4
Slika 1. Med
1.1 Monosaharidi
(grc. mono= jedan)
Monosaharidi spadaju u najprostiju klasu secera, ne podlezu hidrolizi. Sastoje se samo od
jednog molekula ili jedinice. Kao polihidroksialdehidi i polihidroksiketoni oni predstavljaju prve
oksidacione proizvode polihidroksilnih alkohola sa opstom formulom C
n
H
2n
O
n
.
Monosaharid je aldehid ili keton koji u svom sastavu sadrzi najmanje dve OH-grupe.
Monosaharidi se dele
prema broju ugljenikovih atoma
(odnosno kiseonikovih atoma
koji postoje u njihovim molekulima u karbonilnoj grupi i OH-grupama) na:
trioze
(3 C-atoma),
tetroze
(4 C-atoma),
pentoze
(5 C-atoma),
heksoze
(6 C-atoma) itd.
Slika 2. Trioze Slika 3. Tetroze Slika 4. Pentoze
Slika 5. Heksoze
A prema
funkcionalnim grupama
(-CHO i =CO) koje sadrze na:
aldoze
i
ketoze
.
Aldoze Ketoze
Trioze C
3
H
6
O
3
gliceroza dihidroksiaceton
Tetroze C
4
H
8
O
4
eritroza eritruloza
Pentoze C
5
H
10
O
5
riboza ribuloza
Heksoze C
6
H
12
O
6
glukoza fruktoza
U najvecem broju slucajeva broj ugljenikovih atoma u prirodnim monosaharidima jednak je
sa brojem kiseonikovih atoma. To je razlog sto vecina hemicara monosaharide deli uglavnom
prema broju C-atoma.
Najprostiji seceri s tri C-atoma (trioze) jesu:
glicer-aldehid
CH
2
OH – CHOH – CHO i
dihidroksi-aceton
, CH
2
OH – CO – CH
2
OH; sa cetiri C-atoma (tetroza)
aldehid-eritritola
5
(eritroza), CH
2
OH (CHOH)
2
– CHO itd. Iako nije opticki aktivan dihidroksi-aceton se vrlo cesto
navodi kao najprostiji monosaharid, kao
keto-trioza
. Glicer-aldehid se javlja u obliku dva
stereoizomera, odgovara definiciji monosaharida, pa se smatra da predstavlja najprostiju
aldo-
triozu
.
Od svih monosaharida koji se nalaze u prirodi (a to su oni koji sadrze od 3 do 8 C-atoma)
najrasprostranjenije su heksoze (nalaze se u mnogim slatkim plodovima kao slobodne, a vise u
obliku oligosaharida i polisaharida), zatim po kolicini dolaze pentoze. Obe ove grupe
monosaharida imaju vaznu ulogu u biljnom i zivotinjskom svetu. Oni se odlikuju
karakteristicnom osobinom das a proteinima i lipidima grade takve komplekse koji igraju
znacajnu ulogu u ukupnom metabolizmu celija. Ostali monosaharidi, sa tri i cetiri C-atoma, slabo
su rasprostranjeni u prirodi i nemaju neki veci znacaj.
1.1.1 Osobine monosaharida
Monosaharidi su kristalne neutralne supstance , u vodi se lako rastvaraju, u alkoholu teze, a
u etru su nerastvorni. Svi su monosaharidi manje vise slatkog ukusa. S obzirom da u njihovim
molekulima postoji vise vodonicnih veza, tacka topljenja im je srazmerno visoka, pa se cesto pri
zagrevanju pre raspadaju nego sto se istope; jacim zagrevanjem ugljenisu se.
Hemijske osobine monosaharida dosta su slicne osobinama aldehida i ketona, pa zato oni
mogu da se dokazu pomocu nekih reakcija koje su opisane kod adehida i ketona. Ali postoje i
neke reakcije koje su karakteristicne za same monosaharide.
Najvaznije osobine monosaharida:
Redukuju, na povisenoj temperature, alkalni rastvor bakar(II)-sulfata (Felingov rastvor) –
izdvaja se zut do crveni bakar (I)-oksid.
Monosaharidi pri zagrevanju sa amonijacnim rastvorom srebro-nitrata grade srebrno
ogledalo. U obe reakcije oksidaciju vrse odgovarajuci katjonovi (Cu
2+
, odnosno Ag
+
).
Zagrevani s alkalnim hidroksidima oboje se prvo zuto, zatim mrko i najzad se pretvaraju
u smolu.
Prirodni monosaharidi su (izuzev 1,3-dihidroksi-propanona) opticki aktivne supstance,
obrcu ravan polarizovane svetlosti. Kod njih je opticka aktivnost uslovljena ne samo rasporedom
pojedinih grupa u prostoru vec ona zavisi od gradje celog molekula.
Aldo-heksoze sa otvorenim nizom, npr., glukoza, sadrze 4 hiralna ugljenikova atoma. Od
svih 16 mogucih stereoizomera glukoze samo se jedan od njih nalazi u prirodi u ogromnoj
kolicini, a to je D-(+)-glukoza. L-(-)-glukoza je enantiomer D-(+)-glukoze, a ne nalazi se u
prirodi. Cetrnaest ostalih izomera su diastereoizomeri D-(+)-glukoze, npr., galaktoza, manoza,
guloza itd.
Keto-heksoze (npr.fruktoza) sadrze 3 hiralna C-atoma i zato mogu imati 8 optickih izomera.
7
sorbitola i sircetne kiseline), sto znaci da je u ovom alkoholu svaka OH-grupa vezana zap o jedan
C-atom. Redukcijom glukoze sa jodovodonikom, postaje normalni heksan, pa se iz toga
zakljucuje da su kod glukoze svih sest C-atoma vezani u jednom pravom lancu (nizu).
Sa biohemijskog aspekta monosaharidi su značajni kao supstrati za reakcije u
metabolizmu jer oslobadjaju energiju, kao strukturni elementi nukleotida i nukleinskih kiselina i
kao jedinjenja vezana za proteine (glikoproteini) i lipide (glikolipidi).
Najprostiju strukturu imaju monosaharidi glikolal-dehid sa dva ugljenikova atoma
(aldobioza), gliceral-dehid sa tri C-atoma (aldotrioza) i dihidroksiaceton takodje sa tri
C-atoma (ketotrioza).
CHO CHO CH
2
OH
| | |
CH
2
OH CHOH C=O
| |
CH
2
OH CH
2
OH
glikolaldehid gliceraldehid dihidroksiaceton
1.1.3 Neke znacajne hemijske reakcije monosaharida
Monosaharidi sadrze u svojim molekulima razlicite funkcionalne grupe, bilo da se nalaze u
otvorenom nozi ili u ciklicnim oblicima, mogu da reaguju sa raznim reagensima.
1. Podesan reagens na monosaharide (odnosno na karbonilna jedinjenja) jeste fenil-hidrazin.
Zagrevanjem monosaharida s viskom fenil-hidrazina, u razblazenom rastvoru sircetne kiseline,
postaju
ozazoni
, jedinjenja koja su zuto obojena i dobro kristalisu iz vrucih rastvora, u void su
tesko rastvorni – mogu se precistiti prekristalisavanjem iz alkoholnog rastvora, pa se zato
dobiveni ozazoni koriste za indetifikovanje monosaharida pored drugih supstanci. Krajnji
proizvod ove reakcije sa fenil-hidrazinom je fenil-ozazon i on predstavlja stabilnu kristalnu
supstancu, koja se u visku fenil-hidrazina dalje ne moenja. Pentoze reaguju sa fenil-hidrazinom
kao i heksoze.
Ozozoni su uopste predstavljali prve cvrste derivate monosaharida koji su korisceni za
proucavanje strukture secera.
Kada sa dve diastereoizomerne aldoze razlikuju samo po konfiguraciji na C-2-atomu,
onda se takvi seceri nazivaju epimeri, izomeri koji se razlikuju po konfiguraciji samo na jednom
C-atomu.
Dejstvom cijanovodonicne kiseline na aldoze vrsi se adicija i postaju cijan-hidrini. Kako
hidrolizom cijan-hidrina postaju kiseline, koje se zagrevanjem pretvaraju u odgovarajuce
laktone, cijom se redukcijom grade odgovarajuce aldoze. Dve dobivene aldoze su epimeri, jer se
razlikuju u konfiguraciji na C-2-atomu.
