Введение: тема весьма сложна и нетривиальна. Содержит кучу занудной информации. Углеводы – это гидроксиальдегиды (или кетоны) с кучей ассиметрических атомов. Причем эта куча имеет море вариантов конформаций, что создает просто жуткую ситуацию – куча зловещих крестов. Общие сведения о углеводах, которые нужны для дальнейшей работы – список формул искать в учебнике или методичке. Углеводы по количеству атомов делят на пентозы (5С) и гексозы (6С). По группам углеводы делят на альдозы (альдегидная) и кетозы (кето-группа). Важно знать, что альдопентозы это рибоза, ксилоза (основные), ликсоза и арабиноза в нагрузку, кетопентозы – рибулоза и ксилулоза, альдогексозы – глюкоза, манноза и галактоза, кетогексоза – фруктоза. Пишите шпоры, все должно быть легкодоступным. Название кетоз (кроме фруктозы) аналогично альдозам, с суффиксам «улоза», например ксилоза – это альдоза, а ксилулоза – кетоза. Все углеводы являются D изомерами – об этом судят по последнему, нижнему ассиметрическоиму атому. Теоретически, могут существовать и L углеводы, которые были бы олными зеркальными отражениями первых, они были бы энантиомерами. Краеугольным камнем этой темы является циклооксотаутомерия – процесс перехода линейного углевода в циклический. Полное научное описание того, как это нужно делать, вы можете найти в учебнике Баукова. Мы же ограничимся версией, из которой выкинуты лишние на наш взгляд, операции, и представим вам колхозный вариант алгоритма, зато короткий и понятный даже ежам. Чтобы зациклить углевод, нужно:
1) Пронумеровать атомы С
2) Постороить стандартный цикл, для пентоз характерны пятиугольные циклы – фуранозы, для гексоз – шестиугольные – пиранозы. Цикл тоже нужно пронумеровать от правого угла по часовой стрелке.
3) Расставляем ОН по циклам. Первый ОН называют гликозидным и ставят в любую сторону. Требуется изображать оба варианта. Если он вниз, то эту версию называют α, если вверх, то β. Начиная со второго ОН, если в линейной форме он был справа, то в циклической его рисуют снизу, если слева – то сверху. Последний угол – четвертый в фуранозах, пятый в пиранозах – не содержит ОН, там есть СН2ОН, всегда сверху.
4) Называем это чудо. α/β-D-название углевода+название цикла. Например, α-D-рибофураноза.
5) *если вы нихуя все таки не поняли, или вас интересует тайное знание – как из пентоз сделать шестиугольники, а из гексоз – пятиугольники – смотрите приложение 2, там я перециклил все углеводы. Обратите внимание на циклизацию фруктозы и других кетоз, там немного нарушен порядок, из за того, что они кетозы.
У углеводов есть два вида производных – дезокси и амино углеводы. В дезоксиуглеводах нахрен убран 2ой ОН, вместо него просто Н, то есть второй С уже не является ассиметричным. Самый известный представитель – дезоксирибоза, в составе ДНК. Аминоуглеводы – второй ОН заменен на NH2. Называется это 2-амино, 2 дезокси-углевод, или углеводоамин. Например, 2-амино, 2-дезокси-глюкоза или она же - глюкозамин. Методы работы с ними аналогичны обычным углеводам.
Также следует помнить пару терминов.
Энантиомеры – изомеры зеркальные отражения друг друга. Для углеводов это L и D изомеры.
Эпимеры – изомеры, отличающиеся только конфигурацией одного ассиметрического атома (креста). Например, если вы поставите рядом маннозу и глюкозу, увидите, что у маннозы первый крест левый ОН, а у глюкозы правый, остальное идентично.
Аномеры – α и β циклы по отношению друг к другу.
ЦиклооксоТаутомеры – линейная и циклическая формы по отношению друг к другу.
Типичные вопросы:
1. Строение моносахаридов.
Пример:
В.
Как с этим бороться:
Прочитать введение, а лучше – учебник, там все понятно, честно.
2. Сколько асс. атомов в углеводе?
Пример:
4 (четыре).
Как с этим бороться:
Количество ассиметрических атомов = количеству крестов. Но есть нюанс – иногда спрашивают не про линейные, а про циклические формы, там на один ассиметрический больше, за счет первого атома – в линейной он неассиметричен, но при циклизации он таковым становится. В маннозе ассиметрических 4, а в маннопиранозе их было бы 5.
3. Строение дисахаридов.
Пример:
В.
Как с этим бороться:
Возможны вариации, но в целом все крутится вокруг следующих утверждений:
Мальтоза – два остатка глюкозы, α 1-4 гликозидная связь, восстанавливающий, циклооксотаутомерия.
Целлобиоза – два остатка глюкозы, β 1-4 гликозидная связь, восстанавливающий, циклооксотаутомерия
Лактоза – остатки галактозы и глюкозы, β 1-4 гликозидная связь, восстанавливающий, циклооксотаутомерия.
Сахароза – остатки глюкозы и фруктозы, 1-2 гликозидная связь, невосстанавливающий, нет циклооксотаутомерии.
Формулы этих веществ следует иметь под рукой и при встрече узнавать. Не привожу их, ибо и так много всего, а они здоровые. Впрочем, найти их не составляет труда.
4. Строение полисахаридов.
Пример:
Нет изображения.
...
Как с этим бороться:
Опять все крутится вокруг несложных утверждений
Амилоза – остатки глюкоз, α 1-4 связи, линейный полисахарид.
Амилопектин – остатки глюкоз, α 1-4 и 1-6 связи, разветвленный полисахарид.
Гликоген – то же, что амилопектин, но больше частота ветвления.
Формулы надо узнавать при встрече, что хорошо бы учить, про это я уже и не заикаюсь, озадачьтесь качественными шпорами, коллеги.
5. Циклооксотаутомерия.
Пример:
В.
Как с этим бороться:
В общем случае надо проводить расцикливание, то есть выполнять алгоритм, данный во введении в обратную сторону. Считаем, сколько атомов С в циклическом виде, рисуем линейный углевод, нумеруем цикл и линейную форму, сверху вешаем СОН, если ОН снизу в цикле – будет справа в линейном, если слева – будет сверху. Полученную линейную форму сравниваем с табличными, находим там такую же. Также вы можете воспользоваться приложением 2., там есть все основные перецикленные углеводы. Впрочем, в примере все это не нужно. Изображенная формула циклична, и ответ с циклом-пиранозой только один, а все остальные варианты не содержат слов фураноза и пираноза, то есть в них подразумевается линейная форма, что заведомо неправильно. Так что иногда можно обойтись без трудного пути.