View
1
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
1
คารโบไฮเดรท
ดร. อนรรฆอร ศรไสยเพชรสาขาวชาเคม คณะวทยาศาสตร
มหาวทยาลยแมโจ 2
-คารโบไฮเดรทเปนสารประกอบอนทรยทมอยเปนจานวนมาก และมหลายชนดในธรรมชาต สวนใหญอยในรป macromolecule เชน แปง glycogen cellulose
-ชนดทอยในรปโมเลกลเลก เชน นาตาลชนดตางๆ
-ทาหนาทสาคญหลายอยางในสงมชวต
- แปงและไกลโคเจนเปนเหมอนเสบยง
- คารโบไฮเดตรทชนดทไมละลายนา เปนโครงสรางของ
ผนงเซลลและเนอเยอยดเหนยว
- หลอลนขอกระดก ยดเซลลในเนอเยอตางๆ
3
What is carbohydrate?
• Carbon + H2O
• Polyhydroxy aldehydes, ketones and their derivatives, and the polymer derived from these compounds
4
การจาแนกคารโบไฮเดรทคารโบไฮเดรทอาจจาแนกไดเปน 3 กลมใหญๆ ตามขนาดโมเลกลดงน
1. โมโนแซคคาไรด (monosaccharides) เปนหนวยทเลกทสดของคารโบไฮเดรท มสตรอยางงาย (empirical formula) คอ (CH2O)n โดย n มจานวนตงแต 3 ขนไป (ทพบมากคอ 5 และ 6 แตอาจมคาไดถง 9)
2. โอลโกแซคคาไรด (oligosaccharides) เปนโพลเมอรทประกอบไปดวยโมโนแซคคาไรดในชวง 2-20 หนวย ท รจกกนดคอ พวกทประกอบดวยโมโนแซคคาไรด 2 หนวย เชน นาตาลซโครส นาตาลมอสโตส เปนตน
3.โพลแซคคาไรด (polysaccharides) เปนโพลเมอรทประกอบดวยโมโนแซคคาไรดมากกวา 20 หนวย
5
Glycoconjugates หมายถง อนพนธของคารโบไฮเดรทซงมโมเลกลของคารโบไฮเดรทไปจบกบเปปไทด โปรตน หรอไขมนดวยพนธะโควาเลนท ตวอยางอนพนธเหลาน เชนโปรตโอไกลแคน เปปตโดไกลแคน ไกลโคโปรตนและไกลโคไลปด เปนตน
Glycan โดยทวไปเรยกสารประกอบคารโบไฮเดรตทเปนโพลเมอรวาไกลแคน
Homoglycan หมายถงโพลเมอรทอาจประกอบดวยโมโนแซคคาไรดชนดเดยว
Heteroglycan ประกอบดวยโมโนแซคคาไรดหลายๆ ชนด
ชอเรยกอนทหมายถงคารโบไฮเดรท
6
โมโนแซคคาไรด(Monosaccharide)
“โมโนแซคคาไรด” เปนสารประกอบจาพวกอลดไฮดหรอคโตนทมหมไฮดรอกซลตงแต 2 ขนไป(polyhydroxy ldehydes/ketones)
โมโนแซคคาไรดแบงไดเปน 2 กลมใหญคอ1. กลมอลโดส (aldoses) ซงเปน polyhydroxy aldehydes2. กลมคโตส (ketoses) ซงเปน polyhydroxy ketones
7
Monosaccharide แบงออกเปนสองประเภท
• กลม aldoses ซงเปน polyhydroxy aldehydeC ทมความเปน oxidized carbon atom มากทสดจะ
นบเปน C-1 ถาเขยน fisher projection จะอยบนสด• กลม ketose ซงเปน polyhydroxy ketones
C ทมความเปน oxidized carbon atom มากทสดปกตจะอยทตาแหนง C-2
8
Aldose & Ketose
9
Carbon Formula/name aldose ketose
3
4
5
6
7
C3H6O3
C4H8O4
C5H10O5
C6H12O6
C7H14O6
Glyceraldehydes
Erythrose
Ribosexylose
GlucoseGalactose
-
Dihydroxyacetone
Erythrulose
RibuloseXylulose
FructoseTagatose
Sedoheptulose
ตวอยาง Aldose & Ketose
10
-โมโนแซคคาไรดทมขนาดเลกทสดคอ ไตรโอส (triose) เปนนาตาลทมคารบอน 3 ตว สารประกอบ ทมคารบอนหนงหรอสองอะตอมและมสตรทวไปเปน (CH2O)n จะไมมคณสมบตของคารโบไฮเดรท เชน มรสหวาน มความสามารถในการเกดผลก สารประกอบอลโดไตรโอสทรจกกนดคอ กลเซอรอลดไฮด ซงมความเปนไครล โดยตาแหนง C-2 มหมทแตกตางกน 4 หมมายดจบอย
-สวนคโตโตรโอสไดแก สารประกอบไดไฮดรอกซอะซโตน ไมเปนไครลเนองจากไมม asymmetric carbonโมโนแซคคาไรดตวอนๆ ทมคารบอนมากกวา 3 ทกตวมความเปนไครล
11
โมโนแซคคาไรดทมขนาดเลกทสด (3 C) คอกลเซอรอลดไฮด และ ไดไฮดรอกซอะซโตน
wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt , By Henry Wormser12
D,L-isomers (stereochemical designation)
กลเซอรอลดไฮดมสเตอรโอไอโซเมอร (stereoisomer) 2 แบบ คอ D- และ L-isomer การกาหนด D- และ L-isomer ของโมโนแซคคาไรดจะยดจากสมบตของกลเซอรอลดไฮดเปนหลกกลเซอรอลดไฮดทสามารถหมนระนาบแสงโพลาไรซไปทางขวามอ (dertrorotatory) จะกาหนดใหเปน D-isomer สวนกลเซอรอลดไฮดทหมนระนาบแสงโพลาไรซไปทางซาย (levorotary) กาหนดใหเปน L- isomer
http://web.indstate.edu/thcme/mwking/carbohydrates.html
13
isomer = 2n n = No. of chiral center
อลโตสและคโตสทมขนาดใหญขนอาจมองไดวาเปนการขยายขนาดของโมเลกลกลเซอรอลดไฮดและไดไฮดรอกซอะซโตน โดยมไครล H-C-OH แทรกเพมขนทางดาน primary alcohol group (ดาน CH2OH)
http://www.cem.msu.edu/~cem252/sp97/ch18/ch18s16.GIF 14
Aldose
โครงสรางอลโดสทมคารบอน3-6 อะตอม
wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser
15
Ketose
โครงสรางคโตสทมคารบอน3-6 อะตอม
wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt,By Henry Wormser 16
The D enantiomers of sugars predominate in nature.
คของอแนนทโอเมอรจะเปนภาพในกระจกซงกนและกน (mirror image) นนคอ การจดเรยงตวของ chiral carbon จะตรงขามกนตวอยางเชน หมไฮดรอกซลทจบกบคารบอนท 2, 3, 4 และ 5 ของ D-กลโคสจะชไปทางขวา ซาย ขวาและขวา ตามลาดบ ถาเปนL-กลโคสจะกลบกนคอชไปทางซาย ขวาซายและซาย อแนนทโอเมอรของนาตาลแบบD เปนแบบทพบมากในธรรมชาต
http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf
Enantiomer
isomer = 2n n = No. of chiral center
17wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser
18
นาตาลทมการจดเรยงตวเหมอนกน ยกเวนไครลคารบอนเพยงตวเดยวเทานนทจดเรยงตวตางกน เราเรยกนาตาล 2 ชนดนวาเปนคอพเมอรซงกนและกน ตวอยางเชน
Enantiomers & Epimers
19
D-กาแลคโตสและ D-กลโคสเปนคอพเมอรทคารบอนตาแหนงท 4D-แมนโนสและ D-กลโคส เปนคอพเมอรกนทคารบอนตาแหนงท 2โดยท D-แมนโนสไมไดเปนคอพเมอรกบ D-กาแลคโตส
20
1.Acyclic system
Wedge-Slash formulaFischer projections
Fischer projections Wedge-Slash formula
Structural Representation
21
Fischer VS Haworth Projection
Fischer Haworthhttp://web.indstate.edu/thcme/mwking/carbohydrates.html
2. Cyclic system
22
เมอสารประกอบแอลกอฮอลทาปฏกรยากบสารประกอบอลดไฮดจะไดสารตวใหมคอ เฮมอะเซทล (hemiacetal) หรอถาทาปฏกรยากบคโตนจะไดสารประกอบเฮมคทลโดยออกซเจนอะตอมทหมคารบอนลของสารประกอบอลดไฮดมคาอเลกโตรเนกะตวตสงกวาคารบอนอะตอม ดงนนจะดงอเลคตรอนเขาหาตวเองไดดกวา ทาใหคารบอนอะตอมมความเปนขวบวก เมอเจอกบออกซเจนอะตอมของสารประกอบแอลกอออลท มอเลกตรอนคอสระจงสามารถรบอเลกตรอนท ใชรวมกบไฮโดรเจนอะตอมมาทดแทน ทาใหไฮโดรเจนอะตอมหลดออกไปในสภาพไอออน คารบอนอะตอมทหมคารบอนลเมอรบอเลกตรอนมาจะทาใหพนธะค C = O มอเลกตรอนมากเกนมสภาพไมเสถยร จงถายเทอเลกตรอนใหกบไฮโดรเจนอออนเกดพนธะขนและไดสารประกอบเฮมอะซทลดงรปสวนสารประกอบเฮมคทลกเกดปฏกรยาในทานองเดยวกน
http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf
Hemiacetals/Hemiketals
23
“Intramolecular hemiacetals/hemiketals” นาตาลอลโดสทมคารบอนอะตอมอยางนอย 5 อะตอม และนาตาลคโตสทมคารบอน อะตอมอยางนอย 6 อะตอม คารบอนลคารบอนและหมไฮดรอกซลภายในโมเลกลเดยวกนสามารถเกดปฏกรยากนเอง(Intramolecular reaction) ไดสารประกอบ cyclic hemiacetal และcyclic hemiketal ตามลาดบ
สารประกอบไซคลกทไดนอาจมโครงสรางเปนแบบ "pyran" (six-membered ring) หรอ "furan" (five-membered ring) จงเรยกวานาตาล "pyranose" และ "furanose" ตามลาดบ
โครงสรางวงแหวนเปนสารประกอบประเภท heterocyclic เนองจากมออกซเจนอะตอม 1 อะตอม ซงมาจากหมไฮดรอกซลเปนสวนหนงของวงแหวนดวย
Cyclization
24
"pyran" (six-membered ring) and "furan" (five-membered ring)
Cyclic sugar
25
Cyclization of glucose
http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf26
Cyclization of ribose
http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf
27
Glucose
Fructose
http://www.stark.kent.edu/~cearley/PChem/sugar/CyclicF5.gif28
wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser
29wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt,
By Henry Wormser 30
New chiral center 2 stereoisomer
(anomers)
คารบอนอะตอมในโมเลกลของโมโนแซคคาไรดในรปวงซงถกออกซไดซไดงายทสดคอคารบอนทจบกบออกซเจนสองอะตอม ซงคารบอนทตาแหนงนจะเรยกวา"อะโนเมอรกคารบอน (anomeric carbon)" คารบอนนจะจบกบหมทแตกตางกน4 หม ดงนนจงจดเปนไครลคารบอนโดยมการจดเรยงตว 2 แบบ คอ และ แตละไอโซเมอรจะเรยกวา "Anomer"
http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/biol1025.htm#monosaccharide
Alpha-/beta-anomers
31
การจดเรยงตวของคารบอนอะตอมในโมเลกลของโมโนแซคคาไรดเปนแบบ tetrahedral (มมมระหวางพนธะเกอบ 110) ดงนนวงแหวนของโมโนแซคคาไรดจงไมอยในแนวระนาบ (2 มต)
วงแหวนไพราโนสมรปแบบการจดเรยงตวในสามมตได 2 แบบคอ แบบเกาอ (chair) และแบบเรอ (boat) ไพราโนสแตละตวสามารถจดเรยงตวในแบบเกาอได 2 แบบและแบบเรอ 6 แบบ เนองจากการจดเรยงตวของหมแทนทในแบบเกาอจะทาใหมการผลกกนนอยทสด ดงนนโดยทวไปรปแบบเกาอจงมความเสถยรมากกวาแบบเรอ
วงแหวนฟวราโนสอาจมการจดเรยงตวแบบรปจดหมาย (envelope) ซงมอะตอมหนงในหาทอยนอกระนาบและอะตอมอกสอะตอมอยในระนาบ หรอในรปแบบบด (twist) ซงมอะตอมในวงแหวน 2 อะตอมทอยนอกแนวระนาบ ฟวราโนสแตละตวจะม conformation แบบซองจดหมายได 10 แบบและแบบบดได 10 แบบเชนกน
Pyranose/furanose conformation
32
Chair and boat conformations of a pyranose sugar
2 possible chair conformations of β-D-glucose
wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser
33
Monosaccharide Derivatives
34
Glucose
Derivatives
35
สงมชวตจะนาโมโนแซคคาไรดไปใชในรปของอนพนธฟอสเฟตเอสเทอรนาตาลไตรโอสฟอสเฟต ไรโบส-5-ฟอสเฟตและกลโคส-6-ฟอสเฟต เปนนาตาลฟอสเฟตเอสเทอรแบบงายสวนกลโคส-1-ฟอสเฟตเปนเฮมอะซทลฟอสเฟตซงทาใหมนมความวองไวตอปฏกรยามากกวา http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf
Phosphate Sugar
36
Several sugar esters important in metabolism
wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser
37
มหม –OH ทถกแทนทดวย H
http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf
Deoxy Sugar
6-deoxy-L-galactose
-L-Rhamnose38
เปนนาตาลทมหมอะมโนแทนทหมไฮดรอกซลหมใดหมหนงของโมโนแซคคาไรด บางครงหมอะมโนนจะถก acetylated
http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf
Amino sugar
39wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser 40
เกดขนโดย Carbonyl oxygen ในโมโนแซคคาไรดถกรดวซไดเปน polyhydroxy alcohol
http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf
Sugar Alcohol
41
• Mannitol is used as an osmotic diuretic• Glycerol is used as a humectant and can be nitrated to nitroglycerin• Sorbitol can be dehydrated to tetrahydropyrans and tetrahydrofuran
compounds (sorbitans)• Sorbitans are converted to detergents known as spans and tweens (used in
emulsification procedures)• Sorbitol can also be dehydrated to 1,4,3,6-dianhydro-D-sorbitol (isosorbide)
which is nitrated to ISDN and ISMN (both used in treatment of angina)
wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser
Sugar alcohols are very useful intermediates
42
Sugar acidกรดคารบอกซลกไดจากการเกด
ออกซเดชนของคารบอนตาแหนงท 1 ของนาตาลอลโดสไดเปนกรดอลโดนก(aldonic acid) หรอโดยการเกดออกซ เ ด ช นท ค า ร บอนอะตอมทตาแหนงทายสด (คารบอนอะตอมทมprimary alcohol) ไดเปนกรดอลดโรนก(alduronic acid)
ในสภาพสารละลายท เ ปนดางกรดอลโดนกจะอยในรปของโครงสรางเปด และในสภาพท เปนกรดจะเกดปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนภายในโมเลกลระหวางหมคารบอกซลและไฮดรอกซล ไดเปนสารประกอบแลคโทน (lactones)
http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf
www.themegallery.com,
วตามน C หรอ Ascorbic acid
เปนสารประกอบทม 6 คารบอนมาอยใกลชดกบกลโคส
44
Glycoside & Glycosidic linkage
Disaccharide และ glycoside อนๆ
Oligosaccharide
45
พนธะไกลโคซดก (glycosidic bond) เปนพนธะทเชอมระหวางโมโนแซคคาไรดในโอลโกแซคคาไรดและโพลแซคคาไรดทกชนด พนธะไกลโคซดกเปน acetal linkage ซงอะโนเมอรกคารบอนของนาตาลเกดการรวมตวกบแอลกอฮอล (alcohol) เอมน (amine) หรอไทออล (thiol) ตวอยางเชนกลโคไพราโนสจะทาปฏกรยากบเมทธานอลในสารละลายทเปนกรดไดสารประกอบอะซทล (acetal) ดงรปสารประกอบทม glycosidic bond รวมเรยกวาสารประกอบไกลโคไซด ซงรวมถงไดแซคคาไรดโพลแซคคาไรดและอนพนธของคารโบไฮเดรทบางตว
http://www.chem.uab.edu/Muccio/CH461/Chapter_08_Fall2002.pdf
Glycoside
46
Condensation reactions: acetal and ketal formation
wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser
47
Glycosidic/acetal linkage
48
The anomeric forms ofmethyl-D-glucoside
wiz2.pharm.wayne.edu/biochem/enzyme_cofactors.ppt, By Henry Wormser
49
โครงสรางของไดแซคคาไรด
- การเกดไดแซคคาไรด อะโนเมอรกคารบอนของนาตาลตวหนงสามารถเกดพนธะอะซทล กบหมไฮดรอกซลทตาแหนงใดๆ ของนาตาลอกโมเลกลได ดงนนในการกลาวถงไดแซคคาไรด หรอ โพลเมอรของคารโบไฮเดรทอนๆ จงมความสาคญเปนอยางยงทจะตองระบถง ชนดของ โมโนแซคคาไรดรวมถงตาแหนงอะตอมทเกดพนธะไกลโคซดก
- ดงนนในการเรยกชอของ คารโบไฮเดรทโพลเมอรจะตองบอกตาแหนงอะตอมทมการเชอมตวกน รปแบบ (configaration) ของพนธะ ไกลโคซดกและชอของโมโนแซคคาไรดแตละตว(รวมถงการบอกวาเปนวงแหวนไพราโนส หรอฟวราโนส) 50
โครงสรางและตวอยางการเรยกชอนาตาลไดแซคคาไรด 4 ชนด ทพบไดบอยๆ
ดงนนชอของมอลโตสคอ -D-glucopyranosyl-(1 4)-D-glucose จากรปจะสงเกตไดวากลโคสโมเลกลทอยทางซายมอซงอะเมอรกคารบอนของมน จะสราง พนธะไกลโคซดกกบอกโมเลกลหนงจะถกจบยดไวโดยมรปแบบเปน-configaration ในขณะทกลโคส โมเลกลทสองทอยทางขวามอจะมรปแบบทเปลยนแปลงไดอยางอสระคอ มรปแบบไดทง , และ โครงสรางแบบเปด โครงสรางทแสดงในรปท เปน -ไพราโนส ซงเปนรปแบบทพบวา มปรมาณมากทสด
มอสโตส เปนไดแซคคาไรดทไดจากการยอยสลายแปงมอลโตสประกอบดวย D-glucose 2 หนวยจบกนดวยพนธะ -glucosidic ซงเชอมระหวาง C-1 ของน าตาลตวแรกกบออกซเจน อะตอมทจบอยกบ C-4 ของนาตาลตวทสอง
-anomer of maltose( -D-glucopyranosyl-(1 4)-D-glucose)
51
เซลโลไบโอส (cellobiose; -D-glucopyranosyl-(C1 4)-D-glucose) ประกอบดวย นาตาลกลโคส 2 หนวยเชนกน พบในโครงสรางของเซลลโลส ความแตกตางของ เซลโลไบโอสและมอลโตสอยทพนธะไกลโคซดกโดยในเซลโลไบโอสเปนแบบ สวนในมอลโตส เปนแบบ กลโคสโมเลกลทอยทางขวามอจะมรปแบบทเปลยนไปเปลยนมาระหวาง , และโครงสราง แบบเปด
anomer of cellobiose( -D-glucopyranosyl-(C1 4)-D-glucose)
1 4
52
แลคโตส ( -D-galactopyranosyl-(1 4)-D-glucose)เปนนาตาลทพบมากในนานม นาตาล แลคโตสเปนคอพเมอรกบนาตาลเซลโลไบโอส -anomer ของแลคโตสทพบในธรรมชาตจะม ◌ความหวานและความสามารถในการละลายดกวารปแบบ -anomer
anomer of lactose( -D-galactopyranosyl-(1 4)-D-glucose)
53
1
2
ซโครส ( -D-glucopyranosyl-(1 2)- -D-fructofuranoside) เปนนาตาลไดแซคคาไรด ทพบมากทสดในธรรมชาต เปนนาตาลทสงเคราะหในพชเทานน ซโครสประกอบดวย นาตาล 2 ชนด คอกลโคสและฟรคโตสจบยดกนทตาแหนงอะโนเมอรกคารบอนทงค ดงนนทง กลโคไพราโนสและฟรคโตฟวราโนสจะม Configuration ทคงท
Sucrose( -D-glucopyranosyl-(1 2)- -D-fructofuranoside)
54
โมโนแซคคาไรดและนาตาลไดแซคคาไรดสวนใหญจะมหมคารบอนลซ งจะถกออกซไดซไดงาย คารโบไฮเดรทเหลานจดเปนกลมทเรยกวา นาตาลรดวซ(reducing sugars) สวนคารโบไฮเดรททไมสามารถถกออกซไดซไดเนองจากอะโนเมอรกคารบอนทงคถกจบยดไวโดยพนธะไกลโคซดก เชน นาตาลซโครสจดวาเปน Nonreducing sugars
Reducing/Nonreducing sugar
55
ตรวจสอบปรมาณ ไดโดยอาศยคณสมบตของมนทสามารถรดวซโลหะอออน เชน Cu2+ หรอ Ag+ ไดผลตภณฑ ทไมละลายนา
คณสมบตในการรดวซโลหะอออนนนนอกจากจะใชเพอตรวจสอบปรมาณแลว ยงสามารถ ใช ◌ในการบอกตาแหนง ทศทางของหนวยยอยในคารโบไฮเดรทโพลเมอรได ในโพลแซคคาไรดทเปน สายตรง (linear chain) ในหนงโมเลกลจะมปลาย reducing end 1 หนวย (เปนโมโนแซคคาไรดทม อะโนเมอรกคารบอนทอสระ) และปลายทเปน nonreducing end 1 หนวย สวนโพลแซคคาไรดทมโครงสรางเปนกงกาน (branched) ในหนงโมเลกลจะมปลายทเปน nonreducing endมากมายตาม จานวนกงกานทม แตจะมปลาย reducing end เพยงตาแหนงเดยวเทานน
56
57
http://www.cem.msu.edu/~cem252/sp97/ch18/ch18s16.GIF
Reducing power
58
โพลแซคคาไรด
แบงเปน 2 กลมใหญๆ คอ โฮโมไกลเแคน (Homoglycans)หรอโฮโมโพลแซคคาไรด ซงเปน โพลแซคคาไรดทประกอบดวยโมโนแซคคาไรดเพยงชนดเดยว และเฮทเทอโรไกลแคน (heteroglycans)ซงประกอบดวยโมโนแซคคาไรดมากกวา 1 ชนด
59
โพลแซคคาไรด จะแตกตางจากโปรตน ซงความยาวจะถกกาหนดโดยจโนมจงมความยาวทแนนอน แตโพลแซคคาไรด ไมมเทมเพลทในการสราง ดงนนความยาวและองคประกอบอาจมความแตกตางกนในโมเลกลกลม เดยวกน หรอทเรยกวาเปน polydisperse
ในการแบงกลมโพลแซคคาไรดอาจแบงตามบทบาทหนาทกได เชน เปนโพลแซคคาไรดททา หนาทเกบสะสมอาหาร (storage) เชน แปงและไกลโคเจน หรอทาหนาทเปนโครงสราง เชน เซลลโลสและไคตน
60
แปงและไกลโคเจน
D-glucose ซงเปนแหลงพลงงานสาคญในสงมชวตจะถกสะสมอยภายในเซลลในรปของโพลเมอร โฮโมไกลแคนของกลโคสททาหนาทสะสมพลงงานในพชและราคอแปง และในสตวคอไกลโคเจน ทงแปงและไกลโคเจนสามารถพบไดในแบคทเรย
ไกลโคเจนเปนโพลแซคคาไรดทพบในสตวและแบคทเรยเปนโพลเมอรทมกงกานมาก พนธะทจบยดกนกเหมอนกบอะไมโลเพคตน แตปรมาณกงกานจะมากกวาคอ มกงททกๆ 8-12 หนวย แตความยาวกงสนกวา โดยทวไปโมเลกลไกลโคเจนจะใหญกวาโมเลกลแปงคอมกลโคสประมาณ 50,000 หนวย ในสตวเลยงลกดวยนมจะสะสมไกลโคเจนในตบและทกลามเนอ
61 62
Amylose
ในพชจะพบแปงในรปของอะไมโลสและอะไมโลเพคตนสะสมอยในเมดแปง (granules) ซงมเสนผาศนยกลางในชวง 3-100 mm
อะไมโลสประกอบดวยกลโคส 100-5000 หนวย มโครงสรางเปนสายโซตรง (linear) มกงกานบางเลกนอย โมเลกลเชอมตอกนดวยพนธะ - (1 4) glucosidicแมวาอะไมโลสจะไมละลายนาแตสามารถเกด hydrated aggregates ไดและจะมโครงสราง แบบเกลยว (helical structure)
63
Amylopectin
อะไมโลเพคตนมกงกาน โดยสายกง จะถกเชอมตอดวยพนธะ - (1 6) glucosidicโดยมคาเฉลยของการเกดโซกงททกๆ ประมาณ 25 หนวยของกลโคส และสายโซกงมความยาวเฉลย 15-25 หนวยกลโคส
64
โมเลกลแปงถกยอยสลาย ไดโดยเอนไซมกลมอะไมเลส โดย - amylaseจะยอยสลายพนธะ - (1 4) ภายในโมเลกลแปงแบบสมสวน - amylase จะยอยโมเลกลแปงจากปลายดาน non reducingเขามาทละ 2 หนวยกลโคส
ผลตภณฑทเหลอจากการยอยดวยกลมเอนไซมอะไมเลส เรยกวา "limit dextrin" ซงสามารถยอยสลายตอไดโดยใช debranching enzymes ซงยอยพนธะ - (1 6) ได
65
เซลลโลสและไคตน
ผนงเซลลของพชมเซลลโลสเปนองคประกอบหลก เซลลโลสเปนโพลเมอรของกลโคส ทจบยดกนดวยพนธะ -glycosidic เซลลโลสมขนาดตางๆ กนคอมไดตงแต 300 ไปจนถง 15,000 หนวยกลโคส การทมนยดกนดวยพนธะ -glycosidic ทาใหเซลลโลสมโครงสรางท rigid, extended conformation แตละหนวยกลโคสสามารถหมนทามม 180 OC กบกลโคสทอยขางๆ กน พนธะไฮโดรเจนทงภายในและระหวางโมเลกลทาใหเซลลโลสมลกษณะเปนกลมกอน (bundles/fibrils)ซงไมละลายนาและมความแขงแรงมาก
66
67
ไคตนเปนโพลแซคคาไรดแบบโฮโมไกลแคนทพบในโครงสรางของแมลง กง ป รวมถงในผนง เซลลของราและสาหรายหลายๆ ชนดโครงสรางของไคตนจะคลายคลงกบเซลลโลส โดยไคตน ประกอบดวย -(1 4)-N-actylglucosamine (GlcNAc) แตละหนวยสามารถหมนทามม 180 OCกบหนวยยอยทอยขางๆ โมเลกลทอยใกลกนจะสรางพนธะไฮโดรเจนระหวางกนทาใหได fibrils ทมความแขงแรงมาก
68
คณสมบตของนาตาล
1. ออกซเดชน (Oxidation) เมอแอลกอฮอลถกออกซไดซจะเปนอลดไฮด และถาออกซไดซอลดไฮดจะไดกรดคารบอกซลค ในโมเลกลของนาตาลมทงหมไฮดรอกซล (โดยเฉพาะหม ไฮดรอกซลททาหนาทเปนไพรมารแอลกอฮอล)และอลดไฮด ดงนนทงสองหมนจง สามารถออกซไดซใหเปนกรดได การออกซไดซโมเลกลของนาตาลดงกลาวจงมได 3 แบบดงน
69
1.1 ออกซไดซหมอลดไฮดเพยงหมเดยว จะไดกรดทมชอเรยกกนทวๆ ไปวาAldonic acid การออกซไดซโดยวธนจะตองใชสารละลายโบรมนในดาง (Br2+NaOH) เปนออกซไดซซงกเอเจนต (Oxidizing agent) ดงสมการ
70
1.2 ออกซไดซหมไพรมารแอลกอฮอลเพยงหมเดยว จะไดกรดทมชอเรยกกนวา Alduronic acid หรอ Uronic acid การออกซไดซโดยวธนเปนการออกซไดซทางออม (Indirect oxidation) ดงสมการ
71
1.3 ออกซไดซทงหมอลดไฮดและไพรมารแอลกอฮอล จะไดกรดทมหมคารบอก ซลก 2 หมอยทปลายทงสองขางของโมเลกล กรดทไดนมชอเรยกกนทวๆ ไปวา Aldaric acid หรอ Glycaric acid ออกซไดซซงกเอเจนตทสามารถออกซไดซทงหมอลดไฮด และไพรมาร แอลกอฮอลกคอ กรดไนตรกเขมขน ดงสมการ
72
2. รดคชน (Reduction) เมอหมอลดไฮดหรอคโตถกรดวซดวยรดวซเอเจนต จะไดผลต ผล เปนแอลกอฮอล นาตาลในโมโนแซคคาไรดมหมทงสองนอยในโมเลกล ดงนนจงสามารถถก รดวซใหผลตผลเปนนาตาลแอลกอฮอล (Alcohol sugar)รดวซซงกเอเจนตทนยมไดแก กาซไฮโดรเจนทความดนสงๆ โดยมโลหะเปนตวเรง(Metal catalyst) เชน พลาตนมหรอโซเดยมอะมลกม เปนตน
73
3. ปฏกรยากบกรด เมอใหน าตาลทาปฏกรยากบกรดแกทอณหภมสงๆ จะไดสารประกอบทมโครงสราง ทมโครงสรางเปนรปวงแหวน ทงนเพราะนาตาลเกดปฏกรยาไซไคลเซชน (Cyclization) จากการสญเสย โมเลกลของนากลายเปนสารประกอบเฟอรฟวราล (Furfural)หรออนพนธของเฟอรฟวราล (Furfural derivative) สารประกอบเฟอรฟวราลทเกดขนนสามารถทาปฏกรยาไดกบสารพวกฟนอล (Phenol) หลายชนดเกดเปนสารประกอบทมส
ดงนนปฏกรยานจงนามาใชประโยชนในการตรวจหานาตาลได ปฏกรยาระหวางนาตาลกบกรดเปนไปตามสมการขางลางน
74
75
4. ปฏกรยากบดาง
4.1 เมอใหน าตาลอยในสารละลายของดางออน เชน Ca(OH)2 หรอ Ba (OH)2นาตาลกลโคสจะเปลยนไปเปนฟรคโตสและแมนโนสได หรอกลโคส ฟรคโตสและแมนโนส จะเปลยนโครงสรางไปมาระหวางกนได การเปลยนแปลงนจะเกดขนตรงคารบอนอะตอมท 1 (C1) และ 2 (C2) เทานนเนองจากนาตาลทง 3 ชนดดงกลาวมโครงสรางตงแต C3 ถง C6 เหมอนกนเมอมการเปลยนแปลงตรงคารบอนทมโครงสรางตางกน จงยอมทาใหมนสามารถ เปลยนไปเปนนาตาลอกชนดหนงได การเปลยนแปลงโครงสรางไปมาระหวางนาตาลทง 3 ชนดนจะผานทาง Enol form ซงเปนสารตวกลาง ของปฏกรยานกอน เราเรยกการเปลยนแปลงในลกษณะนวา Lobry de Bruyn Transformation
76
4.2 เมอใหน าตาลอยในสารละลายของดางแก เชน NaOH หรอ KOHนาตาลจะเกดการ เปลยนแปลงโครงสรางหลายอยาง ทาใหน าตาลมความวองไวตอการปฏกรยามากกวาในสารละลายทเปนกรด ดงนนการทดสอบคณสมบตการรดวซของนาตาล จงนยมทาในสารละลายทมดางแก อยดวยเสมอ
77
(alpha)- and (beta)-D-Glucopyranose [1,2]
(alpha)- and (beta)-D-Glucofuranose [3,4]
Carbohydrate Nomenclature
78
1,2,3,4,6-Penta-O-acetyl- (alpha) -D-Glucopyranose [5]
4-O-acetyl-1,2-di-O-benzoyl-6-O-p-tolylsulfonyl- (alpha) -D-galactopyranose [6]
79
Methyl- (alpha) -D-mannopyranoside [9]
Glycosides
O-(6-O-Methyl- (alpha) -D-Galactopyranosyl)-(1 4)- (alpha) -D-Galactopyranose [19]
80
81
Methyl-6-Deoxy- (alpha) -D- mannopyranoside [10]
6-Amino-6-deoxy- (alpha) -D-glucopyranose [11]
6-Deoxy-6-iodo- (beta) -D-galactopyranose [12]
82
dihydroxyacetone
83
Recommended