MAVANSKA SREDNJA KOLA UGLJENI HIDRATI SAHARIDI KLARA KAKUKA

MAČVANSKA SREDNJA ŠKOLA UGLJENI HIDRATI SAHARIDI KLARA KAKUČKA, prof. hemije

Definicija • UGLJENI HIDRATI SU POLIHIDROKSILNI ALDEHIDI ILI KETONI, ILI JEDINJENJA KOJA IH HIDROLIZOM DAJU.

Podela • Podela prema složenosti na • MONOSAHARIDE- prosti- ne mogu se hidrolizom razložiti na prostije • OLIGOSAHARIDE- složeni- hidrolizom daju od 2 -10 monosaharida • POLISAHARIDE- složene – hidrolizom daju preko 10 monosaharida

Nastavak OZA

Nalaženje i uloga • Pretežno su biljnog porekla (nastaju uglavnom u fotosintezi) • Glavni su sastavni deo ishrane mnogih životinja i čoveka. • Nisu samo hrana i rezervna supstanca, već imaju i niz specifičnih funkcija • Gradivne jedinice za mnoge biomolekule (npr. nukleinske kiseline, ATP, masti) • Stvaraju i specifične grupe glikoproteina i glikolipida koji ulaze u sastav ćelijske membrane. • Ulaze u sastav mnogih prirodnih proizvoda • Šećer se koristi više od 2500 godina

Monosaharidi • Prosti ugljeni hidrati • Dele se prema funkcionalnoj grupi na: • ALDOZE- sadrže aldehidnu funkcionalnu grupu na C 1 • KETOZE- sadrže keto grupu na C 2 • Prema broju C atoma dele se na: • Trioze 3 C Tetroze 4 C Pentoze 5 C Heksoze 6 C

Monosaharidi

STEREOIZOMERIJA MONOSAHARIDA • Dva izomera čiji su atomi vezani na isti način, ali se razlikuju po svom prostornom rasporedu • Skreću ravan polarizovane svetlosti za isti ugao u suprotnom smeru • Javlja se kada na tetraedarskom C-atomu nalaze vezane četiri različita atoma ili atomske grupe • Takav C-atom se naziva HIRALAN ili asimetričan C atom

ENANTIOMERI • Molekuli koji se odnose kao predmet i lik u ogledalu nazivaju se ENANTIOMERI • Imaju sve iste osobine samo se razlikuju u skretanju ravni polarizovane svetlosti u suprotnim smerovima za isti ugao

Predmet i lik u ogledalu

Određivanje ugla skretanja

Enantiomeri, diastereoizomeri i epimeri • Enantiomeri: stereoizomeri koji se međusobno odnose kao predmet i lik u ogledalu, imaju suprotne konfiguracije na svim hiralnim Catomima. • Diastereomeri ili diastereoizomeri: stereoizomeri koji nisu enantiomeri. • Epimeri: stereoizomeri (diastereomeri) koji se razlikuju po konfiguraciji na samo jednom hiralnom C-atomu.

Diastereoizomeri • Molekuli koji sadrže više hiralnih C-atoma imaju veći broj izomera • Za n stereocentara, broj stereoizomera = 2 n. • Stereoizomeri koji se ne odnose kao predmet i lik u ogledalu, i zbog toga nisu enantiomeri, zovu se DIASTEREOMERI • Diastereoizomeri su izomeri na jednom asimetričnom C- atomu, dok su isti na ostalim

Epimeri • Manoza i galaktoza su diastereoizomeri sa glukozom na • C 2 i C 4

Svi prirodni šećeri su D – konfiguracije. • D – aldopentoze

D – aldoheksoze

Aldopentoze • Postoji 8 aldopentoza sa normalnim nizom. • Najvažnije aldopentoze su:

D i L –konfiguracija

D i L –konfiguracija

Aldoheksoze • Najvažnije aldoheksoze su glukoza i galaktoza koje ulaze u sastav složenih ugljenih hidrata

Ketoze Najvažnija ketoza je fruktoza. Ulazi u sastav voća i meda kao monosaharida i u saharozi (konzumni šećer ) Najslađi od svih šećera.

Osobine monosaharida • Hemijske osobine monosaharida određene su prisustvom aldehidne i keto i alkoholne funkcionalne grupe • Oksidacija • Redukcija • Supsttucija • Reakcija sa mineralnim kiselinama • Esterifikacija

Oksidacija • Oksidacijom aldehidne grupe nastaju monokarboksilne kiseline • Felingova reakcija • RCHO + 2 Cu(OH)2 → RCOOH + Cu 2 O + 2 H 2 O • Crveni talog Cu 2 O dokaz za aldehide • Reakcija srebrnog ogledala • R-CHO + 2 Ag(NH 3)2+OH–—>R-COO–NH 4+ + 2 Ag + 3 NH 3 + H 2 O

Građenje glikozida • Aldehidi adiraju alkohole gradeći poluacetale i acetale

Građenje glikozida • Ovakvi acetali se nazivaju glikozidi • Anomerni C-atom - α i β izomeri (anomeri)

Zatvaranjem prstena na C 1 kod aldoza i C 2 kod ketoza nastaje tkz POLUACETALNA OH grupa koja redukuje Felingov i Tolensov reagens

Poluacetalna OH grupa na C 1 može biti uαiβ položaju

Disaharidi • Su oligosaharidi sastavljeni od dve monosaharidne jedinice povezane GLIKOZIDNOM VEZOM • Dele se na • REDUKUJEĆE- redujuju Felingov rastvor • NEREDUKUJUĆE- ne redukuju Felingov rastvor

Redukujući disaharidi • Nastaju izdvajanjem molekula vode iz poluacetalne OH grupe jednog molekula monosaharida i alkoholne grupe drugog monosaharida • Na drugom monosaharidu ostaje redukujuća poluacetalna OH grupa

Redukujući disaharidi -MALTOZA • Može se hidrolizovati razblaženom kiselinom ili enzimski (maltaza) na dva molekula glukoze. • Veza je α (1→ 4) Slobodna poluacetalna OH - grupa

Redukujući disaharidi -LAKTOZA (mlečni šećer) • Nalazi se u mleku sisara, u ljudskom i kravljem mleku oko 5%. • Hidrolizom daje molekul β-galaktoze i α-glukoze • Veza je β(1→ 4)

Neredukujući disaharidi -SAHAROZA • • Hidrolizom daje α- glukozu i β- fruktozu Veza je β (1→ 2) Reagovale su obe poluacetalne grupe

Invertni šećer- med • Hidrolizom saharoze dobija se ekvimolekulska smeša glukoze i fruktoze- invertni šećer • Med sadrži oko 70 -80% invertnog šećera.

Polisaharidi • Su ugljeni hidrati sa više od 10 monosaharida • Dele se na: • Homopolisaharide – sastavljeni od iste vrste monosaharida • Heteropolisaharide – sastavljene od dva ili više vrste monosaharida

Homopolisaharidi • Najznačajniji su skrob, celuloza i glikogen • Skrob i celuloza su biljnog porekla • Glikogen je životinjskog porekla

Skrob • Biljni skladišni polisaharid • Monosaharid koji čini skrob je glukoza • Sastoji se od dva oblika: amiloze i amilopektina U obliku skrobnih zrna

α- Amiloza • Linearni polisaharid • α-(1, 4)-glikozidne veze –α-konfiguracija glikozidne veze pogoduje stvaranju šuplje spirale • konfiguracija pogodna za skladištenje glukoze

plavo obojenje sa jodom

Amilopektin • Razgranati polimer glukoze • Veze su α-(1, 4)-glikozidne veze i α-(1, 6)-glikozidne veze pri grananju

Celuloza Pamuk oko 98 % celuloza • Celuloza je ravnolančani polimer glukoze • β-(1, 4)-glikozidna veza

β-konfiguracija omogućava celulozi stvaranje dugih ravnih lanaca

C E L U L O Z A

Da li ste spremni da spasite drvo? Poznato je da se od drveta pravi celuloza i papir, ali verovatno ne i da se za tu namenu od njega iskoristi samo 30 do 40 posto mase?

Glikogen • Životinjski polisaharid, rezerva glukoze • Struktura kao kod amilopektina • Samo razgranatiji

Hitin • Hitin je kompleksni polisaharid izgrađen od aminošećera. • Gradi omotač zglavkara, nekih biljaka (gljive i lišajevi) i bakterija. • Ima zaštitnu ulogu jer je veoma otporan prema mnogim rastvaračima

Agar • Agar je polisaharid sastavljen od velikog broja molekula galaktoze • Nalazi se u ćelijskim membranama mnogih biljnih vrsta kao što su crvene alge i morska trava • Originalno se naziva agar-agar prema nazivu lokalne malajske alge iz koje se prvobitno dobijao.