Пространственное строение углеводов и их влияние, Строение углеводов - Оптические изомеры и их влияние на организм человека

Строение углеводов

Рассмотрим стереоизомерию углеводов на примере моносахаридов.

Молекулы моносахаридов содержат несколько центров хиральности, что служит причиной существования большого числа стереизомеров, соответствующих одной и той же структурной формуле. Например, в альдогексозе имеются четыре хиральных атома углерода HOCH(*CHOH)4CHO и ей соответствуют 16 стереоизомеров (24), т. е. 8 пар энантиомеров. По сравнению с соответствующимиальдозамикетогесозыHOCH2(*CHOH)3(O)CH2OH содержат на один хиральный атом углерода меньше, поэтому число стереоизомеров (23) уменьшается до 8 (4 пары энантиомеров).

Открытые (незамкнутые) формы моносахаридов изображают в виде проекционных формул Фишера.

Углеродная цепь в них записывается вертикально. У альдоз наверху помещают альдегидную группу, у кетоз - соседнюю с карбонильнойпервичноспиртовую группу. С этих групп начинают нумерацию цепи.(рис.18)

важнейшие представители моносахаридов

Рис.18. Важнейшие представители моносахаридов

Относительная конфигурация моносахаридов определяется по конфигурационному стандарту - глицериновому альдегиду. С конфигурацией его хирального центра сравнивается конфигурация наиболее удаленного от карбонильной группы ("концевого") асимметрического атома углерода, имеющего наибольший номер.

В альдопентозах таким атомом будет С-4 и т. п. При совпадении конфигурации этого атома углерода с конфигурацией D-глицеринового альдегида моносахарид в целом относят к D-ряду. И, наоборот, при совпадении с конфигурацией к L-ряду.

Семейство альдоз формально можно произвести от родоначального соединения - глицеринового альдегида (альдотриозы), а семейство кетоз - от дигидроксиацетона HOCH2C(O)CH2OH (кетотриозы) путем последовательного наращивания цепи на один атом углерода. Подавляющие большинство природных моносахаридов принадлежит к D-ряду. Ниже на рис.19показано генетическое родство альдоз D-ряда с D-глицериновым альдегидом.

Каждой альдозеD-ряда соответствует энантиомерL-ряда с противоположной конфигурацией всех центров хиральности.

Знак вращения плоскости поляризации света моносахаридами непосредственно нельзя связать с их принадлежностью к D - или L-рядам, он определяется экспериментально. Так, среди альдопентоз и альдогексозD-стереохимического ряда имеются как лево-, так и правовращающие соединения.

Как видно из рис.19, восемь стереоизомеров

D - альдогексоз имеют одинаковое строение, но отличаются конфигурацией одного или нескольких асимметрических атомов углерода, т. е. являются диастереомерами.

Соответственно альдопентозы имеют четыре диастереомера. Диастереомеры моносахаридов, различающихся конфигурацией только одного асимметрического атома углерода, называются эпимерами. Эпимеры - частный случай диастереомеров.

Физиологически важные моносахариды

В ходе метаболической деградации глюкозы при гликолизе образуются производные различныхтриоз.

Метаболические превращения глюкозы по пентозофосфатному пути приводят к образованию производных триоз, тетроз и пентоз, а также к образованию семиуглеродного сахара (седогептулозы). Пятиуглеродные моносахариды, пентозы, являются важными компонентами нуклеотидов, нуклеиновых кислот и многих коферментов (см. приложение№2). Из гексоз наиболее важное физиологическое значение имеют глюкоза, галактоза, фруктоза и манноза (см. приложение №3).

Структура биологически важныхальдосахаров показана на рис.20

структурные соотношения между альдозамиd-ряда. d-треоза физиологической ценности не представляет

Рис.20. Структурные соотношения между альдозамиD-ряда. D-треоза физиологической ценности не представляет

Пять кетосахаров, играющих важную роль в метаболизме, представлены на рис.21.

кетозы (ряд примеров)

Рис.21. Кетозы (ряд примеров)

Самостоятельное значение имеют производные глюкозы, содержащие карбоксильную группу: б-D-глюкуронат (компонент глюкуронидов и гликоза-миногликанов) и его метаболические производные в-L-идуронат (компонент гликозаминогликанов, рис.22) и L-гулонат (участвует в метаболизме уроно-вой кислоты).

Рис.22 Б-D-глюкуронат (слева) и в-L-идуронат (справа)

Похожие статьи




Пространственное строение углеводов и их влияние, Строение углеводов - Оптические изомеры и их влияние на организм человека

Предыдущая | Следующая