• punkt izoelektryczny
  pH roztworu, w którym związki będące jednocześnie kwasami i zasadami (np. aminokwasy) w jednakowym stopniu ulegają dysocjacji kwasowej (odłączają proton) co i zasadowej (przyłączają proton); tworzy się wówczas elektrycznie obojętny jon obojnaczy (-COO^- i -NH₃⁺)

• podstawienie elektrofilowe
  typ reakcji chemicznej ( S_E ) , kiedy czynnik "atakujący" ma duże powinowactwo do elektronów i w "atakowanej" cząsteczce szuka miejsc z ładunkiem ujemnym (np. nitrowanie, gdzie czynnikiem aktywnym jest dodatni jon nitroniowy NO₂⁺)

• podstawienie nukleofilowe
  typ reakcji chemicznej ( S_N ), kiedy czynnik "atakujący" ma charakter anionu i w "atakowanej" cząsteczce szuka miejsc z ładunkiem dodatnim (np. zasadowa hydroliza t-butylu (CH₃)₃C⁽⁺⁾-Br^(-) gdzie czynnikiem aktywnym jest grupa -OH o ładunku ujemnym)

• kofeina
  alkaloid występujący w ziarnach kawy (~1%) lub liściach herbaty (~3%), pobudza centralny układ nerwowy. Filiżanka mocnej kawy lub herbaty zawiera od 100 do 300 mg kofeiny (teiny)

• cytrynowy kwas
  organiczny kwas trójkarboksylowy, m.in. stosowany w przemyśle spożywczym i w farmacji, jako zakwaszacz do tabletek musujących w celu wytworzenia CO₂ (saturacji) w reakcji z kwaśnym węglanem sodu

• laktamy
  pierścieniowe związki utworzone przez cyklizację (poprzez odciągnięcie cząsteczki wody) lub aminokwasów. W kwasach i zasadach łatwo hydrolizują odtwarzając wyjściowy aminokwas.

• laktony
  wewnętrzne, pierścieniowe estry γ lub δ hydroksykwasów. Powstają łatwo podczas ogrzewania odpowiedniego hydroksykwasu, równie łatwo hydrolizują w wodzie, bardzo łatwo w zasadowych roztworach.

Typ izomerii	Grupa	Uwagi
strukturalna	metameria	związki o różnym charakterze chemicznym, należące do różnych grup (np. alkohol CH3CH2OH i eter CH3OCH3); także związki nienasycone o różnym położeniu wiązań nienasyconych (np. penten-1 i penten-2)
		łańcuchowa	izomery różnią się kształtem łańcucha, np. n -pentan i izo -pentan
		podstawienia (położenia)	izomery różniące się miejscem podstawienia atomu innego niż węgiel lub innej grupy funkcyjnej
		tautomeria	zjawisko izomerii, polegające na istnieniu w równowadze dwóch form danego związku, powstających przez przemieszczenie się pojedynczego atomu w obrębie cząsteczki; np. keton-enol   R1-CH2-CO-R2 R1-CH=C(OH)-R2
	przestrzenna	geometryczna (cis-trans )	występuje w przypadku związków nienasyconych, etylenowych, gdy po przeciwnych stronach wiązania ma minimum dwa różne podstawniki; występuje również w związkach pierścieniowych, wówczas podstawniki mogą być po tej samej lub po różnych stronach płaszczyzny pierścienia.
		syn -anti	analogicznie jak cis -trans , tylko w odniesieniu do podwójnego wiązania C=N- lub -N=N-
		optyczna	ilość izomerów ogólnie 2^n, gdzie n - ilość atomów węgla asymetrycznych w cząsteczce. Możliwe formy mezo. Lustrzane odbicia to enancjomery, pozostałe to diastereoizomery

• mezomeria
  zjawisko istnienia danego związku (cząsteczki) w wielu nietrwałych, zmieniających się, przechodzących jedna w drugą strukturach elektronowych (postaciach mezomerycznych). Istnienie mezomerii zapisujemy kilkoma wzorami strukturalnymi łączonymi podwójną strzałką (tzw. formy graniczne):

• przegrupowanie
  reakcja chemiczna w wyniku której zmienia się budowa cząsteczki (inny wzór strukturalny) nie ulega natomiast zmianie jej skład pierwiastkowy (identyczny wzór sumaryczny), np. przegrupowanie pinakolinowe:

• diastereoizomeria
  zjawisko występowania danego związku w odmianach izomerycznych o różnej skręcalności optycznej, nie będących jednak swymi odbiciami lustrzanymi (enancjomerami). Występuje wśród związków o dwóch i więcej centrach asymetrii (węglach asymetrycznych).

• enancjomery
  dwie odmiany cząsteczek tej samej substancji, będące w budowie przestrzennej swoimi lustrzanymi odbiciami. Izomery optyczne skręcające płaszczyznę światła spolaryzowanego w identyczny sposób ale w przeciwnych kierunkach

• enolizacja
  przejście formy ketonowej ketonu, lub częściej dwuketonu lub ketonokwasów, w formę enolową - nienasyconego alkoholu

• mutarotacja
  zjawisko zmiany w czasie skręcalności roztworów np. glukozy'

• inwersja sacharozy
  hydroliza sacharozy, w wyniku której powstają równomolowe ilości glukozy i fruktozy, tzw. cukier inwertowany. Ponieważ skręcalność właściwa sacharozy wynosi +66,5, zaś po hydrolizie otrzymujemy fruktozę, która o wiele silniej skręca w lewo płaszczyznę polaryzacji (-133,5) niż otrzymana równocześnie glukoza w prawo (+ 52,3), cały roztwór po hydrolizie ma przeciwny (inwersja ) znak skręcalności niż wyjściowy roztwór sacharozy. Zobacz też mutarotacja

KWASY KARBOKSYLOWE

kwas mrówkowy	kwas metanowy	H-COOH - kwas i aldehyd jednocześnie!
kwas octowy	kwas etanowy	CH3COOH
kwas propionowy	kwas propanowy	C2H5COOH
kwas masłowy	kwas butanowy	C3H7COOH
kwas walerianowy	kwas pentanowy	C5H11COOH
kwas laurynowy	kwas dodekanowy	C11H23COOH
kwas mirystynowy	kwas tetradekanowy	C13H27COOH
kwas palmitynowy	kwas heksadekanowy	C15H31COOH
kwas stearynowy	kwas oktadekanowy	C17H35COOH
kwas oleinowy	kwas cis-9-oktadecenowy	C17H33COOH
kwas linolowy	kwas cis, cis-9,12-oktadekadienowy	C17H31COOH
kwas linolenowy	kwas cis, cis, cis-9,12,15-oktadekatrienowy	C17H29COOH
kwas benzoesowy	kwas fenylokarboksylowy
kwas fenylooctowy	kwas fenylometanowy
kwas ftalowy	kwas o-benzenodikarboksylowy
kwas izoftalowy	kwas m-benzenodikarboksylowy
kwas salicylowy	kwas o-hydroksybenzoesowy
kwas antranilowy	kwas o-aminobenzoesowy
kwas anyżowy	kwas p-metoksybenzoesowy
kwas szczawiowy	(patrz)
kwas malonowy	kwas metanodikarboksylowy
kwas bursztynowy	kwas etano-1,2-dikarboksylowy
kwas jabłkowy	kwas hydroksybursztynowy
kwas winowy	1,2-dihydroksydikarboksylowy
kwas węglowy	[H2CO3]

  Kwasy karboksylowe w zależności od mocy tworzą sole w reakcji z metalami lub wodorotlenkami.

Grupa hydroksylowa karboksylu daje dość łatwo zastąpić chlorem, grupą aminową bądź resztą alkoholową dając chlorki kwasowe, amidy i estry.

 

UWAGA: Działaniem amoniaku na kwas otrzymujemy sól amonową R-COONH₄ a nie amid!

Przykłady tworzenia soli :

Tworzenie chlorków kwasowych:

Tworzenie amidów i estrów:

Łagodna dehydratacja kwasów karboksylowych prowadzi do otrzymania bezwodników. Szczególnie łatwo ulegają tej reakcji kwasy dikarboksylowe.

Zarówno chlorki kwasowe jak i bezwodniki są bardzo reaktywne. W reakcji hydrolizy odtwarzają kwas, którego są pochodna. W reakcji z alkoholami tworzą estry a z amoniakiem dają amidy.

Moc kwasów

Przykładem oddziaływania wzmacniającego siłę kwasu jest oddziaływanie grupy hydroksylowej w pozycji  Tlen tej grupy hydroksylowej polaryzując wiązanie C-O utrudnia polaryzację C-C (węgiel  - grupa karboksylowa), powodując w ten sposób wzmocnienie polaryzacji wiązania O-H hydroksylu grupy karboksylowej, a więc siłę kwasu. Kwas mlekowy (-hydroksypropionowy) jest znacznie silniejszy, niż jego protoplasta. Podobnie oddziałuje chlor w pozycji . Kwas  - chlorooctowy jest około 100-krotnie silniejszy niż kwas octowy. Kwas trichlorooctowy jest bardzo silnym kwasem o sile kwasowości około 10 000 razy większej niż kwas octowy.

Szczególny sposób wpływania podstawnika na moc kwasu jest przypadek kwasów aromatycznych. 

W kwasach alifatycznych z podstawnikiem dodatkowym przy węglu γ- lub δ- mogą tworzyć się pochodne pierścieniowe. W przypadku hydroksykwasów są to laktony, a w przypadku aminokwasów laktamy. Kwas mlekowy ogrzewany dimeryzuje, tracąc dwie cząsteczki wody daje pierścieniową pochodną zwana laktydem - C₆H₈O₄. 

Szczególnie ważnym przypadkiem kwasów z dodatkową grupa funkcyjną są a-aminokwasy

Dwukarboksylowe kwasy

Kwasy dikarboksylowe charakteryzują się w zasadzie tymi samymi właściwościami chemicznymi co kwasy monokarboksylowe. Pewne różnice wynikają tylko z wzajemnego układu przestrzennego grup i płynących stąd możliwości reakcji (np. łatwość tworzenia bezwodników) oraz zdolności do reagowania, albo tylko jednej grupy, albo obu grup jednocześnie.

szczawiowy	HOOC-COOH
malonowy	HOOC-CH2-COOH
bursztynowy	HOOC-CH2-CH2-COOH
glutarowy	HOOC-CH2-CH2-CH2-COOH
adypinowy	HOOC-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
maleinowy	HOOC-CH=CH-COOH (cis)
fumarowy	HOOC-CH=CH-COOH (trans)
ftalowy
izoftalowy
tereftalowy

 

 

CUKRY

     Węglowodany - wielowodorotlenowe aldehydy i wielowodorotlenowe ketony oraz związki, z których takie aldehydy lub ketony można otrzymać w wyniku hydrolizy.

 Węglowodany są historyczną nazwą grupy związków naturalnych, dających się opisać wzorem elementarnym CH₂O, co sugerowało, że głównie zbudowane są z węgla i wody - stąd nazwa. Późniejsze badania wykazały, że wzór elementarny CH₂O odpowiada wzorom cząsteczkowym (CH₂O)_n i jest najmniej ważną cechą wspólną związków tej grupy. Węglowodany stanowią jeden z ważniejszych elementów przyrody ożywionej. Powstają z wody i dwutlenku węgla w liściach zawierających katalizator tej reakcji (chlorofil) pod wpływem działania energii promieniowania elektromagnetycznego (światła) w procesie fotosyntezy. Najpopularniejsze węglowodory roślinne to skrobia i celuloza (polisacharydy) oraz cukry proste (glukoza, fruktoza, mannoza, galaktoza) i dwucukier - sacharoza (cukier spożywczy). Wraz z rośliną dostają się do organizmów zwierzęcych, gdzie są hydrolizowane do cukrów prostych i częściowo spalane do CO₂ i H₂O, wyzwalając przy tym energię, pobraną wcześniej w procesie fotosyntezy. Nadmiar cukrów prostych łączy się w wątrobie w zwierzęcy cukier zapasowy - glikogen, który stanowi zapasowe źródło energii dla organizmu. Ponadto w przemianach biochemicznych z glukozy wytwarzają się tłuszcze, a częściowo także białka, poprzez powstawanie aminokwasów w reakcjach ze związkami zawierającymi azot. Zatem węglowodany w różnych swoich postaciach stanowią zarówno materiał energetyczny ("paliwo" dla organizmu) jak i biorą udział w powstawaniu materiału budulcowego, jakim jest białko.

Podstawowe cząsteczki cukrów, tzw. cukry proste, monosacharydy - to wielohydroksyaldehydy lub wielohydroksyketony (C2). Obecność grupy aldehydowej powoduje, że są to związki łatwo się utleniające (silne reduktory), dające charakterystyczne reakcje z odczynnikami Tollensa i Fehlinga. Identycznie zachowują się cukry z grupą ketonową, bowiem reakcje utlenienia są charakterystyczne również dla -hydroksyketonów. Odróżnić ketozy (cukry z grupą ketonową) od aldoz (cukry z grupa aldehydową) można reakcją z wodą bromową. 

.Cukry proste, zwane też czasem monocukrami, to związki będące  wielowodorotlenowymi alkoholami z grupą aldehydową (aldozy) lub ketonową (ketozy). Już w tym udziale kilku różnych grup funkcyjnych w jednej cząsteczce kryje się wiele zawiłości chemii cukrów. Grupy funkcyjne zawarte w cząsteczce monocukru powodują, że cząsteczka może reagować z drugą cząsteczką cukru - inną lub taką samą, tworząc dwucukry, a także oligosacharydy i polisacharydy. Może reagować także sama ze sobą, tworząc poprzez reakcję grupy aldehydowej z alkoholową, struktury cykliczne. Drugim elementem komplikującym chemię cukrów, jest obecność w cząsteczce monocukru węgli asymetrycznych i związana z tym dość znaczna ilość izomerów optycznych (2ⁿ gdzie n - ilość węgli asymetrycznych w cząsteczce). Węglami asymetrycznymi są wszystkie atomy węgla w łańcuchu, prócz skrajnych (a w ketozach oczywiście także prócz C2). Dla podstawowej struktury cząsteczki cukru - aldoheksozy oznacza to istnienie 2⁴ = 16 izomerów optycznych, czyli 8 par enancjomerów. Ponadto np. glukoza tworząc strukturę pierścieniową wewnętrznego hemiacetalu (reakcja grupy aldehydowej z grupą alkoholowa węgla C5) powoduje powstanie nowego centrum chiralności przy węglu C1, dając dodatkowe izomeryczne formy  i  (anomery). Także słownictwo, muszące oddać wiele niuansów struktury i charakteru chemicznego wielu dość podobnych (pozornie) związków do najprostszych nie należy. Używanie nomenklatury w pełni systematycznej jest z praktycznych względów niemożliwe, stosujemy więc mieszankę nazw zwyczajowych, historycznych i systematycznych. Także schematyczny zapis wzorów strukturalnych sprawy nie ułatwia - używamy, w zależności od potrzeby, wzorów o łańcuchach otwartych (co w rzeczywistości występuje bardzo rzadko) lub wzorów pierścieniowych. Te ostatnie zapisujemy "trójwymiarowo" (wzory Hawortha) lub na płaszczyźnie, stosując symboliczne zapisy wzajemnego położenia podstawników przy węglach asymetrycznych. Prawidłowe zapisanie i odczytanie przestrzennej struktury z płaskiego wzoru ma tu kapitalne znaczenie, bo najczęściej każdy z izomerów to inny związek (o innej nazwie). Na przykład ze wspomnianych wyżej 16 izomerów optycznych aldoheksozy, 8 o konfiguracji D nosi nazwy:

Można uznać, że wszystkie one są izomerami glukozy (diastereoizomerami), mają jednak swoje nazwy i traktujemy je jako osobne związki.

Dwa monocukry najczęściej łączą się w dwucukier wiązaniami pomiędzy atomem tlenu przy C'4 jednej cząsteczki a węglem C1 drugiej. Takie połączenie powoduje, że powstały dwucukier jest nadal cukrem redukującym. Natomiast najbardziej znany nam cukier, czyli cukier spożywczy - sacharoza, zbudowany jest z cząsteczki glukozy i fruktozy, połączonych wiązaniem nie C1-O-C'4 a C1-O-C'2. W ten sposób zablokowane są obie grupy karbonylowe i sacharoza nie jest cukrem redukującym. Drugi przykład: dwucukier maltoza zbudowany jest z dwu cząsteczek glukozy połączonych wiązaniem C1-O-C'4. Dwucukier celobioza zbudowany jest niemal identycznie, a różnica polega jedynie na tym, że cząsteczka glukozy wchodząca w skład cząsteczki maltozy to anomer  (C1-), zaś glukoza w cząsteczce celobiozy to anomer  (C1-). Konsekwencją tak niewielkiej różnicy w strukturze chemicznej jest fakt hydrolizowania maltozy przez enzym zwany maltazą, który nie powoduje hydrolizy celobiozy; natomiast celobioza ulega hydrolizie pod wpływem enzymu emulsyny, który z kolei jest nieaktywny w stosunku do maltozy. Ponadto zarówno maltoza jak i celobioza, mając "wolny" karbonyl drugiej cząsteczki glukozy (C1-) mogą występować jako anomer  i . Tak więc np. dwie cząsteczki glukozy  łącząc się ze sobą mogą dać kilka różnych związków (różnych szczególnie dla układów biochemicznych). No cóż, trudno wymagać od związków biorących główny udział w skomplikowanych procesach życia, by były proste w swej naturze. Dla ułatwienia, poniżej podaje "cukrowy" słowniczek - może to choć trochę ułatwi wam węglowodanowe zmagania. Ponadto należy pamiętać, że cukry występują głównie w swych cyklicznych formach, że dla zrozumienia wielu spraw trzeba wysilić przestrzenną wyobraźnię (a tak po cichu radzę pożyczyć od młodszego rodzeństwa kolorowa plastelinę i patyczki i trudniejsze przykłady z izomerii przestrzennej przerobić na modelach trójwymiarowych) a całą potrzebną nomenklaturę mieć wypisaną na karteczce, tak by rozpatrując jakiś skomplikowany problem (a innych nie będzie!) nie rozpraszać się na szukaniu czy przypominaniu sobie, co oznacza jakiś nie zrozumiały w danej chwili termin. 

 Cukrowy minisłowniczek

aldozy	cukry zawierające grupę aldehydową (C1)	rozróżnienie przez reakcję z wodą bromową.
ketozy	cukry zawierające grupę ketonową (C2)
triozy, tetrozy, pentozy, heksozy	określenie długości łańcucha (ilości atomów węgla) w cząsteczkach cukru	np. aldoheksoza;
deokso	cząsteczka związku zawierająca mniej atomów tlenu niż wyjściowy cukier
monocukry	cukry proste, nie hydrolizują na mniejsze cząsteczki składowe	glukoza, ryboza
policukry	cukry złożone, powstałe prze kondensację wielu cząsteczek cukrów prostych, można przeprowadzić ich hydrolizę i uzyskać elementy składowe (cukry proste)	skrobia, celuloza, glikogen
chiralność	występowanie dwu struktur (np. cząsteczek związku chemicznego) nie dających się nałożyć na siebie a będących swoimi lustrzanymi odbiciami, jak lewa i prawa ręka (z greki cheir - ręka)
wegiel asymetryczny	atom węgla, który łączy cztery różne grupy chemiczne, podstawniki
związek optycznie czynny	związek skręcający płaszczyznę polaryzacji światła spolaryzowanego, właściwość fizyczna	związek może posiadać węgle asymetryczne, a mimo to być optycznie nieczynny (np. kwas mezo-winowy)
enancjomery	para związków optycznie czynnych będących lustrzanymi odbiciami,	skręcalność identyczna, lecz różna co do kierunku (+; -); np. -D(+)glukoza i -L(-)glukoza
diastereoizomery (w stosunku do izomeru wskazanego)	w grupie izomerów optycznych zawierających więcej niż jeden węgiel asymetryczny (chiralny) izomery optyczne, nie będące enancjomerami  izomeru wskazanego	skręcalność w stosunku do izomeru wskazanego różna i co do kierunku i co do wartości,
formy mezo	izomer symetrycznie zbudowanej  cząsteczki, zawierającej parzystą ilość węgli asymetrycznych, nie będący związkiem optycznie czynnym	patrz kwas mezo-winowy
mieszanina racemiczna, racemat	mieszanina równych ilości enancjomerów, nie wykazuje aktywności optycznej	najczęściej występujący przypadek syntetycznego otrzymywania związków optycznie czynnych (poza reakcjami biochemicznymi), prawdopodobieństwo otrzymania formy D i formy L jest identyczne, otrzymujemy zatem równoważną ilość każdej odmiany i ich skręcalności znoszą się nawzajem
anomery	dwa izomery o budowie cyklicznej, różniące się położeniem grupy hydroksylowej przy węglu C1 (w aldozach) lub C2 (w ketozach)	-D(+)glukoza i -D(+)glukoza; względem siebie są diastereoizomerami
mutarotacja	zjawisko zmiany kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji roztworu formy anomerycznej  (np. -D(+)glukoza +112°; po pewnym czasie od momentu rozpuszczenia zmienia się na +52,7°, zaś -D(+)glukoza +19° po pewnym czasie od momentu rozpuszczenia zmienia się na +52,7°)	mutarotacja - zmienna skręcalność; wynik ustalenia się równowagi między formą  i  anomerów w roztworze, następuje poprzez formę łańcuchową
epimery	para diastereoizomerycznych aldoz różniących się tylko konfiguracją wokół węgli C1 i C2.	ponieważ jednym z dowodów na to, że dwa izomery tworzą parę epimerów jest reakcja z fenylohydrazyną i utworzenie identycznych osazonów, niektórzy za epimery uważają te związki, które dają identyczne osazony, czyli nie różnią się konfiguracją począwszy od węgla C3 .
fenylohydrazyna	odczynnik dający z cukrami substancje krystaliczne, zwane osazonami	reakcje z fenylohydrazyną służą między innymi do ustalania konfiguracji cukrów, dając z epimerami identyczne osazony
osazon
glikozydy	związki cukrów z alkoholami (fenolami), wytworzone przez wiązanie poprzez tlen przy węglu C1 formy pierścieniowej. Powstaje wiązanie glikozydowe, eterowe lub raczej acetalowe (drugie wiązanie o charakterze wiązania eterowego tworzy pierścień). Glikozydy są odporne na działanie zasad, w środowisku kwaśnym hydrolizują. Występują w postaciach anomerycznych, nie redukują. Określenie: glikozydowe (glikozyd, wiązanie glikozydowe itp.) jest określeniem ogólnym, odnoszącym się do połączeń acetalowych w cukrach. Dla konkretnych związków tworzymy nazwy od nazwy cukru łączącego się poprzez atom tlenu przy C1 - glukozyd, mannozyd itp.).
piranoza     furanoza
dekstroza	D-(+)-glukoza
lewuloza	D-(-)-fruktoza
odczynnik Fehlinga	zasadowy roztwór soli Cu(II) kompleksowanych jonami winianowymi	wypadanie czerwonego osadu tlenku miedzi(I) w wyniku reakcji redukcji  soli miedzi(II)  przez aldehydy i cukru redukujące (zarówno aldozy jak i ketozy).
odczynnik Tollensa	zasadowy (amoniakalny) roztwór tlenku srebra	reakcja lustra srebrowego polega na redukcji zasadowego roztworu soli srebra do srebra metalicznego, które osiadając na szklanych ściankach probówki tworzy lustrzaną powłokę. Reakcja służy głównie do wykrywania aldehydów i cukrów redukujących
kwasy cukrowe	kwasy dwukarboksylowe, powstałe przez utlenienie na obu końcach cząsteczki cukru	kwas glukarowy (utlenienie glukozy) HOOC-(CH-OH)4-COOH
kwasy uronowe	aldehydokwasy, otrzymane przez utlenienie końcowego węgla cząsteczki cukru z pozostawieniem nienaruszonej grupy aldehydowej	kwas glukuronowy (utlenienie glukozy na węglu C6).
kwasy aldonowe	powstałe przez utlenienie  grupy aldehydowej	kwas glukonowy

  Izomeria węglowodanów związana jest najściślej z izomerią optyczną. Ma to związek z ilością węgli asymetrycznych w cząsteczce cukru oraz z formami anomerycznymi podstawowej struktury cyklicznej - piranozowej lub furanozowej. W wielocukrach i glikozydach o ilości izomerów decyduje nie tylko fakt, jakie związki chemiczne łączą się ze sobą, ale także to, które węgle łańcucha cukrowego biorą udział w wiązaniach. 

Izomeria optyczna jest tak silnie związana z chemią cukrów, że często zapominamy, że dotyczy ona wszelkich związków zawierających centra chiralności, a nie tylko grupy cukrów. Zdolność skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego przez związki zawierające jeden lub więcej centrów asymetrii legła u podstaw najpopularniejszej metody ilościowego oznaczania cukrów - polarymetrii. Polega ona na pomiarze kata skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego przez warstwę roztworu związku optycznie czynnego o znanej grubości. Znając tzw. skręcalność właściwa danego związku można na tej podstawie obliczyć jego stężenia w badanym roztworze. Należy pamiętać, że wielkość skręcalności (a także skręcalność właściwa) zależy od długości fali świetlnej - w polarymetrach najczęściej stosujemy żółte światło sodowe. Kierunek skręcalności (+ - zgodnie z ruchem zegara; - - przeciwnie do ruchu zegara) możemy wyznaczyć mierząc dwa roztwory tego samego związku różniące się stężeniami. Jeśli wzrost stężenia powoduje wzrost dodatniego kąta skręcalności mamy do czynienia ze skręcalnością +. W przeciwnym przypadku skręcalność jest ujemna.

Pamiętajmy, że konfiguracja (L lub D), choć nazywana także lewoskrętną lub prawoskrętną, nie ma nic wspólnego ze znakiem skręcalności. Konfiguracja oznacza ułożenie w przestrzeni względem siebie czterech podstawników przy centrum asymetrii, kierunek skręcalności to tylko fizyczna cecha substancji. Na przykład kwas mlekowy (-hydroksypropionowy) występuje w formie dwóch optycznie czynnych izomerów: kwas L-(+)-mlekowy i D-(-)-mlekowy. Stąd przy nazwie cukrów najczęściej podajemy i rodzaj odmiany anomerycznej, i konfigurację i kierunek skręcalności konkretnej odmiany, np. -D-(+)-glukoza lub D-(-)-fruktoza.

Zjawisko chiralności odgrywa bardzo ważna role w przyrodzie ożywionej. Wiele związków w procesach biochemicznych jest aktywne tylko w jednej odmianie konfiguracyjnej (najczęściej L), druga jest całkowicie nieaktywna lub bardzo słabo aktywna.

  Zanim przejdziemy do rzeczywistych polisacharydów - najpierw dwa słowa o dwucukrach. Są to cząsteczki powstałe przez połączenie glikozydowe jednej cząsteczki cukru z grupą alkoholową drugiej cząsteczki. Obie cząsteczki mogą być cząsteczkami tego samego cukru lub dwóch różnych cukrów, zaś w przypadku gdy są cząsteczkami tego samego cukru mogą być izomerami. Największe znaczenie w praktyce mają cztery dwucukry:

1. sacharoza	Najpopularniejszy cukier, cukier spożywczy. Wyjątkowe połączenie glikozydowe, w którym udział biorą grupy hydroksylowe połączone z węglami C1-C2 (czerwone). Ponadto fruktoza występuje w postaci pierścienia furanozowego, dość rzadko spotykanego wśród heksoz. Ponieważ wiązanie glikozydowe w tym przypadku blokuje oba karbonyle, sacharoza nie jest cukrem redukującym, nie ulega mutarotacji i nie tworzy osazonu. Pod wpływem kwaśnej hydrolizy powstaje mieszanina fruktozy i glikozy, tzw. cukier inwertowany. Taki sam rozpad następuje pod wpływem enzymu inwertazy, zawartego w ślinie pszczół. Nazwa bierze się od zjawiska zmiany znaku (inwersji) skręcalności roztworu sacharozy w miarę postępu procesu hydrolizy. Roztwór początkowo o skręcalności (+) po hydrolizie wykazuje skręcalność (-), bowiem w powstałej równocząsteczkowej mieszaninie glukozy (+) i fruktozy(-), ta ostatnia ma wyższą wartość kąta skręcenia i cały roztwór przyjmuje wypadkowa wartość (-).
2. maltoza	4-O-(-D- glukopiranozylo) - D - glukopiranoza Ponieważ karbonyl podłączonej D-glukozy jest wolny, maltoza jest dwucukrem redukującym i ulega mutarotacji oraz tworzy osazon. Maltoza powstaje jako jeden z produktów hydrolizy policukru - skrobii. Hydroliza skrobii do maltozy jest katalizowana przez enzym diastazę, zawarty w słodzie (kiełkującym jęczmieniu). Z kolei hydrolizę maltazy do glukozy katalizuje enzym zwany maltazą, zawarty w drożdżach.
3. celobioza 4. laktoza	4-O-(-D- glukopiranozylo) - D - glukopiranoza Celobioza jest produktem hydrolizy celulozy. Składa się z dwóch cząsteczek glukozy, podobnie jak maltoza, i podobnie jak maltoza jest cukrem redukującym, tworzy osazon i ulega mutarotacji. Różnica między celobioza a maltozą polega na sposobie połączenia dwóch cząsteczek glukozy. O ile maltoza jest glukozydem  - glukozy to celobioza jest pochodną jej anomeru . Ta drobna róznica w budowie powoduje, że jest ona niewrażliwa na działanie maltazy, ulega natomiast hydrolizie do dwóch cząsteczek glukozy pod wpływem enzymu emulsyny.
		4-O-(-D- galaktopiranozylo) - D - glukopiranoza Dwucukier występujący w mleku krowim (około 5%) i ludzkim. Kwaśnienie mleka następuje po utlenieniu laktozy do kwasu mlekowego. W podstawowych właściwościach przypomina maltozę i celobiozę, jest glikozydem galaktozy. Ulega hydrolitycznemu działaniu emulsyny Jest więc galaktozydem (w odróżnieniu od poprzednio omówionych glukozydów) o wiązaniu -glikozydowym.

 Najpopularniejsze policukry to skrobia i celuloza. Ich cząsteczki budowane są z setek, a czasem nawet tysięcy jednostek glukozowych (D-(+)glukozy). Cząsteczki glukozy w wielocukrach są powiązane wiązaniami glikozydowymi, a sposób wiązania i odmiana anomeryczna warunkują właściwości poszczególnych policukrów. 

W celulozie długie, nierozgałęzione łańcuchy, utworzone przez połączenie cząsteczek glukozy wiązaniem C1-O-C'4, tworzą spirale, które na kształt splecionych lin tworzą sztywne, wytrzymałe mechanicznie struktury. Wszystkie wiązania glikozydowe w celulozie są wiązaniami -glikozydowymi. W celulozie na każdą jednostkę glukozową przypadają trzy wolne grupy hydroksylowe. Dzięki temu można cząsteczkę celulozy modyfikować - np. estryfikować kwasem azotowym(V) (nitroceluloza, tzw. bawełna strzelnicza) lub kwasem octowym (octan celulozy), bądź w reakcji z dwusiarczkiem węgla CS₂ przeprowadzić w ksantogenian (sztuczny jedwab, celofan).

Skrobia, rozumiana jako materiał zapasowy roślin, występuje w dwóch podstawowych odmianach. Około 80% to nierozpuszczalna w wodzie amylopektyna, pozostałe 20% to amyloza, w wodzie tworząca roztwory koloidalne. W amylopektynie występują o wiele krótsze łańcuchy niż w celulozie, lecz są one "spięte" ze sobą glikozydowymi wiązaniami C1-C'6, tworząc struktury sieciowe.  Amyloza ma budowę łańcuchową, łańcuch złożony z paru tysięcy jednostek glukozowych tworzy spiralę, "splątaną" w kłębuszek. Taka budowa cząsteczki polimeru powoduje, ze skrobia występuje w postaci granulek, których kształt jest charakterystyczny dla poszczególnych roślin. Pod mikroskopem bez trudu można odróżnić skrobię ziemniaczaną od pszenicznej czy ryżowej.

  Pod wpływem enzymów skrobia ulega hydrolizie do dekstryn (mieszanina niskocząsteczkowych wielocukrów) a później maltozy (dwucukier) i w końcowym etapie do D-(+) - glukozy. Jednostki glukozowe w skrobi łączą się wiązaniami -glikozydowymi, co odróżnia ją od celulozy o wiązaniach -glikozydowych. 

AMINOKWASY i BIAŁKA

Wyodrębniając grupę związków zwanych aminokwasami mamy na myśli przede wszystkim aminokwasy tworzące białka - a więc a-aminokwasy. Biorąc pod uwagę kryteria czysto chemiczne, do aminokwasów zaliczamy wszystkie związki posiadające w swojej strukturze zarówno grupę aminową jak i karboksylową. Konsekwencją tego faktu jest możliwość oddziaływań, czy wręcz reakcji zachodzących w obrębie jednej cząsteczki, posiadającej kwasowa grupę karboksylową i zasadową grupę aminową. Możliwe są oczywiście także oddziaływania międzycząsteczkowe tych grup, pochodzących z różnych cząsteczek.

Reakcje chemiczne, jakim ulegają aminokwasy są zgodne z oczekiwaniami dla związku zawierającego karboksyl, jak również dla aminy. Właściwości fizyczne i fizykochemiczne już jednak zaskakują. Aminokwasy są krystalicznymi ciałami stałymi, choć oczekiwalibyśmy raczej cieczy. Dość dobrze rozpuszczają się w wodzie, nie rozpuszczając się prawie w rozpuszczalnikach niepolarnych. Wyznaczona kwasowość jest wielokrotnie słabsza od mocy innych kwasów karboksylowych choć ze względu na obecność grupy aminowej w pozycji a do karboksylu oczekiwać raczej należało zwiększenia kwasowości. Wszystkie te i inne właściwości są wynikiem oddziaływania chemicznego między zasadową grupą aminową i kwasową grupą karboksylową.

Najbardziej spektakularnym objawem posiadania przez cząsteczkę aminokwasu dwóch grup o przeciwstawnym działaniu jest występowanie tzw. punktu izoelektrycznego. Cząsteczka aminokwasu w środowisku silnie kwaśnym (niskie pH) będzie występować jako sól amonowa (NH₃⁺), zaś dysocjacja grupy karboksylowej w tych warunkach będzie całkowicie cofnięta. Na przykład kwas o stałej dysocjacji 10^-7 w środowisku o pH=2 będzie zdysocjowany zaledwie w 0,00001%. W tych warunkach natomiast nastąpi silne protonowanie grupy aminowej do NH₃⁺, co pozwala uznać, że w środowisku silnie kwaśnym cząsteczki aminokwasu występują w postaci dodatniego jonu. 

W przypadku, gdy aminokwas znajdzie się w roztworze o charakterze silnie zasadowym (wysoka wartość pH, np. pH=12), dysocjacja kwasowa dla tego samego kwasu będzie niemal całkowita. Zatem w tych warunkach aminokwas będzie występował w postaci anionu reszty kwasowej.

Jest rzeczą oczywistą, że istnieje między tymi skrajnymi wartościami pH taka wartość, przy której dysocjacja grupy karboksylowej i protonowanie grupy aminowej będzie identyczne. W roztworze o takim pH aminokwas będzie występował głównie w postaci jonu obojnaczego - cząsteczka będzie miała ładunek ujemny na tlenie zdysocjowanego karboksylu (-COO^-) i dodatni na protonowanej grupie aminowej (NH₃⁺). W konkretnym momencie w takim roztworze będą istniały  głównie jony obojnacze i pewna ilość cząsteczki obojętnych, niezdysocjowanych i roztwór będzie zachowywał się tak, jakby wszystkie cząsteczki były elektrycznie obojętne. Takie pH roztworu nazywamy punktem izoelektrycznym danego aminokwasu (ogólnie cząsteczki o charakterze kwasowo-zasadowym) a wartość tego pH wyznacza stosunek wartości stałej dysocjacji karboksylu i stałej dysocjacji grupy aminowej danego związku.

W roztworach o pH niższym (bardziej kwaśnych) zaczyna przeważać protonowanie aminy, przewagę zyskują jony dodatnie (amoniowe), zaś w roztworach o pH wyższym niż punkt izoelektryczny (roztwory bardziej zasadowe) przewagę zyskuje dysocjacja grupy karboksylowej i jony ujemne.

Ta właściwość uzyskiwania w zależności od pH środowiska ładunku dodatniego lub ujemnego przez cząsteczki aminokwasu (a także białek z aminokwasów zbudowanych)  legła u podstaw metody rozdzielania i identyfikacji polegającej na wywołaniu migracji cząsteczek w polu elektrycznym. Masa cząsteczki (lub cząstki), jej ładunek i struktura powodują w polu elektrycznym ruch w różnych kierunkach i z różną prędkością. Metoda taka nosi nazwę elektroforezy.

Aminokwasy syntetyczne otrzymywać można każdą skuteczna metodą, najczęstszym sposobem jest amonoliza a-chlorowcopodstawionych kwasów lub ich estrów.

Aminokwasy otrzymane syntetycznie są oczywiście racematami i dla uzyskania wzorców aminokwasów naturalnych lub substratów do syntezy peptydów należy rozdzielić je na  enancjomery - co nie jest sprawą łatwa ani tanią. 

  Naturalne aminokwasy to a-aminokwasy, a więc wszystkie - z wyjątkiem glicyny - posiadają centrum asymetrii przy węglu a i wszystkie charakteryzują się konfiguracją L. Organizm ludzki nie potrafi syntezować niektórych aminokwasów i muszą być one dostarczane do organizmu w pożywieniu, aby organizm mógł wytworzyć potrzebne białko. Są to tzw. aminokwasy egzogenne, w poniższym zestawieniu zaznaczone kolorem czerwonym.

 Dwie cząsteczki aminokwasu mogą w reakcji kondensacji wytworzyć dipeptyd, łącząc się wiązaniem peptydowym i wydzielając cząsteczkę wody. 

Jeżeli do reakcji weźmiemy dwa różne aminokwasy, otrzymamy mieszaninę peptydów. Powstaną dipeptydy R'R', R"R", R'R" i R"R', a ponadto reakcja nie zatrzyma się na dipeptydach i powstaną dłuższe łańcuchy peptydowe. 

W celu prowadzenia syntezy peptydów w pożądanym kierunku, wydłużanie łańcucha peptydowego prowadzi się etapami, blokując grupę aminową, która nie ma brać udziału w danym etapie syntezy. Najczęściej przeprowadza się ją w ugrupowanie amidowe stosując taki kwas blokujący, który później można odłączyć od aminy bez zniszczenia nowopowstałego wiązania peptydowego. Acylowanie grupy aminowej najczęściej prowadzi się odpowiednim chlorkiem kwasowym.

Otrzymana pochodna zostaje poddana reakcji kondensacji z następnym aminokwasem

dając pochodną, która po hydrolizie przechodzi w pożądany peptyd

Postępując analogicznie możemy do powstałego peptydu dołączać następne aminokwasy, tworząc polipeptyd o założonej z góry sekwencji aminokwasów.

Peptydy, białka, a ogólniej wiązanie peptydowe HOOC-C-NH-(C=O)-C-NH ulegają barwnej reakcji biuretowej.

 Białka są naturalnymi produktami zbudowanymi z reszt aminokwasowych, połączonych w łańcuchy polipeptydowe o masie (umownie) powyżej 10 000. Podstawowa struktura cząsteczki białka, nazywana strukturą pierwszorzędową określona jest sekwencją aminokwasów tworzących łańcuch polipeptydowy o podstawowym schemacie:

Jest rzeczą oczywistą, że podany powyżej schemat nie odzwierciedla rzeczywistej struktury łańcucha polipeptydowego. Po pierwsze nie uwzględnia naturalnych kątów między wiązaniami w cząsteczce, a po drugie nie bierze pod uwagę wielkości i charakteru chemicznego podstawników R - podstawowej struktury aminokwasów składających się na polipeptyd, a dalej cząsteczkę białka. Ponieważ struktura pierwszorzędowa białek wyznacza sekwencję aminokwasów, a więc również sąsiedztwo podstawników R i możliwości ich oddziaływań (wiązania wodorowe) czy wręcz reakcji między nimi (np. kwas asparginowy i seryna, która jest alkoholem morgą teoretycznie wytworzyć ester), pośrednio wyznacza także strukturę drugorzędową. Struktura drugorzędowa opisuje ułożenie łańcucha polipeptydowego w przestrzeni oraz łańcuchów względem siebie. Stopień skomplikowania i wręcz nieskończona (w praktycznym rozumieniu tego słowa) ilość możliwych kombinacji w pierwszo- i drugorzędowej strukturze białka powoduje, że precyzyjne opisanie cząsteczki białka wymagać będzie tworzenia pojęć rzędowości wyższych stopni. 

Struktura białek warunkuje ich fizyczne, chemiczne, a co z tym ściśle związane, biologiczne właściwości poszczególnych białek. Generalnie można białka podzielić na dwie duże grupy - białka fibrylarne ("włókniste", nie rozpuszczalne w wodzie) i białka globularne ("kłębuszkowate", rozpuszczalne w wodzie). Ze względu na wielkość molekuły białka, roztwory wodne białek są roztworami koloidalnymi. Pod wpływem temperatury, silnych elektrolitów, stężonych alkoholi itp. następuje nieodwracalne zniszczenie struktury białka czyli denaturacja.  Ogólnie można przyjąć, że właściwości - szczególnie biologiczne - białek są bardzo wrażliwe na stosunkowo nawet niewielkie zmiany w środowisku w którym występują.

Podstawowe struktury aminokwasów tworzących białko zawierają różne grupy funkcyjne - kwasowe, zasadowe, pierścienie aromatyczne, grupy alkoholowe, atomy siarki itp., stąd w zależności od pH roztworu w jakim się znajdą przybierają, jako całość, ładunek ujemny lub dodatni. Jedynie przy pewnym, charakterystycznym dla danego białka, pH ich cząsteczki są obojętne i nie ulegają migracji w polu elektrycznym. Punkt ten, podobnie jak w przypadku aminokwasów, to punkt izoelektryczny. Związana z tym zjawiskiem elektroforeza należy do jednej z głównych metod rozdzielania i identyfikacji białek

---