Chương I HÓA HỌCGLUCID MỤC TIÊU HỌC TẬP /. Trinh hây được định nghía và phân loại glucid. Phân tích íhrợc câu trúc hóa học và linh chat của một monosacarid. tiêu hiểu 1(1 glucose.
Trình bày (lược can trúc và tinh chat cùa một so disacarid poỉysacarid thưởng gập. DẠI CƯƠNG Glucid bao gồm những hợp chất hừu cơ là monosacarid hay khi thủy phân cho ra monosacarid và/hoặc dăn xuất cùa monosacaríd. Glucid gồm: - Monosacarid là các dường dơn không bị thúy phân thành các dơn vị nhô hơn nừa. Vi dụ: glucose* fructose, galactose.
- Disacarid lả các dường tạo ra từ hai monosacarid nổi với nhau bang lien kct glycosid. Vi dụ: maltose, lactose, sacarose. - Polysacarid lả nhỏm các hợp chất tạo ra một só lớn các monosacarid khi bị thủy phân. polysacarid thuần gồm nhiều monosacarid cùng loại nối với nhau bằng liên kết glycosid tạo thành mạch thảng hoặc mạch nhánh.
Ví dụ: linh bột. Còn polysacarid tạp gồm nhiều monosacarid khác loại, dần xuất ciia monosacarid hoặc có thêm các chất khác như acid sulfuric, acid acetic. Vi dụ: mucopolysacand. Glucid là thành phần phổ biến vâ quan trọng cúa sinh vật, chiếm khoáng 2% trọng lượng khô cùa động vật, 80-90% trọng lượng khỏ cùa thực vật.
Là thức ăn chú yểu cùa dộng vật. cung cấp nguồn nãng lượng chù yếu cho cơ the và tham gia vào thành phân cẩu lạo của nhiều chất trong cơ thế như: acid nucleic, glycolipid, glycoprotein. Cẩu tạo - danh pháp - dồng phân Monosacarid do các nguyên tố c, H, o tạo thành; gồm cô một chức khử aldchyd hoặc colon và các chức còn lại là alcol. Monosacarid là sàn phẩm oxy hóa không hoàn 7 Scanned with CamScanner ,<*.
mùng iddgbyd-leol (toy l"**^*1 dupe gel Is aldose, hose celon-aleol (hay polyhydroxy colon) dược gọi lá eclose. CH2OH H 1 I c=o 0=0 1 (CHOH)n (CHOH)n 1 1 CH2OH CH2OH Aldose Cetoso Hình 1. Cóng thửc tỏng quái của monosacarid 11 biền thị số nhóm alcol bậc 2 và bằng 0.6 tùy tìmg loại monosacarid. Gọi tên monosacarid theo sổ carbon: triose, tetrose, pentose, hexose, heptose hoặc theo sổ carbon kèm theo liếp dầu ngừ aldo hay ccto (chi loại aldose hay cctose).
Vi dụ: aldotriose, cclohexose. Monosacarid có nhiều loại dồng phân: - Đồng phân hóa học là các monosacarid cỏ cùng công thức long quát nhưng khác nhau ờ nhỏm chức khử aldehyd hoặc ceton. Ví dụ: glucose và fructose. - Đổng phân lập the cnatiomcr: dạng D và L.
Ký hiệu D và L dùng dề chi về loại, về nguồn gốc tứ D hoặc L - glyccraldchyd (là một aldotriose, monosacarid dom giãn nhát). Loại D gom những monosacarid có nhóm OH dứng ờ bên phải của carbon bat dôi xứng xa nhóm carbonyl nhất (lức là carbon dứng cạnh carbon cuối cùng). Loại L thi ngược lại có nhỏm OH dứng ờ bên trái và là ành của loại D qua gương. Phần lớn các monosacarid trong tự nhiên dều thuộc loại D.
- Dỏng phân quang học monosacarid: trừ dioxyaccton, các monosacarid đều có carbon bất dổi (C*: là carbon kết hợp với 4 nhỏm khác nhau). Do dó, đều có lính quang hoạt, cỏ khá nâng lâm quay mặt phảng cùa ánh sáng phân cực. I H-C—OH 0H—c—H I I CH2OH CH2OH Loại D Loại L Hinh 1. Dồng phân quang học của monosacarid 8 Scanned with CamScanner 1.
CônỊ* thức fit ưng Ví dụ: glucose là một aldohexosc có các dạng công thức sau: Còng thức Fisher Công thức Harworth Hinh 1. Các dạng công thức cùa phân từ glucose 1. Hệ chiểu Fischer (dọng cầu oxy) Công thức thằng còn có nhiều nhược diem nên ToIIens cho rang, ngoài công thức thằng, các monosacarid có từ 5C trờ lên côn có cẳu tạo vòng gọi là dạng câu oxy. Câu oxy (liên kểt bán -acetal hay bán cctal nội phân từ) dược hình thành do phàn ứng giữa - OH aỉcol và -Oil cùa hydrat aldchyd.
nên dạng vỏng cúa aldose là hán acehiỉ vòng nội và cùa cctosc là hân ceỉal vòng nội. Nhỏm -OI ỉ ờ C| cùa aldose dược gọi là -OH bán acetal còn nhỏm OH ờ C: cùa cetose dược gọi là -OH bán cctal. Khi dỏ, C| của aldose và C2 cùa cetosc trờ thành c. Công thức Haworth Haworth cho rằng monosacarid khi dóng vòng có thê ờ dạng bền pyran có 6 cạnh (gọi lả pyranose, cầu oxy nối lừ C| den C5) hoặc dạng lì bền hơn, furan cỏ 5 cạnh (gọi lâ furansose, cầu oxy nổi từ C| đen CẠ Theo công thức Haworth, monosacarid loại I) cỏ chức alcol bậc nhẩt (-CH2OH) nam ờ trên mặt phẳng lục giác (loại L thi nằm ờ dưới mặt phẳng).
Nhỏm -OH nằm ở bẽn phải trong công thức thẳng thi trong công thức vòng nam ờ dưới mật phang. Dạng a có -OH bân acetal nằm ờ dưới mật phẳng. Dạng p cỏ -OH bán acetal ờ phía trên mặt phảng. Tóm lại, glucose lả một bán acetal vòng nội cùa một aldehyd - aỉcol, trong dung dịch nước có hiện lượng chuyên quay (mularotation) rồi dạt trạng thái cân bằng dộng cùa ba dạng: dạng thằng, dạng a và dạng p.
a D glucose « * dạng thẳng 4 * p D glucose #37% #0,1% # 63 % 9 Scanned with CamScanner Khi pha a D glucose vào dung dịch, lúc dâu dung dịch ơ goc quay dặc hiệu là + 112°2 của dạng a. dạng a giâm dẩn. dạng p lãng lên. nên góc quay giám d^ cho đến khi cân bằng dộng dược thiết lập.
góc quay cùa dung dịch ôn dinh (ờ trạng thái cân hang dộng như trên) lâ +52' 7. Khi pha p D glucose vào dung djch thi hiện tượng chuyến quay bất dầu tử +18°7 tới góc quay ỏn dịnh la +52 7. Trong dung dtch, hơn 99% glucose ở dưới dạng pyranose. Tính chất Các monosacarid dẻ tan trong nước, có vị ngọt.
Tinh khử hay phàn ihĩỊỊ hị oxy hóa - Các monosacarỉd có tinh khứ do cỏ nhôm chứa khứ aldehyd hoặc ccton. Khi cho monosacarid tác dụng với muối kim loại nặng (Cu”, Ilg ♦.) trong môi tnrờng kiềm nóng, monosacarid sê khư các kim loại này. Các phàn ứng dược dùng dê dinh tính và định lượng đường, dậc biệt là với thuốc thử Fehling, monosacarid sè khứ Cu’ thành Cu’ dưới dạng oxyd dồng I (Cu;O) tua mâu dô gạch. Còn monosacarid bị oxy hóa thành acid.
- Monosacarid cỏ thế bị oxy hỏa hay ớ chức alcol bục I cùa c cuổi dê tạo nên acid tương ứng. COOH Vi (he glucose bị oxy hóa ờ C| ^ tạo acid gluconic, £ ù ở Cô lạo acid glucuronic. [ Aciđ-D-Qlxùronic Acid glucuronic có vai trò quan trọng trong sự khử dộc cho cơ thể và cùng là thành phần của polysacarid tạp. Tinh oxy hóa hay hị khứ Các monosacarid có thề bị khử tạo thành các chất da rượu (polyalcol).
Polyalcol tạo thành có tên gọi như monosacarid lương ứng nhưng thay osc bằng it hoặc itol. CHzOH I Ví dụ: Glucose + H2 f- Fructose ------------- -- Sorbitol —c I C— I C— I CltaOH 10 Scanned with CamScanner /. Tác dụnịỉ ctia acid võ cư mạnh (fan Furfural) Các acid vô cơ mạnh (như II2SO4 dậm dặc, IỈCI dậm dặc) làm mẩl nước của monosacarid, hiến dối monosacarid thành các furfural hay dản xuất cùa furfural. Các chất nây sè kểl hợp với nhưng chất thuộc loại phenol de cho nhừng hợp chất mâu dặc biệt (lùng cho viộc dịnh loại các monosacarid.
Vi dụ: phân ứng Molish, phân ứng Scliwanoff, phân írng dịnh lượng glucose bắng Ortho - Toluidin. Phàn ứnỵ lan estc Với các acid vô CƯ hoặc hừu cơ (CH3COOII, II2SO4, H3PO4.), quan trọng nhất là các csle - phosphat. Phản ứng tạo glycosid Lién kết glycosid hình thành do nhóm -Oil bán acctal cùa MS ket hợp vứi I nhóm -Oil cúa 1 chất khác (R-OH), tạo liên kết O-glycosid. hợp chất lạo thành cỏ tên chung lả các glycosid.
Mỗi loại monosacarid cho glycosid tưưng ứng. Các N-glycosid hiểm hơn, do kết hợp với nhỏm NH: của I chất khác (R-NIỈ2). Vi dụ: nuclcosid. Líèn kết glycosid Liên két glycosid cũng chinh là liên kêt nôi các monosacarid lụi với nhau dê tạo thành disacarid, polysacarid.
11 Scanned with CamScanner 1. Một sổ monosacarid thưởng gập vã các dẫn xuát cũa nionosacarid 1. Triose D glyccraldchyd vả dioxyaceton là nhưng sân phâm chuyên hỏa trung gian của glucid. Pentose Hai pentose quan trọng là ribose, tham gia cấu tạo acid ribonucleic (ARN) và deoxyribose (là ribose mất oxy ờ C:), tham gia cẩu tạo acid deoxyribonucleic (ADN).
Ngoài ra, các D-ribulosc và D-xylulosc là những sân phàm chuyên hóa trung gian của glucid, gặp nhiêu trong con dường hexose monophosphat, chu trinh pentose. Hexose - D-glucose (còn gọi là dường nho, dextrose)', có nhiều trong nho, là thành phần câu tạo cùa nhiêu glucid quan trọng ờ dộng vật và người như: sacarose, lactose, tinh bột, glycogen, cellulose, ơ người, glucose cỏ ờ khắp các mô và dịch, là cơ chat chuyển hỏa chủ yếu cùa glucid. - Fructose (dường quã): có nhiều trong trái cây, mật ong. - Galactose: là dồng phân ẽpime của glucose ờ C4, tham gia cẩu tạo lipid tạp, sừa (lactose).
- Manosc: là đồng phân ẽpime của glucose ở C2. Trong tự nhiên, các monosacarid thường gập nhiều nhất là pentose và hexose, đặc biệt là glucose. H ^^ CH2OH I CH2OH c = 0 I C-0 C - 0 I c-0 H—c—OH I hc—oh ho—ch I CH2OH CHĩOH HC—OH HC—OH Dloxyaceton D-Glyceralđehyd CH2OH ch,oh Hỉnh 1. Một số monosacarid thưởng gặp 12 Scanned with CamScanner ĩ.
Các dần xuắt của monosacarid - Các acid uronỉc như acid galacturonic. acid glucuronic dóng vai trò sinh học quan trọng trong CƯ thê, tham gia cơ che khử dộc, liên hợp bilirubin tụi gan, lả thành phần cẳu tạo cúa polysacarid tạp. - Este phosphat: các estc phosphat cùa các monosacarid, dặc biệt là glucose, là những sân phấm chuyên hỏa trung gian và là dạng hoạt hóa cùa các cơ chat chuyên hỏa cùa glucid. - Osamin: nhỏm -OII cùa monosacarid dược thay bang nhóm amin (-NH:), các osamin có thê dược acctyl hóa.
Glucosamin tham gia cấu tạo nhiêu polysacarid tạp. Galactosamin tham gia cầu tạo glycolipid và polysacarid tạp của sụn (chondroitin sulíat). - Các acid sialic: là các dần xuất N-acyl cùa acid neuraminic, là thành phân câu tạo của các polysacarid màng tể bào dộng vật. Acid neuraminic gồm D manosamin và acid pyruvic.
COOH ) c=o f cốc acid pyruvic CH2 J I HC-OH I HjC-CO-HNCH I CHjOH HO-CH I HC-OH I HC-OH I CH2OH Glucosamin Acid N-acetyl-neuraminic 2.DISACARID Disacarid do hai monosacarid nối với nhau. Neu câ hai nhóm -OH bán acetal (hoặc bán cctal) cùa hai monosacarid dều tham gia tạo liên kết glycosid, disacarid tọo thành không còn tính khử. Neu -OH thứ hai tham gia tạo liên kểt glycosid lả một -OH alcol của monosacarid thứ hai, disacarid tạo thành cỏn tính khứ. Các disacarid thường gộp và quan trọng là maltose, lactose, sacarose.
Maltose Maltose gôm hai phân tử a- D- glucopyranosc kết hợp với nhau bằng liên ket 1. là phân tứ có tinh khử. Maltose có trong mầm lúa, men bia. kụo mạch nha.
là sân phẩm do sự thúy phân tinh bột. 13 Scanned with CamScanner 2. Lactose (đường sửa) Lactose do một phân từ 0- D- galactopyranosc nối với một phân tử a-D glucopyranosc bang liên kết 1. là phân tử cỏ tinh khử.