химический каталог




Углеводы

Автор А.Н.Бочков, В.А.Афанасьев, Г.Е.Заиков

й дополнительные неудобства.

Из трех кислородных функций логично выбрать спиртовую, так как она соответствует наиболее низкой степени окисления углерода, а значит, наиболее высокому запасу энергии. Как показывает опыт органической химии, для того чтобы спирты хорошо растворялись в воде, идеально «вписывались» в ее структуру, нужно у каждого или почти у каждого углеродного атома иметь по одной гидроксильной группе. Так мы приходим к многоатомным спиртам типа HO-CH2-(CHOH)n-CH2-OH.

Создание таких молекул из CO2 и воды (на стадии запасания энергии) и их расщепление (на стадии утилизации энергии) обязательно требуют образования и расщепления C-C-связей. Оба эти процесса в алифатическом ряду обычно сопряжены с преодолением значительных потенциальных барьеров, что, разумеется, отрицательно сказывается на скоростях соответствующих реакций. Конечно, можно положиться на всемогущество биокатализаторов – ферментов, но все-таки лучше заранее облегчить им работу. Для этого надо подобрать какую-нибудь реакцию, которая легко протекает в водной среде и обратимо ведет к образованию С-С-связей в полиоксисоединениях.

Такая реакция есть: это альдольная конденсация ?-оксикарбонильных соединений и обратная ей реакция – ретроальдольный распад. Простейший ее пример – конденсация гликолевого альдегида по схеме:

Продуктами такой реакции являются полиоксиальдегиды. Для перехода к ним от многоатомных спиртов, к которым мы пришли на предыдущих этапах рассуждений, в структуру последних нужно внести лишь минимальные изменения: одну альдегидную группу. При этом мы проиграли в запасе энергии лишь минимально (один атом углерода оказался более окисленным, чем другие), но зато приобрели реакционную подвижность С-С-связей углеродного скелета, т.е. наиболее консервативного элемента структуры.

Теперь надо решить, какова должна быть оптимальная длина углеродной цепи в наших соединениях. Но здесь положение сущственно меняется. Вопрос о длине цепи природа материала решает за нас. Действительно, мы помним, что оксикарбонильные соединения легко и самопроизвольно замыкаются в кислородные гетероциклы, из которых наиболее устойчив шестичленный – пиранозный – цикл. При последовательном росте цепи полиоксиальдегида возможность замыкания пиранозного цикла впервые появляется у C5-оксиальдегидов, а если цепь наращивается сразу на два углеродных атома, как при конденсации гликолевого альдегида, то у соединений C6. После замыкания пиранозного цикла карбонильная группа в молекуле исчезает (по крайней мере в явном виде) и дальнейший рост или распад цепи по схеме альдольной конденсации или ретроальдольного распада становится затруднительным. Так что подобные реакции автоматически останавливаются на молекулах C5 и C6, т.е. на моносахаридах альдопентозах и альдогексозах.

Теперь можно обратить внимание на то, что в полиоксиальдегидах все углеродные атомы, кроме концевых, являются асимметрическими центрами. Придавая им определенные

конфигурации, можно “нагружать” эти молекулы дополнительной информацией (т.е. “отрицательной энтропией”), что даст живым организмам добавочные преимущества в их противодействии второму началу термодинамики.

Пойдем дальше. Задумаемся над вопросом об оптимальной конфигурации этих центров. Из данных конформационного анализа легко заключить, что в ряду стереоизомерных полиоксиальдегидов наиболее устойчивым будет тот, у которого все заместители при пиранозном цикле экваториальны. Такая структура возникает в ряду альдопентоз для ксило-, а в ряду альдогексоз – для глюко-конфигурации. А универсальной единицей хранения энергии в реальных живых системах является D-глюкоза! Так, исходя из самых общих предпосылок и законов логики органической химии, приходим к тому же, к чему привела эволюцию стихийная логика природы.

Зададимся, наконец, вопросом, почему основным хранилищем энергии оказались углеводы, а не АТФ (аденозинтрифосфат), как известно, служащий единой «разменной монетой» в энергетике всех живых систем. Не лучше ли было бы и запасать, и хранить, и расходовать энергию в виде такого универсального вещества и не прибегать к помощи углеводов? Оказывается, что нет.

АТФ, как разменная монета удобна для покрытия мелких расходов и весьма мало пригодна для хранения сбережений. Действительно, при полном окислении глюкозы в клетке образуется 11 молекул АТФ (или его энергетических эквивалентов). Молекулярная масса глюкозы – 180, а натриевой формы АТФ – 573 дальтона. Таким образом, удельные энергоемкости глюкозы и АТФ относятся как 35:1. Так что глюкозы – гораздо более компактное хранилище энергии.

Существует способ еще несколько повысить удельню энергоемкость углеводов. Это поликонденсация моносахаридов в полисахариды. Вот по каким причинам организмы прибегают к этому способу.

Глюкоза чрезвычайно легко растворима в воде. Мы видим в этом важное преимущество моносахаридов как хранилищ энергии перед углеводородами. Но это преимущество, однако, не абсолютно и превращается в недостаток при необходимости депонирования значител

страница 47
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Скачать книгу "Углеводы" (1.96Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
новая рига поселки
как выпрямить вмятины на багажнике опель корса
сервис врв систем цены
ящик для раздевания металический

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(17.08.2017)