न्यूक्लियोसाइड्स: संरचना, संरचना और नामकरण। राइबोन्यूक्लियोसाइड्स और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोसाइड्स। भौतिक और रासायनिक गुण

पाठ विषय

कक्षाओं के दौरान:

1. संगठनात्मक क्षण

अभिवादन। अनुपस्थित निशान। पाठ के लिए तत्परता की जाँच करना। काम की तैयारी।

नमस्कार! पिछले पाठों में हमने मोनोसैकेराइड्स - हेक्सोज का अध्ययन किया। लेकिन मोनोसेकेराइड की दुनिया बहुत विविध है और हेक्सोज के अलावा, पेंटोस का बहुत महत्व है।

2. विषय का अध्ययन करने के लिए प्रेरणा का निर्माण

आज हम इससे परिचित होने जा रहे हैं:

पेंटोस के वर्गीकरण से,

भौतिक गुण,

एल्डोपेंटोसिस की संरचनात्मक विशेषताएं,

मानव शरीर में पेंटोस की जैविक भूमिका।

3. संदर्भ ज्ञान की पुनरावृत्ति

किसी नए विषय के अध्ययन की ओर बढ़ने से पहले, याद रखें कि हमने पिछले पाठों में क्या पढ़ा था।

आइए निम्नलिखित अवधारणाओं को दोहराएं: मोनोसेकेराइड, हेक्सोज, एल्डोहेक्सोस, केटोहेक्सोस।

छात्र अवधारणाओं को परिभाषित करते हैं।

मोनोसेकेराइड सरल कार्बोहाइड्रेट होते हैं जो हाइड्रोलिसिस से नहीं गुजरते हैं।

हेक्सोज मोनोसेकेराइड होते हैं जिनमें 6 कार्बन परमाणु होते हैं।

एल्डोहेक्सोज़ हेक्सोज़ होते हैं जिनमें एल्डिहाइड के कार्यात्मक समूह होते हैं।

केटोहेक्सोस हेक्सोज़ होते हैं जिनमें केटोन्स के कार्यात्मक समूह होते हैं।

अब आपको निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर देने होंगे:

प्रश्न पूछे जाते हैं।

कार्बोहाइड्रेट कौन से पदार्थ हैं?

अनुमानित उत्तर: ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, लैक्टोज, स्टार्च, सेल्युलोज, माल्टोज, राइबोज।

कार्बोहाइड्रेट का स्रोत क्या है?

माना उत्तर: कार्बोहाइड्रेट का स्रोत पौधे हैं, जिनकी पत्तियों में सौर ऊर्जा के प्रभाव में प्रकाश संश्लेषण होता है।

कौन से कार्बोहाइड्रेट मोनोसैकराइड के रूप में वर्गीकृत हैं?

रासायनिक संरचना की दृष्टि से ग्लूकोज किस वर्ग के पदार्थों से संबंधित है?

संभावित उत्तर: ग्लूकोज एक एल्डिहाइड अल्कोहल है।

आपको ज्ञात ग्लूकोज किण्वन की प्रक्रियाओं की सूची बनाएं।

माना उत्तर: अल्कोहलिक, लैक्टिक एसिड, ब्यूटिरिक एसिड किण्वन।

जीवित जीवों के जीवन में ग्लूकोज की क्या भूमिका है?

माना उत्तर: ऊर्जा का एक स्रोत है।

4. नई सामग्री सीखना

मोनोसैकराइड अणुओं में तीन से दस कार्बन परमाणु हो सकते हैं।

दोस्तों, आइए अणु में कार्बन परमाणुओं की संख्या के आधार पर मोनोसेकेराइड के वर्गीकरण को याद करें।

एक छात्र ब्लैकबोर्ड पर जाता है और मोनोसेकेराइड के वर्गीकरण को आरेख के रूप में लिखता है।

प्रश्न पूछे जाते हैं।

इस वर्गीकरण के किन मोनोसैकेराइडों का आप पहले ही अध्ययन कर चुके हैं?

माना उत्तर: हेक्सोज।

हेक्सोज की रासायनिक संरचना क्या है? अपना सूत्र लिखिए।

अनुमानित उत्तर: सी 6 एच 12 ओ 6.

हमने जिन हेक्सोज का अध्ययन किया, उनके उदाहरण दीजिए।

अनुमानित उत्तर: ग्लूकोज, फ्रुक्टोज।

स्कीमा की व्याख्या।

Trioses में लैक्टिक और पाइरुविक एसिड शामिल हैं, जो जीवित जीवों में किण्वन और ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं में शामिल हैं।
टेट्रोज़ में मुख्य रूप से एरिथ्रोसिस शामिल होता है, जो शरीर में चयापचय प्रक्रियाओं में सक्रिय रूप से भाग लेता है, यह मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं में मध्यस्थता करता है और कार्बोहाइड्रेट अणुओं के अंगूठी के आकार के रूप को सीधा करता है।
आज हम पेन्टोज का अध्ययन करेंगे।

प्रश्न पूछा जाता है।

पेंटोस की रासायनिक संरचना क्या है? अपना सूत्र लिखिए।

अनुमानित उत्तर: सी 5 एच 10 ओ 5.

जानवरों और पौधों के जीवों की कोशिकाएँ पेन्टोज़ से बनी होती हैं - ये राइबोज़ और डीऑक्सीराइबोज़ हैं। वे न्यूक्लिक एसिड का हिस्सा हैं: राइबोज राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) का हिस्सा है, डीऑक्सीराइबोज डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) का हिस्सा है।

इसलिए, पाठ का विषय तैयार करें।

छात्र पाठ का विषय तैयार करते हैं।

पाठ विषय: “पेंटोस। एल्डोपेंटोसिस के प्रतिनिधियों के रूप में राइबोज और डीऑक्सीराइबोज ”।

कीटो या एल्डो समूह की उपस्थिति के आधार पर सभी पेंटोस को केटोपेंटोस (राइबुलोज, जाइलुलोज) और एल्डोपेंटोस (राइबोज, अरेबिनोज, जाइलोज, लाइक्सोज) में विभाजित किया गया है।

बोर्ड पर आरेख लिखना।

स्कीमा की व्याख्या।

राइबोज का आइसोमर - फॉस्फोरिक एस्टर के रूप में राइबुलोज कार्बोहाइड्रेट के चयापचय में शामिल होता है।

पौधों में, जाइलुलोज फॉस्फोरिक एस्टर के रूप में कार्बोहाइड्रेट के चयापचय में भी शामिल होता है।

एल्डोपेंटोस सबसे बड़ी रुचि के हैं।

जीवित जीवों में राइबोज बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह आरएनए, न्यूक्लियोटाइड, विटामिन, कोएंजाइम का हिस्सा है। इसके फॉस्फोरिक एस्टर कार्बोहाइड्रेट के चयापचय में शामिल होते हैं।

प्रश्न पूछा जाता है।

एल्डोपेंटोसिस में कौन से कार्यात्मक समूह शामिल हैं?

माना उत्तर: एल्डिहाइड और अल्कोहल के समूह।

गुणात्मक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके एल्डोपेंटोस में कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति की पुष्टि कैसे करें?

माना उत्तर: चांदी के दर्पण (एल्डिहाइड समूह) की प्रतिक्रिया, ताजा तैयार तांबे हाइड्रॉक्साइड (11) (अल्कोहल समूह) के साथ प्रतिक्रिया।

राइबोज और डीऑक्सीराइबोज के गुणों और संरचना की विशेषताओं को स्पष्ट करने के लिए, हम संदर्भ रूपरेखा का उपयोग करके तालिका को भरते हैं जो हर किसी के डेस्क पर होती है (परिशिष्ट ए, बी)।

एन एस / एन एस	संकेत	राइबोज़	डीऑक्सीराइबोज
	पदार्थ की खोज किसने और कब की?	1905 जी.	फाइबस लीवेन, 1929 जी.
	भौतिक गुण	रंगहीन क्रिस्टल, पानी में आसानी से घुलनशील और मीठे स्वाद वाले।	रंगहीन क्रिस्टलीय पदार्थ, पानी में आसानी से घुलनशील।
	सूत्र	सी 5 एच 10 ओ 5	सी 5 एच 10 ओ 4
	चक्रीय रूप
	चक्रीय रूप
	प्रकृति में होना	मुक्त रूप में नहीं मिला; ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड के घटक; यह जानवरों की त्वचा और लार ग्रंथियों में पाया जाता है; आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) का हिस्सा, विटामिन बी 2; - एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड) का घटक।	मुक्त रूप में नहीं मिलता। - न्यूक्लियोप्रोटीन का एक अभिन्न अंग, जो मांस और मछली उत्पादों में समृद्ध हैं; डीएनए का हिस्सा (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड)।
	जैविक भूमिका	सूचना और ऊर्जा का स्थानांतरण, साथ ही कुछ कोएंजाइम और बैक्टीरियल पॉलीसेकेराइड। प्रोटीन के संश्लेषण और वंशानुगत लक्षणों के संचरण में भाग लेता है।	न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण के लिए। यह न्यूक्लियोटाइड कोएंजाइम का एक अभिन्न अंग है जो जीवित चीजों के चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्रोटीन के संश्लेषण और वंशानुगत लक्षणों के संचरण में भाग लें।
	आवेदन	राइबोज एक स्टैंडअलोन स्पोर्ट्स पोषण पूरक के रूप में उपलब्ध है।	आवेदन की जानकारी नहीं

तालिका की व्याख्या।

राइबोज और डीऑक्सीराइबोज की विशेषताएं।

डीऑक्सीराइबोज की संरचना सूत्र C . के अनुरूप नहीं हैएन (एच 2 ओ) एम , जिसे सभी कार्बोहाइड्रेट का सामान्य सूत्र माना जाता था।

एक हाइड्रॉक्सिल समूह (ऑक्सी समूह) के अणु में अनुपस्थिति से डीऑक्सीराइबोज राइबोज से भिन्न होता है, जिसे हाइड्रोजन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इसलिए पदार्थ का नाम (डीऑक्सीराइबोज)।

संरचनात्मक सूत्र ठीक से इंगित करते हैं कि डीऑक्सीराइबोज के किस कार्बन परमाणु में कोई हाइड्रॉक्सिल समूह नहीं है।

ग्लूकोज की तरह, पेन्टोज अणु न केवल एल्डिहाइड में, बल्कि चक्रीय रूप में भी मौजूद होते हैं। उनमें रिंग के बंद होने को इसी तरह से दर्शाया जा सकता है। अंतर केवल इतना है कि कार्बोनिल समूह पांचवें नहीं, बल्कि चौथे कार्बन परमाणु के हाइड्रॉक्सिल के साथ बातचीत करता है, और परमाणुओं के पुनर्व्यवस्था के परिणामस्वरूप, छह-सदस्यीय नहीं, बल्कि पांच-सदस्यीय वलय बनता है।

5. ज्ञान का समेकन

छात्र परीक्षा देते हैं। परिशिष्ट A।

छात्र नोटबुक्स का आदान-प्रदान करते हैं और बोर्ड पर सही उत्तरों के विरुद्ध अपने उत्तरों की जांच करते हैं। एक दूसरे को अंक दें।

परीक्षण के उत्तर।

1)बी,

2) सी, डी,

3) ए, डी,

4) ए,

5) ए.

6. पाठ को सारांशित करना

इस पाठ में, आप इस विषय को देखेंगे "पेंटोस। एल्डोपेंटोसिस के प्रतिनिधियों के रूप में राइबोज और डीऑक्सीराइबोज". पाठ के दौरान, आप कार्बोहाइड्रेट के बारे में अपने ज्ञान को गहरा करने में सक्षम थे, राइबोज और डीऑक्सीराइबोज की संरचनात्मक विशेषताओं के साथ-साथ मानव शरीर में उनकी जैविक भूमिका के बारे में सीखा।

छात्र के काम का आकलन। ग्रेडिंग।

7. गृहकार्य

गृहकार्य की व्याख्या।

"आरएनए और डीएनए न्यूक्लिक एसिड की संरचना" विषय पर एक संदेश तैयार करें।

परिशिष्ट A

राइबोज़

राइबोज पेन्टोज समूह का एक मोनोसैकेराइड है; रंगहीन क्रिस्टल, पानी में आसानी से घुलनशील और मीठे स्वाद वाले। 1905 में खोला गया। इसका सूत्र C 5 एच 10 ओ 5.

पांच कार्बन परमाणुओं और पांच ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ मोनोसेकेराइड स्वाभाविक रूप से मुक्त रूप में नहीं होते हैं, लेकिन ऑलिगो- और पॉलीसेकेराइड के महत्वपूर्ण घटक होते हैं, उदाहरण के लिए, लकड़ी में।

प्रोटीन यौगिकों के रूप में राइबोज जानवरों की त्वचा और लार ग्रंथियों में पाया जाता है।

यह राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) की रीढ़ है और एटीपी अणु बनाने के लिए शरीर द्वारा उपयोग किया जाने वाला मुख्य घटक भी है।

राइबोज विटामिन बी का एक अनिवार्य हिस्सा है 2 और न्यूक्लियोटाइड।

जैविक भूमिका

राइबोज राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए), न्यूक्लियोसाइड्स, मोनो- और डाइन्यूक्लियोटाइड्स का एक हिस्सा है जो कोशिकाओं में सूचना और ऊर्जा ले जाता है, साथ ही कुछ कोएंजाइम और बैक्टीरियल पॉलीसेकेराइड भी।

आवेदन

राइबोज का अतिरिक्त उपयोग हृदय की मांसपेशियों और कंकाल की मांसपेशियों में ऊर्जा भंडार की बहाली में महत्वपूर्ण रूप से मदद करता है, जो थकाऊ कसरत के दौरान, कठिन शारीरिक कार्य के दौरान या इस्केमिक स्थितियों में खो गए थे, जब ऊतकों को ऑक्सीजन की आपूर्ति कम हो जाती है। राइबोज का इतना मजबूत प्रभाव इस तथ्य के कारण होता है कि जब इसकी आवश्यकता होती है तो ऊतकों में इसके त्वरित संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइमों की कमी होती है। बड़ी मात्रा में एटीपी की खपत होने पर ऊर्जा की पुनःपूर्ति धीमी हो जाती है। नतीजतन, इसे बदलने के लिए आवश्यक एटीपी और अन्य यौगिकों के स्टॉक में कमी आई है। यह सब बताता है कि तीव्र कसरत के बाद एथलीट कई दिनों तक थकान क्यों महसूस करते हैं।

हाल ही में, राइबोज को एक स्टैंडअलोन स्पोर्ट्स पोषण पूरक के रूप में जारी किया गया है जो पाउडर या तरल रूप में हो सकता है। इस पदार्थ के सभी लाभों के बावजूद, राइबोज को अन्य स्पोर्ट्स सप्लीमेंट्स के साथ लेने की सलाह दी जाती है, क्योंकि यह उनके प्रभाव को काफी बढ़ा सकता है। राइबोज के साथ सबसे सफल संयोजन क्रिएटिन है।

परिशिष्ट बी

डीऑक्सीराइबोज

डीऑक्सीराइबोज पेन्टोज समूह का एक मोनोसैकेराइड है जिसमें राइबोज की तुलना में एक कम हाइड्रॉक्सिल समूह होता है। यह एक रंगहीन क्रिस्टलीय पदार्थ है, जो पानी में आसानी से घुलनशील है। रासायनिक सूत्र की खोज 1929 में फाइबस लिवेन ने की थी। इसका सूत्र C 5 एच 10 ओ 4।

मुक्त पेंटोस भोजन में नहीं पाए जाते हैं और न्यूक्लियोप्रोटीन के हिस्से के रूप में मानव शरीर में प्रवेश करते हैं, जो मांस और मछली उत्पादों से भरपूर होते हैं।

यह डीएनए अणुओं (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) के कार्बोहाइड्रेट-फॉस्फेट कंकाल का हिस्सा है।

जैविक भूमिका

डीऑक्सीराइबोज का उपयोग न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण के लिए किया जाता है। यह न्यूक्लियोटाइड कोएंजाइम का एक अभिन्न अंग है जो जीवित चीजों के चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्रोटीन के संश्लेषण और वंशानुगत लक्षणों के संचरण में भाग लें।

आवेदन

खाद्य योज्य के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। वैज्ञानिक साहित्य में, इस पूरक के उपयोग के लिए अभी भी कोई व्यावहारिक मार्गदर्शिका नहीं है - यानी इसका उपयोग कैसे करें, किस मात्रा में, किस समय और किस परिणाम की अपेक्षा की जानी चाहिए।

परिशिष्ट बी

विषय के अनुसार परीक्षण करें

"पेंटोस। एल्डोपेंटोसिस के प्रतिनिधियों के रूप में राइबोज और डीऑक्सीराइबोज ”।

1) एक मोनोसैकेराइड है:

2) कौन सा यौगिक कीटोसिस है?

5) डीऑक्सीराइबोज में कितने हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं?

ए) 3, बी 4,

पहले में, डी) 2.

मूल्यांकन पैमाना।

सही 5 कार्य - स्कोर "5";

4 कार्य सही हैं - स्कोर "4";

सही 3 कार्य - ग्रेड "3";

2 कार्यों को ठीक करें - "2" स्कोर करें।

जब हाइड्रॉक्सिल समूहों को अमीनो समूह (-NH 2) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो मोनोसैकेराइड से अमीनोसुगर बनते हैं। मानव शरीर में सबसे महत्वपूर्ण अमीनो शर्करा हैं ग्लूकोसामाइन और गैलेक्टोसामाइन:

वे जटिल कार्बोहाइड्रेट, म्यूकोपॉलीसेकेराइड का हिस्सा हैं, जो बलगम, आंख के कांच के शरीर, जोड़ों के श्लेष द्रव, रक्त जमावट प्रणाली, आदि के सुरक्षात्मक और विशिष्ट कार्य करते हैं।

इसके ऑक्सीकरण या कमी की प्रक्रिया में ग्लूकोज से कई कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण पदार्थ बनते हैं: एस्कॉर्बिक एसिड, अल्कोहल सोर्बिटोल, ग्लूकोनिक, ग्लुकुरोनिक, सियालिक और अन्य एसिड।

2.1.4. राइबोज और डीऑक्सीराइबोज

ये मुक्त कार्बोहाइड्रेट दुर्लभ हैं। ज्यादातर वे जटिल पदार्थों का हिस्सा होते हैं, अर्थात्। प्लास्टिक प्रक्रियाओं में शरीर में उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, राइबोज न्यूक्लियोटाइड्स (एटीपी, एडीपी, एएमपी) और आरएनए, साथ ही कई कोएंजाइम (एनएडीपी, एनएडी, एफएडी, एफएमएन, सीओए) का एक हिस्सा है। डीऑक्सीराइबोज डीएनए का हिस्सा है। शरीर में राइबोज और डीऑक्सीराइबोज (अन्य पेन्टोज की तरह) चक्रीय रूप में होते हैं।

2.1.5. ग्लिसरिक एल्डिहाइड और डाइऑक्साइटोन

वे ग्लूकोज और फ्रुक्टोज के चयापचय के दौरान शरीर के ऊतकों में बनते हैं। आइसोमर्स के रूप में, ये ट्रायोज़ इंटरकनेक्ट करने में सक्षम हैं:

शरीर के ऊतकों में, कार्बोहाइड्रेट और वसा के चयापचय की प्रक्रिया में, ग्लिसराल्डिहाइड और फॉस्फोडाइऑक्सासीटोन के फॉस्फोरिक एस्टर बनते हैं। फॉस्फोग्लिसरॉल एल्डिहाइड एक उच्च-ऊर्जा जैविक ऑक्सीकरण सब्सट्रेट है। इसके ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में, एटीपी, पाइरुविक एसिड (पीवीए) और लैक्टिक एसिड (लैक्टेट) बनते हैं।

मोनोसेकेराइड आसानी से रासायनिक अंतःक्रियाओं में प्रवेश करते हैं, इसलिए, वे शायद ही कभी जीवित जीवों में एक स्वतंत्र अवस्था में पाए जाते हैं। ओलिगोसेकेराइड शरीर के लिए मोनोसेकेराइड के व्युत्पन्न के रूप में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं।

2.2. oligosaccharides

ये मोनोसैकराइड अवशेषों की एक छोटी मात्रा (2 से 10) से निर्मित जटिल कार्बोहाइड्रेट हैं। यदि मोनोसेकेराइड के दो अवशेष 1,4 या 1,2-ग्लाइकोसिडिक बंधों द्वारा परस्पर जुड़े होते हैं, तो डिसाकार्इड्स बनते हैं। मुख्य डिसैकराइड सुक्रोज, माल्टोज और लैक्टोज हैं; उनका आणविक सूत्र C 12 H 22 O 12 है।

2.2.1. सुक्रोज

सुक्रोज- (बेंत या चुकंदर चीनी) में ग्लूकोज और फ्रुक्टोज का शेष भाग 1,2-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़ा होता है, जो ग्लूकोज के पहले कार्बन परमाणु के हाइड्रॉक्सिल समूह और दूसरे कार्बन के हाइड्रॉक्सिल समूह की बातचीत से बनता है। फ्रुक्टोज का परमाणु।

सुक्रोज खाद्य चीनी का मुख्य घटक है। पाचन की प्रक्रिया में, एंजाइम सुक्रेज के प्रभाव में, यह ग्लूकोज और फ्रुक्टोज में विभाजित हो जाता है।

2.2.2. माल्टोस

माल्टोस- (फलों की चीनी) में दो ग्लूकोज अणु होते हैं जो 1,4-ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े होते हैं:

अनाज, अंकुरित अनाज के माल्ट अर्क में बहुत अधिक मात्रा में माल्टोस पाया जाता है। यह स्टार्च या ग्लाइकोजन के हाइड्रोलिसिस के दौरान जठरांत्र संबंधी मार्ग में बनता है। पाचन के दौरान, यह एंजाइम माल्टेज के प्रभाव में दो ग्लूकोज अणुओं में टूट जाता है।

2.2.3. लैक्टोज

लैक्टोज- (दूध चीनी) में ग्लूकोज और गैलेक्टोज के एक अणु होते हैं, जो एक साथ 1,4-ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े होते हैं:

स्तनपान के दौरान स्तन ग्रंथियों में लैक्टोज को संश्लेषित किया जाता है। मानव पाचन तंत्र में, लैक्टोज लैक्टेज की क्रिया द्वारा ग्लूकोज और गैलेक्टोज में टूट जाता है। भोजन के साथ शरीर में लैक्टोज का सेवन लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया के विकास में योगदान देता है, जो पुटीय सक्रिय प्रक्रियाओं के विकास को दबा देता है। हालांकि, लैक्टेज एंजाइम की कम गतिविधि वाले लोग (यूरोप, पूर्व, अरब देशों, भारत की अधिकांश वयस्क आबादी) दूध के प्रति असहिष्णुता विकसित करते हैं।

माना डिसैकराइड में मीठा स्वाद होता है। यदि सुक्रोज की मिठास को 100 के रूप में लिया जाता है, तो लैक्टोज की मिठास 16, माल्टोज -30, ग्लूकोज -70, फ्रुक्टोज -170 होगी। इसके अलावा, उनके पास उच्च पोषण मूल्य है। इसलिए, उन्हें मोटे और मधुमेह वाले लोगों के आहार के लिए अनुशंसित नहीं किया जाता है। उन्हें कृत्रिम पदार्थों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जैसे कि सैकरीन, जिसका स्वाद मीठा होता है (सैकरीन मिठास -40,000), लेकिन शरीर द्वारा अवशोषित नहीं किया जा सकता है।

प्रकृति में अधिकांश कार्बोहाइड्रेट पॉलीसेकेराइड के रूप में होते हैं और दो बड़े समूहों में विभाजित होते हैं - होमो- और हेटरोपॉलीसेकेराइड।

कार्बोहाइड्रेट सभी पौधों और जानवरों के जीवों की कोशिकाओं और ऊतकों का हिस्सा हैं। चयापचय प्रक्रियाओं में ऊर्जा के स्रोत के रूप में उनका बहुत महत्व है।

स्तनधारी भोजन में कार्बोहाइड्रेट मुख्य घटक हैं। उनका प्रसिद्ध प्रतिनिधि - ग्लूकोज - सब्जियों के रस, फलों, फलों और विशेष रूप से अंगूर में पाया जाता है (इसलिए इसका नाम - अंगूर चीनी)। यह जानवरों के रक्त और ऊतकों का एक अनिवार्य घटक है और सेलुलर प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा का प्रत्यक्ष स्रोत है।

कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों में कार्बोहाइड्रेट बनते हैं। मनुष्यों के लिए, कार्बोहाइड्रेट का मुख्य स्रोत पादप भोजन है।

कार्बोहाइड्रेट को विभाजित किया जाता है मोनोसैक्राइडतथा पॉलीसेकेराइड।मोनोसेकेराइड सरल कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए हाइड्रोलाइज्ड नहीं होते हैं। हाइड्रोलिसिस में सक्षम पॉलीसेकेराइड को मोनोसेकेराइड के पॉलीकोंडेशन उत्पाद के रूप में माना जा सकता है। पॉलीसेकेराइड उच्च आणविक भार यौगिक होते हैं जिनके मैक्रोमोलेक्यूल्स में सैकड़ों और हजारों मोनोसैकराइड अवशेष होते हैं। मोनो- और पॉलीसेकेराइड के बीच मध्यवर्ती समूह है oligosaccharides(ग्रीक से। ओलिगोस- थोड़ा), अपेक्षाकृत कम आणविक भार वाला।

उपरोक्त शीर्षकों का एक अभिन्न अंग है - सैकराइड्स- कार्बोहाइड्रेट के लिए अभी भी उपयोग किए जाने वाले सामान्य नाम से जुड़ा है - सहारा।

11.1. मोनोसैक्राइड

11.1.1. संरचना और स्टीरियोइसोमेरिज्म

मोनोसेकेराइड, एक नियम के रूप में, ठोस होते हैं, पानी में आसानी से घुलनशील, शराब में खराब घुलनशील और अधिकांश कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील होते हैं। लगभग सभी मोनोसेकेराइड का स्वाद मीठा होता है।

मोनोसेकेराइड खुले (ऑक्सोफॉर्म) और चक्रीय दोनों रूपों में मौजूद हो सकते हैं। समाधान में, ये आइसोमेरिक रूप गतिशील संतुलन में हैं।

खुले रूप।मोनोसैकेराइड (मोनोस) विषम क्रियात्मक यौगिक हैं। उनके अणुओं में एक साथ कार्बोनिल (एल्डिहाइड या कीटोन) और कई हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, यानी मोनोसेकेराइड पॉलीहाइड्रॉक्सीकार्बोनिल यौगिक होते हैं - पॉलीहाइड्रॉक्सीएल्डिहाइडतथा पॉलीहाइड्रॉक्सी कीटोन्स।उनके पास एक अशाखित कार्बन श्रृंखला है।

मोनोसेकेराइड को कार्बोनिल समूह की प्रकृति और कार्बन श्रृंखला की लंबाई के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। ऐल्डिहाइड समूह वाले मोनोसैकेराइड कहलाते हैं एल्डोज,और कीटोन समूह (आमतौर पर स्थिति 2 पर) - कीटोसिस(प्रत्यय -ओसे मोनोसेकेराइड के नामों के लिए उपयोग किया जाता है: ग्लूकोज, गैलेक्टोज, फ्रुक्टोज, आदि)। सामान्य तौर पर, एल्डोसिस और किटोसिस की संरचना को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है।

कार्बन श्रृंखला (3-10 परमाणु) की लंबाई के आधार पर, मोनोसेकेराइड को ट्रायोज़, टेट्रोज़, पेन्टोज़, हेक्सोज़, हेप्टोस आदि में विभाजित किया जाता है। सबसे आम पेन्टोज़ और हेक्सोज़ हैं।

स्टीरियोइसोमेरिज़्म।मोनोसैकेराइड अणुओं में चिरायता के कई केंद्र होते हैं, जो एक ही संरचनात्मक सूत्र के अनुरूप कई स्टीरियोइसोमर्स के अस्तित्व का कारण है। उदाहरण के लिए, एल्डोहेक्सोज में चार असममित कार्बन परमाणु होते हैं और 16 स्टीरियोइसोमर्स इसके अनुरूप होते हैं (2 4), यानी 8 जोड़े एनैन्टीओमर। संबंधित एल्डोज की तुलना में, केटोहेक्सोस में एक चिरल कार्बन परमाणु कम होता है, इसलिए स्टीरियोइसोमर्स (2 3) की संख्या घटकर 8 (एनेंटिओमर्स के 4 जोड़े) हो जाती है।

मोनोसेकेराइड के खुले (गैर-चक्रीय) रूपों को फिशर प्रक्षेपण सूत्रों के रूप में दर्शाया गया है (देखें 7.1.2)। उनमें कार्बन श्रृंखला लंबवत दर्ज की जाती है। एल्डोज में, एल्डिहाइड समूह को शीर्ष पर रखा जाता है, किटोसिस में, कार्बोनिल समूह से सटे प्राथमिक अल्कोहल समूह। इन समूहों के साथ श्रृंखला क्रमांकन शुरू होता है।

डी, एल-सिस्टम का उपयोग स्टीरियोकेमिस्ट्री को दर्शाने के लिए किया जाता है। डी- या एल-श्रृंखला के लिए एक मोनोसेकेराइड का असाइनमेंट ऑक्सो समूह से सबसे दूर चिरल केंद्र के विन्यास के अनुसार किया जाता है, अन्य केंद्रों के विन्यास की परवाह किए बिना!पेंटोस के लिए, ऐसा "परिभाषित" केंद्र सी -4 परमाणु है, और हेक्सोज के लिए - सी -5। दायीं ओर अंतिम चिरायता केंद्र में ओएच समूह की स्थिति इंगित करती है कि मोनोसैकेराइड डी-पंक्ति से संबंधित है, बाईं ओर - एल-पंक्ति के लिए, अर्थात, स्टीरियोकेमिकल मानक के साथ सादृश्य द्वारा - ग्लिसरॉलिक एल्डिहाइड (देखें 7.1.1)। 2))।

यह ज्ञात है कि आर, एस-सिस्टम कई केंद्रों के साथ यौगिकों के स्टीरियोकेमिकल संरचना के पदनाम के लिए सार्वभौमिक है (देखें 7.1.2)। हालांकि, इस मामले में प्राप्त मोनोसेकेराइड के नामों की बोझिलता इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग को सीमित करती है।

अधिकांश प्राकृतिक मोनोसेकेराइड डी श्रृंखला के हैं। एल्डोपेंटोस में से, डी-राइबोज और डी-जाइलोज अक्सर पाए जाते हैं, और केटोपेंटोस, डी-रिबुलोज और डी-जाइलुलोज से।

केटोसिस के सामान्य नाम प्रत्यय के परिचय से बनते हैं -उली संबंधित एल्डोज के नाम में: राइबोज से मेल खाती है राइबुलोज,जाइलोज - जाइलुलोज(नाम "फ्रुक्टोज" इस नियम से बाहर हो जाता है, जिसका संबंधित एल्डोज के नाम से कोई संबंध नहीं है)।

जैसा कि उपरोक्त सूत्रों से देखा जा सकता है, स्टीरियोइसोमेरिक d-aldohexoses, साथ ही d-aldopentoses और d-ketopentoses, diastereomers हैं। उनमें से वे हैं जो केवल एक चिरल केंद्र के विन्यास में भिन्न हैं। डायस्टेरियोमर जो केवल एक असममित कार्बन परमाणु के विन्यास में भिन्न होते हैं, कहलाते हैं एपिमर्सएपिमर्स डायस्टेरेमर्स का एक विशेष मामला है। उदाहरण के लिए, डी-ग्लूकोज और डी-गैलेक्टोज अलग-अलग हैं।

दूसरे से केवल C-4 परमाणु के विन्यास द्वारा, अर्थात वे C-4 पर एपिमर हैं। इसी तरह, डी-ग्लूकोज और डी-मैनोज सी-2 पर एपिमर हैं, और डी-राइबोज और डी-ज़ाइलोज सी-3 में एपिमर हैं।

डी-सीरीज़ का प्रत्येक एलडोज़ एल-सीरीज़ के एक एनैन्टीओमर से मेल खाता है, जिसमें सभी चिरायता केंद्रों के विपरीत विन्यास होते हैं।

चक्रीय रूप। मोनोसैकेराइड के खुले रूप स्टीरियोइसोमेरिक मोनोसैकेराइड के बीच स्थानिक संबंधों पर विचार करने के लिए सुविधाजनक हैं। वास्तव में, मोनोसेकेराइड संरचनात्मक रूप से होते हैं चक्रीय अर्ध-एसिटल।मोनोसैकराइड के चक्रीय रूपों के गठन को मोनोसैकेराइड अणु में निहित कार्बोनिल और हाइड्रॉक्सिल समूहों (9.2.2 देखें) के इंट्रामोल्युलर इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप दर्शाया जा सकता है।

कार्बोहाइड्रेट रसायन विज्ञान में अर्ध-एसिटल हाइड्रॉक्सिल समूह को कहा जाता हैग्लाइकोसिडिकगुणों के संदर्भ में, यह बाकी (अल्कोहल) हाइड्रॉक्सिल समूहों से काफी अलग है।

चक्रवात के परिणामस्वरूप, थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर फ़्यूरानोज़ (पाँच-सदस्यीय) और पाइरोज़ (छह-सदस्यीय) चक्र बनते हैं। चक्रों के नाम संबंधित हेट्रोसायक्लिक यौगिकों के नाम से आते हैं - फुरान और पायरान।

इन वलयों का निर्माण मोनोसैकेराइड्स की कार्बन श्रृंखलाओं की क्षमता के साथ जुड़ा हुआ है, जो कि एक अनुकूल केलेट संरचना को ग्रहण करता है (देखें 7.2.1)। नतीजतन, एल्डिहाइड (या कीटोन) और हाइड्रॉक्सिल C-4 (या C-5 पर) समूहों में, यानी, वे कार्यात्मक समूह, जिसके परिणामस्वरूप अंतःक्रियात्मक चक्रीकरण होता है, अंतरिक्ष में करीब दिखाई देते हैं। यदि एल्डोहेक्सोस में एक हाइड्रॉक्सिल समूह C-5 पर प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है, तो छह-सदस्यीय पाइरानोज रिंग के साथ एक हेमिसिएटल उत्पन्न होता है। केटोहेक्सोस में एक समान चक्र C-6 पर हाइड्रॉक्सिल समूह की प्रतिक्रिया में भागीदारी के साथ प्राप्त किया जाता है।

चक्रीय रूपों के नामों में, मोनोसैकेराइड के नाम के साथ-साथ चक्र के आकार को शब्दों में इंगित करें पायरानोज़ या फुरानोज यदि एल्डोहेक्सोस में चक्रण में C-4 पर एक हाइड्रॉक्सिल समूह शामिल होता है, और केटोहेक्सोस में, C-5 पर, तो पांच-सदस्यीय फ़्यूरानोज़ चक्र के साथ हेमीएसेटल प्राप्त होते हैं।

चक्रीय रूप में, चिरायता का एक अतिरिक्त केंद्र बनाया जाता है - एक कार्बन परमाणु जो पहले कार्बोनिल समूह का हिस्सा था (एल्डोस के लिए, यह सी -1 है)। इस परमाणु को कहा जाता है विसंगतिपूर्ण,और दो संगत स्टीरियोइसोमर्स - α- और β-एनोमर्स(अंजीर.11.1)। एनोमर्स एपिमर्स का एक विशेष मामला है।

एनोमेरिक कार्बन परमाणु के विभिन्न विन्यास इस तथ्य के कारण उत्पन्न होते हैं कि एल्डिहाइड समूह, -बॉन्ड С-1-С-2 के चारों ओर घूमने के कारण, न्यूक्लियोफिलिक ऑक्सीजन परमाणु द्वारा वास्तव में विभिन्न पक्षों से हमला किया जाता है (चित्र 11.1 देखें) . नतीजतन, विषम केंद्र के विपरीत विन्यास वाले हेमीएसेटल बनते हैं।

α-anomer में, विसंगति केंद्र का विन्यास "टर्मिनल" चिरल केंद्र के विन्यास के समान है, जो निर्धारित करता है d- या l -श्रृंखला, और β-anomer में यह विपरीत है। मोनोसेकेराइड के लिए फिशर के प्रक्षेपण सूत्रों मेंडी α-anomer में श्रृंखला, OH ग्लाइकोसिडिक समूह है दायी ओर,और β-एनोमर में - बाएंकार्बन श्रृंखला से।

चावल। 11.1.एक उदाहरण के रूप में α- और β-anomers का गठनडी-ग्लूकोज

हॉवर्थ के सूत्र। मोनोसेकेराइड के चक्रीय रूपों को हॉवर्थ के परिप्रेक्ष्य सूत्रों के रूप में दर्शाया गया है, जिसमें चक्रों को आरेखण के तल के लंबवत स्थित तलीय बहुभुजों के रूप में दिखाया गया है। ऑक्सीजन परमाणु पाइरोज़ चक्र में दूर दाहिने कोने में, फ़्यूरानोज़ में - चक्र के तल के पीछे स्थित होता है। चक्रों में कार्बन परमाणुओं के प्रतीक संकेत नहीं करते हैं।

हॉवर्थ सूत्रों में जाने के लिए, फिशर चक्रीय सूत्र को रूपांतरित किया जाता है ताकि चक्र का ऑक्सीजन परमाणु चक्र में शामिल कार्बन परमाणुओं के साथ एक ही सीधी रेखा पर स्थित हो। यह सी-5 परमाणु पर दो क्रमपरिवर्तनों द्वारा a-d-glucopyranose के उदाहरण द्वारा नीचे दिखाया गया है, जो इस असममित केंद्र के विन्यास को नहीं बदलता है (देखें 7.1.2)। यदि रूपांतरित फिशर सूत्र क्षैतिज रूप से रखा गया है, जैसा कि हॉवर्थ सूत्र लिखने के नियमों द्वारा आवश्यक है, तो कार्बन श्रृंखला की ऊर्ध्वाधर रेखा के दाईं ओर के स्थानापन्न चक्र के तल के नीचे होंगे, और जो बाईं ओर होंगे इस विमान के ऊपर।

d-aldohexoses में pyranose रूप में (और d-aldopentoses में furanose रूप में) CH समूह 2 OH हमेशा चक्र के तल के ऊपर स्थित होता है, जो d-श्रृंखला के औपचारिक संकेत के रूप में कार्य करता है। डी-एल्डोज के ए-एनोमर्स में ग्लाइकोसिडिक हाइड्रॉक्सिल समूह चक्र के तल के नीचे, β-एनोमर्स में - विमान के ऊपर स्थित होता है।

सरलता के लिए, हाइड्रोजन परमाणुओं के प्रतीकों और चक्र के कार्बन परमाणुओं के साथ उनके बंधनों को अक्सर हेवर्थ सूत्रों में चित्रित नहीं किया जाता है। अगर हम एनोमर्स या स्टीरियोइसोमर के मिश्रण के बारे में बात कर रहे हैं, जो एनोमेरिक सेंटर के अज्ञात कॉन्फ़िगरेशन के साथ है, तो ओएच ग्लाइकोसिडिक समूह की स्थिति एक लहरदार रेखा द्वारा इंगित की जाती है।

डी-ग्लूकोपायरानोसिस

संक्रमण किटोसिस में समान नियमों के अनुसार किया जाता है, जो कि डी-फ्रुक्टोज के फुरानोज रूप के विसंगतियों में से एक के उदाहरण के लिए नीचे दिखाया गया है।

11.1.2. साइक्लो-ऑक्सो-टॉटोमेरिज्म

ठोस अवस्था में मोनोसैकेराइड चक्रीय रूप में होते हैं। इस पर निर्भर करते हुए कि किस विलायक डी-ग्लूकोज से पुन: क्रिस्टलीकृत किया गया था, इसे या तो ए-डी-ग्लूकोपाइरानोज (शराब या पानी से) या β-डी-ग्लूकोपाइरानोज (पाइरीडीन से) के रूप में प्राप्त किया जाता है। वे विशिष्ट रोटेशन के कोण के मूल्य में भिन्न होते हैं [ए] डी 20, अर्थात् +112? ए-एनोमर और +19 के लिए? β-एनोमर में। ताजा तैयार घोल में

प्रत्येक एनोमर के, खड़े होने पर, विशिष्ट रोटेशन में परिवर्तन तब तक देखा जाता है जब तक कि +52.5 ° के रोटेशन के निरंतर कोण तक नहीं पहुंच जाता, दोनों समाधानों के लिए समान।

कार्बोहाइड्रेट के विलयन द्वारा प्रकाश के ध्रुवण के तल के घूर्णन कोण के समय में होने वाले परिवर्तन को कहते हैंउत्परिवर्तन।

उत्परिवर्तन का रासायनिक सार मोनोसेकेराइड की क्षमता है जो टॉटोमर्स के संतुलन मिश्रण के रूप में मौजूद है - खुले और चक्रीय रूप। इस प्रकार के तात्विकवाद को कहा जाता है साइक्लो-ऑक्सो-टॉटोमेरिज्म।

समाधान में, मोनोसेकेराइड के चार चक्रीय टॉटोमर्स के बीच संतुलन को खुले रूप, ऑक्सोफॉर्म के माध्यम से स्थापित किया जाता है। एक मध्यवर्ती ऑक्सोफॉर्म के माध्यम से ए- और β-एनोमर्स का एक-दूसरे में अंतःरूपण कहलाता है विसंगति

इस प्रकार, समाधान में, डी-ग्लूकोज टॉटोमर्स के रूप में मौजूद है: ऑक्सोफॉर्म और ए- और β-पाइरोज़ और फ़्यूरानोज़ चक्रीय रूपों के एनोमर्स।

टॉटोमर्स के मिश्रण में पाइरोज़ फॉर्म प्रमुख होते हैं। ऑक्सोफ़ॉर्म, साथ ही फ़्यूरानोज़ रिंग वाले टॉटोमर्स, कम मात्रा में मौजूद होते हैं। हालांकि, जो महत्वपूर्ण है, वह किसी विशेष टॉटोमर की पूर्ण सामग्री नहीं है, बल्कि एक दूसरे में उनके संक्रमण की संभावना है, जो "आवश्यक" रूप की मात्रा की पुनःपूर्ति की ओर जाता है जैसा कि इसका सेवन किया जाता है।

किसी भी प्रक्रिया में। उदाहरण के लिए, ऑक्सोफॉर्म की नगण्य सामग्री के बावजूद, ग्लूकोज एल्डिहाइड समूह की प्रतिक्रियाओं की विशेषता में प्रवेश करता है।

इसी तरह के टॉटोमेरिक परिवर्तन सभी मोनोसेकेराइड और अधिकांश ज्ञात ओलिगोसेकेराइड के समाधान में होते हैं। नीचे केटोहेक्सोस के सबसे महत्वपूर्ण प्रतिनिधि के टॉटोमेरिक परिवर्तनों का एक आरेख है - फल, शहद में निहित डी-फ्रुक्टोज, और सुक्रोज में भी शामिल है (देखें 11.2.2)।

11.1.3. रचना

हालांकि, हेवर्स के स्पष्ट सूत्र मोनोसैकेराइड अणुओं की वास्तविक ज्यामिति को नहीं दर्शाते हैं, क्योंकि पांच और छह-सदस्यीय वलय प्लेनर नहीं हैं। इस प्रकार, छह-सदस्यीय पाइरानोज रिंग, जैसे साइक्लोहेक्सेन, सबसे अनुकूल कुर्सी संरचना मानती है (देखें 7.2.2)। आम मोनोसेकेराइड में, वॉल्यूमेट्रिक प्राथमिक अल्कोहल समूह सीएच 2 OH और अधिकांश हाइड्रॉक्सिल समूह अधिक अनुकूल भूमध्यरेखीय स्थिति में हैं।

डी-ग्लूकोपाइरानोज के दो एनोमर्स में से, β-एनोमर समाधान में प्रबल होता है, जिसमें हेमियासेटल हाइड्रॉक्सिल सहित सभी प्रतिस्थापन भूमध्यरेखीय रूप से स्थित होते हैं।

डी-ग्लूकोपाइरानोज की उच्च थर्मोडायनामिक स्थिरता, इसकी संरचना संरचना के कारण, मोनोसेकेराइड के बीच प्रकृति में डी-ग्लूकोज के सबसे बड़े वितरण की व्याख्या करती है।

मोनोसेकेराइड की संरचना संरचना पॉलीसेकेराइड श्रृंखलाओं की स्थानिक व्यवस्था को पूर्व निर्धारित करती है, जिससे उनकी माध्यमिक संरचना बनती है।

11.1.4. गैर-शास्त्रीय मोनोसेकेराइड

गैर-शास्त्रीय मोनोसेकेराइड कई यौगिक हैं जिनमें सामान्य, "शास्त्रीय" मोनोसेकेराइड (एल्डोस और केटोज) के साथ एक सामान्य संरचनात्मक "आर्किटेक्चर" होता है, लेकिन एक या कई कार्यात्मक समूहों के संशोधन में या उनमें से कुछ की अनुपस्थिति में भिन्न होता है। ऐसे यौगिकों में OH समूह प्रायः अनुपस्थित रहता है। मूल मोनोसैकेराइड के नाम में उपसर्ग जोड़कर इनका नामकरण किया गया है डीओक्सी- (मतलब कोई ओएच समूह नहीं) और "नया" प्रतिस्थापन का नाम।

डीऑक्सी शुगर।डीऑक्सी शर्करा का सबसे आम, 2-डीऑक्सी-डी-राइबोज, डीएनए का एक संरचनात्मक घटक है। कार्डियोलॉजी में उपयोग किए जाने वाले प्राकृतिक कार्डियक ग्लाइकोसाइड्स (देखें 15.3.5) में डाइडॉक्सी शर्करा के अवशेष होते हैं, जैसे कि डिजिटोक्सोस (डिजिटलिस कार्डिएक ग्लाइकोसाइड्स)।

अमीनोशुगर।हाइड्रॉक्सिल समूह (आमतौर पर सी -2 पर) के बजाय अमीनो समूह वाले इन डेरिवेटिव में मूल गुण होते हैं और एसिड के साथ क्रिस्टलीय लवण बनाते हैं। अमीनो शर्करा के सबसे महत्वपूर्ण प्रतिनिधि डी-ग्लूकोज और डी-गैलेक्टोज के एनालॉग हैं, जिसके लिए अर्ध-तुच्छ

उनके नाम क्रमशः डी-ग्लूकोसामाइन और डी-गैलेक्टोसामाइन हैं। उनमें अमीनो समूह को एसिटिक, कभी-कभी सल्फ्यूरिक एसिड के अवशेषों के साथ जोड़ा जा सकता है।

एल्डाइट्स।अल्दाइट्स को, जिसे . भी कहा जाता है चीनी शराब,ऑक्सो समूह = ओ के बजाय हाइड्रॉक्सिल समूह वाले पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल शामिल करें। प्रत्येक एल्डोज एक एल्डाइट से मेल खाता है, जिसके नाम पर प्रत्यय का प्रयोग किया जाता है -यह की बजाय -घर,उदाहरण के लिए d-mannitol (d-mannose से)। एल्डाइट्स में एल्डोज की तुलना में अधिक सममित संरचना होती है; इसलिए, मेसो यौगिक (आंतरिक रूप से सममित) हैं, उदाहरण के लिए xylitol, उनमें से।

खट्टी शक्कर।मोनोसेकेराइड, जिसमें, सीएच लिंक के बजाय 2 OH में COOH का एक समूह होता है, जिसका एक सामान्य नाम होता है यूरोनिक एसिड।उनके नाम संयोजन का उपयोग करते हैं -यूरोनिक एसिड प्रत्यय के स्थान पर -होज़ूसंबंधित एल्डोज। ध्यान दें कि श्रृंखला को एल्डिहाइड कार्बन परमाणु से क्रमांकित किया जाता है, न कि कार्बोक्सिल एक से, ताकि माता-पिता मोनोसेकेराइड के साथ संरचनात्मक संबंध बनाए रखा जा सके।

यूरोनिक एसिड पौधे और जीवाणु पॉलीसेकेराइड के घटक हैं (देखें 13.3.2)।

खट्टी चीनी

एल्डिहाइड समूह के बजाय कार्बोक्सिल समूह वाले मोनोसेकेराइड को वर्गीकृत किया जाता है एल्डोनिक एसिड।यदि कार्बन श्रृंखला के दोनों सिरों पर कार्बोक्सिल समूह मौजूद हैं, तो ऐसे यौगिकों का एक सामान्य नाम है एल्डेरिक एसिड।इस प्रकार के अम्लों के नामकरण में क्रमशः संयोजनों का प्रयोग किया जाता है -ओनिक एसिड तथा - वसंत अम्ल।

एल्डोनिक और एल्डेरिक एसिड टॉटोमेरिक चक्रीय रूप नहीं बना सकते हैं, क्योंकि वे एल्डिहाइड समूह से रहित हैं। ऐल्डेरिक अम्ल, ऐल्डाइट्स की तरह, मेसो-यौगिकों (उदाहरण के लिए, गैलेक्टेरिक अम्ल) के रूप में मौजूद हो सकते हैं।

एस्कॉर्बिक एसिड (विटामिन सी)। यह, शायद, संरचना में सबसे पुराना और सबसे लोकप्रिय विटामिन मोनोसेकेराइड के करीब है और एक γ-लैक्टोन एसिड (I) है। विटामिन सी

फलों में पाया जाता है, विशेष रूप से खट्टे फल, जामुन (गुलाब कूल्हे, काले करंट), सब्जियां, दूध। डी-ग्लूकोज से व्यावसायिक रूप से बड़े पैमाने पर उत्पादित।

एस्कॉर्बिक एसिड काफी मजबूत अम्लीय गुण प्रदर्शित करता है (पीके ए 4.2) एनीडियोल टुकड़े के हाइड्रॉक्सिल समूहों में से एक के कारण। जब लवण बनता है तो -लैक्टोन वलय नहीं खुलता है।

एस्कॉर्बिक एसिड में मजबूत कम करने वाले गुण होते हैं। इसके ऑक्सीकरण के दौरान बनता है डीहाइड्रोस्कॉर्बिक एसिडआसानी से एस्कॉर्बिक एसिड में बहाल। यह प्रक्रिया शरीर में कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं प्रदान करती है।

11.1.5. रासायनिक गुण

मोनोसेकेराइड अत्यधिक प्रतिक्रियाशील पदार्थ हैं। उनके अणुओं में निम्नलिखित सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया केंद्र होते हैं:

सेमी-एसिटल हाइड्रॉक्सिल (रंग में हाइलाइट किया गया);

मादक हाइड्रॉक्सिल समूह (हेमियासेटल को छोड़कर अन्य सभी);

एसाइक्लिक कार्बोनिल समूह।

ग्लाइकोसाइड।ग्लाइकोसाइड्स में कार्बोहाइड्रेट के चक्रीय रूपों के डेरिवेटिव शामिल होते हैं जिसमें हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल समूह को एक OR समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। ग्लाइकोसाइड के गैर-कार्बोहाइड्रेट घटक को कहा जाता है एग्लीकॉनएनोमेरिक सेंटर (एल्डोस में यह C-1 है, किटोसिस में - C-2) और OR समूह के बीच संबंध को ग्लाइकोसिडिक कहा जाता है। ग्लाइकोसाइड एल्डोज या किटोसिस के चक्रीय रूपों के एसिटल हैं।

ऑक्साइड चक्र के आकार के आधार पर, ग्लाइकोसाइड्स को उप-विभाजित किया जाता है पाइरानोसाइड्सतथा फुरानोसाइड्सग्लूकोज ग्लाइकोसाइड्स को ग्लूकोसाइड्स, राइबोज - राइबोसाइड्स आदि कहा जाता है। ग्लाइकोसाइड्स के पूरे नाम में, रेडिकल आर का नाम, एनोमेरिक सेंटर का कॉन्फ़िगरेशन (α- या β-) और के प्रतिस्थापन के साथ कार्बोहाइड्रेट अवशेषों का नाम प्रत्यय इंगित किए गए हैं। -ओसे पर -ओज़ाइड (नीचे प्रतिक्रिया योजना में उदाहरण देखें)।

एसिड कटैलिसीस की शर्तों के तहत अल्कोहल के साथ मोनोसेकेराइड की बातचीत से ग्लाइकोसाइड बनते हैं; इस मामले में, केवल हेमिसिएटल ओएच समूह प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है।

ग्लाइकोसाइड समाधान म्यूटर नहीं करते हैं।

एक मोनोसेकेराइड का ग्लाइकोसाइड में परिवर्तन एक जटिल प्रक्रिया है जो क्रमिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से आगे बढ़ती है। सामान्य शब्दों में, वह है

एसाइक्लिक एसिटल्स प्राप्त करने के लिए तार्किक (5.3 देखें)। हालांकि, प्रतिक्रिया की उत्क्रमणीयता के कारण, प्रारंभिक मोनोसेकेराइड के टॉटोमेरिक रूप और चार आइसोमेरिक ग्लाइकोसाइड्स (α- और β-anomers of furanosides and pyranosides) समाधान में संतुलन में हो सकते हैं।

सभी एसिटल की तरह, ग्लाइकोसाइड तनु अम्लों के साथ हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, लेकिन कमजोर क्षारीय माध्यम में हाइड्रोलिसिस के लिए प्रतिरोध दिखाते हैं। ग्लाइकोसाइड के हाइड्रोलिसिस से संबंधित अल्कोहल और मोनोसेकेराइड बनते हैं और उनके गठन की विपरीत प्रतिक्रिया होती है। ग्लाइकोसाइड्स के एंजाइमैटिक हाइड्रोलिसिस जानवरों के जीवों में पॉलीसेकेराइड के दरार को कम करते हैं।

एस्टर।मोनोसेकेराइड आसानी से कार्बनिक अम्ल एनहाइड्राइड के साथ अम्लीकृत हो जाते हैं, सभी हाइड्रॉक्सिल समूहों की भागीदारी के साथ एस्टर बनाते हैं। उदाहरण के लिए, एसिटिक एनहाइड्राइड के साथ बातचीत करते समय, मोनोसेकेराइड के एसिटाइल डेरिवेटिव प्राप्त होते हैं। मोनोसैकेराइड के एस्टर अम्लीय और क्षारीय दोनों माध्यमों में हाइड्रोलाइज्ड होते हैं।

अकार्बनिक एसिड के एस्टर का बहुत महत्व है, विशेष रूप से फॉस्फोरिक एसिड के एस्टर - फॉस्फेट। वे सभी पौधों और जानवरों के जीवों में पाए जाते हैं और मोनोसेकेराइड के चयापचय रूप से सक्रिय रूप हैं। सबसे महत्वपूर्ण भूमिका डी-ग्लूकोज और डी-फ्रक्टोज फॉस्फेट द्वारा निभाई जाती है।

सल्फ्यूरिक एसिड एस्टर - सल्फेट्स - संयोजी ऊतक पॉलीसेकेराइड का हिस्सा हैं (देखें 11.3.2)।

स्वास्थ्य लाभ।मोनोसेकेराइड (उनके एल्डिहाइड या कीटोन समूह) को कम करने पर, एल्डाइट बनते हैं।

हेक्साहाइड्रिक अल्कोहल -डी-ग्लूसाइट(सोर्बिटोल) और डी-मन्नीत- क्रमशः ग्लूकोज और मैनोज को कम करके प्राप्त किया जाता है। एल्डाइट्स पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं, एक मीठा स्वाद होता है, उनमें से कुछ (ज़ाइलिटोल और सोर्बिटोल) मधुमेह के रोगियों के लिए चीनी के विकल्प के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

एल्डोज को कम करते समय, केवल एक पॉलीओल प्राप्त होता है, केटोसिस को कम करते समय, दो पॉलीओल्स का मिश्रण; उदाहरण के लिए सेडी -फ्रुक्टोज बनता हैडी-ग्लूसाइट और डी-मैनिटोल।

ऑक्सीकरण।जैविक तरल पदार्थ (मूत्र, रक्त) में, विशेष रूप से ग्लूकोज में मोनोसेकेराइड का पता लगाने के लिए ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है।

मोनोसैकेराइड अणु में कोई भी कार्बन परमाणु ऑक्सीकरण से गुजर सकता है, लेकिन खुले रूप में एल्डोज का एल्डिहाइड समूह सबसे आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है।

हल्के ऑक्सीकरण एजेंट (ब्रोमीन पानी) अन्य समूहों को प्रभावित किए बिना एक एल्डिहाइड समूह को कार्बोक्सिल समूह में ऑक्सीकरण कर सकते हैं। पर

यह एल्डोनिक एसिड बनाता है। तो, ऑक्सीकरण के दौरानडी -ग्लूकोज ब्रोमीन जल के साथ प्राप्त होता हैडी -ग्लूकोनिक एसिड। दवा में इसके कैल्शियम नमक का उपयोग किया जाता है - कैल्शियम ग्लूकोनेट।

नाइट्रिक एसिड, पोटेशियम परमैंगनेट, और यहां तक ​​कि Cu 2+ या Ag + आयनों जैसे मजबूत ऑक्सीडेंट की कार्रवाई से कार्बन-कार्बन बांड के टूटने के साथ मोनोसैकराइड का गहरा अपघटन होता है। कार्बन श्रृंखला केवल कुछ मामलों में ही बनी रहती है, उदाहरण के लिए, ऑक्सीकरण के दौरान d . में d-ग्लूकोज -ग्लूकेरिक एसिड याडी -गैलेक्टोज को गैलेक्टेरिक (बलगम) एसिड में।

परिणामस्वरूप गैलेक्टेरिक एसिड पानी में शायद ही घुलनशील होता है और अवक्षेपित होता है, जिसका उपयोग इस विधि द्वारा गैलेक्टोज का पता लगाने के लिए किया जाता है।

कॉपर (11) और सिल्वर - फेहलिंग और टॉलेंस के अभिकर्मकों के जटिल यौगिकों द्वारा एल्डोज आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं (5.5 भी देखें)। टॉटोमेरिक मिश्रण में एल्डिहाइड (खुले) रूप की उपस्थिति के कारण ऐसी प्रतिक्रियाएं संभव हैं।

Cu 2 + या Ag + आयनों को कम करने की क्षमता के कारण, मोनोसेकेराइड और उनके डेरिवेटिव जिसमें संभावित एल्डिहाइड समूह होते हैं, कहलाते हैंबहाल करना।

ग्लाइकोसाइड रिडक्टिव नहीं हैं और इन अभिकर्मकों के साथ सकारात्मक परीक्षण नहीं करते हैं। हालांकि, किटोसिस धातु के पिंजरों को कम करने में सक्षम है, क्योंकि एक क्षारीय माध्यम में वे एल्डोज के लिए आइसोमेरिज्ड होते हैं।

सीएच इकाई का प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण 2 कार्बोक्सिल समूह में मोनोसेकेराइड का OH ऑक्सीकरण के लिए अधिक प्रवण एल्डिहाइड समूह की उपस्थिति के कारण असंभव है, इसलिए, मोनोसैकराइड को यूरोनिक एसिड में परिवर्तित करने के लिए, एक संरक्षित एल्डिहाइड समूह के साथ एक मोनोसैकराइड, उदाहरण के लिए, ग्लाइकोसाइड के रूप में, ऑक्सीकरण के अधीन है।

ग्लुकुरोनिक एसिड के ग्लाइकोसाइड का निर्माण - ग्लूकोरोनाइड्स- बायोसिंथेटिक प्रक्रिया का एक उदाहरण है संयुग्मन,अर्थात्, दवाओं या उनके मेटाबोलाइट्स को बायोजेनिक पदार्थों के साथ-साथ विषाक्त पदार्थों के साथ बांधने की प्रक्रिया, इसके बाद मूत्र में शरीर से उत्सर्जन होता है।

11.2. oligosaccharides

ओलिगोसेकेराइड एक ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े मोनोसेकेराइड (2 से 10 तक) के कई अवशेषों से निर्मित कार्बोहाइड्रेट होते हैं।

सबसे सरल ओलिगोसेकेराइड डिसैकराइड (बायोस) हैं, जिसमें दो मोनोसेकेराइड के अवशेष होते हैं और ग्लाइकोसाइड (पूर्ण एसिटल्स) होते हैं, जिसमें से एक अवशेष एग्लिकोन के रूप में कार्य करता है। एसिटल प्रकृति मोनोसेकेराइड के निर्माण के साथ एक अम्लीय माध्यम में डिसैकराइड की हाइड्रोलाइज करने की क्षमता से जुड़ी है।

मोनोसैकराइड अवशेषों के बंधन दो प्रकार के होते हैं:

एक मोनोसैकेराइड के हेमिसिएटल OH समूह और दूसरे के किसी भी अल्कोहल समूह के कारण (नीचे दिए गए उदाहरण में, C-4 पर हाइड्रॉक्सिल); यह डिसैकराइड को कम करने का एक समूह है;

दोनों मोनोसेकेराइड के हेमिसिएटल ओएच समूहों की भागीदारी के साथ; यह गैर-घटाने वाले डिसैकराइड्स का एक समूह है।

11.2.1. डिसाकार्इड्स को कम करना

इन डिसाकार्इड्स में, मोनोसैकेराइड अवशेषों में से एक हाइड्रॉक्सिल समूह (अक्सर सी -4) के कारण ग्लाइकोसिडिक बंधन के निर्माण में शामिल होता है। डिसैकराइड में एक मुक्त हेमीएसेटल हाइड्रॉक्सिल समूह होता है, जिसके परिणामस्वरूप रिंग को खोलने की क्षमता बनी रहती है।

ऐसे डिसैकराइड्स के घटते गुण और उनके विलयनों का उत्परिवर्तन साइक्लो-ऑक्सो-टोटोमेरिज्म के कारण होता है।

कम करने वाले डिसैकराइड को माल्टोज, सेलोबायोज, लैक्टोज द्वारा दर्शाया जाता है।

माल्टोस।इस डिसैकराइड को माल्ट शुगर भी कहा जाता है (अक्षांश से। माल्टम- माल्ट)। यह लार ग्रंथि द्वारा स्रावित एंजाइम am-एमाइलेज द्वारा स्टार्च के टूटने का मुख्य उत्पाद है, और माल्ट (अंकुरित और फिर सूखे और कुचल अनाज के अनाज) में भी निहित है। सुक्रोज की तुलना में माल्टोस का स्वाद कम मीठा होता है।

माल्टोस एक डिसैकराइड है जिसमें दो डी-ग्लूको-पाइरानोज अणुओं के अवशेष एक (1 ^ 4) -ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े होते हैं।

इस बंधन के निर्माण में भाग लेने वाले एनोमेरिक कार्बन परमाणु में ए-कॉन्फ़िगरेशन होता है, और हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल समूह वाले एनोमेरिक परमाणु में α- और β-कॉन्फ़िगरेशन (क्रमशः a- और β-maltose) दोनों हो सकते हैं।

डिसैकराइड के व्यवस्थित नाम में, "प्रथम" अणु प्रत्यय प्राप्त करता है -ओज़िल, और "दूसरा" प्रत्यय बरकरार रखता है -ओज। इसके अलावा, पूरा नाम दोनों विसंगतिपूर्ण कार्बन परमाणुओं के विन्यास को इंगित करता है।

सेलोबायोज।यह डिसैकराइड सेल्युलोज पॉलीसेकेराइड के अधूरे हाइड्रोलिसिस द्वारा बनता है।

सेलोबायोज एक डिसैकराइड है जिसमें दो डी-ग्लूकोपाइरानोज अणुओं के अवशेष एक β (1-4) -ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े होते हैं।

सेलोबायोज और माल्टोस के बीच का अंतर यह है कि ग्लाइकोसिडिक बंधन के निर्माण में शामिल एनोमेरिक कार्बन परमाणु में β-कॉन्फ़िगरेशन होता है।

माल्टोस एंजाइम α-glucosidase द्वारा क्लीव किया जाता है, जो सेलोबायोज के खिलाफ निष्क्रिय है। सेलोबायोज एंजाइम β-ग्लूकोसिडेस द्वारा क्लीव किए जाने में सक्षम है, लेकिन यह एंजाइम मानव शरीर में अनुपस्थित है, इसलिए सेलोबायोज और संबंधित पॉलीसेकेराइड सेल्युलोज को मानव शरीर में संसाधित नहीं किया जा सकता है। जुगाली करने वाले घास से सेल्यूलोज (फाइबर) पर भोजन कर सकते हैं, क्योंकि उनके जठरांत्र संबंधी मार्ग में बैक्टीरिया में β-ग्लूकोसिडेस होता है।

माल्टोज और सेलोबायोज के बीच विन्यास अंतर भी एक गठनात्मक अंतर पर जोर देता है: माल्टोज में α-ग्लाइकोसिडिक बंधन अक्षीय रूप से स्थित होता है, और सेलोबायोज में β-ग्लाइकोसिडिक बंधन भूमध्यरेखीय होता है। डिसैकराइड्स की गठनात्मक अवस्था सेल्युलोज की रैखिक संरचना का प्राथमिक कारण है, जिसमें सेलोबायोज और माल्टोस इकाइयों से निर्मित एमाइलोज (स्टार्च) की गेंद जैसी संरचना शामिल है।

लैक्टोजदूध (4-5%) में निहित है और दही के अलग होने के बाद दूध के मट्ठे से प्राप्त होता है (इसलिए इसका नाम "दूध चीनी")।

लैक्टोज एक डिसैकराइड है जिसमें डी-गैलेक्टोपाइरानोज और डी-ग्लूकोपाइरानोज अवशेष एक पी (1-4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं।

इस बंधन के निर्माण में भाग लेने वाले d-galactopyranose के एनोमेरिक कार्बन परमाणु में β-कॉन्फ़िगरेशन होता है। ग्लूकोपाइरानोज टुकड़े के एनोमेरिक परमाणु में α- और β-कॉन्फ़िगरेशन (क्रमशः, α- और β-lactose) दोनों हो सकते हैं।

11.2.2. गैर-घटाने वाले डिसैकराइड्स

सबसे महत्वपूर्ण गैर-अपचायक डिसैकराइड है सुक्रोजइसका स्रोत गन्ना, चुकंदर (शुष्क पदार्थ का 28% तक), पौधे और फलों का रस है।

सुक्रोज एक डिसैकराइड है जिसमें प्रत्येक मोनोसैकेराइड के हेमियासेटल हाइड्रॉक्सिल समूहों के कारण ए-डी-ग्लूकोपाइरानोज और β-डी-फ्रुक्टोफुरानोज के अवशेष ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं।

चूंकि सुक्रोज अणु में हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल समूहों की कमी होती है, इसलिए यह साइक्लो-ऑक्सो-टॉटोमेरिज्म में असमर्थ है। सुक्रोज समाधान mutar नहीं करते हैं।

11.2.3. रासायनिक गुण

रासायनिक सार के संदर्भ में, ओलिगोसेकेराइड ग्लाइकोसाइड होते हैं, और ऑलिगोसेकेराइड को कम करने में भी मोनोसेकेराइड की विशेषताएं होती हैं, क्योंकि उनमें एक संभावित एल्डिहाइड समूह (खुले रूप में) और एक हेमियासेटल हाइड्रॉक्सिल होता है। यह उनके रासायनिक व्यवहार को निर्धारित करता है। वे मोनोसेकेराइड की कई प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं: वे एस्टर बनाते हैं, एक ही अभिकर्मकों की कार्रवाई के तहत ऑक्सीकरण और कम करने में सक्षम होते हैं।

डिसाकार्इड्स की सबसे विशिष्ट प्रतिक्रिया एसिड हाइड्रोलिसिस है, जो मोनोसेकेराइड (सभी टॉटोमेरिक रूपों में) के गठन के साथ ग्लाइकोसिडिक बंधन की दरार की ओर जाता है। सामान्य शब्दों में, यह प्रतिक्रिया एल्काइल ग्लाइकोसाइड के हाइड्रोलिसिस के अनुरूप है (देखें 11.1.5)।

11.3. पॉलिसैक्राइड

पॉलीसेकेराइड पृथ्वी के जीवमंडल में कार्बनिक पदार्थों का बड़ा हिस्सा बनाते हैं। वे तीन महत्वपूर्ण जैविक कार्य करते हैं, कोशिकाओं और ऊतकों के संरचनात्मक घटकों, ऊर्जा भंडार और सुरक्षात्मक पदार्थों के रूप में कार्य करते हैं।

पॉलीसेकेराइड (ग्लाइकान) उच्च आणविक भार कार्बोहाइड्रेट हैं। अपनी रासायनिक प्रकृति से, वे पॉलीग्लाइकोसाइड्स (पॉलीएसेटल) हैं।

संरचना के संदर्भ में, पॉलीसेकेराइड ओलिगोसेकेराइड को कम करने से भिन्न नहीं होते हैं (देखें 11.2)। मोनोसैकराइड की प्रत्येक इकाई पिछली और बाद की इकाइयों के साथ ग्लाइकोसिडिक बंधों से जुड़ी होती है। इस मामले में, बाद के लिंक के साथ संचार के लिए एक हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल समूह प्रदान किया जाता है, और पिछले लिंक के साथ एक अल्कोहल समूह। अंतर केवल मोनोसैकराइड अवशेषों की संख्या में है: पॉलीसेकेराइड में सैकड़ों या हजारों भी हो सकते हैं।

पौधे की उत्पत्ति के पॉलीसेकेराइड में, (1-4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड सबसे अधिक पाए जाते हैं, जबकि जानवरों और बैक्टीरिया मूल के पॉलीसेकेराइड में अन्य प्रकार के बॉन्ड भी होते हैं। बहुलक श्रृंखला के एक छोर पर शेष कम करने वाला मोनोसैकराइड है। चूंकि पूरे मैक्रोमोलेक्यूल में इसका हिस्सा बहुत छोटा है, पॉलीसेकेराइड व्यावहारिक रूप से कम करने वाले गुणों को प्रदर्शित नहीं करते हैं।

पॉलीसेकेराइड की ग्लाइकोसिडिक प्रकृति अम्लीय में उनके हाइड्रोलिसिस और क्षारीय मीडिया में स्थिरता को निर्धारित करती है। पूर्ण हाइड्रोलिसिस मोनोसेकेराइड या उनके डेरिवेटिव के गठन की ओर जाता है, अधूरा हाइड्रोलिसिस डिसैकराइड सहित कई मध्यवर्ती ओलिगोसेकेराइड की ओर जाता है।

पॉलीसेकेराइड में उच्च आणविक भार होता है। वे उच्च आणविक पदार्थों के विशिष्ट मैक्रोमोलेक्यूल्स के संरचनात्मक संगठन के उच्च स्तर की विशेषता रखते हैं। प्राथमिक संरचना के साथ, अर्थात् मोनोमेरिक अवशेषों के एक निश्चित अनुक्रम के साथ, द्वितीयक संरचना द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है, जो कि मैक्रोमोलेक्यूलर श्रृंखला की स्थानिक व्यवस्था द्वारा निर्धारित की जाती है।

पॉलीसेकेराइड श्रृंखलाओं को शाखित या असंबद्ध (रैखिक) किया जा सकता है।

पॉलीसेकेराइड को समूहों में विभाजित किया गया है:

होमोपॉलीसेकेराइड, जिसमें एक मोनोसेकेराइड के अवशेष होते हैं;

विभिन्न मोनोसेकेराइड के अवशेषों से मिलकर बने हेटेरोपॉलीसेकेराइड।

होमोपॉलीसेकेराइड में पौधे (स्टार्च, सेल्युलोज, पेक्टिन), पशु (ग्लाइकोजन, काइटिन) और बैक्टीरिया (डेक्सट्रांस) मूल के कई पॉलीसेकेराइड शामिल हैं।

हेटरोपॉलीसेकेराइड, जिसमें कई जानवर और जीवाणु पॉलीसेकेराइड शामिल हैं, का कम अध्ययन किया जाता है, लेकिन एक महत्वपूर्ण जैविक भूमिका निभाते हैं। शरीर में हेटेरोपॉलीसेकेराइड प्रोटीन से जुड़े होते हैं और जटिल सुपरमॉलेक्यूलर कॉम्प्लेक्स बनाते हैं।

11.3.1. होमोपॉलीसेकेराइड्स

स्टार्च।इस पॉलीसेकेराइड में दो प्रकार के पॉलिमर होते हैं जो d-glucopyranose से निर्मित होते हैं: एमाइलोज(10-20%) और अमाइलोपेक्टिन(80-90%)। प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों में स्टार्च बनता है और कंद, जड़ों और बीजों में "संग्रहित" होता है।

स्टार्च एक सफेद अनाकार पदार्थ है। यह ठंडे पानी में अघुलनशील है, गर्म पानी में सूज जाता है और इसमें से कुछ धीरे-धीरे घुल जाता है। नमी (10-20%) के कारण स्टार्च के तेजी से गर्म होने के साथ, मैक्रोमोलेक्यूलर श्रृंखला के हाइड्रोलाइटिक क्लेवाज छोटे टुकड़ों में होता है और पॉलीसेकेराइड का मिश्रण बनता है, जिसे कहा जाता है डेक्सट्रिन।स्टार्च की तुलना में डेक्सट्रिन पानी में बेहतर घुलनशील होते हैं।

स्टार्च को तोड़ने की ऐसी प्रक्रिया, या डेक्सट्रिनाइजेशन,बेकिंग के दौरान किया गया। डेक्सट्रिन में परिवर्तित आटा स्टार्च इसकी अधिक घुलनशीलता के कारण पचाने में आसान होता है।

एमाइलोज एक पॉलीसेकेराइड है जिसमें डी-ग्लूकोपाइरानोज अवशेष एक (1-4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं, यानी माल्टोज एमाइलोज का डिसैकराइड टुकड़ा है।

अमाइलोज श्रृंखला अशाखित है, इसमें एक हजार ग्लूकोज अवशेष, आणविक भार 160 हजार तक शामिल हैं।

एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण के अनुसार, एमाइलोज मैक्रोमोलेक्यूल कुंडलित होता है (चित्र 11.2)। हेलिक्स के प्रत्येक मोड़ के लिए छह मोनोसैकेराइड इकाइयाँ हैं। सर्पिल के आंतरिक चैनल में संबंधित आकार के अणु हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, आयोडीन अणु, जिसे कॉम्प्लेक्स कहा जाता है समावेशन कनेक्शन।आयोडीन के साथ अमाइलोज का परिसर नीला है। इसका उपयोग विश्लेषणात्मक उद्देश्यों के लिए स्टार्च और आयोडीन (स्टार्च आयोडीन परीक्षण) दोनों की खोज के लिए किया जाता है।

चावल। 11.2.एमाइलोज की पेचदार संरचना (हेलिक्स की धुरी के साथ देखें)

एमाइलोपेक्टिन, एमाइलोज के विपरीत, एक शाखित संरचना होती है (चित्र 11.3)। इसका आणविक भार 1-6 मिलियन तक पहुंच जाता है।

चावल। 11.3.शाखित एमाइलोपेक्टिन मैक्रोमोलेक्यूल (रंगीन सर्कल - साइड चेन शाखाएं)

एमाइलोपेक्टिन एक शाखित पॉलीसेकेराइड है, जिसकी जंजीरों में डी-ग्लूकोपाइरानोज अवशेष एक (1 ^ 4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं, और शाखा बिंदुओं पर एक (1 ^ 6) -लिंक द्वारा। शाखाओं के बीच 20-25 ग्लूकोज अवशेष होते हैं।

जठरांत्र संबंधी मार्ग में स्टार्च का हाइड्रोलिसिस एंजाइमों की क्रिया के तहत होता है जो एक (1-4) - और एक (1-6) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड को तोड़ते हैं। हाइड्रोलिसिस के अंतिम उत्पाद ग्लूकोज और माल्टोज हैं।

ग्लाइकोजन।जानवरों के जीवों में, यह पॉलीसेकेराइड प्लांट स्टार्च का एक संरचनात्मक और कार्यात्मक एनालॉग है। संरचना में, यह एमाइलोपेक्टिन के समान है, लेकिन इससे भी अधिक श्रृंखला शाखाएं हैं। आमतौर पर शाखाओं के बीच 10-12, कभी-कभी 6 ग्लूकोज इकाइयाँ भी होती हैं। यह सशर्त रूप से कहा जा सकता है कि ग्लाइकोजन मैक्रोमोलेक्यूल की शाखाएं एमाइलोपेक्टिन से दोगुनी होती हैं। मजबूत शाखाएं ग्लाइकोजन के ऊर्जावान कार्य की पूर्ति में योगदान करती हैं, क्योंकि केवल टर्मिनल अवशेषों की भीड़ के साथ ही ग्लूकोज अणुओं की आवश्यक संख्या में तेजी से दरार सुनिश्चित की जा सकती है।

ग्लाइकोजन का आणविक भार असामान्य रूप से बड़ा है और 100 मिलियन तक पहुंच जाता है। मैक्रोमोलेक्यूल्स का यह आकार रिजर्व कार्बोहाइड्रेट फ़ंक्शन के प्रदर्शन में योगदान देता है। तो, ग्लाइकोजन मैक्रोमोलेक्यूल, अपने बड़े आकार के कारण, झिल्ली से नहीं गुजरता है और ऊर्जा की आवश्यकता होने तक कोशिका के अंदर रहता है।

एक अम्लीय माध्यम में ग्लाइकोजन का हाइड्रोलिसिस ग्लूकोज की मात्रात्मक उपज के साथ बहुत आसानी से आगे बढ़ता है। इसका उपयोग ग्लूकोज की मात्रा द्वारा ग्लाइकोजन सामग्री के लिए ऊतकों के विश्लेषण में किया जाता है।

जानवरों के जीवों में ग्लाइकोजन के समान, पौधों में आरक्षित पॉलीसेकेराइड की समान भूमिका एमाइलोपेक्टिन द्वारा निभाई जाती है, जिसमें कम शाखाओं वाली संरचना होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि पौधों में चयापचय प्रक्रियाएं बहुत धीमी गति से आगे बढ़ती हैं और ऊर्जा के तीव्र प्रवाह की आवश्यकता नहीं होती है, जैसा कि कभी-कभी एक पशु जीव (तनावपूर्ण स्थितियों, शारीरिक या मानसिक तनाव) के लिए आवश्यक होता है।

सेलूलोज़।यह पॉलीसेकेराइड, जिसे फाइबर भी कहा जाता है, सबसे प्रचुर मात्रा में पौधा पॉलीसेकेराइड है। सेल्युलोज में बड़ी यांत्रिक शक्ति होती है और यह पौधों के लिए सहायक सामग्री के रूप में कार्य करता है। लकड़ी में 50-70% सेल्युलोज होता है; कपास लगभग शुद्ध सेल्युलोज है। सेल्युलोज कई उद्योगों (लुगदी और कागज, कपड़ा, आदि) के लिए एक महत्वपूर्ण कच्चा माल है।

सेल्युलोज एक रैखिक पॉलीसेकेराइड है जिसमें डी-ग्लूकोपाइरानोज अवशेष पी (1-4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा जुड़े होते हैं। सेल्युलोज का डिसैकराइड अंश सेलोबायोज है।

मैक्रोमोलेक्यूलर श्रृंखला की कोई शाखा नहीं होती है, इसमें 2.5-12 हजार ग्लूकोज अवशेष होते हैं, जो 400 हजार से 1-2 मिलियन के आणविक भार से मेल खाती है।

एनोमेरिक कार्बन परमाणु का β-कॉन्फ़िगरेशन इस तथ्य की ओर जाता है कि सेल्यूलोज मैक्रोमोलेक्यूल में एक सख्त रैखिक संरचना होती है। यह श्रृंखला के भीतर और साथ ही आसन्न श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोजन बांडों के निर्माण से सुगम होता है।

जंजीरों की ऐसी पैकिंग उच्च यांत्रिक शक्ति, रेशेदारता, पानी में अघुलनशीलता और रासायनिक जड़ता प्रदान करती है, जो सेल्युलोज को पौधों की कोशिका भित्ति के निर्माण के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री बनाती है। सेल्यूलोज गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट के सामान्य एंजाइमों द्वारा नहीं तोड़ा जाता है, लेकिन एक गिट्टी के रूप में सामान्य पोषण के लिए आवश्यक है।

आवश्यक सेलूलोज़ डेरिवेटिव बहुत व्यावहारिक महत्व के हैं: एसीटेट (कृत्रिम रेशम), नाइट्रेट्स (विस्फोटक, कॉलोक्सिलिन) और अन्य (विस्कोस फाइबर, सिलोफ़न)।

11.3.2. हेटेरोपॉलीसेकेराइड्स

संयोजी ऊतक पॉलीसेकेराइड। संयोजी ऊतक के पॉलीसेकेराइड्स में, सबसे अधिक अध्ययन किए गए चोंड्रोइटिन सल्फेट्स (त्वचा, उपास्थि, टेंडन), हाइलूरोनिक एसिड (आंख का कांच का शरीर, गर्भनाल, उपास्थि, संयुक्त द्रव), हेपरिन (यकृत) हैं। संरचना के संदर्भ में, इन पॉलीसेकेराइड्स में कुछ सामान्य विशेषताएं हैं: उनकी अशाखित श्रृंखलाओं में डिसैकराइड अवशेष होते हैं, जिसमें यूरोनिक एसिड (डी-ग्लुकुरोनिक, डी-गैलेक्टुरोनिक, एल-इडुरोनिक - सी-5 पर डी-ग्लुकुरोनिक एसिड का एपिमर) और अमीनो शामिल हैं। चीनी (एन-एसिटाइलग्लुकोसामाइन, एन-एसिटाइलग्लैक्टोसामाइन)। उनमें से कुछ में सल्फ्यूरिक एसिड के अवशेष होते हैं।

संयोजी ऊतक पॉलीसेकेराइड को कभी-कभी एसिड म्यूकोपॉलीसेकेराइड कहा जाता है (अक्षांश से। बलगम- बलगम), क्योंकि उनमें कार्बोक्सिल समूह और सल्फो समूह होते हैं।

चोंड्रोइटिन सल्फेट्स। इनमें एन-एसिटिलेटेड चोंड्रोसिन के डिसैकराइड अवशेष होते हैं जो β (1-4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं।

N-Acetylchondrosine अवशेषों से निर्मित होता हैडी -ग्लुकुरोनिक एसिड और एन-एसिटाइल-डी β-galactosamine β (1-3) -ग्लाइकोसिडिक बांड द्वारा जुड़ा हुआ है।

जैसा कि नाम से पता चलता है, ये पॉलीसेकेराइड सल्फ्यूरिक एसिड एस्टर (सल्फेट) हैं। सल्फेट समूह 4 या 6 स्थिति में स्थित एन-एसिटाइल-डी-गैलेक्टोसामाइन के हाइड्रॉक्सिल समूह के साथ एक एस्टर बंधन बनाता है। चोंड्रोइटिन-4-सल्फेट और चोंड्रोइटिन-6-सल्फेट क्रमशः प्रतिष्ठित हैं। चोंड्रोइटिन सल्फेट्स का आणविक भार 10-60 हजार है।

हाईऐल्युरोनिक एसिड। यह पॉलीसेकेराइड β (1-4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े डिसैकराइड अवशेषों से बनाया गया है।

डिसैकराइड के टुकड़े में अवशेष होते हैंडी -ग्लुकुरोनिक एसिड और एन-एसिटाइल-डी-ग्लूकोसामाइन संबंधितβ (1-3) -ग्लाइकोसिडिक लिंकेज।

हेपरिन। हेपरिन में, दोहराई जाने वाली डिसैकराइड इकाइयों में डी-ग्लूकोसामाइन के अवशेष और एक यूरोनिक एसिड, डी-ग्लुकुरोनिक या एल-इडुरोनिक होते हैं। मात्रात्मक शब्दों में, एल-इडुरोनिक एसिड प्रबल होता है। डिसैकराइड के टुकड़े के अंदर एक α (1-4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड होता है, और डिसैकराइड टुकड़ों के बीच, एक α (1-4) -बॉन्ड, अगर टुकड़ा एल-इडुरोनिक एसिड के साथ समाप्त होता है, और β (1-4) -बॉन्ड, अगर डी-ग्लुकुरोनिक एसिड।

अधिकांश ग्लूकोसामाइन अवशेषों में अमीनो समूह सल्फेटेड होता है, और उनमें से कुछ में यह एसिटिलेटेड होता है। इसके अलावा, सल्फेट समूह कई एल-इडुरोनिक एसिड अवशेषों (स्थिति 2 में), साथ ही ग्लूकोसामाइन (स्थिति 6 में) में पाए जाते हैं। डी-ग्लुकुरोनिक एसिड के अवशेष सल्फेटेड नहीं होते हैं। औसतन, प्रति एक डिसैकराइड टुकड़े में 2.5-3 सल्फेट समूह होते हैं। हेपरिन का आणविक भार 16-20 हजार है।

हेपरिन रक्त के थक्के जमने से रोकता है, अर्थात यह थक्कारोधी गुणों को प्रदर्शित करता है।

कई हेटरोपॉलीसेकेराइड, जिनमें ऊपर चर्चा की गई है, मुक्त नहीं हैं, लेकिन पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से बंधे हैं। ऐसे उच्च आणविक भार यौगिकों को मिश्रित बायोपॉलिमर कहा जाता है, जिसके लिए वर्तमान में इस शब्द का प्रयोग किया जाता है ग्लाइकोकोनजुगेट्स।

मोनोसेकेराइड: वर्गीकरण; स्टीरियोइसोमेरिज्म, डी- और एल-श्रृंखला; डी-ग्लूकोज और 2-डीऑक्सी-डी-राइबोज, साइक्लो-ऑक्सोटोमेरिज्म के उदाहरण पर खुले और चक्रीय रूप; उत्परिवर्तन। प्रतिनिधि: डी-ज़ाइलोज़, डी-राइबोज़, डी-ग्लूकोज़, 2-डीऑक्सी-डी-राइबोज़, डी-ग्लूकोसामाइन।

कार्बोहाइड्रेट- हेटरोफंक्शनल यौगिक जो एल्डिहाइड या कीटोन मोनोहाइड्रिक अल्कोहल या उनके डेरिवेटिव हैं। कार्बोहाइड्रेट के वर्ग में विभिन्न प्रकार के यौगिक शामिल हैं - कम आणविक भार से, जिसमें 3 से 10 कार्बन परमाणु होते हैं और कई मिलियन आणविक भार वाले पॉलिमर होते हैं। एसिड हाइड्रोलिसिस और भौतिक रासायनिक गुणों के संबंध में, उन्हें तीन बड़े समूहों में बांटा गया है: मोनोसेकेराइड, ओलिगोसेकेराइड और पॉलीसेकेराइड्स .

मोनोसैक्राइड(मोनोस) - कार्बोहाइड्रेट जो सरल शर्करा बनाने के लिए एसिड हाइड्रोलिसिस से गुजरने में असमर्थ हैं। मोनोसेस वर्गीकृतकार्बन परमाणुओं की संख्या, कार्यात्मक समूहों की प्रकृति, स्टीरियोइसोमेरिक श्रृंखला और एनोमेरिक रूपों द्वारा। द्वारा कार्यात्मक समूह मोनोसैकराइड्स को उप-विभाजित किया जाता है एल्डोज (एक एल्डिहाइड समूह होता है) और कीटोसिस (एक कार्बोनिल समूह होता है)।

द्वारा कार्बन परमाणुओं की संख्या श्रृंखला में: ट्रायोज़ (3), टेट्रोज़ (4), पेंटोस (5), हेक्सोज़ (6), हेप्टोस (7), आदि। 10 तक। सबसे महत्वपूर्ण पेंटोस और हेक्सोज़ हैं। द्वारा अंतिम चिरल परमाणु का विन्यास कार्बन मोनोसेकेराइड को डी- और एल-श्रृंखला स्टीरियोइसोमर्स में विभाजित किया गया है। एक नियम के रूप में, डी-श्रृंखला स्टीरियोइसोमर्स (डी-ग्लूकोज, डी-फ्रुक्टोज, डी-राइबोज, डी-डीऑक्सीराइबोज, आदि) शरीर में चयापचय प्रतिक्रियाओं में शामिल होते हैं।

सामान्य तौर पर, एक व्यक्तिगत मोनोसेकेराइड के नाम में शामिल हैं:

सभी असममित कार्बन परमाणुओं के विन्यास का वर्णन करने वाला एक उपसर्ग;

एक डिजिटल शब्दांश जो श्रृंखला में कार्बन परमाणुओं की संख्या को परिभाषित करता है;

प्रत्यय - ओझा - एल्डोज के लिए और - उलोज़ा - किटोसिस के लिए, और ऑक्सो समूह के स्थान को केवल तभी इंगित किया जाता है जब यह सी-2 परमाणु पर न हो।

संरचनातथा स्टीरियोइसोमेरिज्ममोनोसैकेराइड।

मोनोसैकेराइड अणुओं में चिरायता के कई केंद्र होते हैं; इसलिए, एक ही संरचनात्मक सूत्र के अनुरूप बड़ी संख्या में स्टीरियोइसोमर्स होते हैं। इस प्रकार, एल्डोपेंटोस के स्टीरियोइसोमर्स की संख्या आठ है ( 2 एन , कहां एन = 3 ), जिसमें 4 जोड़े एनैन्टीओमर शामिल हैं। एल्डोहेक्सोस में पहले से ही 16 स्टीरियोइसोमर्स होंगे, यानी 8 जोड़े एनैन्टीओमर, क्योंकि उनकी कार्बन श्रृंखला में 4 असममित कार्बन परमाणु होते हैं। ये एलोज, अल्ट्रोज, गैलेक्टोज, ग्लूकोज, गुलोज, आइडोज, मैनोज, टैलोज हैं। केटोहेक्सोस में एक चिरल कार्बन परमाणु होता है जो संबंधित एल्डोज से कम होता है, इसलिए स्टीरियोइसोमर्स (2 3) की संख्या घटकर 8 (एनेंटिओमर्स के 4 जोड़े) हो जाती है।

सापेक्ष विन्यास मोनोसेकेराइड विन्यास द्वारा निर्धारित किया जाता है चिरल कार्बन परमाणु कार्बोनिल समूह से सबसे दूर है विन्यास मानक के साथ तुलना करके - ग्लिसराल्डिहाइड। जब इस कार्बन परमाणु का विन्यास डी-ग्लिसराल्डिहाइड के विन्यास के साथ मेल खाता है, तो मोनोसेकेराइड को आमतौर पर डी-श्रृंखला के रूप में जाना जाता है। इसके विपरीत, जब एल-ग्लिसराल्डिहाइड के विन्यास के साथ मेल खाता है, तो मोनोसेकेराइड को एल-श्रृंखला से संबंधित माना जाता है। डी-सीरीज़ का प्रत्येक एल्डोज़ एल-सीरीज़ के एक एनैन्टीओमर से मेल खाता है, जिसमें सभी चिरायता केंद्रों के विपरीत विन्यास होते हैं।

(! ) दाहिनी ओर के अंतिम केंद्र में हाइड्रॉक्सिल समूह की स्थिति इंगित करती है कि मोनोसैकराइड डी-श्रृंखला से संबंधित है, बाईं ओर - एल-श्रृंखला के लिए, अर्थात, स्टीरियोकेमिकल मानक के समान - ग्लिसरॉलिक एल्डिहाइड।

प्राकृतिक ग्लूकोज एक स्टीरियोइसोमर है डी-श्रृंखला... संतुलन में, ग्लूकोज समाधान में दाएं हाथ का घुमाव (+ 52.5º) होता है, इसलिए ग्लूकोज को कभी-कभी डेक्सट्रोज कहा जाता है। अंगूर की चीनी का नाम इस तथ्य के कारण है कि यह अंगूर के रस में सबसे अधिक निहित है।

एपिमर्स मोनोसैकेराइड के डायस्टेरेओमर कहलाते हैं जो केवल एक असममित कार्बन परमाणु के विन्यास में भिन्न होते हैं। सी 4 पर डी-ग्लूकोज का एपिमर डी-गैलेक्टोज है, और सी 2 में मैनोज है। एक क्षारीय माध्यम में एपिमर्स एक दूसरे में एनीडियोल रूप से गुजर सकते हैं, और इस प्रक्रिया को कहा जाता है एपिमेराइज़ेशन .

मोनोसैकराइड्स का तात्विकवाद।गुणों का अध्ययन शर्करा दिखाया है:

1) ग्लूकोज समाधान का अवशोषण स्पेक्ट्रा, एल्डिहाइड समूह के अनुरूप कोई बैंड नहीं है;

2) ग्लूकोज समाधान एल्डिहाइड समूह को सभी प्रतिक्रियाएं नहीं देते हैं (वे NaHSO 3 और फुकसिन सल्फ्यूरस एसिड के साथ बातचीत नहीं करते हैं);

3) "सूखी" एचसीएल की उपस्थिति में अल्कोहल के साथ बातचीत करते समय, ग्लूकोज एल्डिहाइड के विपरीत, अल्कोहल के केवल एक समकक्ष जोड़ता है;

4) हौसले से तैयार ग्लूकोज विलयन मुतरोट 1.5-2 घंटे के भीतर ध्रुवीकृत प्रकाश के तल के घूर्णन कोण को बदल दिया जाता है।

चक्रीय मोनोसेकेराइड के रूप रासायनिक प्रकृति से चक्रीय होते हैं अर्ध-एसिटल , जो तब बनते हैं जब एल्डिहाइड (या कीटोन) समूह मोनोसैकराइड के अल्कोहल समूह के साथ परस्पर क्रिया करता है। इंट्रामोल्युलर इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप ( ए एन तंत्र ) कार्बोनिल समूह के इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन परमाणु पर हाइड्रॉक्सिल समूह के न्यूक्लियोफिलिक ऑक्सीजन परमाणु द्वारा हमला किया जाता है। थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर पांच-सदस्यीय ( फुरानोज ) और छह सदस्यीय ( पायरानोज़ ) चक्र। इन चक्रों का निर्माण मोनोसेकेराइड की कार्बन श्रृंखलाओं की पिनर जैसी संरचना को अपनाने की क्षमता से जुड़ा है।

नीचे प्रस्तुत चक्रीय रूपों के चित्रमय निरूपण को फिशर के सूत्र कहा जाता है (आप "कोली-टोलेंस सूत्र" नाम भी पा सकते हैं)।

इन प्रतिक्रियाओं में, चक्रीयकरण के परिणामस्वरूप प्रोचिरल से सी 1 परमाणु, चिरल बन जाता है ( विसंगति केंद्र).

अपने चक्रीय रूप में C-1 परमाणु एल्डोज या C-2 किटोसिस के विन्यास में भिन्न स्टीरियोइसोमर्स कहलाते हैं एनोमर्स , और कार्बन परमाणु स्वयं कहलाते हैं विसंगति केंद्र .

ओएच समूह, जो चक्रण के परिणामस्वरूप प्रकट होता है, हेमिसिएटल है। इसे ग्लाइकोसिडिक हाइड्रॉक्सिल समूह भी कहा जाता है। गुणों के संदर्भ में, यह मोनोसेकेराइड के अन्य अल्कोहल समूहों से काफी भिन्न होता है।

एक अतिरिक्त चिरल केंद्र के गठन से नए स्टीरियोइसोमेरिक (अनोमेरिक) α- और β-रूपों का उदय होता है। α-एकआयामी रूप उसे एक कहा जाता है जिसमें हेमियासेटल हाइड्रॉक्सिल उसी तरफ होता है जिस तरफ अंतिम चिरल केंद्र में हाइड्रॉक्सिल होता है, और β-फार्म - जब हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल अंतिम चिरल केंद्र में हाइड्रॉक्सिल की तुलना में दूसरी तरफ होता है। ग्लूकोज के 5 परस्पर संक्रमण वाले टॉटोमेरिक रूप बनते हैं। इस प्रकार के तात्विकवाद को कहा जाता है साइक्लो-ऑक्सो-टॉटोमेरिज्म ... ग्लूकोज के टॉटोमेरिक रूप समाधान में संतुलन की स्थिति में हैं।

मोनोसेकेराइड के घोल में प्रबल होता है चक्रीय हेमिसिएटल रूप (99.99%) अधिक थर्मोडायनामिक रूप से लाभप्रद के रूप में। एल्डिहाइड समूह युक्त चक्रीय रूप 0.01% से कम है; इसलिए, NaHSO 3 के साथ कोई प्रतिक्रिया नहीं है, फुकसिन सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया, और ग्लूकोज समाधान के अवशोषण स्पेक्ट्रा एल्डिहाइड की एक बैंड विशेषता की उपस्थिति नहीं दिखाते हैं समूह।

इस प्रकार, मोनोसैक्राइड - एल्डिहाइड या कीटोन पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल के चक्रीय हेमिसिटल्स अपने टॉटोमेरिक एसाइक्लिक रूपों के साथ संतुलन में मौजूद हैं।

मोनोसैकेराइड के ताजे तैयार विलयनों में यह परिघटना देखी जाती है उत्परिवर्तन - प्रकाश के ध्रुवण के तल के घूर्णन कोण के समय में परिवर्तन . विसंगतिपूर्ण α- और β-रूपों में ध्रुवीकृत प्रकाश के तल के घूर्णन के विभिन्न कोण होते हैं। इस प्रकार, क्रिस्टलीय α, D-glucopyranose, जब पानी में घुल जाता है, तो इसका प्रारंभिक रोटेशन कोण + 112.5º होता है, और फिर यह धीरे-धीरे घटकर + 52.5º हो जाता है। यदि β, D-glucopyranose भंग हो जाता है, तो इसका प्रारंभिक घूर्णन कोण + 19.3º है, और फिर यह बढ़कर + 52.5º हो जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि, कुछ समय के लिए, α- और β-रूपों के बीच एक संतुलन स्थापित किया जाता है: β-रूप का 2/3 → α-रूप का 1/3।

एक या दूसरे एनोमर के गठन के लिए वरीयता काफी हद तक उनकी संरचना संरचना से निर्धारित होती है। पाइरानोज चक्र के लिए सबसे अनुकूल रचना है आर्मचेयर , और फुरानोज चक्र के लिए - लिफ़ाफ़ा या मोड़ -सुधार। सबसे महत्वपूर्ण हेक्सोज - डी-ग्लूकोज, डी-गैलेक्टोज और डी-मैनोज - विशेष रूप से 4C 1 संरचना में मौजूद हैं। इसके अलावा, सभी हेक्सोस के डी-ग्लूकोज में पाइरोज़ रिंग (और इसके सभी β-एनोमर्स) में भूमध्यरेखीय प्रतिस्थापन की अधिकतम संख्या होती है।

-कन्फॉर्मर में, सभी प्रतिस्थापन सबसे अनुकूल भूमध्यरेखीय स्थिति में हैं; इसलिए, यह फॉर्म समाधान में 64% है, और α-conformer में हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल की अक्षीय व्यवस्था है। यह ग्लूकोज का α-conformer है जो मानव शरीर में पाया जाता है और चयापचय प्रक्रियाओं में भाग लेता है। ग्लूकोज के β-कन्फॉर्मर से, एक पॉलीसेकेराइड बनाया जाता है - फाइबर।

हॉवर्थ के सूत्र... फिशर के चक्रीय सूत्र मोनोसेकेराइड के विन्यास का सफलतापूर्वक वर्णन करते हैं, लेकिन वे अणुओं की वास्तविक ज्यामिति से बहुत दूर हैं। हेवर्थ के परिप्रेक्ष्य फ़ार्मुलों में, पाइरोज़ और फ़्यूरानोज़ चक्रों को क्षैतिज रूप से झूठ बोलने वाले फ्लैट नियमित बहुभुज (क्रमशः, एक हेक्स या पेंटागन) के रूप में दर्शाया गया है। चक्र में ऑक्सीजन परमाणु प्रेक्षक से कुछ दूरी पर स्थित होता है, और पाइरोज़ के लिए यह दाहिने कोने में होता है।

हाइड्रोजन परमाणु और प्रतिस्थापन (मुख्य रूप से सीएच 2 ओएच समूह, यदि कोई हो, और वह) चक्र के तल के ऊपर और नीचे स्थित होते हैं। कार्बन परमाणुओं के प्रतीक, जैसा कि चक्रीय यौगिकों के लिए सूत्र लिखते समय प्रथागत है, नहीं दिखाते हैं। एक नियम के रूप में, हाइड्रोजन परमाणुओं को उनके साथ बंधन के साथ छोड़ दिया जाता है। स्पष्टता के लिए, सी-सी लिंक, जो पर्यवेक्षक के करीब हैं, कभी-कभी बोल्ड लाइनों के साथ दिखाए जाते हैं, हालांकि यह आवश्यक नहीं है।

फिशर के चक्रीय सूत्रों से हेवर्स के सूत्रों को पारित करने के लिए, बाद वाले को रूपांतरित किया जाना चाहिए ताकि चक्र का ऑक्सीजन परमाणु चक्र में शामिल कार्बन परमाणुओं के साथ एक ही सीधी रेखा पर स्थित हो। यदि रूपांतरित फिशर सूत्र क्षैतिज रूप से रखा गया है, जैसा कि हॉवर्थ सूत्रों के लेखन के लिए आवश्यक है, तो कार्बन श्रृंखला की ऊर्ध्वाधर रेखा के दाईं ओर के स्थानापन्न चक्र के तल के नीचे होंगे, और बाईं ओर के स्थान ऊपर होंगे यह विमान।

ऊपर वर्णित परिवर्तनों से यह भी पता चलता है कि हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल डी श्रृंखला के α-एनोमर्स में चक्र के तल के नीचे और β-एनोमर्स में विमान के ऊपर स्थित है। इसके अलावा, पार्श्व श्रृंखला (पाइरानोज में सी-5 पर और फुरानोज में सी-4 पर) चक्र के तल के ऊपर स्थित होती है, यदि यह डी-कॉन्फ़िगरेशन के कार्बन परमाणु से बंधी होती है, और नीचे, यदि यह परमाणु एल-कॉन्फ़िगरेशन है।

प्रतिनिधियों.

डी -ज़ाइलोज़ - "लकड़ी की चीनी", अनुभवजन्य सूत्र सी 5 एच 10 ओ 5 के साथ पेंटोस के समूह से एक मोनोसेकेराइड, एल्डोज से संबंधित है। यह पौधे के भ्रूणों में एक एर्गैस्टिक पदार्थ के रूप में निहित है, और हेमिकेलुलोज सेल वॉल पॉलीसेकेराइड के मोनोमर्स में से एक है।

डी-राइबोज़ सरल शर्करा का एक प्रकार है जो आरएनए की कार्बोहाइड्रेट रीढ़ बनाता है, इस प्रकार सभी जीवन प्रक्रियाओं को नियंत्रित करता है। राइबोज एडीनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) के उत्पादन में भी शामिल है और इसके संरचनात्मक घटकों में से एक है।

2 - डीऑक्सी - डी - राइबोज - डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) का एक घटक। यह ऐतिहासिक रूप से स्थापित नाम कड़ाई से नामकरण नहीं है, क्योंकि अणु में केवल दो चिरल केंद्र होते हैं (चक्रीय रूप में सी -1 परमाणु को छोड़कर), इसलिए इस यौगिक को समान अधिकार के साथ 2-डीऑक्सी-डी-अरबीनोज कहा जा सकता है। खुले रूप के लिए एक और सही नाम: 2-डीऑक्सी-डी-एरिथ्रो-पेंटोस (डी-एरिथ्रो-कॉन्फ़िगरेशन रंग में हाइलाइट किया गया है)।

डी-glucosamine – जोड़ों के उपास्थि ऊतक द्वारा निर्मित पदार्थ चोंड्रोइटिन का एक घटक है और श्लेष द्रव का हिस्सा है।

मोनोसैकेराइड्स: डी-गैलेक्टोज और डी-फ्रक्टोज, फ्यूरानोज और पाइरोज के उदाहरण द्वारा खुले और चक्रीय रूप; - और β-एनोमर्स; सबसे महत्वपूर्ण डी-हेक्सोपाइरानोज के सबसे स्थिर अनुरूपण। प्रतिनिधि: डी-गैलेक्टोज, डी-मैननोज, डी-फ्रुक्टोज, डी-गैलेक्टोसामाइन (प्रश्न 1)।

फ्रुक्टोज के टॉटोमेरिक रूपइंट्रामोल्युलर इंटरैक्शन (ए एन) की प्रतिक्रिया से ग्लूकोज के टॉटोमेरिक रूपों के समान ही बनते हैं। इलेक्ट्रोफिलिक केंद्र सी 2 पर कार्बोनिल समूह का कार्बन परमाणु है, और न्यूक्लियोफाइल 5 वें या 6 वें कार्बन परमाणु पर ओएच समूह का ऑक्सीजन है।

प्रतिनिधि।

डी-Galactose – कुछ सूक्ष्मजीवों सहित जानवरों और पौधों में। यह डिसैकराइड का हिस्सा है - लैक्टोज और लैक्टुलोज। ऑक्सीकृत होने पर, गैलेक्टोनिक, गैलेक्टुरोनिक और श्लेष्म एसिड बनाता है।

डी-mannose – कई पॉलीसेकेराइड और पौधे, पशु और जीवाणु मूल के मिश्रित बायोपॉलिमर का एक घटक।

डी-फ्रुक्टोज - मोनोसेकेराइड, केटोहेक्सोज, केवल डी-आइसोमर जीवित जीवों में मौजूद है, मुक्त रूप में - लगभग सभी मीठे जामुन और फलों में - यह एक मोनोसैकराइड इकाई के रूप में सुक्रोज और लैक्टुलोज में शामिल है।

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