Моносахаридтерге сапалық реакциялар

1. Гидроксил топтары Сu(ОН)₂ – мен көк түсті ерітінді түзе әрекеттеседі. Реакция бөлме температурасында жүреді. Хелатты комплекс түзіледі.

2. Егер Сu (ОН)₂ мен реакцияны қыздыру арқылы жүргізсек онда Сu²⁺ тотықсызданады. Троммер реакциясы деп аталады. Моносахаридтер сілтілік ортада тотыққан кезде С-С- байланыстар үзіліп тотығу өнімдері түзіледі.

Альдегидтер тәрізді моносахаридтер күміс айна реакциясына түседі, Фелинг реактивін тотықсыздандырады.

3. Фенилгидразинмен әрекеттесіп озазон түзеді.

Глюкоза, манноза, фруктоза бірдей фенилозазон түзеді (сары түсті кристалды заттарды еру температурасынан анықтауға болады).

4. Селиванов реакциясы.

Гексозалар + резорцин + конц. НСl қыздырғанда қызыл түсті ерітінді түзеді.

Кетозалар оксиметилфурфуролды оңай түзеді, соған байланысты кетозаларға сапалық реакция ретінде қолданады.

5. Пентозалар да конц. НСl мен фурфурол түзеді, фурфурол анилинмен қосылып қызыл түсті қосылыс береді.

Моносахаридтерді анықтауда хроматографиялық әдістер кең қолданылады.

Егер спирттік гидроксил тобын NH₂-тобына ауыстырса аминоқанттар түзіледі. Табиғатта аминоқанттар полисахаридтердің құрамында кездеседі. Мысалы: глюкозамин

Дисахаридтер

Дисахаридтер дегеніміз табиғи заттар, олар жеміс-жидектердің, көкөніс құрамында болады және полисахаридтер жарым-жартылай гидролизденгенде түзіледі. Оларды синтетикалық жолмен де алуға болады. Табиғи дисахаридтер (биоздар) екі бірдей немесе әртүрлі моносахаридтердің қалдықтарынан тұрады. Дисахаридтердің гидролиз процесіне міндетті түрде жартылай ацетальды (гликозидтік) гидроксил тобы қатысады, сондықтан бұл процесс сілтілі ортада жүрмей қышқылды ортада жүреді.

Дисахаридтерге сахароза (тағам ретінде қолданылатын қант), мальтоза, лактоза және целлобиоза жатады. Бұлардың жалпы молекула-лық формуласы С₁₂Н₂₂О₁₁. Табиғатта ең кеңінен тараған дисахарид- сахароза. Осы дисахаридтер гидролизденгенде келесі моносахаридтер түзіледі:

Мальтоза + Н₂О → Д-глюкоза + Д-глюкоза

Целлобиоза + Н₂О → Д-глюкоза + Д-глюкоза

Лактоза + Н₂О → Д-глюкоза + Д-галактоза

Сахароза + Н₂О → Д-глюкоза + Д-фруктоза

Дисахаридтердің молекуласы моносахаридтердің тұйық тізбекті түрінен құрылады: олар гликозид гидроксилы бар a-немесе β-конфигурациялы пиранозды немесе фуранозды циклдар.

Моносахаридтер қалдықтарының байланысу жолына қарай дисахаридтер тотықсыздандыратын және тотықсыздандырмайтын болып екі түрге бөлінеді. Біріншісінде бір моносахаридтің жартылай ацетальды (гликозидті) ОН-тобы екінші моносахаридтің кез-келген спиртті ОН-тобымен, ал екіншісінде екі моносахаридтің жартылай ацетальды (гликозидті) ОН-топтары бір-бірімен байланысқан.

Тотықсыздандыратын дисахаридтерге (гликозилгликоздар) мальтоза, целлобиоза, лактоза (сүт қанты) жатады.

Мальтоза ферменттердің қатысуымен крахмал гидролизденгенде түзіледі. Ол тәтті дәмі бар зат, тәтілігі сахарозаға қарағанда 3 есе төмен.

Адаморганизмінде мальтозаны қорыту процесіне a-глюкозидаза (мальтоза) ферменті қатысады. Мальтоза ашытқымен ашиды.

Целлобиоза.Бұл целлюлоза полисахаридін жарым-жартылай гидролиздегенде түзіледі. Целлобиоза мальтоза сияқты екі Д-глюко-пираноз қалдықтарынан тұрады, бірақ мұнда глюкозаның молекулалары бір-бірімен өздерінің жартылай ацетальды гидроксил топтары арқылы байланысады. Мальтоза мен целлобиозаның құрылымындағы өзгешелікті перспективті Хеуорс формуласынан жақсы көруге болады.

Целлобиоза кристалды зат. Мальтозадан айырмашылығы ол ашытқымен ашымайды, тәтті емес және оны адам ағзасы қорытпайды. Жануарлардың ас қорытатын жолдарында β-глюкозидаза бактериясы болғандықтан шөптегі целлюлозаның гидролизденуінен шыққан целлобиоза осы ферменттің қатысуымен оңай қорытылады.

Лактоза немесе сүтті қант сүтте (4-5%) болады, оны ірімшікті қайнатқанда бөлініп шыққан сүттің сарысуынан алуға болады. Лактоза Д-галактопираноза және Д-глюкопиранозаның қалдықтарынан тұрады. Лактозаның таутомерлік түрлерін келесі перспективті формулалармен көрсетуге болады:

Лактозаның молекуласындағы альдегид тобын тотықтырып лактобион қышқылын алуға болады. Қыздырғанда лактоза күміс оксидінің аммиактағы ерітіндісімен күміс айна реакциясына түседі, ал Фелинг сұйығымен әрекеттескенде реакцияның нәтижесінде мыс (І) оксиді бөлініп шығады. Сондықтан ол тотықсыздандырылатын дисахаридке жатады. Лактозаның тәттілігі құрғақ қантынан 6 есе төмен. Бұл өте нәрлі зат, әсіресе өсетін жас организмге қажет, сондықтан оны рәсестеге тамақ ретінде береді. Ана сүтінде ол 8%-ке дейін болады. Лактоза басқа қанттарға қарағанда дымқылданбайтын зат болғандықтан, оны гидролизденетін дәрілік заттардың ұнтағын дайындағанда қолданады.

Сахароза. Сахарозаны қызылша немесе қамыс қанты деп те атайды. Сахарозаның молекуласы Д-глюкоза мен Д-фруктозаның қалдықтарынан құралған.

Табиғатта көп тараған, көп мөлшерде қант қызылшасында, қайың сөлінде, сәбізде, қауында т.б. болады.

Сахароза ақ түсті, дәмі тәтті, суда жақсы еритін кристалды зат. Сахароза құнарлы, өте көп қолданылатын тамақ өнімдерінің бірі.

Сахарозада бос жартылай ацетальды гидроксил топтары болмағандықтан оның циклды-оксо-таутомерлік түрлері болмайды, сондықтан тотықсыздандырғыш қасиеті жоқ. Сахароза тотықсыздандырмайтын дисахаридке жатады.

Сахарозаның аса маңызды химиялық қасиеті оның қышқылды ортада гидролизденуі. Осы реакцияның нәтижесінде Д-глюкоза мен Д-фруктоза түзіледі:

Сахарозаның химиялық қасиеттері оның құрамындағы функционалдық топтарға байланысты. Сахарозаның құрамында гидроксотоптарының болуына сәйкес ол глюкоза сияқты мыс гидроксидімен әрекеттесіп көк түсті мыс сахаратын түзеді. Ал қышқылдармен әрекеттесіп күрделі эфирлер түзеді.

Полисахаридтер

Полисахаридтер (полиоздар) – жоғарғы молекулалық көмірсулар. Оларды полигликозидтер (жартылай ацетальдар) деп қарауға болады, өйткені моносахаридтертердің әрбір буыны бір-бірімен гликозидті байланыстар арқылы қосылған.

Гликозидтің табиғатына байланысты полисахаридтер сілтілі ортада өте тұрақты қосылыстар, ал қышқылды ортада олар гидролизденеді. Гидролиз процесі толық жүргенде моносахаридтер, ал жарым-жартылай жүргенде бір қатар аралық олигосахаридтер және соның ішінде дисахаридтерде түзіледі.

Полисахаридті тізбектер таралған және таралмаған болып бөлінеді. Кейбір полисахаридтердің макромолекуласындағы негізгі тізбек жайықтықта жатады да (целлюлозада), ал кейбіреуінікі шиыршықталынады (амилозада).

Бір түрлі моносахаридтердің қалдығынан құралған полисахарид-терді гомополисахаридтер деп атайды. Полисахаридтерді атау үшін гликан деген ата та қолданылады. Моносахаридтердің табиғатына байланысты глюкандар, маннандар, галактандар т.б. болады. Гомополисахаридтерге крахмал, целлюлоза, пектинді заттар, гликоген, хитин жатады.

Гетерополисахаридтердің биологиялық маңызы өте зор, олар организмде белоктармен күрделі комплекстер түзеді.

Гомополисахаридтер

Крахмалдыңхимиялық формуласы (С₆Н₁₀О₅)_n. Крахмал табиғатта ең көп тараған көмірсу. Ол Д-глюкопиранозадан құралған екі полисахаридтен: амилозадан (10-20%) және амилопектиннен (80-90%) тұрады. Өсімдіктерде көп болады. Мысалы, картоп түйінінің 20%-ы, бидай дәнінің 70%-ы, күріш дәнінің 80%-ы крахмалдан тұрады. Крахмал тағамның аса маңыздыларының бірі. Ол жасыл өсімдіктердің жапырақтарында түзіледі. Жапырақтардағы жасыл пигменттер-хлорофилл күн сәулесін сіңіріп су мен көміртек (ІV) оксидінен глюкоза түзеді.

6СО₂ + 6Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Глюкозадан синтездік жолмен крахмал түзіледі.

_nС₆Н₁₂О₆ → (С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂О

Крахмал – ақ түсті аморфты зат. Салқын суда ерімейді, ыстық суда ісініп барып бірте-бірте ериді. Крахмалды қатты қыздырғанда өзінің құрамындағы (10-20% суы бар) судың арқасында ол гидролизденіп көптеген төменгі молекулалық полисахаридтерге ыдырайды. Бұл процесті декстринизациядеп атайды, ал осы процестің нәтижесінде шыққан полисахаридтердің қоспасын декстриндердейді. Крахмалға қарағанда декстриндердің суда ерігіштігі жоғарылау келеді. Декстриндер желім дайындауға қолданылады.

Декстринизация процесі, мысалы, нан пісіргенде жүреді. Ерігіштігі жоғары декстриндерге айналуына байланысты ұндағы крахмал организмде оңай қорытылады. Крахмал жарым-жартылай гидролизденгенде декстриндер мен глюкозаның сірне деген қоспасы түзіледі. Бұл сірне қант орнына тәтті тағам бұйымдарын дайындағанда қолданылады.

Медицинада крахмалды дәрілердің ұнтағын, пасталарын, таблеткаларын дайындауға пайдаланады.

Гликоген.Бұл көмірсу крахмалдың аналогы. Крахмал негізінде өсімдіктерде болса, гликоген адам мен жануарлар бауырының ұлпасында глюкозадан түзіледі. Гликоген әрі энергия көзі, әрі қанның осмостық қысымын реттейтін зат болғандықтан, ол организм үшін өте қажетті.

Жануарлар көмірсулары бар жеммен қоректенгенде олардың бауырындағы гликогеннің мөлшері 20%-ға, жүйке тканьдерінде 0,15 %-ға дейін жетеді.

Гликоген α-1,4-байланыстар арқылы қосылған Д-глюкозаның қалдықтарынан тұрады, молекуласы крахмалдікіне қарағанда аөбірек тарамдалған. Молекулалық массасы 100 млн-ға жетіп қалады. Қышқылды ортада толығымен глюкозаға дейін ыдырайды. Осы жағдай ұлпадағы гликогеннің мөлшерін анықтауға қолданылады. Анықтау үшін ұлпаның құрамынан ыстық сілтінің ерітіндісімен гликогенді бөліп алып, спиртпен тұндырып, қышқылды ортада гидролизденіп, түзілген глюкозаның мөлшерін анықтайды. Гликоген суда еритін ақ түсті, аморфты зат. Иодпен қызыл түске боялған қосылыс түзеді.

Гетерополисахаридтер

Гетерополисахаридтер организмде белоктармен байланысқан түрде болады. Оларды аралас биополимерлер деп атайды. Көмірсулар тізбегінің құрылысына қарай бұл биополимерлер екіге бөлінеді: протеогликандарға және гликопротеиндерге.

Дәнекер ұлпадағы полисахаридтер протеогликандарға жатады. Олар пептидті тізбектермен қатар тармақталған полисахаридті тізбектерден құралған. Дәнекер тканьдер бүкіл организмде таралған, оларға тері, шеміршектер, сіңір, буын сұйықтары, ірі қан тамырларының қабырғалары жатады. Олар органдардың беріктігін, шымырлылығын, икемді байланысуын қамтамасыз етеді және әр түрлі ауру қоздырғыш микробтардың енуіне кедергі жасайды.

Дәнекер тканьдардың полисахаридтерінің ішінде ең көбірек зерттелген хондроитинсульфаттары (тері, шеміршек, сіңір), гиалурон қышқылы (көздің шынайнасы, кіндік, шеміршек, буын сұйықтары), гепарин (бауыр). Бұл полисахаридтердің құрылысында жалпы ұқсастық бар: олардың таралмаған тізбектері дисахаридтер қалдықтарынан құралған, яғни урон қышқылдарынан (Д-глюкурон, Д-галактурон, L-идурон) және N-ацетилгексозаминнен (N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин). Олардың кейбіреуінде күкірт қышқылының қалдықтары болады, сульфат тобының орналасуына байланысты осы полисахаридтер екі түрге бөлінеді: хондроитин-4-сульфат және хондроитин-6-сульфат.