Лабораторно-практическое занятие № 10

Тест № 9

1. К пентозам относится моносахарид

1) фруктоза	3) манноза
2) дезоксирибоза	4) галактоза

2. Синтез глюкозы в природе осуществляется реакцией

1) гидрогенизации	3) фотосинтеза
2) поликонденсации	4) полимеризации

3. Оптическая изомерия моносахаридов связана с наличием в их молекулах

1) асимметрических атомов углерода

2) нескольких гидроксильных групп

3) карбонильной группы

4) атомов водорода

1) первого атома углерода

2) третьего атома углерода

3) первого и третьего атомов углерода

4) последнего атома углерода

4. Аномеры альдоз отличаются друг от друга конфигурацией

5. Стандартом для определения принадлежности моносахарида к стереохимическому ряду служит

1) молочная кислота	3) яблочная кислота
2) пропановая кислота	4) глицериновый альдегид

1) аномерами	3) энантиомерами
2) структурными изомерами	4) π-диастереомерами

6. α-D-Глюкопираноза и β-D-глюкофураноза являются

1) окисления	3) гидролиза
2) этерификации	4) гидрирования

7. Для моносахаридов не характерна реакция

8. При восстановлении моносахаридов образуются

1) многоатомные спирты	3) гликоновые кислоты
2) уроновые кислоты	4) гликаровые кислоты

9. N-Гликозиды – продукты взаимодействия гликозидного гидроксила

1) с уксусным ангидридом

2) нуклеиновыми основаниями

3) тиолами

4) спиртами

10. Продуктом взаимодействия глюкозы с бромной водой является

1) глюкаровая кислота	3) глюкуронид
2) глюкуроновая кислота	4) глюконовая кислота

Тема: Углеводы. Олигосахариды. Полисахариды.

Цель: Сформировать знания принципов строения и химических превращений важнейших олиго- и полисахаридов как основу для изучения их биологических функций.

Исходный уровень:

1. Строение и таутомерия моносахаридов.

2. Получение и свойства (гидролиз) O-гликозидов.

3. Восстанавливающие свойства альдогексоз.

Содержание занятия:

1. Контроль выполнения домашнего задания.

2. Практическая часть «Строение и свойства олиго- и полисахаридов».

2.1. Дисахариды – мальтоза, лактоза, сахароза. Строение, свойства и применение.

2.2. Гомополисахариды – амилоза, амилопектин, гликоген, целлюлоза. Строение, свойства и применение.

2.3. Гетерополисахариды – гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, гепарин. Строение, биороль.

3. Лабораторная работа по теме «Олиго- и полисахариды».

4. Контроль выполнения лабораторной работы.

5. Контроль усвоения темы.

Из олигосахаридов наибольшее значение имеют дисахариды (биозы), состоящие из двух моносахаридных звеньев одинаковой или разной природы. Дисахариды легко гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов. В природе в виде самостоятельно существующих веществ встречается ограниченное число дисахаридов: мальтоза, целлобиоза, лактоза, сахароза.

Дисахариды – это O-гликозиды (полные ацетали), в которых вторая молекула выполняет роль агликона. С ацетальной природой дисахаридов связана их способность гидролизоваться в кислой (но не в щелочной) среде.

Существуют два типа связывания моносахаридных остатков и два типа моносахаридов:

1) за счет полуацетальной (гликозидной) OH-группы одного и любой спиртовой OH-группы другого моносахарида – восстанавливающие дисахариды;

2) за счет полуацетальных (гликозидных) OH-групп обоих моносахаридов – невосстанавливающие дисахариды.

Полисахариды (полиозы) – высокомолекулярные углеводы, представляющие собой продукты поликонденсации моносахаридов. По химической природе их следует рассматривать как полигликозиды (полиацетали). Каждое звено моносахарида связано гликозидными связями с предыдущим и последующим звеньями. При этом для связи с последующим звеном предоставляется полуацетальная (гликозидная) OH-группа, а с предыдущим – спиртовая гидроксильная группа, чаще всего у С-4 или С-6. На конце цепи находится восстанавливающий остаток моносахарида. Поскольку доля концевого остатка относительно всей макромолекулы весьма невелика, то полисахариды проявляют очень слабые восстанавливающие свойства.

Гликозидная природа полисахаридов обусловливает их легкий гидролиз в кислой и высокую устойчивость в щелочных средах. Полный гидролиз полисахаридов приводит к образованию моносахаридов, а неполный – к ряду промежуточных олигосахаридов, в том числе и дисахаридов.

Полисахариды, состоящие из остатков одного моносахарида, называются гомополисахаридами (гликанами), из остатков разных моносахаридов – гетерополисахаридами. Гетерополисахариды, к которым относятся многие животные и бактериальные полисахариды, изучены меньше, однако они играют важную биологическую роль. Это прежде всего полисахариды соединительной ткани - гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, гепарин. Гетерополисахариды в организме связаны с белками и образуют сложные надмолекулярные комплексы. К гомополисахаридам относятся полисахариды растительного происхождения (крахмал, целлюлоза, пектиновые вещества), животного (гликоген) и бактериального (декстраны) происхождения.

Вопросы для самостоятельной работы
«Олигосахариды. Полисахариды»

1. Приведите строение мальтозы и лактозы. Объясните наличие восстанавливающих свойств и подтвердите эти свойства реакциями.

2. Приведите строение сахарозы и объясните причину отсутствия у нее восстанавливающих свойств. Какую конфигурацию имеют аномерные атомы углерода в остатках D-глюкопиранозы и D-фруктофуранозы?

3. Напишите реакции гидролиза мальтозы и лактозы. В какой среде протекают эти реакции? Укажите гликозидную связь.

4. Напишите реакцию гидролиза сахарозы. Дайте понятие инверсии и объясните причину этого явления.

5. Покажите явление цикло-оксо-таутомерии на примере дисахарида: а) мальтозы; б) лактозы. Укажите восстанавливающий фрагмент молекулы. Объясните, почему свежеприготовленный водный раствор сахарозы не мутаротирует.

6. Напишите реакцию взаимодействия мальтозы с йодистым метилом. Назовите продукт реакции. К какому классу органических соединений он относится?

7. Напишите реакцию взаимодействия молочного сахара (лактозы) с этиловым спиртом в присутствии сухого HCl. Назовите полученное соединение. К какой группе органических соединений оно относится и будет ли способно к гидролизу?

8. Напишите реакцию взаимодействия тростникового сахара (сахарозы) с уксусным ангидридом. Назовите получившийся продукт. К какой группе органических соединений он относится и в какой среде гидролизуется?

9. Какие полисахариды называются гомополисахаридами? Приведите примеры.

10. На какие две фракции делится растительный крахмал? Как они различаются по строению?

11. Из каких моносахаридных звеньев построена молекула амилопектина? Напишите строение фрагмента цепи амилопектина.

12. Из каких моносахаридных звеньев построена амилоза? Назовите характер связи между ними. Напишите строение биозного фрагмента амилозы. Чем объясняется образование окрашенного комплекса амилозы с йодом?

13. Из каких моносахаридных звеньев построен гликоген? Какие отличия имеются в строении животного крахмала – гликогена и фракции растительного крахмала – амилопектина? Напишите строение биозного фрагмента основной цепи гликогена и покажите разветвление цепи. Покажите биологическую роль гликогена.

14. Из каких моносахаридных звеньев построена целлюлоза? Напишите строение биозного фрагмента целлюлозы и назовите характер связи между звеньями.

15. Напишите схему полного расщепления растительного крахмала. Какие вещества называются декстринами? Объясните, почему положительная проба Троммера свидетельствует о полном гидролизе крахмала.

16. Напишите схемы взаимодействий целлюлозы с азотной и уксусной кислотами. Назовите продукты реакций и покажите их применение.

17. Из каких моносахаридных звеньев построена пектовая кислота? Напишите строение биозного фрагмента основной цепи пектовой кислоты. Дайте понятие пектиновых веществ и покажите их применение.

18. Какие полисахариды называются гетерополисахаридами?

Лабораторная работа по теме
«Дисахариды и полисахариды»

Опыт 1. Отсутствие восстанавливающей способности у сахарозы

В пробирку поместите 1 каплю 1% раствора сахарозы и 6 капель 10% гидроксида натрия NaOH. Добавьте для разбавления 5-6 капель воды (высота слоя жидкости 18-20 мм). Прибавьте 1 каплю 2% сульфата меди (II) CuSO₄. Образуется прозрачный синий раствор комплексной соли меди (II) с сахарозой. Осторожно нагрейте пробирку над пламенем горелки так, чтобы нагревалась только верхняя часть раствора, а нижняя оставалась без нагревания (для контроля). Нагревайте только до кипения, но не кипятите. Изменение окраски раствора не происходит. Вспомните, что с D-глюкозой в аналогичных условиях происходило изменение окраски верхней части раствора в желто-красную.

Вопросы:

1. Напишите строение сахарозы. Какую конфигурацию имеют аномерные атомы углерода в остатках D-фруктозы и D-глюкозы, входящих в состав молекулы сахарозы?

2. Почему сахароза не способна к цикло-оксо-таутомерии?

3. Объясните причину отсутствия восстанавливающих свойств у сахарозы.

4. Будет ли мутаротировать свежеприготовленный раствор сахарозы?

5. Почему свободная D-глюкоза дает положительную пробу Троммера, а D‑глюкозный остаток в сахарозе этой пробы не дает?

Опыт 2. Восстанавливающая способность лактозы

В пробирку поместите 1 каплю 1% раствора лактозы и 4 капли гидроксида натрия NaOH. Добавьте 1 каплю 2% сульфата меди (II) CuSO₄. Образующийся голубой осадок гидроксида меди (II) при встряхивании пробирки растворяется, образуя синий раствор комплексной соли меди (II) с лактозой. Добавьте для разбавления несколько капель воды до высоты слоя жидкости 18-20 мм. Осторожно нагрейте пробирку над пламенем горелки так, чтобы нагревалась только верхняя часть раствора, а нижняя оставалась для контроля (без нагревания). Нагревайте до кипения. При нагревании цвет верхней части раствора изменяется в желто-красный. Вспомните, что с D-глюкозой наблюдается аналогичный результат (проба Троммера положительная), тогда как в опыте с сахарозой в тех же условиях окраска верхней части раствора не изменяется.

Вопросы:

1. Напишите строение лактозы. Какую конфигурацию имеет аномерный атом углерода в остатке D-галактопиранозы?

2. Какой из моносахаридных остатков в молекуле лактозы способен к цикло-оксо-таутомерии?

3. Объясните причину наличия восстанавливающих свойств у лактозы. Напишите уравнение реакции, лежащей в основе пробы Троммера.

Опыт 3. Качественная реакция на крахмал

В пробирку поместить 5 капель 0,5% крахмального клейстера (на общем столе) и 1 каплю сильно разбавленного раствора йода. Раствор окрашивается в синий цвет. Нагрейте раствор, он обесцвечивается; при охлаждении окраска восстанавливается.

Вопросы:

1. Какой дисахарид является структурной единицей амилозы? Какой тип гликозидной связи осуществляется в этом дисахариде между остатками D-глю­козы?

2. Какую конформацию имеет полисахаридная цепь амилозы?

3. Чем объясняется образование окрашенного комплекса амилозы с йодом (соединение включения)?

Дата добавления: 2014-11-06