Опыт 5. Отсутствие восстанавливающей способности у крахмала.
Поместите в пробирку 0,5 мл крахмального клейстера, добавьте 2-3 капли 2н NaOH и 1 каплю раствора сульфата меди (II). При перемешивании выпадает осадок гидроксида меди(II).Нагрейте раствор. Восстановления гидроксида меди (II) не происходит. Осадок может почернеть, так как при нагревании гидроксида меди (II), теряя воду, превращается в черный оксид меди (II).
Схемы реакций:
Вопросы:
1. По какому типу (восстанавливающему или не восстанавливающему)построеныгликозидныесвязи вструктурекрахмала?
2. Чем объясняется отсутствие восстанавливающей способности у крахмала?
Опыт 6. Кислотный гидролиз крахмала.
Поместите в пробирку 1 каплю 0,5% крахмального клейстера. Добавьте 2 капли 2н H2SO4 и поставьте в кипящую водяную баню. Через 20 минут обратите внимание на то, что мутный раствор клейстера стал прозрачным. С помощью пипетки нанесите 1 каплю гидролизата на предметное стекло и добавьте 1 каплю разбавленного в 20 раз раствора йода в йодиде калия (приготовить в отдельной пробирке). Убедившись в отсутствии крахмала, добавьте к продукту гидролиза 8 капель 2н NaOH для йейтрализации кислоты и создания щелочной среды. Добавьте 1 каплю 0,2н CuSO4, нагрейте верхнюю часть раствора.
Схемы реакций:
Вопросы:
1. О чем свидетельствует положительная проба Троммера с продуктами гидролиза крахмала?
2. Можно ли на основании положительной пробы Троммера заключить, что продуктом гидролиза является глюкоза?
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Покажите принцип образования гликозидной связи по восстанавливающему типу на примере D-глюкопиранозы. Сколько восстанавливающих дисахаридов можно построить на этом примере? Укажите реакционные центры, которые участвуют в реакции образования гликозидной связи, тип и механизм реакции.
2. Покажите принцип образования гликозидной связи по не восстанавливающему типу на примере двух остатков D-глюкопиранозы. Укажите реакционные центры, тип и механизм реакции
3. На примере мальтозы и сахарозы объясните, с чем связано наличие либо отсутствие восстанавливающих свойств у дисахарида? Подтвердите ответ соответствующими схемами реакций
4. Фрагмент олигосахаридных цепей многих гликопротеинов представлен a-D-маннопиранозил-(1®6)-[a-D-маннопиранозил-(1®3)]n – a-,b-D-маннопиранозой. Приведите структурную формулу олигосахарида. Объясните, по какому типу образована гликозидная связь между моносахаридными звеньями?
5. Предложите химический способ, с помощью которого можно отличить сахарный сироп от натурального меда (если известно, что в состав натурального меда входят, главным образом, D-глюкоза и D-фруктоза). Напишите схемы протекающих реакций и объясните, можно ли этим методом отличить лактозу и мальтозу?
6. Определение моносахаридного состава олигосахаридов проводится путем анализа продуктов кислотного гидролиза, а также путем метанолиза (взаимодействие с метанолом в присутствии сухого НСI). Напишите схемы реакций на примере лактозы и сахарозы, укажите реакционные центры, субстраты, реагенты, типы и механизмы реакций.
7. Определение мест присоединения моносахаридных остатков друг к другу осуществляется путем исчерпывающего метилирования олигосахарида с последующим гидролизом и анализом продуктов. Напишите схемы последовательных реакций на примере мальтозы.
8. Можно ли в анализе структуры олиго- и полисахаридов методом метилирования заменить первую стадию метилирования на более простую экспериментальную процедуру–ацетилирование? Напишите схему обеих реакций на примере целлобиозы. Проведите гидролиз продуктов реакций, укажите типы и механизмы обеих реакций.
9. Дисахарид трегалоза, выделенный из некоторых бактерий и грибов при кислотном гидролизе, образует 2 остатка D-глюкопиранозы. Метилирование трегалозы (СН3О)2SО4/NаОН с последующим гидролизом продукта приводит к образованию единственного продукта–2,3,4,6-тетра-О-метил-D-глюкопиранозы. Данный дисахарид не восстанавливает реактивы Толленса и Фелинга. Трегалоза гидролизуется ферментами, которые катализируют гидролиз a-гликозидной связи и не подвергается гидролизу ферментами b-гликозидами. На основании вышеизложенного, напишите структурную формулу трегалозы, укажите тип гликазидной связи и изобразите конформацию трегалозы.
10. С помощью метода метилирования покажите, что амилоза является неразветвленным полисахаридом, а амилопектин-разветвленным? Ответ проиллюстрируйте схемами превращений на фрагментах цепей обоих полисахаридов.
11. Целлюлоза устойчива к действию щелочей, а триацетат целлюлозы подвергается гидролизу в щелочной среде. Укажите реакционные центры, участвующие в реакции, напишите схему реакции, укажите ее тип и механизм.
12. Приведите вторичную структуру амилозы и целлюлозы, объясните с чем связано их различие.
13. Продукты частичного гидролиза декстранов используются в качестве кровезаменителей (препарат «Полиглюкин»). Приведите структурный фрагмент декстрана, если известно, что в основной цепи его a-D-глюкопиранозные остатки связаны a-1®6-гликозидными связями, а в разветвлениях – a-1®4, a-1®3 и реже a-1®2-гликозидными связями. Укажите условия реакции и напишите схему реакции гидролиза декстана.
14. Олигосахариды молока играют важную роль в формировании кишечной флоры новорожденных. Они способствуют развитию в пищеварительном тракте микроорганизма Lactobacillus bifidus, расщепляющего основной олигосахарид молока-лактозу с образованием молочной и уксусной кислот, которые препятствуют размножению патогенных бактерий. Один из наиболее крупных олигосахаридов женского молока–лакто-N-фукопентаоза представлен следующей последовательностью моноз–a-L-фукозопиранозил-(1®2)-b-D-галактопиранозил-(1®3)–2-дезокси-b-D-N-ацетил-D-глюкопиранозил-(1®3)-b-Dгалактопиранозил-(1®4)-a, b-D-глюкопираноза (L-фукоза-6-дезокси-L-галактоза). Напишите структуру данного олигосахарида, укажите конфигурацию каждого гликозидного центра.
15. Раффиноза-a-D-галактопиранозил-(1®6)-a-D-галактопиранозил – (1®6)-a-D-глюкопиранозил-(1®2)-b-D-фруктофуранозид – широко распространена в растительном мире в качестве резервного тетрасахарида. Напишите ее структуру по названию и дайте характеристику типов связи между моносахаридными звеньями.
16. В состав препарата луронина, получаемого из стекловидного тела глаза крупного рогатого скота, входит гетерополисахарид–гиалуроновая кислота, биозный фрагмент которой состоит из D-глюкуроновой кислоты и 2-дезокси-N-ацетил-D-глюкозамина. Внутрибиозная связь-b-(1®3), межбиозная связь-b-(1®4)–гликозидные связи. Напишите структуру фрагмента гиалуроновой кислоты и поясните ее биологическую функцию.
17. Протеогликаны соединительной ткани представляют собой хондроитин-сульфаты, связанные через тетрасахаридный фрагмент с остатками серина полипептидной цепи b-гликозидной связью. Тетрасахарид состоит последовательно из D-глюкуроновой кислоты (1), двух остатков D-галактопиранозы (2 и 3) и остатка D-ксилопиранозы (4), связанных по схеме:
Напишите строение тетрасахаридного фрагмента и покажите его связь с полипептидной цепью.
18. В состав полисахаридной цепи протеогликанов соединительной ткани входят кератансульфаты (a-D-галактопиранозил-(1®4)-2-дезокси-N-ацетил-b-D-глюкопиранозил-6-сульфат-(1®3)-a-D-галактопиранозил-(1®4)...и т. д.). Напишите структуру фрагмента кератансульфата по названию. Дайте характеристику типов гликозидных связей.
ЗАНЯТИЕ 14
ПРИРОДНЫЕ a-АМИНОКИСЛОТЫ.
ЦЕЛЬ:Сформировать знания:
– классификации, структуры и стереохимии природных a-аминокислот;
– реакционных центров и химических свойств a-аминокислот как гетерофункциональных соединений;
– некоторых путей биосинтеза и метаболизма a-аминокислот.
Сформировать умения:
– изображать в проекциях Фишера D- и L-стереоизомеры a-аминокислот;
– приводить ионные формы a-аминокислот в зависимости от рН раствора;
– характеризовать реакционную способность a-аминокислот;
– выполнять характерные и качественные реакции на аминокислоты.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ
1. Классификация, стереохимия и строение природных a-аминокислот.
2. Биосинтетические пути образования a-аминокислот из кетонокислот, реакции восстановительного аминирования и переаминирования. Пиридоксалевый катализ. Незаменимые аминокислоты.
3. Химические свойства a-аминокислот как гетерофункциональных соединений. Кислотно-основные свойства, биполярная структура. Образование внутрикомплексных солей.
4. Свойства карбоксильной группы аминокислот. Образование сложных эфиров, хлорангидридов.
5. Свойства аминогруппы аминокислот. Реакции ацилирования. Реакции с азотистой кислотой, формальдегидом и фенилизотиоцианатом, их использование в количественном анализе.
6. Метаболизм аминокислот в организме: декарбоксилирование и переход к биогенным аминам, неокислительное и окислительное дезаминирование, трансаминирование. Реакции гидроксилирования.
ЛИТЕРАТУРА
[1]. Тюкавкина Н.А., Биоорганическая химия. / Н.А.Тюкавкина, Ю.И. Бауков– М.: Медицина, 1991.– С. 312-343.
[2]. Гидранович Л.Г. Биоорганическая химия: Учеб. пособие. /Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2009.– С. 208-229.
[3]. Гидранович Л.Г. Лабораторные занятия по биоорганической химии.: Учеб. пособие / Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2012.– С.101-107.
[4]. Гидранович Л.Г. Курс лекций по биоорганической химии.– Витебск.– 2003.– С. 183-196.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.
1. Подготовить теоретический материал по вопросам для самоподготовки к занятиям.
2. Оформить протокол лабораторной работы.
3. Решить задачи 1,2,4,6,8,16-20, представленные на страницах 104-107 данного лабораторного практикума.
Примерный вариант заключительного контроля:
1. Напишите ионные формы триптофана при рН 1,0 и 7,5.
2. Напишите схемы реакций, обозначьте графически действующие реакционные центры, укажите, где возможно, тип и механизм реакций:
СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА