550 likes | 1.31k Views
ugljeni hidrati. porfirinski prsten. 6 CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 O 2. glukoza. skrob. celuloza. ugljovodonični rep. Calvinov ciklus biosinteze glukoze. 2-. 2-. 2-. 2-. 2-. 2-. D-eritropentuloza- -1,5-difosfat. D-glukoza. 2-. 2-.
E N D
ugljeni hidrati porfirinski prsten 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 glukoza skrob celuloza ugljovodonični rep
Calvinov ciklus biosinteze glukoze 2- 2- 2- 2- 2- 2- D-eritropentuloza- -1,5-difosfat D-glukoza 2- 2-
fiziološki značaj i uloga šećera glukoza glikogen skrob Acetil CoA drugi ugljeni hidrati masne kiseline + masti steroidni horrmoni nukleinske kiseline amino kiseline
monosaharidi aldoze ketoze pentoze (C5H10O5) heksoze (C6H12O6) L-arabinoza D-riboza 2-deoksi-D-riboza D-ksiloza D-glukoza D-fruktoza D-manoza D-galaktoza oligosaharidi (2-9 monosaharidnih jedinica) disaharidi C12H22O11 trisaharidi C18H32O16 saharoza (glukoza + fruktoza) maltoza (glukoza + glukoza) laktoza (glukoza + galaktoza) rafinoza glukoza + fruktoza + galaktoza polisaharidi (100-3000 monosaharidnih jedinica) celuloza skrob agar-agar kod životinja glikogen
monosaharidi aldoze ketoze aldotrioze (3C), aldotetroze(4C), pentoze, heksoze, heptoze... ketotrioze (3C), ketotetroze(4C), pentoze, heksoze, heptoze... 1 1 2 2 3 3 dihidroksiaceton D-gliceraldehid L-gliceraldehid 1,3-dihidroksiaceton sistematsko ime: 2,3-dihidroksipropanal
2,3-dihidroksipropanal postoji u 2 stereoizomerna oblika 1 stereocentar = 21izomera 1 2 3 enantiomeri- stereoizomeri koji se odnose kao predmet i lik u ogledalu i medjusobno se ne preklapaju
Fischer-ove projekcione formule i D-L obeležavanje klinasta formula D-gliceraldehid Fisher-ove formule L-gliceraldehid
relativna konfiguracija monosaharida • D- i L- serija monosaharida iupac numeracija 1 1 2 2 6 6 D-fruktoza D-liksoza D-liksoza D-gliceraldehid D-glukoza D-, L- obeležavanje L-sorboza L-liksoza L-glukoza L-gliceraldehid
2 2 1 1 4 4 C C 3 3 2 1 C 3 4 odredjivanje apsolutne konfiguracije monosaharida (R), (S)-obeležavanje 1. odredivanje prioriteta grupa na stereocentru Prioritet grupa: O(H) > C=(O) > CH2OH > H 2. pravilna orijentacija za određivanje R, S konfiguracije grupa sa najmanjim prioritetom (4) na vertikali 2 C 3 1 3. smer od 1-3 odgovara kretanju kazaljke sata (R ) konfiguracije
I>-Br>-Cl>-SO3H > -SR >-F > -OCOR > -OR >-OH > -NO2 > -NR3 >-NR2 >-NHR > -NH2 > t-Bu (C) >-Ph(C6H5)
pravilo volana 2. 1. 3. (R)- gliceraldehid D-gliceraldehid
Dozvoljene operacije sa Fischer-ovim formulama uz održavanje date konfiguracije izmena mesta po parovima
D-gliceraldehid D-eritroza D-treoza D- serija aldoza arabinoza riboza liksoza ksiloza galaktoza taloza glukoza manoza altroza guloza idoza aloza
memorisanje heksoza aloza altroza glukoza manoza guloza idoza galaktoza taloza All Altruists Gladly Make Gum In Gallon Tanks
ketoze imenovanje: D-glicerotetruloza D-glicero tetruloza rep aldoze sa 1C manje ketoza dužina niza= 4C
D-glicero tetruloza D-treo -pentuloza (ksiluloza) D-eritro pentuloza (ribuloza) D-tagatoza D-fruktoza D-sorboza D-psikoza
stereohemijski odnosi monosaharida a) enantimeri D-eritroza L-eritroza D-treoza L-treoza enantiomeri enantiomeri D-riboza 0,47 $/g L-riboza 250 $/g D-threo -pentuloza 1350 $/g L-threo -pentuloza 6800 $/g D-glukoza (0.02$/g) L-glukoza (50 $/g) enantiomeri
epimeri: više stereocentara, a razlika u konfiguraciji na samo 1 C* • kod monosaharida pravi epimeri razlikuju se samo po konfiguraciji na C-2 kod • aldoza i na C-3 kod ketoza D-arabinoza D-riboza D-ksiloza epimeri epimeri na C-3 D-manoza D-glukoza D-galaktoza epimeri na C-4 epimeri
anomeri: anomerni monosaharidi se razlikuju po konfiguraciji na anomernom C-atomu kod cikličnih oblika aldoza i ketoza 4 5 1 1 3 2 a- D-glukopiranoza b- D-glukopiranoza 1 2 2 5 4 3 a- D-fruktofuranoza b- D-fruktofuranoza
: : 1 4 ciklični oblici monosaharida 1 1,4 ciklizacija levo desno + : : 5 C * heksoze 4 C * gore (iznad) dole (ispod) 1,4 ciklizacija + a- D-glukofuranoza b- D-glukofuranoza
: : : : 1,5 ciklizacija + Fisher-ove formule a- D-glukopiranoza b- D-glukopiranoza + Haworth-ove formule
Dozvoljene operacije sa Haworth-ovim formulama uz održavanje date konfiguracije 6 6 R R 1 R 6 1 rotacija u ravni papira za 120 °
Koja tvrdjenja, koja se odnose na ciklični oblike monosaharida, su tačna? Nastaju nukleofilnim napadom hidroksilne grupe iz položaja 4 na aldehidnu grupu pri čemu se zatvara petočlani prsten i nastaje smeša ________ furanoza. Reakcija je po mehanizmu: a) intramolekulska nukleofilna supstitucija; b) intramolekulska nukleofilna adicija; c) dehidratacija; d) eterifikacija Ciklični oblici (aldofuranoze i aldopiranoze) su: a) ciklični etri, b) ciklični estri c) ciklični poluacetali, d) anhidridi D-ribopiranoza postoji u 2 oblika i to ___________ i oni su medjusobno u _____ ____________ stereohemijskom odnosu D-aldoze i D-ketoze u vodenom rastvoru postoje u smeši od: a) 2; b) 3; c) 4; d) 5 izomernih oblika. Navedi ih. Nastaju nukleofilnim napadom hidroksilne grupe iz položaja 5 na aldehidnu grupu pri čemu se zatvara _________prsten i nastaje smeša anomernih _________.
Napiši anomerne oblike sledećih šećera : a) glukoze, galaktoze, manoze b + a L-ramnoze, ksiloze, arabinoze, riboze, fruktoze
Konformacione formule cikličnih oblika monosaharida 3 moguće konformacije tetrahidropirana 3 2 1 1 4 5 5 5 4 1 3 2 4 3 2 4C1 4C1 prevodjenje 4C1 u 4C1uz održavanje konfiguracije 4 1 1 4 rotacijom oko s - veza 4C1 prelazi u 4C1pri čemu aksijalne valence i supstituenti na njima postaju ekvatorijalni i obrnuto
1 6 2 5 4 3 4 2 4 1 1 3 5 6 stabilnost 4C1 i 4C1konformacija 4C1 b- glukopiranoza 4C1 stabilna nestabilna 1,3- i 1,5- interakcije grupa na aksijalnim valencama glukoza ? 4C1 4C1 a- glukopiranoza
faktori koji utiču na stabilnost anomernih izomera monosaharida : 0,14 % 38 % 61,5 % • piranozni oblici obično stabilniji od furanoznih obika zbog mogućnosti konformacije bez ugaonog napona. • Kod piranoznih oblika najstabilnija konformacija stolice • Supstituenti radije biraju ekvatorijalne valence • anomerni efekat: sa povećanjem elektronegativnosti grupe na anomernom C-atomu (Br, OCOR, OPh) favorizuje se i više je zastupljen a-anomer
zastupljenost 4C1 i 4C1konformacija 4 1 • Supstituenti radije biraju ekvatorijalne valence 1,5- interakcije 5 1 4C1 nestabilna 4 3 4C1 stabilna 1,3- interakcije supstituenti na ekvatorijalnim valencama stabilniji konformer cikloheksan konformacija stolice: izražene nepovoljne 1,3- i 1,5-interakcije na aksijalnim valencama
: : : : • anomerni efekat: sa povećanjem elektronegativnosti grupe na anomernom C-atomu (Br, OCOR, OPh) favorizuje se i više je zastupljen a-anomer a-penta-O-acetil-D-glukoza stabilnija >> a-anomer glukozil-bromida stabilan solvatacija (hidratacija) OH gr. favorizuje b-anomer
deoksi šećeri 2 2 D-riboza 2-deoksi-D-riboza L-ramnoza = 6-deoksi-L-manoza L-fukoza = 6-deoksi-L-galaktoza D-manoza L-manoza L-ramnoza
Dobijanje deoksišećera 6-deoksi-D-glukoza
amino šećeri 2-amino-2-deoksi-D-galaktoza gradivna jedinica hondroitin-sulfata 2-amino-2-deoksi-D-glukoza (glukozamin) N-acetilglukozamin gradivna jedinica hitina
dehidratacija esterifikacija eterifikacija ketali i acetali epimerizacija oksido-redukcione reakcije reakcije cikličnog poluacetalnog oblika reakcije neblokirane aldehidne gr. reaktivnost monosaharida reakcije na anomernom ugljeniku reakcije alkoholnih grupa
Ugljeni hidrati u vodenom rastvoru mutarotacija b-glukofuranoza 0,14 % H2O a-D-glukopiranoza [a]D= 112 ° b-glukopiranoza 38 % 0,02% 61,5 % smeša ovih ravnotežnih oblika ima [a]D25°C = 52.7° a-glukofuranoza
monosaharidi u rastvoru u 5 različitih strukturnih oblika D-glukoza aldehidni oblik 0,02% 31 °C a-glukofuranoza / a-glukopiranoza 38 % b-glukofuranoza 0,14 % b-glukopiranoza 61,5 % 38 % 0,14 % 0,02% 61,5 %
Predstavi sledeće ravnoteže strukturnim formulama (Fischer-ovom i Haworth-ovim) Napiši strukturne formule svih izomernih oblika jedinjenja 6 i 7
monosaharidi u baznoj sredini • podležu: • epimerizaciji • aldolnoj reakciji uz produženje niza • retroaldolnoj reakciji uz skraćenje niza
Strukturne karakteristike polihidroksilnih aldehida (ketona) keto-enolna ravnoteža enolni oblik karbonilni oblik (aldehid ili keton) endiol
epimerizacija a-hidroksialdehidi (ketoni) u baznoj sredini NaOH D-fruktoza 32% HOH D-glukoza 65% D-manoza 3%
6 fosfoglukoza izomeraza 1 5 2 4 3 glukoza-6-fosfat fruktoza-6-fosfat
b-hidroksialdehidi (ketoni) nastaju aldolnom reakcijom aldolna reakcija baza + retroaldolna reakcija
heksoze nastaju ukrštenom aldolnom kondenzacijom u baznoj sredini ili pod uticajem enzima aldolaze Ba(OH)2 + H2O treo proizvod
-OH Bazno-katalizovana degradacija monosaharida + -H2O retroaldolna reakcija
aldo(keto)heksoze aldo(keto)pentoze Testovi koji se koriste za kolorimetrijska određivanja šećera zasnivaju se na degradaciji ovih jedinjenja u kiseloj sredini i stvaranju obojenih proizvoda sa aromatičnim jedinjenjima Molisch-ov test: a-naftol + conc. H2SO4 (ljubičasta boja, pentoze, heksoze) Seliwanoff-ov test: rezorcinol + 1M HCl razlikovanje ketoza i aldoza – crvena boja se brže pojavljuje u slučaju ketoza) Tollens-ov test: fluoroglucinol + conc. HCl pentoze crveno-ljubičasta boja
nukleofilna adicija na aldehidnu gr. • reakcije za produženje niza: cijanhidrinska sinteza, aldolna reakcija • reakcije za skraćenje niza:retroaldolna reakcija (mehanizam glikolize), Wohl-ova degradacija • 3. adicija azotnih nukleofila: oksimi, hidrazoni, glikozilamini • 4. adicija tiola (zaštita aldehidne gr.)
Kiliani-Fiscer-ova sinteza KCN + CH3 CO2H - :CN - - manopiranoza NaBH4 + + + glukopiranoza nastajanje g-laktona
biosinteza heksoza 2- CO2 2- D-eritropentuloza -1,5-difosfat (5 C) b-keto kiselina (6 C) H2O [2H,2e-] + + - H2O aldolna reakcija epimerizacija D-glicerinska kiselina-3-fosfat D-fruktoza -1,6-difosfat (6 C)
heksoze nastaju ukrštenom aldolnom kondenzacijom u baznoj sredini ili pod uticajem enzima aldolaze Ba(OH)2 + H2O treo proizvod
: : : : : + H adicija azotnih nukleofila + imin smeša anomernih glukozilamina glukozilamin amin podleže Amadori-jevom premeštanju u kiseloj sredini 1-dezoksi-1-aminoketoza ??