Život je džungle. Člověk se pořád za něčím honí.

Maturitní otázky-19 (2.část)

2. března 2007 v 9:15 |  Maturitní otázky z chemie

Cukry

Sacharidy

Ø sacharidy (glycidy, nesprávně nazývané taky karbohydráty, uhlohydráty nebo uhlovodany)
Ø tvoří se z oxidu uhličitého a vody účinkem slunečního záření v přítomnosti biokatalyzátoru chlorofylu v listech zelen. rostlin složitými chem. ději - fotosyntéza
Ø dělíme je na monosacharidy, oligosacharidy a polysacharidy, monosacharidy a oligosacharidy jsou rozpustné ve vodě, sladké, nazývají se cukry

Acyklické struktury monosacharidů

Ø monosacharidy se často definují jako hydroxyaldehydy nebo hydroxyketony a podle toho se dělí na aldosy a ketosy, ty se dál dělí podle počtu uhlíkatých atomů na triosy (C3), tetrosy (C4), pentosy (C5), hexosy (C6), heptosy (C7),…, nejdůležitější jsou pentosy a hexosy
Ø pro porozumění prostorovému uspořádání hydroxylových skupin v molekulách sacharidů je třeba především správně porozumět konfiguraci a vzorcům glyceraldehydu (2,3-dihydroxypropanalu)
Ø tato sloučenina obsahuje chirální uhlíkový atom C(2) a může proto existovat ve dvou optických antipodech - D-glyceraldehyd a L-glyceraldehyd, molekuly D-glyceraldehydu jsou zrcadlovým obrazem L-glyceraldehydu a naopak
D-glyceraldehyd L-glyceraldehyd
Ø s konfigurací glyceraldehydu souvisí dělení monosacharidů na D-monosacharidy a na L-monosacharidy
Ø o tom, zda určitý monosacharid patří k řadě D nebo L rozhoduje, jestli jeho chirální uhlíkový atom s nejvyšším pořadovým číslem (u aldos se čísluje od aldehydové skupiny, u ketos od primární hydroxylové skupiny bližší ketonové skupině) má konfiguraci totožnou s D- nebo L-glyceraldehydem

Cyklické struktury monosacharidů

Ø chování sacharidů lze lépe vystihnout strukturami cyklickými, k jejich vzniku dochází adicí některé z hydroxylových skupin na skupinu aldehydovou nebo ketonovou, přičemž vzniká poloacetal s pěti- nebo šestičlenným kruhem - furanosa nebo pyranosa
Ø většina monosacharidů existuje ve formě pyranos
D-glukosa D-glukofuranosa D-glukosa D-glukopyranosa
Ø vznikem cyklu dochází na C(1) k vytvoření nového chirálního centra s hydroxylovou skupinou - poloacetálový hydroxyl - tato skupina může být v molekule orientována dvěma způsoby, podle toho dělíme monosacharidy α-anomery (u D-monosacharidů mají v cyklických vzorcích hydroxyl na C(1) orientován dolů) a na β-anomery (u D-monosacharidů mají v cyklických vzorcích hydroxyl na C(1) orientován vzhůru
Ø ve vodném roztoku D-glukosy se ustavuje rovnováha, při níž výrazně převažují pyranosní formy nad furanosními, především β-D-glukopyranosa
Ø acyklická forma se v roztoku téměř nevyskytuje, je však meziproduktem při přeměně jedné cyklické formy v jinou
Ø ustanovená rovnováha mezi jednotlivými formami je provázena změnou optické rotace - mutarotace
Ø pyranosy mají podobně jako cyklohexan především židličkovou konfiguraci

Chemické vlastnosti monosacharidů

Ø monosacharidy se oxidují Fehlingovým nebo Tollensovým činidlem
Ø Fehlingovo činidlo obsahuje v komplexu s kyselinou vinnou měďnaté ionty, které se účinkem monosacharidů redukují na červený oxid měďný
Ø Tollensovo činidlo obsahuje v komplexu s amoniakem stříbrné ionty, které se účinkem monosacharidů redukují na stříbro
Ø monosacharidy se proto řadí mezi redukující cukry
Ø účinkem alkoholů v kyselém prostředí se monosacharidy přeměňují na glykosidy, v nichž je vodíkový atom poloacetálového hydroxylu nahrazen uhlovodíkovým zbytkem zvaným aglykon
β-D-glukopyranosa (volný cukr)methyl-β-D-glukopyranosid (glykosid)
Ø glykosidy jsou acetaly, stálé v alkalickém a nestálém kyselém prostředí, tedy opačně než je tomu u volných cukrů
Ø neredukují ani Fehlingovo ani Tollensovo činidlo, glykosidy mnohých sacharidů jsou rozšířeny v přírodě
Ø dusíkatou obdobou glykosidů jsou N-glykosidy, v nichž je k anomernímu uhlíkovému atomu vázán aglykon prostřednictvím atomu dusíku - tyto sloučeniny se nazývají nukleosidy a ve formě svých fosforečných esterů - nukleotidů - se účastní mnoha biochemických procesů a jsou stavebními jednotkami makromolekul nukleových kyselin
D-ribosa 2-deoxy-D-ribosa
(přesněji β-D-ribofuranosa) (přesněji 2-deoxy-β-D-ribofuranosa)
Ø dusíkatou bází nukleosidu adenosinu a nukleotidu ATP je adenin, který patří spolu s guaninem k dusíkatým bázím purinového typu
adenosin (nukleosid) adenosintrifosfát ATP (nukleotid) adenin guanin
Ø kromě purinových bází se v přírodních nukleosidech i nukleotidech objevují dusíkaté báze pyrimidinové - uracil, thymin a cytosin
uracil thymin cytosin
Důležité monosacharidy
Ø D-ribosa a 2-deoxy-D-ribosa - stavební kameny nukleových kyselin a biologicky důležitých nukleotidů, např. ATP
Ø D-glukosa (běžně nazývaná jen glukosa) - též známa pod názvem hroznový cukr, je velmi rozšířena v přírodě (např. v ovoci)
Ø v organismech je významným zdrojem energie, která se uvolňuje při její enzymatické oxidaci, u savců je přítomna v krvi, v moči jen v patologických případech (cukrovka)
Ø fermentací lze z glukosy vyrobit ethanol, 1-butanol, aceton a kyselinu citrónovou, redukcí glukosy vzniká cukerný alkohol D-glucitol zvaný sorbit - diabetici ho používají ke slazení, lez z něj syntetizovat kyselinu L-akorbovou (vit. C)
Ø zahříváním se glukosa mění v hnědý karamel - barvivo v potravinářství, technicky se glukosa vyrábí hydrolýzou škrobu
Ø D-galaktosa - obsažena v mléce, je součástí disacharidu laktosy
Ø D-fruktosa, ovocný cukr, je spolu s D-glukosou součástí disacharidu sacharosy, z níž také oba vznikají hydrolýzou, je to ketosa a nejsladší cukr vůbec, D-fruktosa a D-glukosa v poměru 1:1 tvoří podstatu medu

Oligosacharidy

Ø odvozují se spojením dvou až deseti týchž nebo různých monosacharidových jednotek glykosidovými vazbami
Ø podle počtu těchto jednotek se nazývají di-, tri-, tetra-, penta- až dekasacharidy
Ø kyselou hydrolýzou se z nich zpět uvolňují monosacharidy
Ø dělí se na redukující a neredukující podle toho, zda Fehlingovo a Tollensovo činidlo redukují či nikoli
Ø redukční vlastnosti mají ty oligosacharidy, které obsahují alespoň jeden poloacetálový hydroxyl, pokud tento hydroxyl není přítomen, cukr nemá redukční účinky
Ø nejdůležitějšími oligosacharidy jsou disacharidy
maltosa (redukující disacharid) sacharosa (neredukujíc disacharid)
Ø ke spojení dvou monosacharidových jednotek při vzniku maltosy byl využit jeden poloacetálový hydroxyl, kdežto při vzniku sacharosy oba (poloacetálový hydroxyl D-glukosy i D-fruktosy), proto maltosa má redukční účinky, sacharosa nikoli
Ø maltosa - skládá se ze dvou glukosových jednotek, získává se hydrolýzou škrobu, glykosidová vazba v jejich molekulách se označuje jako α
Ø laktosa - mléčný cukr, je rovněž redukující a sestává z D-glukosové a D-galaktosové jednotky spojené vazbou β, je přítomna v mléce savců
Ø sacharosa - řepný či třtinový cukr, je neredukující disacharid, v jejich molekulách jsou spojeny jednotky D-glukosy (v pyranosní formě) a D-fruktosy (ve furanosní formě) vazbami α, β, jde tedy o spojení obou poloacetálových hydroxylů za vzniku glykosidové vazby
Ø sacharosa je nejrozšířenější cukr vůbec a tvoří podstatnou složku naší výživu, inverze sacharosy - změna stáčivosti roviny polarizovaného světla z pravé strany na levou, vzniká invertní cukr, enzymovaná hydrolýza sacharosy probíhá v trávicím ústrojí včel a jejím výsledkem je med

Polysacharidy

Ø mají podobnou strukturu jako oligosacharidy, počet monosacharidových zbytků v jejich molekulách dosahuje mnoha set či tisíc
Ø jsou to tedy vesměs makromolekulární sloučeniny, které neredukují Fehlingovo ani Tollensovo činidlo
Ø na rozdíl od cukrů se ve vodě rozpouštějí málo nebo vůbec ne
Ø jsou zásobními nebo stavebními látkami rostlinných i živočišných organismů a některé z nich mají i zvláštní biologické funkce
Ø kyselou nebo enzymovanou hydrolýzou vznikají z polysacharidů oligo- až monosacharidy
Ø polysacharidy, jejichž hydrolýzou vzniká výlučně D-glukosa, se nazývají D-glukany a mají obecný vzorec (C6H10O5)n
Ø škrob - je jedním z nejvýznamnějších D-glukanů, v jeho molekul. jsou D-glukosové jednotky spojovány glykosidovými vazbami α, v rostlinách je ve formě škrobových zrn zejména v kořenech, plodech a semenech
Ø průmyslovým zdrojem škrobu jsou brambory a obiloviny, škrob je významnou složkou výživy mnoha živočichů, jeho hydrolýzou se vyrábí D-glukosa
Ø škrob není jednotná látka, ale skládá se ze dvou strukturně odlišných D-glykanů, amylosy a amilopektinu, které lze od sebe oddělit
Ø amylosa je v podstatě lineární α-D-glukan, rozpustný ve vodě, který se jodem barví modře
Ø amylopektin je také α-D-glukan, ale s makromolekulami rozvětvenými (na šestém uhlíkovém atomu
Ø degradací škrobu kyselinami nebo zahříváním na vyšší teplotu vznikají dextriny, užívané při výrobě lepidel
Ø glykogen - je rezervním polysacharidem savců, v jejichž játrech v případě potřeby z něho vzniká D-glukosa, jeho makromolekuly se strukturně podobají makromolekulám amylopektinu, ale jsou ještě rozvětvenější
Ø celulosa - polysacharid ve vodě zcela nerozpustný, je to rovněž D-glukan, ale jeho D-glukosové jednotky jsou spojeny na rozdíl od škrobu vazbou β, je hlavním stavebním materiálem vyšších rostlin, v přírodě se vyskytuje celulosa ve velmi čisté formě jako bavlna, ve dřevě je provázena dalšími látkami, především ligninem a hemicelulosami, po jejich odstranění se ze dřeva získává surová celulosa zvaná buničina, která slouží jako surovina pro papírenský a textilní průmysl
Ø hydroxylové skupiny v makromolekulách celulosy lze částečně substituovat (esterifikací nebo etherifikací)
Ø acetylací celulosy se získávají její acetáty, jež jsou surovinou pro výrobu acetátového hedvábí
Ø jinou textilní surovinou je viskózové hedvábí, získávané převedením celulosy na rozpustný xantogenát (ester vzniklý z celulosy a sirouhlíku v alkalickén prostředí) a jeho rozkladem zpět na celulosu
Ø nitrací celulosy se získávají nitráty, důležité výbušniny a suroviny pro výrobu celofánu a celuloidu
Ø pektiny - velmi složité polysacharidy, přítomné zejména v mladých tkáních vyšších rostlin, získávají se ze slupek ovoce a slouží např. k výrobě džemů
Ø polysacharidového charakteru jsou i rostlinné slizy a klovatiny a dále aminopolysacharidy, které mají důležitou funkci v různých fyziologických procesech v tělech živočichů (např. heparin snižuje srážlivost krve)
Ø chitin - polysacharid obsahující dusík, je obsažen v houbách a tvoří součást kostry členovců
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 Eeek Eeek | 27. dubna 2008 v 12:47 | Reagovat

mate to pekne zpracovane :-) hledala sem na netu xanthogenaty a vida... jsou tu...

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama