Transcript ogljikovi hidrati

15. VAJA:
OGLJIKOVI HIDRATI
OGLJIKOVI HIDRATI
So najpogostejša oblika bioloških makromolekul.
Sestavljajo jih trije elementi: C, H, O.
Splošna formula: (C·H2O)n, n ≥ 3.
Nastajajo pri fotosintezi in glukoneogenezi,
njihova oksidativna razgradnja zagotavlja E za
biološke procese.
OGLJIKOVI HIDRATI
Sodelujejo v energijskem metabolizmu:
- nekateri se lahko neposredno uporabijo kot
metabolno gorivo (glukoza, fruktoza);
- nekateri so rezervne spojine (glikogen, škrob).
OGLJIKOVI HIDRATI
So strukturni elementi celične stene rastlin,
bakterijskih celičnih sten, kože in vezivnega
tkiva ter zunanjega oklepa pri členonožcih.
Bakterijska celična stena
Gram-pozitivne
bakterije
Gram-negativne
bakterije
The lipid bilayer cell membrane
of most of the Gram-positive
bacteria is covered by a porous
peptidoglycan layer which does
not exclude most antimicrobial
agents.
Gram-negative bacteria are
surrounded by two membranes.
The outer membrane functions as
an efficient permeability barrier
because it contains
lipopolysaccharides (LPS) and
porins.
lipid bilayer
peptidoglycan
lipid + LPS
porins
Mikobakterije
Mycobacteria produce a thick
mycolate-rich outer covering
which functions as an
exceptionally efficient barrier.
MYCOLATE
acyl lipids
LAM
OGLJIKOVI HIDRATI
Kovalentno povezani s proteini in kompleksnimi
lipidi delujejo kot označevalci na površini celic
pri prepoznavanju drugih molekul.
Ekstracelularni matriks:
Glikozaminoglikani
Glikoproteini in Proteoglikani
GAG (glikozaminoglikani):
Dermatan sulfat
Hondroitin sulfat
Keratan sulfat
Heparan sulfat
Proteoglikani
(proteini + glikozaminoglikani):
Glikoproteini:
Kolagen
Fibronektin
Laminin
OGLJIKOVI HIDRATI
Monosaharida riboza in deoksiriboza
komponenti nukleinskih kislin:
- zgradba RNA, DNA;
- ribocimi (katalitični procesi).
sta
MONOSAHARIDI
So aldehidni ali ketonski derivati polihidroksi
alkoholov z ravnimi verigami, ki vsebujejo
najmanj 3 C atome.
Poimenovanje glede na:
kemijsko naravo karbonilne skupine (aldoza,
ketoza);
glede na število C atomov (trioze, tetroze, pentoze,
heksoze, heptoze,…)
MONOSAHARIDI
Različne stereoizomerne oblike:
Enantiomere:
Zrcalno simetrični izomeri (optični izomeri), ki
sučeta ravnino linearno polarizirane svetlobe za
enak kot, le v nasprotno smer.
MONOSAHARIDI
Različne stereoizomerne oblike:
D in L oblike:
Ločimo glede na položaj OH skupine na zadnjem
asimetričnem C atomu, če sladkor napišemo v
Fischerjevi projekciji.
MONOSAHARIDI
Različne stereoizomerne oblike:
Epimere:
Sladkorji, ki se razlikujejo le v konfiguraciji okrog
enega C atoma.
MONOSAHARIDI
V vodni raztopini se monosaharidi nahajajo predvsem v
ciklični obliki, ki jo opišemo z Haworthovo projekcijo.
Pri ciklizaciji nastane na C1 nov asimetrični ogljikov
atom, ki ga imenujemo anomerni C atom.
Anomere:
Sladkorja, ki se razlikujeta po položaju OH skupine na
anomernem C atomu.
SAHARIDI
Glikozidna OH skupina:




OH skupina, ki je nastala iz aldehidnega ali
ketonskega kisika na C1 (anomeren C);
je reaktivnejša od ostalih OH skupin in rada tvori
glikozidno vez z drugo OH skupino;
lahko nahaja v položaju  ali ;
prosta glikozidna OH skupina daje sladkorjem
lastnosti reducentov.
POLISAHARIDI
Sestavljeni so iz monosaharidov, ki so med seboj
povezani z glikozidnimi (eterskimi) vezmi.
Sladkorje, ki so sestavljeni le iz nekaj monosaharidnih
enot (3-10) imenujemo oligosaharide.
Lahko tvorijo linearne ali razvejane polimere.
Lahko so reducirajoči.
Homopolisaharidi:
škrob
celuloza
glikogen
Škrob (1α-4 vez)
Heteropolisaharidi:
glikozaminoglikani
proteoglikani
peptidoglikani
Celuloza (1β-4 vez)
Reakcije ogljikovih hidratov
Alkiliranje -OH
(priprava etrov)
Aciliranje -OH
(priprava estrov)
Redukcija
Oksidacija (šibka)
(reducirajoči sladkorji)
Hidroliza
Nastanek glikozidov
Določanje reducirajočih sladkorjev:


Reducirajoči sladkorji imajo CHO skupino (aldoze), ki se
oksidira v COOH (oz. v COO-). Da se to zgodi, mora biti
obroč odprt – hemiacetali!
Tudi ketoze so lahko reducirajoče, saj lahko s
tavtomerizacijo preidejo v aldoze preko enediol
intermediata.
Metode za določanje reducirajočih sladkorjev:
 kemijske metode:
redukcija kovinskega iona (Cu2+, Fe3+, Ag+) s sladkorjem
 encimske
metode:
encimska pretvorba specifičnega sladkorja v produkt
KVALITATIVNO DOLOČANJE
OGLJIKOVIH HIDRATOV
Molischeva reakcija
Princip: konc. H2SO4 hidrolizira glikozidne vezi
- pentoze preidejo v furfural
- heksoze preidejo v levulinsko kislino
Z Molishevim reagentom se ti produkti obarvajo škrlatno.
Anthronska reakcija
Furfural, ki nastane po reakciji s H2SO4 daje z
anthronskim reagentom modro-zeleno obarvan kompleks.
KVALITATIVNO DOLOČANJE
OGLJIKOVIH HIDRATOV
Nastanek srebrovega ogledala
reducirajoči sladkorji v alkalni raztopini AgNO3
reducirajo Ag+ v elementarno obliko (Ag°), ki se izloči
na stene epruvete – zrcalo!
Fehlingova reakcija
temelji na redukciji Cu2+, pri čemer nastane v alkalni
raztopini bakrov (I) oksid.
KVALITATIVNO DOLOČANJE
OGLJIKOVIH HIDRATOV
Benedictova reakcija
je modifikacija Fehlingove reakcije
Inverzija saharoze
Saharoza je nereducirajoč disaharid iz -D-glukoze
in -D-fruktoze.
Določimo jo lahko tako, da jo hidroliziramo do
monosaharidov in določimo le-te.
KVALITATIVNO DOLOČANJE
OGLJIKOVIH HIDRATOV

MOLISHEVA REAKCIJA Z -NAFTOLOM

ANTRONSKA REAKCIJA
1.
2.
1.
2 mL vzorca dodaj 2 kapljici Molishevega reagenta.
Ob robu epruvete prilij 1 mL žveplove kisline,
da nastane škrlaten obroč!
2 mL antronskega reagenta dodaj 5 kapljic vzorca,
zmešaj in opazuj spremembo barve!
KVALITATIVNO DOLOČANJE
OGLJIKOVIH HIDRATOV

1.
2.
3.

1.
2.
NASTANEK SREBROVEGA OGLEDALA
Delaj v digestoriju!
0,5 mL srebrovega nitrata dodaj 1 mL amoniaka in 1 mL
vzorca.
Previdno segrevaj nad plamenom do nastanka srebrovega
ogledala.
(EPRUVETO OBRNI PROČ OD SEBE!!!)
BENEDICTOVA REAKCIJA
1 mL Benedictovega reagenta dodamo 5 kapljic vzorca.
Segrevamo 5 min na 100 oC (vrela vodna kopel). Opazuj
spremembo barve!
KVALITATIVNO DOLOČANJE
OGLJIKOVIH HIDRATOV

1.
2.
3.
FEHLINGOVA REAKCIJA
1 mL reagenta Fehling I dodamo 1 mL reagenta Fehling II
in segrevamo.
K 0,5 mL vzorca v drugi epruveti prilijemo mešanico
segretih reagentov.
Segrevamo, dokler ne izpade oborina bakrovega
oksida (= rdeča usedlina)!
KVALITATIVNO DOLOČANJE
OGLJIKOVIH HIDRATOV

a)
1.
2.
INVERZIJA SAHAROZE
Hidroliza saharoze
5 mL raztopine saharoze dodaj 5 kapljic konc. HCl
in segrevaj 10 min v vreli vodni kopeli.
Ohladi in dodaj 5 kapljic NaOH.
b) Dokazovanje reducirajočih sladkorjev z
Benedictovo reakcijo
Kot vzorec uporabi:
- saharozo
- hidrolizirano saharozo
KVALITATIVNO DOLOČANJE
OGLJIKOVIH HIDRATOV

a)
1.
2.
3.
b)
DOLOČANJE POLISAHARIDOV
Hidroliza škroba
5 mL raztopine škroba dodaj 5 kapljic konc. HCl in
segrevaj v vreli vodni kopeli 10 min.
Na začetku, po 5 min in po 10 min odvzemi kapljico
vzorca in jo na steklu zmešaj s kapljico jodovice.
Opazuj spremembo barve!
Ohladi in dodaj 1 mL NaOH.
Dokazovanje reducirajočih sladkorjev z
Benedictovo reakcijo
Kot vzorec uporabi: - raztopino škroba
- hidroliziran škrob
KVALITATIVNO DOLOČANJE
OGLJIKOVIH HIDRATOV

1.
2.
DOLOČANJE NEZNANIH VZORCEV
(reducirajoči ali nereducirajoči sladkorji)
Vsaka skupina dobi 2 vzorca.
Z Benedictovo reakcijo določi
reducirajoč ali nereducirajoč.
ali
je
sladkor