Phạm Phước Điền 1/11/2018 Hóa Sinh Học 1 1. Carbohydrate: monosaccaride là gì? 2. Cấu trúc vòng của monosacaride? 3. Các phản ứng đặc trưng của monosacaride? 4.
Disaccaride và oligosaccaride? 5. Polysaccaride? 1/11/2018 Hóa Sinh Học 2 2. M C TIÊU Nêu được đ nh nghĩa, danh pháp monosaccharid, viết được công thức một số monosaccarid thường gặp ở dạng cấu tạo vòng. Trình bày được cấu trúc hóa h c, các dạng đồng phân và tính chất hóa h c của monosaccarid (glucose) Trình bày được cấu trúc, tính chất và vai trò của các disaccarid và polysaccarid.
Đ I C NG Đ nh nghĩa: Glucid (carbohydrate) Là các hợp chất hữu cơ có nhiều nhất trong tự nhiên, có chứa nhiều nhóm OH, CHO hoặc C=O Nguồn cung cấp năng lượng chính trong bữa ăn Công thức chung (CH2O)n (n ≥ 3) thực vật (tinh bột, cellulose) động vật (glycogen, glucose tổng hợp ) Gồm nhiều đơn v aldehyd hoặc ceton có nhiều nhóm –OH Rất tan trong nước Nhóm carbonyl (aldehyd hoặc ceton) tạo nên tính khử 1/11/2018 Hóa Sinh Học 4 3. Đ I C NG Phân lo i: Glucid Oses Osides Aldose và dẫn xuất Cetose và dẫn xuất Osides đơn thuần Osides phức tạp Oligosides Polyosides 1/11/2018 Hóa Sinh Học 5 3. Đ I C NG Phân lo i: -Monosaccarid (ose đơn giản): glucose, fructose,. Đường đơn (simple carbohydrates), đơn v cấu tạo của carbohydrate.
Các đường đơn liên kết với nhau bằng liên kết glycosid -Oligosaccarid (Oligosid): từ 3-14 đơn v đường, chuỗi ngắn glycoprotein, glycolipid -Polysaccarid (Polyosid): > 14 đơn v đường rất nhiều đơn v đường → dạng tuyến tính (cellulose), phân nhánh (glycogen) peptid ngắn 1/11/2018 Hóa Sinh Học 6 4. Đ nh nghĩa • CnH2nOn hay (CH2O)n n 3, “hậu tố” ose là đường • Monosaccaride chứa nhóm aldehyde xếp loại aldoses • Monosaccaride chứa nhóm ketone xếp loại ketoses n=4: tri, n = 4: tétrose, n = 5: pentose, n = 6: hexose, n = 7: heptose 1/11/2018 Hóa Sinh Học 7 4. Công thức hình chiếu Fischer Hình chiếu 2 chiều Glyceraldehyde có tâm thủ tính do đó có 1 cặp đồng phân quang h c 1/11/2018 Hóa Sinh Học 8 4. Công thức hình chiếu Fischer 1/11/2018 Hóa Sinh Học 9 4.
D- and L-Monosaccharides Quy ước Fisher: D chỉ cấu trúc có nhóm —OH của C* cuối cùng ở bên phải L chỉ cấu trúc có nhóm —OH của C* cuối cùng ở bên trái 1/11/2018 Hóa Sinh Học 10 4. Đồng phân D-Aldotetroses, D-Aldopentoses và D-Aldohexoses 1/11/2018 Hóa Sinh Học 11 4. Đồng phân D-2-Ketopentoses and D-2-Ketohexoses 0.15% potassium chloride (saline) và 5% glucose 1/11/2018 Hóa Sinh Học 13 4. Đường amino (amino sugars) 3 loại aminosugar phổ biến trong tự nhiên 1/11/2018 Hóa Sinh Học 14 4.
Bệnh Galactosemia Rối loạn di truyền liên quan tới chu trình chuyển hóa đường galactose.000 trẻ em sinh ra với khiếm khuyết về mặt di truyền làm cho không dung nạp đường galactose. Đường galactose sẽ tích tụ trong cơ thể của bé và gây hại cho gan, não, thận và mắt. Đường galactose sẽ được thay bằng sucrose. Cấu trúc vòng của monosaccaride 5.
Hemiacetal vòng • 4-hydroxypentanal tạo thành vòng 5 hemiacetal. • Lưu ý rằng 4-hydroxypentanal chứa 1 tâm lập thể và hemiacetal mới tạo ra lại tạo 1 tâm lập thể thứ 2. Cấu trúc vòng của monosaccaride 5. Hình chiếu Haworth Hình chiếu Haworth là cách trình diễn monosaccaride dưới dạng furanose và pyranose Carbon anomer là carbon mới tạo thành từ phản ứng đóng vòng.
Đồng phân anomer là monosaccaride chỉ khác nhau về cấu hình ở carbon anomer Furanose Pyranose 1/11/2018 Hóa Sinh Học 17 5. Cấu trúc vòng của monosaccaride 5. Hình chiếu Haworth Bài tập: hãy vẽ hình chiếu Haworth, a và b anomer của D-galactopyranose 1/11/2018 Hóa Sinh Học 18 5. Cấu trúc vòng của monosaccaride 5.
a-D-ribofuranose và b-2-Deoxy-D-ribose Hình chiếu Haworth của a-D-ribofuranose (a-D-ribose) và b-2-deoxy-D-ribofuranose (b-2-Deoxy-D-ribose) 1/11/2018 Hóa Sinh Học 19 5. Cấu trúc vòng của monosaccaride 5. b-D-fructofuranose Hình chiếu Haworth của D-Fructose 1/11/2018 Hóa Sinh Học 20 5. Cấu trúc vòng của monosaccaride 5.
Cấu trạng Cấu trúc vòng 5 furanose được trình diễn bằng hình chiếu Haworth. Cấu trúc vòng 6 pyranose được trình diễn bằng cấu trạng ghế (chair conformation). V trí trục (axial) V trí xích đạo (equatorial) V trí nào bền hơn? Xích đạo hay trục? 1/11/2018 Hóa Sinh Học 21 5. Cấu trúc vòng của monosaccaride 5.
Sự chuyển quay (mutarotation) Hỗn hợp cân bằng chứa 64% b-D-glucopyranose và 36% a-D-glucopyranose, với lượng vết (0.003%) của dạng mở vòng Hiện tượng chuyển quay rất phổ biến đối với carbohydrate mà ở đó có tồn tại dạng hemiacetal. Cấu trúc vòng của monosaccaride 5. Tóm tắt - Các dạng cấu hình của Glucose Công thức chiếu Fisher Dạng thuyền Dạng ghế 1/11/2018 Hóa Sinh Học 23 5. Cấu trúc vòng của monosaccaride 5.
Tóm tắt - Các dạng đồng phân của Glucose Đồng phân isomer (D và L) Đồng phân epimer Đồng phân anomer (a và b) 1/11/2018 Hóa Sinh Học 24 5. Cấu trúc vòng của monosaccaride Cách viết tắt các đưȗng đơn và dẫn xuất Monosaccarid Từ viết tắt H p chất hóa học Từ viết tắt Xylose Xyl Acid aldonic A Galactose Gal Acid uronic UA Glucose Glc Amine N Mannose Man Acetylamine Nac Fructose Fru Acid muramic Mur Idose Ido Acid neuraminic Neu Fucose Fuc Acid sialic Sia Dẫn xuất Monosaccarid Từ viết tắt Galactosamine GalN Acid galacturonic GalUA N-acetylglucosamine GlcNAc N-acetylgalactosamine GalNAc Acid N-acetylmuramic MurNAc 1/11/2018 Hóa Sinh Học 25 6. Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6. Sự tạo thành nối glycosides (Acetals) Aldehyde và ketone phản ứng với alcohol cho ra hemiacetal.
Hemiacetal phản ứng với alcohol một lần nữa thì cho ra acetal. Acetal – khác hemiacetal – không có hiện tượng chuyển quay, do không tồn tại dạng mở vòng carbonyl. Nối glycoside bền trong nước và môi trường base, không giống như các acetal khác. Tuy nhiên là b thủy phân trong môi trường acid cho ra alcohol và monosaccaride.
Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6. Khử thành Aditols Nhóm carbonyl của monosaccaride b khử thành nhóm hydroxyl D-glucose ở đây b khử tồn tại ở dạng mở vòng, chỉ tồn tại với lượng rất nhỏ ở trong dung d ch. Nhưng khi b khử thì sẽ chuyển d ch cân bằng. Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6.
Khử thành Aditols Đặt tên aditol bằng cách thay “hậu tố” ose bằng itol Sorbitol tồn tại rất nhiều trong anh đào, mận, lê… Độ ng t bằng 60% đường sucrose và dùng để trong các sản phẩm cho người b tiểu đường. Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6. Oxy hóa thành acid aldonic (đường khử) Aldehyde (RCHO) b oxy hóa thành acid carboxylic (RCOOH) Đường khử là đường (carbohydrate) phản ứng với chất oxy hóa yếu trong môi trường base cho ra sản phẩm acid aldonic. Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6.
Oxy hóa thành acid aldonic (đường khử) Lưu ý : đường ketose cũng là đường khử 1/11/2018 Hóa Sinh Học 30 6. Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6. Oxy hóa thành acid uronic Acid D-glucoronic được trình bày với cả 2 dạng mở vòng và dạng ghế Ngoài ra, monosaccaride tác dụng với muối kim loại (Cu2+, Hg2+…). Thuốc thử Fehling (Cu2+ → Cu+ (Cu2O, màu đỏ)) 1/11/2018 Hóa Sinh Học 31 6.
Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6. Oxy hóa thành acid aldaric Chức aldehyde và alcohol đều b oxy hóa thành acid Glucose và galactose b HNO3 oxy hóa, tạo thành acid glucaric và acid galactaric (khó tan, tách rời khỏi hỗn hợp, đ nh lượng galactose). Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6. Tạo thành phosphoric ester Dạng mono- và diphosphoric ester là trung gian rất quan tr ng trong quá trình chuyển hóa của monosaccaride.
Ví dụ là phản ứng đầu tiên trong quá trình đường phân (glycolysis) là chuyển hóa glucose thành glucose 6-phosphate. Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6. Tác dụng với acid vô cơ mạnh (H2SO4, HCl đđ) tạo furfural 1 → 2 : fructopyranose → fructofuranose 2 → 3 → 4 → 5: fructofuranose b khử nước → HMF (Hydroxymetylfurfural) 1/11/2018 Hóa Sinh Học 34 6. Các phản ứng đặc tr ng của monosaccharide 6.
Tác dụng với phenylhydrazin Glucosazon, kết tủa vàng, hình chổi, bó mạ 1/11/2018 Hóa Sinh Học 35 7. Disaccaride và oligosaccaride Hầu hết tất cả carbohydrate trong tự nhiên đều chứa nhiều hơn 1 đơn v monosaccaride. Chức 2 đơn v là disaccaride, 3 đơn v là trisaccaride… Oligosaccaride có chứa từ 6-10 đơn v. Polysaccaride có chứa từ 10 đơn v trở lên Trong disaccaride, 2 đơn v monosaccaride được nối với nhau với nối glucosidic giữa C anomer của đơn v này và nhóm OH của đơn v khác 3 loại đường đôi quan tr ng nhất là : sucrose, lactose, và maltose 1/11/2018 Hóa Sinh Học 36 7.
Disaccaride và oligosaccaride 7. Sucrose Sucrose là đường phổ biến nhất trong h đường đôi (disaccaride). Thu được từ mía đường hoặc củ cải đường Do một a-D-glucopyranose kết hợp với một b-D fructofuranose bằng liên kết (ab–1,2) glycosid. Không có tính khử 1/11/2018 Hóa Sinh Học 37 7.
Disaccaride và oligosaccaride 7. Lactose Lactose là đường có nhiều nhất trong sữa (5-8% trong sữa người và 4-6% trong sữa bò). Cấu tạo: một b-D-galactopyranose kết hợp một b-D-glucopyranose bằng liên kết (b-1 → 4) glycosid. Disaccaride và oligosaccaride 7.
Maltose Maltose có trong mầm lúa, men bia, kẹo mạch nha là sản phẩm do sự thủy phân tinh bột. Cấu tạo: hai a-D-glucopyranose, liên kết (a1→ 4) glycosid. -Có tính khử (hemiacetal của nhóm bên phải cân bằng với dạng vòng mở tạo aldehyde tự do có thể bị oxy hóa tạo thành acid carboxylic) 1/11/2018 Hóa Sinh Học 39 7. Disaccaride và oligosaccaride 7.
Bảng độ ng t tương đối Maltose có trong mầm lúa, men bia, kẹo mạch nha là sản phẩm do sự thủy phân tinh bột. Độ ngọt t ng Độ ngọt t ng Chất làm ngọt Carbohydrate đối so với đối so với nhân t o sucrose sucrose Fructose 1.00 Acesulfame-K 200 Mật ong 0. Polysaccaride Phần lớn glucid tìm thấy trong thiên nhiên là polysaccaride. Thủy phân bằng acid hay bằng các enzym đặc hiệu sẽ cho ra các mono.
Phân loại : Theo cấu tạo : homopolysaccarid (1 loại monosaccaride) và heteropolysaccarid (nhiều loại monosaccaride). Theo chức năng: polysaccarid dự trữ (cung cấp năng lượng) và polysaccarid cấu tạo (cấu tử tế bào). Tinh bột (starch) Là glucid dự trữ của thực vật và là thức ăn glucid chính của ngưȗi Có nhiều trong các loại hạt ngũ cốc (lúa, ngô, …), trong các loại củ (khoai tây, khoai lang,…) Hỗn hợp của 2 homopolysaccarid: amylose(15-25%, amylopectin (75-85%) Amylose: -Tuyến tính (các đơn v a-D-glucose) -Gồm > 1000 D-glucose -Liên kết O-glycosid (a1 → 4) 1/11/2018 Hóa Sinh Học 42 8. Tinh bột (starch) Amylopectin: Cấu trúc phân nhánh Gồm >10.000 D- glucose, mạch nhánh chứa khoảng 20 đơn v Liên kết O-glycosid (a1 → 4) và (a1 → 6) Tỷ lệ amylose và amylopectin thay đổi tùy theo loại tinh bột) 1/11/2018 Hóa Sinh Học 43 8.
Glycogen Glucid dự trữ của động vật Có nhiều nhất ở gan và cơ. Cấu tạo giống amylopectin nhưng mang nhiều nhánh h n và các nhánh ngắn h n.