Bài giảng Hóa học Glucid (Carbonhydrat) - Trần Huy Thịnh

id 
  Là các dẫn xuất aldehyd hoặc ceton của các polyalcol. 
(Một C là nhóm carbonyl; các C còn lại gắn với –OH) 
  Không phân nhánh có từ 3-8 C 
  Chúng không bị thủy phân thành các phần tử nhỏ hơn 
  Aldose: Có nhóm aldehyd (carbon 1) 
  Cetose: Có nhóm ceton (carbon 2) 
CH2OH 
Cách gọi tên monosaccharid 
  Danh pháp:số carbon + 
“ose”. 
  triose = 3 carbon 
  tetrose = 4 carbon 
  pentose = 5 carbon 
  hexose = 6 carbon 
 CH2OH 
  Thêm tiếp đầu ngữ aldo- hay ceto- biểu 
thị chức khử aldehyd hay ceton. 
  Aldohexose 
  Cetohexose 
  Tên riêng: 
  Glucose (Aldohexose) 
  Fructose (Cetohexose) 
Phân loại 2 monosaccharid sau: 
Test nhanh 
 A B 
Công thức hình chiếu Fischer 
  Dùng biểu diễn cấu tạo thẳng của carbohydrat 
  C oxy hóa cao nhất ở vị trí trên cùng (C1) 
  Dùng đường nằm ngang cho các liên kết về phía trước 
  Dùng đường thẳng đứng cho các liên kết về phía sau 
Đồng phân D và L 
  Theo quy ước, L chỉ cấu trúc có nhóm —OH của 
C* (Carbon bất đối xứng) cuối cùng về phía tay trái 
  D chỉ cấu trúc có nhóm —OH của C* về phía tay phải 
L D 
D và L Monosaccharid 
  Hóa lập thể được xác định bằng C bất đối ở xa nhóm 
carbonyl nhất 
  Phần lớn monosaccharid tìm thấy trong tự nhiên thuộc 
dãy D 
D 
D L 
Test nhanh 
  Hãy chỉ ra đồng phân dãy D và L : 
 Ribose Threose Fructose 
Các đồng phân epimer 
  Các đường chỉ khác nhau 1 trung tâm dị lập thể 
D-Glucose 
  Là hexose phổ biến nhất, 
còn gọi dextrose 
  Có trong hoa quả, si rô và 
mật ong 
  aldohexose có công thức 
phân tử C6H12O6 
  Là đường có trong máu 
  Đơn vị cấu tạo của nhiều 
disaccharid và 
polysaccharid 
D-Fructose 
  Cetohexose C6H12O6 
  Khác glucose ở C1 và C2 (vị trí của 
nhóm carbonyl) 
  Là carbohydrat có vị ngọt nhất (thứ hai 
là sucrose) 
  Tìm thấy trong nước quả và mật ong 
  Sinh ra từ thủy phân sucrose 
  Chuyển thành glucose trong cơ thể 
D-Galactose 
  Aldohexose 
  Khác D-glucose ở C4 
  Không tìm thấy dạng tự do trong 
tự nhiên 
  Sinh ra từ lactose, một 
disaccharid (trong sữa) 
  Vai trò quan trọng trong màng tế 
bào hệ thần kinh trung ương 
Hãy ghi nhớ! 
Ghi nhớ! 
Hemiacetal hay hemicetal 
 (bán acetal hay bán cetal) 
  Hemiacetal là gì?Phản ứng giữa nhóm aldehyd hoặc ceton với 
alcol tạo bán acetal 
  Hemiacetal được tạo thành như thế nào? 
  Nếu alcol và carbonyl trong nội phân tử liên kết với nhau sẽ tạo 
thành cái gì? Bán acetal nội phân tử. 
Cấu tạo vòng của monosaccarid 
  Các monosaccarid có từ 5 C trở nên thường có cấu trúc vòng, thường tạo vòng 5- hoặc 6-
cạnh 
  Nhóm Hydroxyl ở C5 phản ứng với aldehyd hoặc ceton 
  Công thức Haworth biểu diễn cấu trúc vòng 
  Được biểu diễn từ công thức hình chiếu Fischer 
  C1 ở phía bên tay phải 
  Cấu trúc vòng của đồng phân dãy D có nhóm CH2OH cuối cùng ở phía trên mặt phẳng 
vòng(C6) 
  Nhóm –OH ở bên trái trong công thức thẳng(C3) ở phía trên 
  Nhóm –OH ở bên phải trong công thức thẳng (C2, C4) ở phía dưới 
Pyranose 
  Giống như nhân Pyran 
Đồng phân α và β của D-Glucose 
Cấu trúc vòng của Fructose 
  Là cetohexose, fructose tạo cấu trúc vòng khi nhóm —OH 
ở C5 phản ứng với nhóm ceton ở C2 
  Tạo vòng 5 cạnh 
  furanose: giống nhân furan 
α-D-Fructose β-D-Fructose 
Pyranose và Furanose 
Sự chuyển dạng của 
monosaccharid 
  Trong dung dịch, các 
dạng cấu trúc vòng và 
thẳng có thể chuyển đổi 
qua lại 
  Sự chuyển đổi giữa 2 
dạng đồng phân alpha và 
beta gọi là Mutarotation. 
  Chỉ có một lượng rất nhỏ 
saccharid ở dạng mạch 
thẳng 
1/3 2/3 
Tính ổn định của cấu 
trúc vòng 
  Vòng Pyranose không phải ở dạng 
phẳng 
  Cấu trúc dạng ghế là ổn định nhất 
Viết cấu tạo vòng của α-D-galactose: 
Test nhanh 
α-D-galactose 
Tính chất hóa học của 
monosaccarid 
  Oxy hóa nhóm aldehyd của aldose 
  Tạo acid aldonic 
  Khử nhóm carbonyl của aldose hoặc cetose 
  Alditol 
  Phản ứng giữa nhóm –OH bán acetal với alcol tạo acetal 
hoặc cetal 
  Glycosid 
Oxy hóa Monosaccharid 
  Aldose → acid aldonic 
Đường khử (Reducing Sugar) 
  Tất cả các monosacarid đều có tính khử (bị oxy hóa) 
  Thử nghiệm Benedict 
  Nhóm Carbonyl bị oxy hóa thành acid carboxylic 
  Cu++ bị khử 
Khử các monosaccharid 
  Sự khử nhóm 
carbonyl sinh ra các 
polyalcol, hay các 
alditol 
  D-Glucose bị khử 
thành D-glucitol (còn 
gọi là sorbitol) 
Tính chất hóa học của 
monosaccarid 
  Sự chuyển dạng lẫn nhau của monosaccarid: glucose, 
fructose và mannose có thể chuyển dạng lẫn nhau 
trong môi trường kiềm yếu 
  Dẫn xuất este: các este phosphat đóng vai trò quan 
trọng trong chuyển hóa glucid. 
 Các Glycosid và liên kết 
glycosid 
  Khi một monosaccharid dạng vòng phản ứng với một alcol: 
  Tạo ra một glycosid (acetal) 
  Liên kết được tạo thành là liên kết glycosid (a hoặc b) 
β-D-Glucose Methanol Methyl-β-D-glucoside 
+ H2O 
Disaccharid 
  Là oligosaccharid 
  Bao gồm 2 monosaccharid 
 Disaccharid Monosaccharid 
  Maltose + H2O Glucose + Glucose 
  Lactose + H2O Glucose + Galactose 
  Sucrose + H2O Glucose + Fructose 
H+ 
Maltose 
  Đường kẹo mạch nha 
  Hai phân tử D-glucose 
liên kết với nhau bởi liên 
kết α-1,4-glycosid 
  Sinh ra từ thủy phân tinh 
bột 
  Có tính khử 
Tên gọi của Disaccharid 
  Gọi tên đường thứ nhất 
  Thêm furano hoặc pyrano 
  Liên kết glycosid ở trong ngoặc đơn(# → #) 
  Gọi tên đường thứ hai 
Lactose và Sucrose 
  Lactose 
  Đường sữa 
  Galactose và glucose 
  Liên kết β-1,4-glycosid 
  Có tính khử 
  Sucrose 
  Đường ăn 
  Glucose và fructose 
  Liên kết α,β-1,2-glycosid 
  Không có tính khử 
Độ ngọt của các chất có vị 
ngọt 
  Đường và các chất ngọt nhân 
tạo khác nhau về độ ngọt 
  Mỗi chất ngọt được so với 
sucrose, quy ước giá trị là 100 
  Aspartame 
  L aspartyl phenylananyl 
metyl este. 
  Nguy hiểm với bệnh nhân 
phenylketonuric 
Polysaccharid 
  Còn gọi là glycan 
  Là carbohydrat phức tạp 
  Các monosaccharid liên kết với nhau 
bởi liên kết glycosid 
  Có thể mạch thẳng hoặc phân nhánh 
  Polysaccharid thuần 
  Do 1 loại monosaccharid tạo nên 
  Polysaccharid tạp 
  > 1 loại monosaccharid 
  Các chuỗi lặp lại 
  Cấu trúc được xác định bằng phương 
pháp thủy phân (glycosidase) và NMR 
Polysaccharid 
1. Thuần 
  Cấu trúc: 
  Cellulose 
  Chitin 
  Dự trữ: 
  Tinh bột (Amylose và Amylopectin) 
  Glycogen 
2. Tạp: Glycosaminoglycan 
D-Glucose 
Cellulose 
  Thành tế bào thực vật 
  Polyme mạch thẳng 
  Có thể tới 15000 gốc Glc 
  Liên kết β-1→4 glycosid 
  Dạng sợi rất chắc 
  Không tan trong nước 
  Bị thủy phân bởi cellulase (chậm) 
  Có ở động vật ăn cỏ, mối, nấm gỗ 
Cấu trúc của Cellulose 
  Các chuỗi thẳng song song 
  Các liên kết H giữa các 
chuỗi 
Chitin 
  Tương tự cellulose, trừ –OH ở C2 được thay bởi acetamid 
  Dẫn xuất osamin 
  Polyme của N-acetyl-D-glucosamin 
  Rất cứng 
  Cấu tạo bộ xương của động vật chân đốt 
Tinh bột 
  Thành phần chính trong bữa ăn của người 
  Nguồn cung cấp năng lượng chính trong nhiều loại thực phẩm 
  Cấu tạo gồm amylose (15-25%) và amylopectin (75- 85%) 
  Amylose 
  Đơn vị cấu tạo là glucose 
  Mạch thẳng do liên kết α-1,4 glycosid 
  Tạo xoắn trái 
  Amylopectin 
  Phân nhánh (~ 24- 30 gốc có một nhánh) 
  Liên kết α-1,4- tạo mạch thẳng và liên kết α-1,6-glycosid ở chỗ phân 
nhánh 
Glycogen 
  Là dạng tinh bột động vật 
  Cấu trúc tương tự amylopectin, nhưng phân nhánh 
nhiều hơn, nhánh ngắn hơn 
Thủy phân polysaccharid 
  Enzyme trong nước bọt và dạ dày (amylase, một 
glycosidase) có thể thủy phân liên kết α-1,4 glycosid 
trong tinh bột, nhưng không thủy phân được liên kết 
β-1,4 glycosid của cellulose 
Glycosaminoglycan 
(polysacharid tạp) 
  Tạo matrix giống như gel bao quanh collagen ở sụn, 
gân, xương 
  Polysaccharid không phân nhánh 
  Độ đàn hồi và độ quánh cao 
  Xen kẽ acid uronic và hexosamine 
  Thường chứa các nhóm sulfat 
Glycosaminoglycan 
Summary of Polysaccharides 
Mục lục, phần 2 
  Các chất liên hợp glucid (Glycoconjugates) 
  Glycolipid 
  Glycoprotein 
 Proteoglycan 
 Peptidoglycan 
  Xác định cấu trúc của carbohydrat 
Các chất liên hợp glucid 
(Glycoconjugates) 
  Liên kết đồng hóa trị giữa carbohydrat và các sinh phân tử 
  Glycoprotein 
  Glycolipid 
  Chức năng của các oilgosaccharid: 
  Cấu trúc 
 Ưa nước (protein surface) 
 Cấu hình hạn chế 
  Tính phản ứng 
 Kết gắn bề mặt và ảnh hưởng đến tính phản ứng 
  Nhận biết bề mặt 
 Đánh dấu các protein 
 Giao tiếp giữa các tế bào 
Glycolipid 
  Lipid cấu trúc màng 
  Đầu ưa nước là các 
oligosaccharid 
  Các vị trí nhận biết 
Glycoprotein 
  Protein liên kết với carbohydrat 
  Microheterogeneity 
  Thành phần thay đổi 
  Phần glucid có thể chiếm 1-70% hoặc hơn 
  Nhiều chức năng khác nhau 
  Cấu trúc, vận chuyển, enzym, receptor... 
  Chuỗi carbohydrat 
  Thường ngắn (oligosaccharid) 
  Có thể phân nhánh 
  Được tổng hợp bằng các phản ứng enzym 
  Liên kết đồng hóa trị với polypeptid 
Proteoglycans 
  Sự kết hợp của protein với 
glycosaminoglycan ở ngoài 
tế bào 
  Lõi là protein 
  Oligosaccharid tạo liên kết 
glycosid với O của Ser hay 
Thr 
Proteoglycan Aggregates 
  Bộ khung 
  4000-40000 Å 
  Đơn phân tử hyalurnoat 
  Các Protein 
  Có thể tới 100 
  Nhiều loại khác nhau 
  Oligosaccharides 
  N-linked 
  O-linked 
  Sulfonated 
  Highly hydrated 
  Anionic 
  Extended structure 
  Có tính đàn hồi cao 
N- and O-linkages 
α-glycosidic 
bond 
β-glycosidic 
bond 
Peptidoglycan 
  Vách tế bào vi khuẩn 
  Liên kết đồng hóa trị giữa 
polysaccharid và các 
chuỗi polypeptid 
  D-acid amin chống lại tác 
dụng thủy phân của 
peptidase 
  Lysozyme có thể thoái 
hóa vách tế bào 
  Penicillin có thể ức chế 
tổng hợp