Изомеризация моносахаридов

Взаимодействие моносахаридов с кислотами

Моносахариды, являясь производными спиртов, могут взаимодействовать с кислотами с образованием сложных эфиров. Наиболее важные производные — фосфорные эфиры сахаров – сахарофосфаты.

Донор фосфорной кислоты — АТР, в молекуле которой расщепляется высокоэнергетическая связь. Под действием фермента гексокиназа остаток фосфорной кислоты переносится на глюкозу к первому углеродному атому (рис. 6).

Рис. 6. Образование фосфорного эфира глюкозы

Глюкозо-1-фосфат и другие фосфорные эфиры содержат по одному остатку фосфорной кислоты, взятой от АТР, следовательно, фосфорные эфиры получили и какую-то часть химической энергии от АТР. Фосфорные эфиры углеводов отличаются запасом энергии и большей лабильностью, способностью вступать в биохимические реакции. В виде фосфорных эфиров сахара участвуют в биохимических реакциях. Среди этих реакций можно выделить мутацию, эпимеризацию, перенос двух- и трехуглеродных остатков и др.

Превращения моносахаридов по типу альдоза—кетоза обычно проходят в виде сахарофосфатов. В растениях широко распространены глюкозо-6-фосфатизомераза, катализирующая превращение глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат. Рибозо-5-фосфатизомераза превращает рибозо-5-фосфат в рибулозо-5-фосфат; триозофосфатизо-мераза переводит глицеральдегид-3-фосфат в дигидрооксиацетонфосфат.

Фосфорные эфиры сахаров способны к мутации, т. е. к перемещению фосфатной группы внутри молекулы сахарофосфата. Реакцию катализируют ферменты, относящиеся к классу изомераз, подклассу мутаз:

Фосфоглюкомутаза

Глюкозо-1-фосфат ¾¾¾¾¾¾¾¾¾® Глюкозо-6-фосфат

При эпимеризации происходит изменение конфигурации при одном из асимметрических углеродных атомов моносахарида. Эти реакции катализируются ферментами-эпимеразами, которые также относятся к классу изомераз. Субстратами для действия этих ферментов являются сахарофосфаты или производные уридиндифосфата:

Рибулозо-5-фосфат ¾¾¾® ксилулозо-5-фосфат

Реакция катализируется ферментом рибулозофосфат-3-эпимераза, который широко распространен в природе и участвует в реакциях цикла Кальвина.

Следующим примером эпимеризации может служить реакция:

UDP-глюкоза UDP-галактоза

В этом случае катализатором является фермент UDP-глюкоза-4-эпимераза.

6.8 Взаимодействие моносахаридов с аминокисло-тами – реакция меланоидинообразования

Высокая реакционная способность обусловливает участие моносахаридов в разнообразных сложных превращениях, которые протекают в процессе технологической обработки растительного сырья. Под влиянием повышенных температур, кислой или щелочной рН среды, высокой влажности, характерных для многих технологических процессов, например при выпечке хлеба, тепловой сушке, стерилизации консервов, ферментации табака и чая, старении коньяка моносахариды участвуют в реакциях неферментативного характера, вызывающих потемнение обрабатываемых продуктов. Эти реакции получили название реакций меланоидинообразования.

При меланоидинообразовании происходит взаимодействие восстанавливающих сахаров — моносахаридов, дисахаридов и продуктов гидролиза полисахаридов с аминокислотами, пептидами и белками с образованием темноокрашенных продуктов — меланоидинов, как правило, трудно или нерастворимых в воде.

Химизм реакции до конца не установлен. Считают, что на первом этапе происходит разложение исходной аминокислоты и реагирующей с ней восстанавливающего сахара. Из аминокислоты образуется соответствующий альдегид, аммиак и углекислый газ, а из сахара фурфурол или оксиметилфурфурол. Альдегиды обладают определенным запахом и придают аромат пищевым продуктам. Фурфурол или оксиметилфурфурол далее реагируют с другой аминокислотой с образованием желто-коричневых пигментов.

Из аминокислот легче всего вступает в эту реакцию самая дефицитная аминокислота лизин, из-за чего снижается биологическая ценность продукта.

Дата добавления: 2015-07-13