-
składnikami ścian komórkowych ro ślin. wości redukujące.
Zewnętrznym spoiwem fibryli jest matriks,
składająca się z pektyny (polimer pochod- D. Właściwości chemiczne cukrów
nych cukrowych glukozy), hemiceluloz (po- I. Hydroliza  reakcja cukru z wodÄ…. Pro-
lisacharydy) i eks tenzyny (białko wiązane ces jest odwracalny i zachodzi w środowisku
kowalencyjnie z fibrylami). Cała konstruk- kwaśnym lub enzymatycznym. Związany jest
cja usztywnia ściany komórkowe. z obecnością wiązań glikozydowych; ulegają
mu oligosacharydy i polisacharydy. Całkowi-
C. Właściwości fizyczne cukrów ta hydroliza prowadzi do otrzymania cukrów
Mono - i disacharydy sÄ… cia Å‚ami sta prostych. Liczba czÄ…steczek monoz powsta-
Å‚ymi
krystalicznymi, skrobia i glikogen są ziarni- jących z jednej czą steczki cukru złożonego
ste, zaś ce luloza ma bu dowę włók nistą decyduje o przynależności cukru do odpo-
(częściowo kry staliczną). Monosacharydy wiedniej grupy sacharydów (tab. 1).
i disacharydy dzięki moż liwości tworzenia
wiązań wodorowych między grupami  OH Hydroliza enzymatyczna
cukru a czÄ…steczkami wody sÄ… hydrofilowe Hydroliza sacharozy zachodzi w obec-
 rozpuszczalne w wodzie. ności inwertazy prowadzi do utworzenia
Polisacharydy ma ją bardzo du że ma sy równomolo wej mieszaniny D-glukozy
cząsteczkowe, duże nagromadzenie w każ- i D-fruktozy, czy li do utworzeniu cukru in-
dej z nich grup  OH ułatwia tworzenie wią- wertowanego. Na zwa ta zwią zana jest ze
zań wodorowych wewnątrz makrocząstecz- zmianą kierunku skręcalności właściwej;
ki, przez co utrud jest two rzenie dla roztworu sacharozy wynosi ona +66,5°,
nione
wiÄ…zaÅ„ wodorowych z woda. Przyczynia siÄ™ zaÅ› dla cukru inwertowanego  19,9°. Prze-
to do słabej rozpuszczalności rozgałęzio- mianę tę nazwano inwersją.
nych po lisacharydów, np. amylopektyny Proces hydrolizy skrobi w organizmie
w wodzie lub prak tycznie braku rozpusz- człowieka za czyna się w jamie ustnej,
czalności liniowych polisacharydów. a kończy w jelicie cienkim.
Cukry tworzące klarowne roztwory wła- Amyloza worganizmie ludzkim jest hy-
ściwe i posiadające co najmniej 1 atom wę- drolizowana przy udziale amylaz.
gla asymetrycznego wy czyn ność ą-amylaza atakuje wiązania ą(1,4)gliko-
kazujÄ…
optyczną (zjawisko skrę cania płasz czyzny zydowe w dowolnym miejscu łańcucha, na-
Å›wiatÅ‚a spolaryzowanego). Każda odmiana tomiast ²-amylaza atakuje co drugie wiÄ…za-
cukru wykazuje inną war tość skręcalności nie, poczynając od końca nieredukującego.
właści wej: . Odmiany danego cu kru Amylopektyna hydrolizowa na przy
mogÄ… wzajemnie przechodzić w siebie. Zja- udziale Ä…- i ²-amylaz tworzy mie szaninÄ™:
wisko to nazwano mutarotacjÄ…, np. maltozy, glukozy i dekstrynÄ™ granicznÄ…. Oba
²-D-glukopiranoza (64%)
enzymy nie atakujÄ… wiÄ…zania Ä…(1,6)-glikozy-
mieszanina równowagowa dowego i nie potrafią go  przekroczyć . Aby
ą-D-glukopiranoza (36%) całkowicie zhy drolizować amy lopektynę,
Chemia w Szkole
14
Kształcenie nauczycieli chemii
Tabela 1.
Najważniejsze
Cukier Warunki hydrolizy Produkty finalne
produkty pośrednie
Maltoza brak D-glukoza
H+ lub maltaza
Laktoza brak D-galaktoza, D-glukoza
H+ lub laktaza
Sacharoza brak D-glukoza, D-fruktoza
H+ lub inwertaza
Celobioza brak D-glukoza
H+ lub celobiaza
Celuloza celobioza D-glukoza
H+/T lub celulazy
Amyloza dekstryny, maltoza D-glukoza
H+ lub Ä…- i ²-amylazy
dekstryna graniczna,
H+ lub Ä…- i ²-amylazy
Amylopektyna D-glukoza
maltoza
oraz Ä…(1,6)glukozydaza
potrzebny jest jeszcze udział en zymu Tym procesom ulegają formy łańcucho-
ą-(1,6)-glukozydazy. we aldoz i ke toz; zachodzą w środowisku
Celuloza hydrolizuje bardzo trudno kwasowym i za sadowym. Zde cydowanie
w środowisku kwaśnym, trzeba ją gotować szybciej zachodzą w środowisku zasadowym
kilka  kilkanaście godzin w roz cieńczo- o pH > 12 i w podwyższonej temperaturze.
nym roztworze H2SO4 (stężony zwęgla do- Największą stabilność wykazują w roz two-
wolny cukier). Enzymatyczna hydroliza za- rze zasady sodowej o Cm = 0,04 mol/dm3
chodzi podobnie jak w skrobi; po średnie w T = 278 K. Przechowywane w tym roz -
produkty nie mają dużego znaczenia. tworze przez kilka miesięcy pozostają w po-
staci niezmienionej.
Procesy związane z formami łańcuchowy- Im silniej kwasowe lub zasadowe środo-
mi cukrów wisko, tym więk sze prawdopodobieństwo
II. Enolizacja i izomeryzacja bardziej złożonych przemian chemicznych
cukru. Różnorodność ubocznych produk-
tów przemian cukrów jest związana z obec-
nością lub brakiem w środowisku reakcji
tlenu (w rozważaniach zostały pominięte te
uboczne produkty).
Duża szybkość eno lizacji i izomeryzacji
w środowisku za sadowym decyduje o do -
datnim wyniku prób TOLLENSA, TROMME-
RA, FEHLINGA i BENEDICTA, bez względu
na to, czy jest to aldoza czy ke toza. Od -
czynniki FEHLINGA I BENEDICTA (sÄ… to roz-
two ry kom pleksowych soli mie dzi(II))
Aldoza1 i aldoza2 są względem siebie
wykazują taki sam wynik jak próba TROM-
epimerami (szczególnymi stereoizomera-
MERA. W środowisku zbliżonym do obojęt-
mi różniącymi się konfiguracją podstawni-
nego procesy eno lizacji i izomeryzacji za -
ków tylko na jednym atomie węgla, bardzo
chodzą tak wolno, że moż na od różnić
często na C2), np.
wnich aldozę od ketozy. Właśnie w takich
warunkach prowadzona jest reakcja z wodÄ…
aldoza1 ketoza aldoza2
bromowÄ… (Br2aq).
D-glukoza D-fruktoza D-mannoza
5/2007
15
Kształcenie nauczycieli chemii
III. Utlenianie glukozy IV. Redukcja grupy karbonylowej
Proces prowadzi do utwo po lial-
rzenia
koholu (alditolu):
Wodór cząsteczkowy w obecności niklu
można zastąpić:
1) amalgamatem sodu Na(Hg)
2) wodorkami metali np. LiAlH4
 ... Wszystkie alditole o C5 i C6 sÄ… bardzo
rozpowszechnione w przy rodzie. Wcho dzÄ…
w skład roślin naczyniowych, wie lu nasion,
Analogicznie utleniają się inne aldozy; wodoro stów, mchów, grzy bów, krzewów
jeżeli środowisko na to pozwala, również i zbóż (w otrębach). Są składnikami krwi,
ketozy. płynu owodniowego oraz mózgowo-rdzenio-
wego...
Warunki reakcji ...Znalazły za stosowanie ja ko le ki, np.
Reakcja I. Åšrodowisko zasadowe: D-glucitol (hamuje biegunkÄ™), D-mannitol
(przeciwobrzękowy, przeciw stanom zapal-
1) Cukier + 2 [Ag(NH3)2]OH kwas
nym mózgu i chorobach nowotworowych).
..........onowy + Ag2O + 4NH3 + H2O
...Alditole sÄ… stabilizatorami szczepionek,
np. an tywirusowych oraz roz tworów zawie-
2) Cukier + 2Cu(OH)2 kwas
rających enzym przy spieszający krzepnięcie
.......... onowy + Cu 2O +2H2O
krwi  trombinÄ™.
Obie pró by mogą być przy spieszane ...Stosowane są w przemyśle spożywczym
ogrzewaniem. jako sło dziki, w przemyśle chemicznym
Nazwy kwasów powstających z disacha- przy produkcji żywic, ole jów szybkoschną-
rydów redukujących w próbach Tol lensa cych... [4]
i Trommera mają końcówkę .....bionowy.
Procesy związane z obecnością grup
WII reakcji mogą być stosowane na - alkoholowych  estryfikacja
stępujące utleniacze: W środowisku kwaśnym estryfikacji ule-
1) O2 wobecności Pt/C; gają monozy i celuloza. Disacharydy i skro-
2) kwas azotowy(V); bia zdecydowanie Å‚atwiej w tych warunkach
3) tlenek azotu(IV) hydrolizują niż es tryfikują. W środowisku
enzymatycznym pro ces es tryfikacji mo że
W III reakcji: zachodzić z udziałem dowolnego cukru.
1) utlenianie na drodze enzymatycznej
Cukier + kwas (bezwodnik kwa sowy)
2) zabezpieczenie chemiczne grupy karbo-
ester + woda
nylowej, a na stępnie za stosowanie utle -
niaczy z podpunktu II. Po tym procesie Wprocesie estryfikacji mogą uczestniczyć
należy odblokować grupę karbonylową. wszystkie grupy  OH. Ulegają one procesowi
Chemia w Szkole
16
Kształcenie nauczycieli chemii
z różną szybkością. Naj szybciej es tryfikuje 2. Fosforylacja D-glukozy
grupa  OH przy węglu anomerycznym, (czy-
li hemiacetalowa), póz
niej grupy terminalne
(I-rzędowe) i grupy II-rzędowe. Największa
szybkość es tryfikacji gru py anomerycznej
związana jest z obecnością w sąsiedztwie he-
terocyklicznego atomu tlenu.
Kolejność es tryfikacji moż na zmie nić
przez:
 zabezpieczenie (za blokowanie) ak tyw-
niejszej/ych grup  OH; Proces ten ma duże znaczenie biologicz-
 zastosowanie odpowiednich biokataliza- ne, najczęściej jest etapem poprzedzającym
torów (enzymów), ma to miejsce w pro- procesy bio chemiczne z udziałem cu kru
cesach metabolicznych, np. fosforylacji. spożytego lub zapasowego. W przypadku
Bez względu na to, jaką odmianę ano- ketoz, w analogicznym procesie, może po-
meryczną danego cukru prostego użyje się wstać, np. 1,6-difosforan(V)-D-fruktozy.
do procesu es tryfikacji, to w sub stratach
i produktach istnieją wszystkie możliwe od- 3. Azotany celulozy
miany anomeryczne od powiednio cu kru Duże znaczenie mają: mono-, di-, i tria-
i jego estru. zotany(V) ce lulozy. Na zwy zwiÄ… zane sÄ…
z ilością reszt azo tanowych(V) w jednej
Przykładowe reakcje i ich produkty: reszcie glukozowej celulozy. Mają one wła-
1. Reakcja es tryfikacji D-glukozy bez - ściwo ści pal ne lub nawet wy buchowe
wodnikiem kwa su octowego [Ac2O] lub (przy większej ilości zestryfikowanych grup
kwasem octowym.  OH). Mono - i diazotany(V) stosowane sÄ…
do: produkcji lakierów, ko lodium, ce lulo-
idu, a trójazotany(V) do produkcji prochu
bezdymnego.
4. Pochodne kwasu siarkowego(VI)
Do estrów lub pochodnych sulfonowych
można zaliczyć niektóre polisacharydy bu-
dulcowe. Mogą one być za równo pocho-
dzenia roślinnego, jak i zwierzęcego.
Przykłady po chodnych po lisacharydów
pochodzenia roślinnego:
a) Składnik kwaśny agaru jest estrem siar-
czanowym(VI) polisacharydu zbudowa-
nego z reszt galaktozy. Występuje w wo-
Skład otrzymanej mie szaniny es trów: dorostach morskich; stosowany jest jako
Ä…-anomer  88%; ²-anomer  12%. Zmie- substancja że lujÄ…ca oraz jako pożywka
niając wa runki można zmienić proporcje whodowli bakterii.
otrzymanych estrów np. b) Kwas al ginowy to ester siar czanowy
 w T = 373 K i w obecności ka talizato- kwaso wej pochod nej polisacharydu
ra CH3 COONa powstaje głównie ano- składającego się z reszt glu kozowych
mer ²; i galaktozowych. WystÄ™puje w brÄ… zo-
 w T = 313 K i ka talitycznych ilości wych wodorostach morskich.
HClO3 powstaje głównie anomer ą.
5/2007
17
Kształcenie nauczycieli chemii
Przykłady po chodnych po lisacharydów
pochodzenia zwierzęcego:
c) Heparyna to wodorosiarczan(VI) po li-
sacharydu zbudowanego z pochodnych
D-gluko zy. Wy stępuje w wą trobie,
ściankach naczyń krwionośnych i tkance
płucnej. Pełni funkcje czynnika an tyza-
krzepowego (antykoagulanta krwi).
d) Kwas chondoitynosiarkowy(VI)  poli- 1) O-glikozydy
sacharyd składający się z jednostek bę -
dÄ…cych pochodnymi D-glukozy i D -ga-
laktozy. Wcho dzi w skład tka nek
łącznych i skóry.
Tworzenie glikozydów
Do najważniejszych za liczamy: O-gliko-
zydy i N-glikozydy. W reakcji biorą udział:
cukier + aglikon (drugi reagent)
glikozyd + woda
Bezpośrednio ze sobą reagują: hemiace-
talowa gru pa  OH cu kru i od powiedni
składnik aglikonu.
Rodzaj glikozydu Aglikon
Alkohol, fenol,
O-glikozyd
hydroksykwas, cukier
Amoniak, aminy,
N-glikozyd zasady purynowe
i pirymidynowe
O-glikozydami są również cukry złożone
(patrz, np. di
sacharydy). W nazwach pro -
stych glikozydów można opuszczać literę O.
Tworzenie nazw glikozydów
Chemia w Szkole
18
Kształcenie nauczycieli chemii
2) N-glikozydy Wzory składników kwa sów nu kleino-
wych
Pentozy
Nazwy tworzy siÄ™ analogicznie jak O-gli-
kozydów, na po czątku na zwy nie można
opuścić litery N. Zasady
Do najważniejszych na turalnych N-gli-
kozydów zaliczamy związki nazwane N-nu- pirymidynowe purynowe wiązanie
kleozydami lub N-deoksynukleotydami. wodorowe
PowstajÄ… one zawsze z:
 cukru  ²-D-rybofuranozy lub 2-deoksy-
-²-D-rybofuranozy
 i zasady organicznej  purynowej lub pi-
rymidynowej.
Deoksyrybonukleozydy różnią się od ry-
bonukleotydów tym, że w położeniu 2 pier-
Å›cienia ²-D-rybofuranozy znajduje siÄ™ atom  miejsca fos forylacji (w cukrze); tworze-
wodoru zamiast grupy hydroksylowej. nia wiązań wodorowych
N-nukleoty dy (N-deoksynukleotydy)  miejsca podstawienia zasady/cukru
worganizmach żywych są przekształcane ko-
lejnymi przemianami w kwasy nukleinowe.
Schematy tworzenia kwasów nukleino-
wych
W analogicznych procesach z 2-deok-
sy-²-D-rybofuranozy i odpowiedniej za sa-
dy powstaje kwas deoksyrybonukleinowy
(DNA).
5/2007
19
Kształcenie nauczycieli chemii
nukleozyd nukleotyd Tworzenie eterów
Etery powstajÄ… w reakcji glikozydu lub
cukru z sub stancjÄ… metylujÄ…cÄ…, np. CH3I
lub (CH3)2SO4. Pod czas pro cesu rodniki
metylowe (CH3) sÄ… podstawiane we wszyst-
kich wolnych grupach  OH na miejsce ato-
mu wodoru.
Reakcja metylo-Ä…-D-glukopiranozydu
z CH3I:
WiÄ…zanie Canom. O CH3 to wiÄ…zanie gli-
kozydowe bar dzo po datne na hy drolizÄ™
w środowisku kwaśnym (trwałe w środowi-
sku obojętnym i zasadowym).
WiÄ…zania: C2,3,4,6 O CH3 trudno hydro-
lizujÄ…, sÄ… to wiÄ… zania ete rowe (wszystkie
etery trudno ulegajÄ… hydrolizie).
Tworzenie soli
Ze względu na obecność wielu grup alko-
holowych cukry mogą dawać barwną reak-
cjÄ™ z wodorotlenkiem miedzi(II). Powstaje
sól kompleksowa: cukru z miedzią(II), two-
rząca klarowny roztwór o barwie szafirowej
(ciemnoniebieskiej).
STRESZCZENIE
Podstawowymi składnikami budulcowy-
mi organizmów żywych są: białka, tłuszcze,
cukry. Najbardziej rozpowszechnionym cu-
zasady C, G, A wchodzą w skład obu ty- krem jest produkt fo tosyntezy D-glukoza.
pów nukleozydów i nukleotydów Żaden inny związek pochodzenia na tural-
zasada T wchodzi w skład deoksynukle- nego i syn tetycznego nie jest wy twarzany
ozydów i deoksynukleotydów na tak ogromną ska lę (1011 ton rocznie
zasada U wchodzi w skład rybonukle- na kuli ziemskiej). W komórkach roślinnych
ozydów i rybonukleotydów. glukoza przekształcana jest w wie le innych
Chemia w Szkole
20
Kształcenie nauczycieli chemii
potrzebnych związ ków or
ganicznych oraz Ze względu na obecność obu grup
jest z
ródłem ener gii. Ro śliny są z
ródłem równocześnie
związków organicznych dla zwierząt i ludzi.  grupy: karbonylowa i alkoholowa tej sa-
Cukry rozpuszczalne w wodzie (oprócz mej czą steczki cukru re agują ze sobą
ketotriozy) wy kazują czyn ność optycz ną. tworząc odmiany pierścieniowe (jest to
Niektórzy chemicy, z braku czynności optycz- najbardziej prawdopodobna reakcja);
nej, nie zaliczają ketotriozy do cukrów.  odmiany pier ścieniowe, ze wzglę du
Wzależności od typu środowiska cukry na szczególnie dużą reaktywność grupy
redukujące ule gają wol niej lub szyb ciej  OH hemiacetalowej, mogą tworzyć:
enolizacji i izomeryzacji. W roz tworach O-glikozydy (w reakcji np. z alkoho-
ulegają cyklizacji najłatwiej, gdy utworzone lem, fenolem, cukrem)
pierścienie he terocykliczne są pięcio - lub N-glikozydy (w reakcji np. z amonia-
sześcioatomowe. kiem, aminami).
Sacharydy wykazują du żą reaktywność Oligosacharydy i polisacharydy posiada-
chemiczną wynikającą z obecności: wie lu ją między resztami cukrowymi wiązania ą-
grup al koholowych, grupy karbonylowej, lub ²-glikozydowe, które sÄ… odpowiedzial-
z obecno ści obu grup rów nocześnie ne za zdolność tych cukrów do hydrolizy.
i uprzywilejowanych właściwości grup  OH W przypadku disacharydów i skrobi wy-
przy anomerycznym atomie węgla. jątkowo łatwo przebiegający proces hydro-
Ze względu na grupy  OH cukry uczest- lizy uniemożliwia otrzymanie es trów tych
niczą w reakcjach: cukrów (oba procesy zachodzą w środowi-
 estryfikacji sku kwaśnym).
 tworzenia eterów Przedstawione powyżej informacje o cu-
 tworzenia soli miedzi(II) [reakcja barw- krach sÄ… za ledwie niewielkim wy cinkiem
na]. bogac twa wła ściwości i roli sa charydów
Ze względu na obecność wolnej grupy w przyrodzie.
karbonylowej ulegajÄ…:
 utlenieniu (pro duk ty re ak cji za leżą
od warunków reakcji); aldozy i ketozy
wykazują pozytywny wynik prób TOL-
LENSA i TROMMERA (reakcja barwna);
 w reakcji z Br2(aq) utleniajÄ… siÄ™ aldozy
w obecności np. NaHCO3. Ketozy nie
L ITERATURA
odbarwiajÄ… wo dy bromowej. Reakcja
z Br2(aq) służy do odróżnienia aldo- [1]. P. Mastalerz: Chemia organiczna., PWN, 1998
[2]. P. Mastalerz: Podręcznik chemii organicznej. Wydawnictwo Che-
zy od ketozy;
miczne, Wrocław, 1996
 redukcji wodorem w obecności kataliza- [3]. R.T. Morrison, R.N. Boyd: Chemia organiczna. PWN, 1990
[4].] A. Wiśniewski, J. Madaj: Podstawy chemii cukrów. Agra-Enviro
tora.
Lab. 1997
[5]. A.L. Lehninger: Biochemia. PWR i L 1979
mgr [6]. H.A Harper, V. Roowell, P. Hayes: Zarys chemii fizjologicznej.
DANUTA KAMIC
SKA
PZWL 1983
Od 1962 do 2003 r. uczyła chemii
[7]. W. Mizerski: Tablice Chemiczne. Adamantan 2004
w XLIV LO im. A. Dobiszewskiego w Warszawie
5/2007
21