какое соединение образуется при восстановлении d галактозы
D-Галактоза
обыкновенно получается из молочного сахара, при гидролизе которого она образуется вместе с глюкозой (галактоза кристаллизуется легче глюкозы, благодаря чему и может быть выделена из смеси). Галактоза получается также в результате гидролиза некоторых других растительных полисахаридов и гликозидов, а также при гидролизе сложных веществ мозга; она может быть получена окислением природного шестиатомного спирта — дульцита.
D-Галактоза кристаллизуется с одной молекулой воды; безводная плавится при 169° С Она способна к мутаротации; конечное вращение растворов [α]d=+81°. В твердом виде могут быть получены две формы галактозы, аналогичные α- и β-глюкозе. Содержание оксо-формы в растворах галактозы гораздо выше, чем в растворах глюкозы, в связи с чем галактоза была благодарным объектом при изучении равновесия в растворах сахаров.
Восстановлением галактозы получается шестиатомный спирт — дульцит, при окислении ее — сначала галактоновая кислота СН2ОН—(СНОН)4—СООН, а затем — слизевая кислота НООС—(СНОН)4—СООН. Слизевая кислота оптически недеятельна. Она трудно растворима в воде, что используется для обнаружения галактозы путем окисления азотной кислотой. Восстановлением слизевой кислоты может быть получена недеятельная i-галактоза.
Галактоза сбраживается гораздо труднее глюкозы и маннозы. Различными способами галактоза может быть превращена в эпимерную ей талозу.
Какое соединение образуется при восстановлении d галактозы
Репетитор по Химии и Биологии
Главная • Биология • Химия • Резюме • Цены • Контакты 
| Химия | ||
| Программа | Конспекты | Контрольные работы |
Репетитор по Химии
Конспекты
С уважением,
доктор биологических наук,
ведущий научный сотрудник НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О.Отта
репетитор по химии и биологии
Соколов Дмитрий Игоревич
Углеводы делятся на две группы: моносахариды (монозы) и полисахариды (полиозы).
Моносахариды
Углеводы. Генетический D- ряд сахаров
Углеводы делятся на простые сахара или моносахариды и полимеры этих простых сахаров или полисахариды. Среди полисахаридов следует выделить группу олигосахаридов, содержащих в молекуле от 2 до 10 моносахаридных остатков. К ним относятся, в частности, дисахариды.
( глюкоза (альдоза)) 
(фруктоза (кетоза))
В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахарид называется тетрозой, пентозой, гексозой и т.д. Если объединить последние два типа классификации, то глюкоза – это альдогексоза, а фруктоза – кетогексоза. Большинство встречающихся в природе моносахаридов – это пентозы и гексозы.
Моносахариды изображаются в виде проекционных формул Фишера, т.е. в виде проекции тетраэдрической модели атомов углерода на плоскость чертежа. Углеродная цепь в них записывается вертикально. У альдоз наверху помещают альдегидную группу, у кетоз – соседнюю с карбонильной первичноспиртовую группу. Атом водорода и гидроксильную группу при асимметрическом атоме углерода располагают на горизонтальной прямой. Асимметрический атом углерода находится в образующемся перекрестье двух прямых и не обозначается символом. С групп, расположенных вверху, начинают нумерацию углеродной цепи. (Дадим определение асимметрическому атому углерода: это атом углерода, связанный с четырьмя различными атомами или группами).
Установление абсолютной конфигурации, т.е. истинного расположения в пространстве заместителей у асимметрического атома углерода является весьма трудоемкой, а до некоторого времени было даже невыполнимой задачей. Существует возможность характеризовать соединения путем сравнения их конфигураций с конфигурациями эталонных соединений, т.е. определять относительные конфигурации.
Генетический D- ряд сахаров
В органической химии существует метод увеличения углеродной цепи моносахаридов путем последовательного введения группы
Построение формул Хеуорса для D- галактозы
«Одновременно с введением в органическую химию представлений о строении глюкозы и других моносахаридов как о полигидроксиальдегидах или полигидроксикетонах, описываемых открытоцепными формулами, в химии углеводов стали накапливаться факты, которые трудно было объяснить с позиций таких структур. Оказалось, что глюкоза и другие моносахариды существуют в виде циклических полуацеталей, образующихся в результате внутримолекулярной реакции соответствующих функциональных групп.
Обычные полуацетали образуются при взаимодействии молекул двух соединений – альдегида и спирта. В процессе реакции разрывается двойная связь карбонильной группы, по месту разрыва к которой присоединяются атом водорода гидроксила и остаток спирта. Циклические полуацетали образуются за счет взаимодействия аналогичных функциональных групп, принадлежащих молекуле одного соединения – моносахарида. Реакция протекает в том же направлении: разрывается двойная связь карбонильной группы, к карбонильному кислороду присоединяется атом водорода гидроксила и образуется цикл за счет связывания атомов углерода карбонильной и кислорода гидроксильной групп.
Наиболее устойчивые полуацетали образуются за счет гидроксильных групп при четвертом и пятом углеродных атомах. Возникающие при этом пятичленные и шестичленные кольца называют соответственно фуранозной и пиранозной формами моносахаридов. Эти названия происходят от названий пяти- и шестичленных гетероциклических соединений с атомом кислорода в цикле – фурана и пирана.
Моносахариды, имеющие циклическую форму, удобно изображать перспективными формулами Хеуорса. Они представляют собой идеализированные плоские пяти- и шестичленные циклы с атомом кислорода в цикле, дающие возможность видеть взаимное расположение всех заместителей относительно плоскости кольца.
Получение
В свободном виде в природе встречается преимущественно глюкоза. Она же является структурной единицей многих полисахаридов. Другие моносахариды в свободном состоянии встречаются редко и в основном известны как компоненты олиго- и полисахаридов. В природе глюкоза получается в результате реакции фотосинтеза:
Впервые глюкоза получена в 1811 году русским химиком Г.Э.Кирхгофом при гидролизе крахмала. Позже синтез моносахаридов из формальдегида в щелочной среде предложен А.М.Бутлеровым.
В промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала в присутствии серной кислоты.
Физические свойства
Моносахариды – твердые вещества, легко растворимые в воде, плохо – в спирте и совсем нерастворимые в эфире. Водные растворы имеют нейтральную реакцию на лакмус. Большинство моносахаридов обладают сладким вкусом, однако меньшим, чем свекловичный сахар.
Химические свойства
Моносахариды проявляют свойства спиртов и карбонильных соединений.
I. Реакции по карбонильной группе
a) Как и у всех альдегидов, окисление моносахаридов приводит к соответствующим кислотам. Так, при окислении глюкозы аммиачным раствором гидрата окиси серебра образуется глюконовая кислота (реакция «серебряного зеркала»).
b) Реакция моносахаридов с гидроксидом меди при нагревании так же приводит к альдоновым кислотам.
c) Более сильные окислительные средства окисляют в карбоксильную группу не только альдегидную, но и первичную спиртовую группы, приводя к двухосновным сахарным (альдаровым) кислотам. Обычно для такого окисления используют концентрированную азотную кислоту.
Восстановление сахаров приводит к многоатомным спиртам. В качестве восстановителя используют водород в присутствии никеля, алюмогидрид лития и др.
3. Несмотря на схожесть химических свойств моносахаридов с альдегидами, глюкоза не вступает в реакцию с гидросульфитом натрия ( NaHSO 3 ).
II. Реакции по гидроксильным группам
Реакции по гидроксильным группам моносахаридов осуществляются, как правило, в полуацетальной (циклической) форме.
1. Алкилирование (образование простых эфиров).
При действии метилового спирта в присутствии газообразного хлористого водорода атом водорода гликозидного гидроксила замещается на метильную группу.
2. Ацилирование (образование сложных эфиров).
При действии на глюкозу уксусного ангидрида образуется сложный эфир – пентаацетилглюкоза.
3. Как и все многоатомные спирты, глюкоза с гидроксидом меди ( II ) дает интенсивное синее окрашивание (качественная реакция).
III. Специфические реакции
a) спиртовое брожение
b) молочнокислое брожение
CH –СО OH (молочная кислота)
I
OH
c) маслянокислое брожение
Дисахариды
Дисахариды подразделяются на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие.
К восстанавливающим дисахаридам относится, в часности, мальтоза (солодовый сахар), содержащаяся в солоде, т.е. проросших, а затем высушенных и измельченных зернах хлебных злаков.
( мальтоза )
Мальтоза представляет собой белые кристаллы, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус, однако значительно меньше, чем у сахара (сахарозы).
Физико-химические свойства моносахаридов
Моносахариды – твердые вещества, легко растворимые в воде, плохо – в спирте и совсем нерастворимые в эфире.
Химические свойства моносахаридов обусловлены наличием различных функциональных групп: карбонильной группы, спиртового и полуацетального гидроксила.
Благодаря наличию этих групп моносахариды легко вступают в окислительно-восстановительные реакции, что имеет важное биологическое значение.
а) при действии слабых окислителей или в присутствии фермента происходит окисление альдегидной группы в положении С1-атома до карбоксильной группы с образованием класса альдоновых кислот:
 D- галактоза | + 2Cu(OH)2 ® |  D- галактоновая кислота | + Cu2O¯ + 2H2O |
Рис. 6.5. Образование галактоновой кислоты при окислении галактозы
б) при действии более сильных окислителей окисляется как альдегидная, так и первичная спиртовая группа у С6-углеродного атома, в результате чего образуются дикарбоновые альдаровые кислоты:
 D- глюкоза | HNO3(конц.) –––––––® |  сахарная (D- глюкаровая) кислота |
Рис. 6.6. Образование D-глюкаровой кислоты при окислении D-глюкозы
в) при окислении только первичной спиртовой группы у
С6-углеродного атома образуются альдуроновые кислоты.
Например, в этом случае из D-глюкозы образуется D-глюкуроновая кислота, которая имеет важное биологическое значение – является предшественником в синтезе аскорбиновой кислоты
2) Восстановление моносахаридов – подобно всем карбонильным соединениям, моносахариды легко восстанавливаются с образование полиспиртов. Например, из D-глюкозы образуется спирт D-сорбит или сорбитол:
| D- глюкоза | LiAlH4 ––––® |  D- сорбит |
Рис. 6.7 Образование спирта D-сорбита при восстановлении D-глюкозы
Восстановление моносахаридов может осуществляться не только при действии восстановителей, но также в организме ферментативным путём. Образующиеся спирты имеют важное биологическое значение: спирт рибитол входит в состав витамина В2.
Какое соединение образуется при восстановлении d галактозы
Галактоза образуется при гидролизе в кишечнике дисахарида лактозы (молочного сахара). В печени она легко превращается в глюкозу. Способность печени осуществлять это превращение может быть использована в качестве функциональной пробы — теста на толерантность к галактозе. Путь превращения галактозы в глюкозу показан на рис. 21.3.
Реакция 3 легко обратима, таким путем глюкоза может превращаться в галактозу, и последняя, следовательно, не является незаменимым компонентом пищи. Галактоза необходима для образования не только лактозы, но и гликолипидов (цереброзидов), протеогликанов и гликопротеинов.
При синтезе лактозы в молочной железе сначала из глюкозы и нуклеотида при участии вышеперечисленных
Рис. 21.3. Путь превращения галактозы в глюкозу и путь синтеза лактозы.
Рис. 21.4. Схема взаимосвязи метаболизма аминосахаров. UDP-глюкозамин—аналог 
. Другие пурииовые или пиримидиновые нуклеотиды могут аналогично связывать сахара или аминосахара. Примерами таких соединений могут служит TDP-глюкозамин и TDP-N-ацетилглюкозамин.
ферментов образуется 
-галактоза. Затем она вступает в катализируемую лактозосинтазой реакцию с глюкозой, в результате которой образуется лактоза.
Клинические аспекты
Нарушение метаболизма галактозы наблюдается при галактоземии, которая может быть вызвана наследственными дефектами в любом из трех ферментов, обозначенных 1, 2, 3 на рис. 21.3. Наиболее хорошо известным является недостаток уридилтрансферазы (2). При увеличении концентрации галактозы в крови повышается ее концентрация в тканях. В тканях глаза она восстанавливается альдозоредуктазой с образованием соответствующего полиола (галактитола). Накопление галактитола способствует развитию катаракты. Весьма тяжелые последствия наблюдаются при дефиците уридилтрансферазы: в печени происходит накопление галактозо-1-фосфата, при этом соответственно снижается концентрация неорганического фосфата. В результате возникает нарушение функции печени, а затем расстройство психики.
Если при наследственном дефиците галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы (реакция 2), приводящем к нарушению метаболизма галактозы в печени и красных кровяных тельцах, эпимераза (реакция 3) присутствует в достаточном количестве, то у больных может происходить образование UDP-галактозы
из глюкозы. Это объясняет, почему дети с таким заболеванием могут нормально расти и развиваться при назначении диеты, из которой исключена галактоза (такая диета назначается для предотвращения тяжелых форм заболевания). Описано несколько различных генетических дефектов, которые вызывают не полный, а частичный дефицит трансферазы. Поскольку обычно этот фермент присутствует в организме в избытке, снижение его активности до 50% (и даже ниже) может не сопровождаться клиническими проявлениями заболевания; последние наблюдаются у гомозиготных индивидуумов. В тех случаях, когда имеется дефицит эпимеразы в эритроцитах, при наличии данного фермента в печени и других органах симптомы заболевания не обнаруживаются.
Метаболизм аминосахаров (гексозаминов) (рис. 21.4)
Аминосахара являются важными компонентами гликопротеинов (см. гл. 54), некоторых гликосфинголипидов (например, ганглиозидов, см. гл. 15) и гликозаминогликанов (см. гл. 54). Наибольшее значение среди них имеют глюкозамин, галактоза-мин, маннозамин (все они — гексозамины) и С-9-соединение—сиаловая кислота. Главной сиаловой кислотой, обнаруженной в тканях человека, является N-ацетилнейраминовая кислота (NeuAc). Схема реакций взаимных превращений аминосахаров представлена на рис. 21.4; наиболее существенные моменты ее следующие: (1) главным аминосахаром является глюкозамин; он образуется из фруктозо-6-фосфата в форме глюкозамин-6-фосфата, причем донором аминогруппы является глутамин; (2)аминосахара функционируют в основном в N-ацетилированной форме, донором ацетила является ацетил-СоА; (3) N-ацетилманнозамин-6-фосфат образуется путем эпимеризации N-ацетилглюкозамин-6-фосфата; (4) NeuAc образуется в результате конденсации маннозамин-6-фосфата с фосфоенолпируватом; (5) галактозамин образуется путем эпимеризации UDP-N-ацетилглюкозамина (UDPGlcNAc) в UDP-N-ацетилгалактозамин (UDP-GalNAc); (6) аминосахара используются для биосинтеза гликопротеинов и других соединений в форме нуклеотидсахаров, основными из которых являются UDPGlcNAc, UDPGalNAc и CMPNeuAc.
ЛИТЕРАТУРА
Brown D.H., Brown В. I. Some inborn errors of carbohydrate metabolism. Page 391. In: MTP International Review of Science, Vol 5, Whelan W.J. (ed.), Butterworth, 1975. Dickens F., Randel P.J., Whelan W.J. (ed.). Carbohydrate Metabolism and Its Disorders, 2 vols, Academic Press, 1968. Huijing F. Textbook errors, Galactose metabolism and galactosemia, Trends Biochem. Sci., 1978, 3, N 129.
James H. M. et al. Models for the metabolic production of oxalate from xylitol in humans, Aust. J. Exp. Biol. Med. Sci., 1982, 60, 117.
Kador P. F., Akagi Y., Kinoshita J. H. The effects of aldose reductase and its inhibition on sugar cataract formation, Metabolism, 1986, 35, 15.
Macdonald /Vrana A. (eds). Metabolic Effects of Dietary Carbohydrates, Karger, 1986.
Randle P.J., Steiner D.F., Whelan W.J. (eds). Carbohydrate Metabolism and Its Disorders, Vol 3, Academic Press, 1981.
Sperling O., de Vries A. (eds). Inborn Errors of Metabolism in Man, Karger, 1978.
Stanbury J. B. et al. (eds). The Metabolic Basis of Inherited Disease, 5th ed. McGraw-Hill, 1983.
Медицинская биохимия (стр. 22 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 |
Вопрос 3. Приведите строение 1) энантиомера D-галактозы;
2) эпимера D-галактозы, отличающегося конфигурацией хирального атома углерода С3. Дайте им названия.
Ответ. Энантиомером (т. е. оптическим антиподом) D-галактозы является моносахарид, у которого конфигурации всех хиральных центров противоположны. Это L-галактоза.
Эпимером D-галактозы, отличающимся от неё конфигурацией С3, является D-гулоза.
D-галактоза L-галактоза D-гулоза
Контрольные вопросы и задачи
Занятие 20. Моносахариды: свойства, биологическое значение
Вопросы для подготовки к занятию
Реакции карбонильных групп моносахаридов. Способы удлинения углеродной цепи. Роль образования озазонов в установлении структуры моносахаридов. Реакции циклических форм. Особенности реакционной способности полуацетального гидроксила. Гликозиды. Реакции окисления и восстановления. Образование альдоновых, гликаровых и гликуроновых кислот. Превращение под действием кислот и щелочей. Эпимеризация.
Обсуждение вопросов по теме занятия. Контроль усвоения темы. Лабораторная работа.
Типовые обучающие вопросы и эталоны ответов на них
Вопрос 1. Какие продукты образуются при взаимодействии
?, D-глюкопиранозы с пропанолом-2 в присутствии кислотного катализатора в безводной среде? Приведите механизм реакции.
?(?),D-глюкопираноза оксониевый ион
изопропил-?, D-глюкопиранозид изопропил-?, D-глюкопиранозид
Вопрос 2. В какой среде гидролизуется этил-?, D-глюкопиранозид? Приведите механизм реакции.
Вопрос 3. Какой биологически важный продукт получается при окислении D-глюкозы мягкими окислителями?
Ответ. Окисление D-глюкозы мягким окислителем (бромной водой) не сопровождается деструкцией (разрушением) молекулы, происходит избирательное окисление альдегидной группы в карбоксильную, не затрагивающее гидроксильных групп. Бромная вода — мягкий окислитель (pH = 6,0). В данном случае окисляющие свойства проявляет бромноватистая кислота HOBr.
Br2 + H2O D HBr + HOBr
D-глюкоза D-глюконовая кислота глюконат кальция
В медицине используется кальциевая соль глюконовой кислоты (глюконат кальция).
Контрольные вопросы и задачи
Напишите уравнение реакции образования озазона D-фруктозы. Какие ещё две монозы дают тот же озазон? Монозы представьте формулами Хеуорса. С помощью какой реакции можно доказать наличие нескольких гидроксильных групп в глюкозе? Что получается в результате взаимодействия следующих исходных соединений? Приведите механизм реакции.
Опыт 1. ДОКАЗАТЕЛЬСТВО НАЛИЧИЯ ГИДРОКСИЛЬНЫХ ГРУПП В D-ГЛЮКОЗЕ
В пробирку поместите 1 каплю 0,5 % раствора D-глюкозы и 6 капель 10%-го раствора гидроксида натрия. К полученной смеси добавьте 1 каплю 20% раствора сульфата меди (II). Образующийся осадок гидроксида меди (II) быстро растворяется и получается прозрачный раствор синего цвета. Полученный раствор сохраните для следующего опыта.
Опыт 2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГИДРОКСИДА МЕДИ (II) ГЛЮКОЗОЙ В ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ (ПРОБА ТРОММЕРА)
К полученному в предыдущем опыте (опыт 1) синему раствору добавьте несколько капель воды до высоты слоя жидкости в пробирке 18–20 мм. Нагрейте её над пламенем горелки, держа пробирку наклонно так, чтобы нагревалась только верхняя часть раствора, а нижняя осталась для контроля (без нагревания). Нагревайте только до начала кипения, но не кипятите. При нагревании цвет верхней части раствора изменяется от синего до жёлто-красного. Эта реакция называется пробой Троммера и используется для открытия глюкозы в биологических жидкостях.
Опыт 3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГИДРОКСИДА диАММИНСЕРЕБРА ГЛЮКОЗОЙ
Добавьте к полученному реактиву 1–2 капли 0,5%-го раствора глюкозы и опустите пробирку на несколько минут в водяную баню. Отметьте все изменения, происходящие в пробирке.
Занятие 21. Дисахариды
Вопросы для подготовки к занятию
Классификация дисахаридов на восстанавливающие и невосстанавливающие. карбонильных групп моносахаридов. Особенности строения и таутомерных превращений представителей разных групп дисахаридов. Мальтоза, лактоза, целлобиоза, сахароза, трегалоза. Медико-биологическое значение дисахаридов.
1. Обсуждение вопросов по теме занятия.
2. Контроль усвоения темы.
3. Лабораторная работа.
Типовые обучающие вопросы и эталоны ответов на них
Вопрос 1. Напишите механизм реакции гидролиза трегалозы. Укажите условия проведения реакции, назовите продукты.