Monosacharydy

Monosacharydy, cukry proste – węglowodany nieulegające hydrolizie na mniejsze podjednostki pod wpływem rozcieńczonych kwasów. Cząsteczka zawiera umownie co najmniej 3 atomy węgla. W rodzinie tych związków wyróżnia się tzw. monosacharydy macierzyste, czyli polihydroksyaldehydy o wzorze ogólnym H–[CHOH] n–CHO (aldozy) lub polihydroksyketony o wzorze H–[CHOH]m–CO–[CHOH]n–H (ketozy). Spełniają one zasadniczy wzór sumaryczny węglowodanów Cn(H2O)n. Ogólny termin „monosacharydy” należy traktować jako przeciwstawny do oligo- i polisacharydów, to znaczy jako określający pojedynczą jednostkę bez wiązań glikozydowych z innymi takimi samymi lub podobnymi jednostkami. Obejmuje on nie tylko aldozy i ketozy, lecz także pochodne tych związków, które nie spełniają powyższych wzorów stechiometrycznych, jak na przykład:

Kwas siarkowy (nazwa Stocka: kwas siarkowy(VI)), H2SO4 – nieorganiczny związek chemiczny, jeden z najmocniejszych kwasów – wszystkie układy o mocy większej od kwasu siarkowego 100% nazywa się superkwasami. Bywa zwany krwią przemysłu chemicznego, ze względu na to, że używa się go w bardzo wielu kluczowych syntezach. Sole kwasu siarkowego to siarczany.Hydroliza – reakcja podwójnej wymiany (często odwracalna), która przebiega między wodą i rozpuszczoną w niej substancją. W jej wyniku powstają nowe związki chemiczne. Jest szczególnym przypadkiem liolizy (solwolizy). Często przebiega w obecności katalizatorów (kwasów lub zasad). Hydrolizę wykorzystuje się w przemyśle chemicznym (np. hydroliza wielocukrów na cukry proste lub hydroliza chlorobenzenu do fenolu).

deoksycukry powstające przez zastąpienie jednej lub więcej grup hydroksylowych atomem wodoru. Są one najprostszymi pochodnymi monosacharydów macierzystych.

aminocukry powstające przez zastąpienie grupy hydroksylowej (w biochemii zwykle atomu C2) grupą aminową –NH2.

estry powstające przez zastąpienie atomu wodoru grupy hydroksylowej resztą kwasu, przy czym w zasadzie każda grupa hydroksylowa może brać udział w tworzeniu wiązania estrowego. W przyrodzie najczęściej występują estry z kwasem ortofosforowym, który zazwyczaj łączy się tylko z grupami hydroksylowymi pierwszego lub ostatniego atomu węgla cząsteczki monosacharydu macierzystego. Obok fosforanów monosacharydów znaczenie biologiczne mają również estry z kwasem siarkowym.

Monosacharydy macierzyste są rozpuszczalne w wodzie, mogą tworzyć kryształy, są substancjami bezwonnymi, bezbarwnymi, na ogół charakteryzują się słodkim smakiem, chociaż na przykład β-D-mannoza jest słodko-gorzka. Mogą występować w postaci pierścieniowej, jeśli mają co najmniej 4 atomy węgla w cząsteczce.

Oligosacharydy − oligomery węglowodanowe, które zawierają od 2 do 10 monomerów, którymi są cukry proste (monosacharydy), np. glukoza, fruktoza, galaktoza. Najprostszymi oligosacharydami są dwucukry, z których najbardziej znanym jest sacharoza (zwana także cukrozą). Oligosacharydy składające się z 3 monomerów (trisacharydy): rafinoza i gencjanoza. Z czterech monomerów składa się stachioza. Wiązania pomiędzy poszczególnymi monomerami oligosacharydów to zazwyczaj wiązania O-glikozydowe. Mniejsze oligosacharydy związane z białkami (glikoproteiny) lub lipidami (glikolipidy), wchodzą w skład błon komórkowych. Oligosacharydy determinują na przykład grupy krwi AB0.Glukoza (dokładniej: D-glukoza) – organiczny związek chemiczny, monosacharyd (cukier prosty) z grupy aldoheksoz. Jest białym, drobnokrystalicznym ciałem stałym, z roztworów wodnych łatwo krystalizuje jako monohydrat. Jest bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie (nie zmienia pH roztworu). Ma słodki smak, nieco mniej intensywny od sacharozy.

Wszystkie monosacharydy można podzielić ze względu na liczbę atomów węgla:

3 – triozy

4 – tetrozy

5 – pentozy

6 – heksozy

7 – heptozy

8 – oktozy

9 – nonozy

10 – dekozy

11 – undekozy

12 – dodekozy

a także ze względu na rodzaj grupy karbonylowej:

ketozy (zawierają grupę ketonową C=O)

aldozy (zawierają grupę aldehydową -CHO).

Monosacharydami są, między innymi, pięciowęglowa ryboza i deoksyryboza oraz sześciowęglowa glukoza, fruktoza, mannoza i galaktoza.

Triozy (cukry trójwęglowe) – powszechne w przyrodzie cukry proste zawierające trzy atomy węgla w cząsteczce, o wzorze sumarycznym C3H6O3.Wiązanie glikozydowe – rodzaj wiązania chemicznego pomiędzy atomem C1 fragmentu glikozydowego a dowolną grupą typu −OR, −SR, −SeR, −NR2 lub −CR3.

Cukry proste stanowią monomery, z których zbudowane są disacharydy (dwucukry), oligosacharydy i polisacharydy (wielocukry). Przykładowe disacharydy to:

maltoza (glukoza + glukoza)

sacharoza (glukoza + fruktoza)

laktoza (glukoza + galaktoza).

Bibliografia

Rozdz. P-102 Nomenklatura węglowodanów. W: Barbara Szechner: Nomenklatura Związków Organicznych Rekomendacje IUPAC i Nazwy Preferowane 2013 - Blue Book PL 2016 v3_03-01-2017 Komisja Terminologii Chemicznej PTChem. Łódź: Narodowy Komitet Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej, 2017. ISBN 978-0-85404-182-4. (pol.)

Rozdz. 9 Węglowodany. W: Bronisław Filipowicz, Władysław Więckowski: Biochemia. Wyd. 6. T. 1: Wprowadzające wiadomości z chemii ogólnej, składniki chemiczne ustrojów, metabolizm (enzymy). Warszawa-Łódź: PWN, 1986. ISBN 83-01-00842-3. (pol.)

Elisabeth Percival: The Monosaccharides. W: Marcel Florkin, Elmer H. Stotz: Comprehensive Biochemistry. T. 5: Carbohydrates. Amsterdam, London, New York: Elsevier, 1963. ISBN 978-1-4832-2220-2. LCCN 62-10359. (ang.)