Monozaharidele sunt compui hidroxil-carbonilici, care conin in

O

||

molecula lor, pe lng grupe hidroxil OH, o grupa aldehidica C H

O

||

sau cetonica C-- . In funcie de numrul atomilor de carbon care alctuiesc molecula, monozaharidele se clasifica in :

-dioze (cu 2 atomi de carbon)

-trioze (cu 3 atomi)

-tetroze (cu 4 atomi)

-pentoze (cu 5 atomi)

-hexoze (cu 6 atomi) etc.

Glucoza, C6 H12 O6, este cea mai rspndita hexoza. In natura se gaseste in fructele dulci, in mustul de struguri, in mierea de albine si in toate celulele vegetale. In cantitati mici se gaseste in snge (0,09 %); in urina poate ajunge pana la 10 % in cazul diabetului zaharat. Formula structurala a glucozei este:

O In glucoza cristalizata moleculele au o structura

|| ciclica rezultata prin trecerea unui atom de

1 CH hidrogen de la hidroxilul carbonului 5 sau 4, la

| O

2 H COH ||

| grupa carbonil, --C ,cu care formeaz un

3 HOCH hidroxil nou foarte activ numit hidroxil glicozidic.

| In soluie apoasa, glucoza se gaseste sub

4 HCOH forma a doi izomeri (forma carbonilica si forma

| ciclica), care se gsesc in echilibru dinamic.

5 HCOH

|

6 CH2 OH Glucoza- forma

aciclica sau carbonilica

Obinere. Glucoza se obine in industrie prin hidroliza amidonului (din cartofi sau cereale), cum si prin hidroliza celulozei sub aciunea acizilor minerali diluai (HCl sau H2 SO4),in autoclave, la presiune de 2 at, conform ecuaiei: (H2SO4)

[C6 H10 O5]n + nH2O nC6 H12 O6

Polizaharida Glucoza

(amidon sau celuloza)

Se obine, in funcie de condiiile de lucru, fie un sirop gros, fie o masa incolora, cristalina.

Proprietati. Glucoza este o substana solida, cristalizata, de culoare alba sau glbuie, solubila in apa. Este aproximativ de doua ori mai puin dulce dect zaharul. Prin oxidarea glucozei se obine acidul gluconic, iar printr-o oxidare mai naintata, acidul zaharic.

O proprietate chimica importanta a glucozei o constituie faptul ca ea fermenteaz, sub influenta zimazei din drojdia de bere, cu formare de alcool etilic si dioxid de carbon:

Zimaza

C6 H12 O6 2 CH3 CH2OH 2 CO2

Intrebuintari. Glucoza se intrebuinteaza la prepararea alcoolului etilic, a dioxidului de carbon si la prepararea produselor zaharoase in locul zaharului, la fabricarea oglinzilor, in industria textila la imprimarea tesaturilor, la prepararea vitaminei C pe cale sintetica etc.

Fructoza sau zaharul din fructe, C6H12O6 , se gaseste mpreuna cu glucoza in fructele dulci si in miere. Fructoza este o cetoza, o funcie mixta de alcool si cetona.

Structura chimica. Ca si in cazul glucozei, moleculele fructozei cristalizate au o structura ciclica. In stare libera are forma piranozica, iar in combinaii se gaseste in forma furanozica:

CH2 OH CH2 OH

| |

HOC HOC

| |

HOCH HOCH | | O

HCOH O ; HCOH

| |

HCOH HC

| |

CH2 CH2 OH

|

Fructofuranoza Fructopiranoza

In soluie apoasa, intre forma carbonilica si cele doua forme ciclice (piranozica) si (furanozica) se stabilete un echilibru dinamic.

Preparare. Fructoza se obine prin hidroliza zaharozei cu acizi diluai:

( H2SO4)

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Zaharoza Glucoza Fructoza

Proprietati. Fructoza este o substana solida, cristalizata, de culoare alba, solubila in apa. Este mai dulce dect zaharoza de 1,52 ori si dect glucoza de 2,2 ori.

Formulele perspectivice ale celor doua forme ciclice ale fructozei sunt:

H HOCH2 O

H |6 O 1 CH2 OH OH

H 5 2

5 2 H HO

H HO H 1 CH2OH

HO OH OH H

OH H

Fructopiranoza Fructofuranoza

Intrebuintari. Fructoza se intrebuinteaza la nlocuirea altor produse care conin zahar si in special in alimentaia suferinzilor de diabet.

Dizaharidele sunt rezultate din unirea a doua molecule de hexoza, prin eliminarea unei molecule de apa.

-H2O

2 C6H12O6 C12H22O11

Monozaharida Dizaharida

Dizaharidele sunt substane cristalizate, solubile in apa si insolubile in dizolvani organici. Cele mai importante dizaharide sunt: zaharoza, maltoza, lactoza si celobioza.

Zaharoza, C12H22O11 ,este foarte rspndita in regnul vegetal. Se gaseste in tulpina trestiei de zahar, in sfecla de zahar, in morcovi, pepeni galbeni, zmeura, piersici, caise etc.

Structura chimica a zaharozei. Zaharoza este formata dintr-o molecula de glucoza si o molecula de fructoza, cu eliminare de apa, care se face intre cei doi hidroxili glicozidici ai glucozei si fructozei.

CH2OH CH2 OH

| |

H--1C OH H O2C HC OC

| | | |

HCOH HOCH -H2 O HC OH HOCH

| | O | O | O

HOCH O HCOH HOCH HCOH

| | | |

HCOH HC HCOH HC

| | | |

HC CH2OH HC CH2 OH | |

CH2OH CH2OH

Glucoza Fructoza Zaharoza

Obinerea zaharului din sfecla de zahar. Pentru a obine zaharul din sfecla de zahar se fac o serie de operaii, dintre care cele mai importante sunt: splarea si tierea sfeclei; obinerea sucului zaharat; purificarea sucului; concentrarea si cristalizarea; separarea cristalelor de sirop si albirea zaharului; rafinarea.

Proprietati fizice. Zaharoza este un corp solid, cristalizat, incolor. Se topete la 185; nclzit peste 185 se ingalbeneste, devine bruna si apoi se transforma in crbune de zahar. Este solubila in apa si insolubila in alcool.

Proprietati chimice. Prin hidroliza zaharozei cu acizi se obine un amestec de glucoza si de fructoza. Amestecul rezultat se mai numete zahar invertit, iar hidroliza care are loc se numete invertirea zaharului:

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Glucoza Fructoza

ntrebuintari. Se intrebuinteaza in alimentaie, fiind o substana cu o mare valoare alimentara, gustoasa si asimilata uor de organism. Prin asimilarea unui gram de zaharoza in organism se obin 3,7- 4,2 cal.

Zaharul este un aliment preios pentru om si servete ca materie prim in fabricile de produse zaharoase (bomboane, ciocolat etc.).

Polizaharidele sunt rspndite att n regnul vegetal ct si n cel animal, avnd o mare important biologic. Dintre polizaharidele vegetale se mentioneaza amidonul si celuloza. Dintre cele de origine animal se mentioneaz glicogenul.

Polizaharidele se obin prin eliminarea a n molecule de ap ntre mai multe molecule de monozaharide:

n C6 H12O6 n H2O [C6H10O5]n

Monozaharid Polizaharid

Proprietti. Au aceeai structura macromolecular; nu au gust dulce; prin nclzire nu se topesc.

Structura. Amidonul [C6H10O5] n este un amestec de doua polizaharide: amiloza si amilopectina.

Amidonul este o polizaharida cu structura macromoleculara. Se gaseste aproape in toate plantele cu clorofila. Se formeaz in partile verzi ale plantelor si, in special, in fructe, dar nu ramane mult timp in ele; O parte este trecuta intr-o forma solubila, ce servete ca hrana plantei, iar alta parte se depune ca amidon insolubil in rdcinile, tulpinele si seminele plantelor.

Fotosinteza. Sinteza amidonului din CO2 si H2O in celulele verzi ale plantelor, sub influenta luminii solare si in prezenta clorofilei, se numete fotosinteza.

Reaciile care au loc in procesul fotosintezei sunt:

6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 -- nH2O

nC6H12O6 [C6H10O5]n

Glucoza AmidonDe obicei, industrial, amidonul se obine din cartofi sau faina de gru, prin splare cu apa, care antreneaz mai uor amidonul dect celelalte cumponente.

Amidonul se prezint ca o pulbere fina, de culoare alba mai mult sau mai puin strlucitoare. Este insolubil in apa rece, iar cu apa calda, la ~500 formeaz soluii vscoase care la rece devin un gel numit coca.

Prelucrarea amidonului. Amidonul poate fi prelucrat in produse de importanta alimentara si industriala. In acest scop se folosesc diferite reacii chimice, cea mai importanta fiind hidroliza. In industrie, hidroliza acida a amidonului este folosita la prepararea glucozei, iar hidroliza enzimatica, la obinerea etanolului.

Celuloza [C6H10O5]n este o polizaharida cu structura macromoleculara, care constituie componentul principal al pereilor celulari din plante. Se prezint sub forma de macromolecule filiforme. In plante, celuloza se formeaz prin procese biochimice complicate:

6nCO2+5nH2O [C6H10O5]n +6nO2In stare pura, celuloza se fabrica din fibrele de bumbac. In industrie, celuloza se obine, din lemn, stuf, si paie.

Proprietati. Celuloza este o substana alba, cu structura macromoleculara fibroasa, fara gust si fara miros, insolubila in apa, in acizi minerali diluai cat si in dizolvani organici.

Structura celulozei. Macromolecula filiforma a celulozei este formata din resturi de D-glucopiranoza unite intre ele prin atomi de oxigen.

Studiul reaciilor de esterificare a dus la concluzia ca in fiecare grupa C6H10O5 sunt coninute trei grupe hidroxli. Pe aceasta baza, formula moleculara a celulozei se poate scrie astfel:

OH

[C6H7O2(OH)3]n sau C6H7O2 OH

OH n

Hidroliza celulozei. In prelucrarea celulozei hidroliza prezint o deosebita importanta, deoarece permite obinerea glucozei din celuloza; glucoza rezultata la rndul ei, poate fi transformata in alcool etilic.

O reacie chimica importanta folosita in prelucrarea celulozei este esterificarea. Celuloza, datorita celor trei grupe hidroxil, se comporta ca un polialcool si da reacii in care grupele OH sufer schimbri. Dintre acestea, cele mai importante sunt reacii de formare ale esterilor celulozei.

Glicogenul [C6H10O5] este denumit amidonul regnului animal. Este o polizaharida, care se gaseste in toate celulele organismului, fiind depozitata mai ales in ficat unde este sitetizata, de glucoza. Se mai gaseste in muchi, creier si nervi. Cantitatea de glicogen din muchi descrete foarte mult in timpul unei munci fizice intense si continue sau in inaniie. Este o pulbere alba, solubila in apa calda. Este insolubil in alcool. Cu iodul da o coloraie roie- violeta, caracteristica. Culoarea dispare la fierbere si reapare la rece, ca in cazul amidonului.

Prin hidroliza acida, glicogenul se scindeaz in glucoza. Prin hidroliza enzimatica glicogenul din ficat este transformat in glucoza, care este transportata in muchi si in alte organe, de ctre singe. O parte din glucoza reface glicogenul si aa se explica prezenta glicogenului in muchi (pana la 4%) si in alte esuturi. In timpul activitatii musculare, glicogenul trece in acid lactic printr-un proces exoterm, dnd energia necesara producerii travaliului muscular.

Glucoza

Glucoza este compusul organic, apartinand clasei zaharidelor, care are formula chimica C6H12O6.Desi are aceeasi formul chimic, fructoza este diferita fata de glucoza prin modul de legare a atomilor. Astfel, glucoza are o singura grupare de alcool primar, pe cand fructoza are doua grupari de alcool primar.

STRUCTURA

Glucoza contine sase atomi de carbon si o grupa carbonil (specific aldehidelor) si este numita uneori aldohexoza. In natura, in unele plante, glucoza exista sub forma de structura aciclica; in altele, ea poate fi gasita sub forma ciclica. Teoretic, structura ciclica a glucozei apare in urma interactiunii dintre grupa carbonil si grupele hidroxil de la carbonii cu numerele 4 i 5. Aceste interactiuni sunt reactii de aditie a grupelor hidroxil amintite la grupa carbonil. In solutie apoasa, cele doua forme se afla in echilibru, si la un pH 7, forma ciclica este predominanta.

La formarea structurii ciclice a glucozei, apare la fosta grupa carbonil o noua grupare hidroxil, care se numete hidroxil glicozidic si care are o reactivitate mai mare decat celelalte grupe hidroxil din molecula. In acest caz, numerotarea carbonilor incepe de la primul carbon de dupa oxigenul din ciclu, in sens orar.

IZOMERIGlucoza are patru centre optice, deci teoretic glucoza poate avea 15 stereoizomeri optici. Doar sapte dintre acestia sunt gasiti in natura, iar dintre ei, cei mai importanti sunt galactoza (Gal) si manoza (Man). Acesti opt izomeri (incluzand si glucoza) sunt toti diastereoizomeri unul fata de celalalt si apartin seriei-D.

In cazul glucozei (dar si al fructozei, in mod echivalent), un alt centru asimetric la carbonul 1 (numit carbonul anomeric) este creat cand glucoza trece in forma ciclica si se formeaza doua structuri inelare, numite anomeri (un caz particular de izomeri) -glucoza si -glucoza. glucoza este acea structura a glucozei in care grupele hidroxil de la carbonii cu numerele 1 i 4 se afla de aceeasi parte a planului ciclului hexagonal, iar glucoza este structura in care cei doi hidroxili se afl de parti diferite ale planului. Formele si pot trece dintr-una in alta in solutie apoasa pe o perioada de cateva ore, stabilizandu-se la un raport : 36:64.

Transformarea glucozei din structura aciclica (D-glucoza) in structura ciclica (-glucoza)

PROPRIETATI FIZICE

Glucoza este o substanta solida, cristalizata, incolora si solubila in apa. Are un gust dulce. Punctul sau de topire este foarte ridicat, deoarece intre numeroasele sale grupari hidroxil (-OH) se formeaz multe legaturi de hidrogen. Cand sunt incalzite, toate monozaharidele (nu numai glucoza) se descompun inainte de a se topi, in carbon si apa, reactie numita carbonizare. Glucoza are 75% din puterea de indulcire a fructozei (care este luata ca unitate).PROPRIETATI CHIMICE

Reactii la grupa carbonilReactii comune aldehidelor si cetonelorIn aceasta reactie se aditioneaza o molecula de hidrogen diatomica la o molecula de glucoza, aditia avand loc la dubla legatur dintre oxigen si carbon. Legatura pi dintre cei doi atomi se rupe, iar cate un atom de hidrogen se leaga la fiecare dintre ei ai astfel se produce hexitolul (sorbitol).

INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/math/9/7/c/97cf2082ab45c1011844af6754114e42.png" \* MERGEFORMATINET

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:Hexitol_small.png" \o "Hexitol"

Reacii caracteristice aldehidelor

INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/math/a/6/b/a6bfd5c13a62e47632c506cd7b77bfeb.png" \* MERGEFORMATINET

HYPERLINK "http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:Gluconic_acid_small.png" \o "Acid gluconic"

Reactii la grupa hidroxilReactia de esterificareGlucoza, in reactie cu clorura acidului acetic, produce esterul pentacilat al glucozei si acid clorhidric.

Reactia de eterificareReactia de eterificare are loc doar cu un ester anorganic, precum sulfatul acid de metil.

Reactia de fermentatieAceasta reactie are loc in prezenta de enzime, care au rol de biocatalizator. Astfel, din glucoza rezulta alcool etilic ai dioxid ce carbon.

OBTINERE

Naturala1. Glucoza este unul dintre produsii de fotosinteza a plantelor si a unor procariote. Se gaseste indeosebi in sucul fructelor dulci ale plantelor.

2. La animale si ciuperci, glucoza este rezultatul descompunerii glicogenului, proces numit glicogenoliza. La plante, se descompune amidonul.

3. La animale, glucoza este sintetizata in ficat si rinichi din intermediari care nu sunt carbohidrati, precum piruvat si glicerol, proces numit gluconeogeneza.ROL BIOLOGIC

Se poate specula asupra carui fapt se datoreaza raspandirea atat de mare a glucozei, si nu a altor monozaharide, precum fructoza. Glucoza se poate forma din formaldehida in conditii abiotice, deci se poate ca ea sa fie fost disponibila pentru sistemele biochimice primitive. Glucoza este foarte raspandita in regnul animal si vegetal, si este principala oza din organismul uman.SURSA DE ENERGIE

Glucoza este un combustibil esential in biologie. Carbohidratii reprezinta sursa principala de energie pentru corpul uman, producnd 4 kilocalorii (17 kilojouli) pe gram. Descompunerea carbohidratilor (amidonul, de exemplu) produce mono si dizaharide, iar o mare parte dintre produsi este glucoza. Prin glicoliza si prin reactiile ciclului acidului citric, glucoza este oxidata pentru a forma dioxid de carbon si apa, rezultand si energie, in principal sub forma de ATP.

Este distribuita in toate celulele si fluidele organismului, cu exceptia urinei. In ser, concentratia de glucoza (glicemie) normala este de 80-110 mg/dl. Meninerea glicemiei in limite constante este asigurata prin actiunea antagonista a doi hormoni ai pancreasului endocrin: insulina (hipoglicemiant) ai glucagon (hiperglicemiant). Cresterea cantitatii de glucoza in sange este specifica diabetului zaharat, iar in urina (glicozurie) apare numai cand glicemia depaseste 160-180 mg/dl.Metabolismul fructozei i deficienele enzimaticeFructoza este adus n organism sub form de zaharoz, care, prin hidroliz intestinal, formeaz glucoz i fructoz.

La nivelul ficatului este transformat fructoza n glucoz.

n cazul unor concentraii mari de fructoz n snge, o parte din fructoz este fosforilat sub aciunea hexokinazei nespecifice, n muchi i esutul adipos, n fructoza 6 P. Hexokinaza are afinitate mic pentru fructoz.

Calea major de metabolizare a fructozei are loc sub aciunea enzimei nespecifice, fructokinaza, dependent de ATP i ionii de K+, enzim prezent n ficat, rinichi, intestin. n urma fosforilrii va rezulta fructoza-1-P, procesul de fosforilare fiind de 10 ori mai rapid dect la glucoz. Aceast enzim este absent n ficatul fetal.

Fructokinaza nu este dependent de insulin, astfel se explic posibilitatea de a utiliza fructoza de ctre diabetici.

Fructoza 1 P rezultat este scindat sub aciunea aldozei B (fructoz 1 P aldoz), enzim prezent exclusiv n ficat, la dou trioze: gliceraldehida i dihidroxiacetonfosfatul.

Aldehida gliceric, este fosforilat ulterior sub aciunea gliceraldehidkinazei i n prezen de ATP. Gliceraldehid-fosfatul rezultat parcurge calea glicolitic spre piruvat, sau n funcie de necesiti, poate genera glucoz.

Exist posibilitatea de interconversiune ntre dihidroxiaceton-P i gliceraldehid-P, care asigur echilibrul ntre acestea n vederea condensrii lor sub aciunea aldolazei A (fructozo-1, 6 DP-aldolaza) n fructozo-1, 6-difosfat. Sub aciunea fructozdifosfatazei, fructozo-1, 6-difosfatul este transformat n fructozo-6-P. Fosfoglucoizomeraza transform fructozo-6-P n glucozo-6-P, care apoi izomerizeaz la glucozo-1-P sub aciunea glucoizomerazei.

Trebuie remarcat c fructoza se sustrage controlului exercitat de ctre enzima limitant de vitez a glicolizei, PF-1-k, ceea ce i permite o alimentare necontrolat a procesului de neolipogenez cu substrate i s aib n consecin aciune aterogen.

n veziculele seminale ca i n cristalin, fructoza se obine chiar din glucoz pe calea sorbitolului, n care se presupune aciunea conjugat a enzimelor aldoz-reductaza-NADPH dependent i a sorbitol-DH-NAD dependent.

n lichidul seminal, fructoza se angajeaz n glicoliz i ciclul Krebs, fiind combustibilul preferenial al spermatozoidului.

n cristalin, conversia glucoz-fructoz este semnificativ i la concentraii mari de glucoz.

n diabetul zaharat, aciunea aldoz-reductazei fiind crescut, duce la acumulare de sorbitol i deci la depleia de NADPH, cofactor al glutation-reductazei, enzim cu rol n aprarea antioxidant.

Sorbitolul, neputnd traversa membrana cristalinului, determin instalarea retinopatiei i cataractei diabetice prin modificrile osmotice i deprimarea statusului antioxidant celular.

Fiind considerat o toxin tisular, sorbitolul contribuie i la patogeneza neuropatiei i nefropatiei diabetice alturi de perturbarea metabolismului fosfgatidil-inozitolilor i activitii Na+, K+, ATP-azei. Inhibarea cii poliolice previne att instalarea cataractei ct i a retinopatiei.

Evoluiile metabolice posibile pentru fructoz sunt reprezentate n figura de mai jos:

Deficiene enzimatice n metabolismul fructozei

Deficiena ereditar a aldolazei B duce la intolerana ereditar la fructoz.

Acumularea F-1-P inhib glucoz6fosfataza i glicogen fosforilaza i astfel, glucoza va fi sechestrat n ficat ca ester fosforic, ceea ce explic crizele de hipoglicemie induse de fructoz. Manifestrile clinice sunt mult mai severe la copii. Poate aprea i o deficien de F-1,6-DP-az ca o consecin ereditar la fructoz, care duce tot la hipoglicemie.

Creterea aldolazei poate duce la fibroz sau la ciroz hepatic.

Deficiena fructozo-kinazei hepatice, o anomalie benign, evolueaz cu fructozemie i fructozurie, fr a produce manifestri clicnice. n astfel de situaii, pacienii pot metaboliza aproximativ 90% din fructoz.

Deficiena ereditar a hexokinazei duce la acumularea de fructoz n snge, urmat de eliminare (fructozurie esenial).

Evoluii metabolice posibile pentru fructoz

_1108401705.bin