Hóa học Glucid pptx

1
HÓA HỌC GLUCID
ThS. Nguyễn Thò Minh Thuận
ĐẠI CƯƠNG
 Đònh nghóa
Glucid (carbohydrat): dẫn xuất aldehyd hoặc
ceton của polyalcol hoặc các chất tạo ra dẫn xuất
này khi bị thủy phân
 Phân loại:
– Monosaccarid
– Oligosaccarid
– Polysaccarid
MONOSACCARID
 Glucid đơn giản nhất, không thể thủy phân
thành các đơn vò nhỏ hơn
 Có 1 nhóm carbonyl ( aldose / cetose), các C
liên kết với –OH
 (CH
2
O)
n
n  3
 n = 4 : tétrose, n = 5: pentose, n = 6: hexose, n = 7:
heptose.
 Cấu tạo thẳng: có C bất đối (trừ dihydroxyaceton)có
tính quang họat, đồng phân quang học (N=2
n
, n:số C
*
)
 Cấu tạo vòng: Monosaccarid ≥ 5C, liên kết giữa –OH

alcol và nhóm carbonyl  vòng bán acetal nội -OH
bán acetal
Sự hình thành các nhóm bán acetal và bán cetal
(1)
(2)
Do tạo thành dạng vòng mà C
1
 C
*
, -OH ở C
1
 -OH bán acetal
2
Nhóm D-aldose từ 3C-6C
O
O
D-Allose
D-
Talose
D-Ribose
O
OO
O O O
O
D-Altrose
D- D- D- D- D-Glucose Manose Gulose Idose Galactose
D-Arabinose D-Xylose D-Lyxose
D-Erythrose D-Threose
D-Glyceraldehyd
O O O O O O

Nhóm D-cetose từ 3C-6C
O O O
O O
O
Dihydroxy aceton
D-Erythrulose
D-Ribulose
D-Xyluose
D-Allulose D-Fructose D-Sorbose D-Tagalose
O
O
GLUCOSE
L_Glucose
H
OH
H
OH
C
C
C
C
C
H
H
HO
CH
2
OH
O
H

HO
D_Glucose
H
OH
H
OH
C
C
C
C
C
H
H
H
HO
CH
2
OH
O
OH
O
H
H
OH
H
OH
H
HO
HO
H

HOCH
2
b
_D_Glucopyranose
O
H
H
OH
H
OH
H
HO
HO
H
HOCH
2
_D_Glucopyranose
a
b
_D_Glucopyranose
OH
o
OH
OH
HO
CH
2
OH
_D_Glucopyranose
a

OH
o
OH
OH
HO
CH
2
OH
Các dạng đồng phân
 Đồng phân D và L
 Đồng phân a và b
 Đồng phân epime
L_Glucose
H
OH
H
OH
C
C
C
C
C
H
H
HO
CH
2
OH
O
H

HO
D_Glucose
H
OH
H
OH
C
C
C
C
C
H
H
H
HO
CH
2
OH
O
OH
b
_D_Glucopyranose
OH
o
OH
OH
HO
CH
2
OH

_D_Glucopyranose
a
OH
o
OH
OH
HO
CH
2
OH
_D_Galactose
a
_D_Mannose
a
OH
o
OH
HO
CH
2
OH
HO
_D_Glucose
a
OH
o
OH
OH
HO
CH

2
OH
OH
o
OH
OH
HO
CH
2
OH
Các dạng đồng phân
 Cấu trúc vòng pyranose và furanose
 Đồng phân aldose và cetose
-Nhóm carbonyl = -CHO  aldose
-Nhóm carbonyl = -CO-  cetose
Glucose Fructose
Tính chất
 Tác dụng với acid vô cơ mạnh tạo Furfural
-Fructose Furfural
-D-Glucose Hydroxymetylfurfural
 Đònh tính và đònh lượng các monosaccarid (Molisch,
Selivanoff)
H
2
SO
4
H
2
SO
4

3
 Tác dụng với các base
Tính chất
Tính chất
 Tính khử
 Tác dụng với phenyl hydrazin
b
_D_Glucopyranose
+
5
OH
-
Cu
2
O H
2
O
3
2
Cu
2
+
+ +
+
o
OH
OH
HO
CH
2

OH
C
O
O
-
H
D_Gluconic acid
OH
o
OH
OH
HO
CH
2
OH
NHH
2
N
Phenylhydrazin
3
Glucosazon
Kết tủa vàng, hình chổi, bó mạ
N NH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
2

OH
OH
OH
OH
N NH
C
CH
CH
CH
CH
CH
2
OH
OH
OH
OH
OH
H
O
D-Glucose
Tính chất
 Phản ứng oxy hóa bởi acid nitric

acid aldaric
 Đònh tính và đònh lượng Galactose
 Phản ứng tạo glycosid
- Liên kết O-glycosid: giữa nhóm –OH bán acetal
(cetal) với –OH alcol
- Liên kết N-glycosid: giữa nhóm –OH bán acetal
(cetal) với –NH

2
Tính chất
 Phản ứng tạo este (với các acid vô cơ)
Este phosphat: chất chuyển hóa trung gian/ dạng
hoạt hóa của cơ chất
C= O
P
CHOH
CH
2
O
H
Glyceraldehyd
3
__
phosphat
Dihydroxyaceton
phosphat
CH
2
OH
CH
2
O
C= O
P
Glucose
6
phosphat
__

OH
OH
HO
OH
o
CH
2
O
P
Fructose phosphat
6
_
_
o
CH
2
OH
OH
OH
HO
OCH
2
P
DẪN CHẤT CỦA MONOSACCARID
 Dẫn chất alcol nhóm carbonyl bò khử. Glycerol, Sorbitol
 Dẫn chất acid
 Acid aldonic: oxy hóa chức aldehyd (dd Br
2
). Gluconic
 Acid aldaric: oxy hóa chức aldehyd và chức rượu bậc I do

sự oxy hóa mạnh. Acid saccarid
 Acid uronic: oxy hóa chức rượu I. Glucuronic và
galacturonic ; Trong polysaccarid phức tạp, tham gia cơ
chế khử độc, liên hợp bilirubin tại gan.

 Dẫn chất amin (osamin)
 Thay thế nhóm –OH của C
2
bằng nhóm -NH
2.
Các
osamin có thể được acetyl hóa.
 Glucosamin, galactosamin, muramic acid và neuramic
acid …. trong cấu tạo polysaccrid phức tạp, glycolipid và
glycoprotein.
HO
NH
CH
2
OH
OH
o
OH
b
_D_N_Acetylglucosamin
C
CH
3
O
NH

CH
2
OH
HO
OH
o
OH
b
_D_N_Acetylgalactosamin
C
CH
3
O
O
HCOH
HCOH
CH
2
OH
H
H
HN
C
CH
3
O
H
H
COO
-

OH
OH
N_Acetylneuraminic acid
(sialic acid)
Muramic acid
OH
NH
2
HO
o
CH
2
OH
O
HC COO
-
CH
3
N_Acetylmuramic acid
-
OOC
NH
HO
OH
o
CH
2
OH
O
CH

CH
3
C
CH
3
O
4
MỘT SỐ MONOSACCARID THƯỜNG GẶP
CÓ VAI TRÒ SINH HỌC QUAN TRỌNG
Monosaccarid Xuất hiện Vai tròsinh học
D-Ribose Acid nucleic nucleic, các coenzym, ct pentose
D-Ribulose qt chuyển hóa pentose phosphat
D-Arabinose Gôm arabic glycoprotein
D-Xylose Proteoglycan glycoprotein
D-Lyxose Cơ tim lyxoflavin
L-Xylulose con đường uronic acid
Monosaccarid Xuất hiện Vai tròsinh học
D-Glucose trái cây, tinh bột, mía monosaccarid cơ thể
D-Fructose trái cây, mía, mật ong sử dụng, t.hợp glucose
D-Galactose lactose sử dụng, t.hợp glucose
sữa, glycolipid, lycoprotein
D-Manose gôm glycoprotein
Arabinose
Fructose
Galactose
Glucose
Mannose
Ribose
Xylose
Ara

Fru
Gal
Glu
Man
Rib
Xyl
Glucuronic acid
Galactosamin
Glucosamin
N-Acetylgalactosamin
N-Acetylglucosamin
Muramic acid
GlcA
GalN
GlcN
GalNAc
GluNAc
Mur
DISACCARID (oligosaccarid)
 Hai monosaccarid
 Liên kết glycosid
 Hai -OH bán acetal tham gia: không còn tính khử
 Một -OH bán acetal tham gia: còn tính khử
 Phổ biến nhất: Saccarose (Sucrose), Lactose, Maltose
 Maltose
 Cấu tạo: hai
a
-D-glucopyranose, liên kết a1,4- glycosid,
 Có tính khử
 trong mầm lúa, men bia, kẹo mạch nha là sản phẩm do

sự thủy phân tinh bột.
1
_
4
_
_D_Glucopyranosyl
a
_D_glucopyranose
a
Maltose
o
OH
OH
HO
CH
2
OH
O
OH
o
OH
OH
CH
2
OH
 Lactose
 Cấu tạo: một
b
-D-galactopyranose kết hợp một
a

-D-glucopyranose bằng liên kết b–1,4 glycosid.
 Có tính khử.
 đường sữa, trong sữa các loài động vật.
Lactose
b
_D_Galactopyranosyl _D_glucopyranose
a
1
_
4
_
o
OH
OH
HO
CH
2
OH
O
OH
o
OH
OH
CH
2
OH
 Sucrose (saccarose):
 Do một
a
-D-glucopyranose kết hợp với một

b
-D-
fructofuranose bằng liên kết ab–1,2.
 Không có tính khử
 Mía và củ cải đường.
1
_
2
_
b
_D_fructofurano syl _D_Glucopyranosyl
a
Sucrose
o
OH
OH
HO
CH
2
OH
O
CH
2
OH
OH
O
HO
CH
2
OH

5
POLYSACCARID
 Phần lớn glucid tìm thấy trong thiên nhiên
 Thủy phân bằng acid hay bằng các enzym đặc hiệu 
monosaccarid / dẫn xuất
 Không có vò ngọt, hòa tan trong nước tạo dung dòch keo
 D-glucose là chất thường gặp nhất trong thành phần của
polysaccarid
 Cấu tạo: Homopolysaccarid (thuần) và
Heteropolysaccarid (tạp)
 Chức năng: Polysaccarid dự trữ (cung cấp năng lượng)
và polysaccarid cấu tạo (cấu tử tế bào).
Polysaccarid thuần
Tinh bột
 Là glucid dự trữ của thực vật và là thức ăn glucid chính
của người
 Có nhiều trong các loại hạt ngũ cốc (lúa, ngô, …) trong
các loại củ (khoai tây, khoai lang,…)
 Hàng ngàn a.D-glucopyranose , (C
6
H
10
O
5
)n
 Tinh bột cấu tạo: amylose và amylopectin
 Amylose:
-Liên kết a-1,4-glycosid
-Mạch thẳng
 Amylopectin

-Liên kết a-1,4-glycosid và a-1,6-glycosid
-Nhiều mạch nhánh (dài không quá 24 glucose)

O
OH
OH
CH
2
OH
OO
1
4
O
OH
OH
CH
2
OH
O
1
4
O
OH
OH
CH
2
OH
O
1
4

O
OH
OH
CH
2
OH
OO
1
4
O
OH
OH
CH
2
OH
O
1
4
O
OH
OH
CH
2
OH
1
4
O
OH
OH
CH

2
OH
OO
1
4
O
OH
OH
CH
2
OH
O
1
4
O
OH
OH
CH
2
O
O
1
4
O
OH
OH
CH
2
OH
O

1
4
Tinh bột
iod
xanh tím
Acid vô cơ, t
0
Amylodextrin xanh tím
Erythrodextrin tím nhạt –đđỏ nâu
Acrodextrin đỏ nâu
Maltose không màu
Glucose không màu
Glycogen
 Glucid dự trữ của động vật
 Có nhiều nhất ở gan và cơ.
 Cấu tạo giống amylopectin nhưng mang nhiều nhánh hơn
và các nhánh ngắn hơn (8-12 gốc glucose)
 Số lượng đầu không có tính khử (cuối mỗi nhánh) bằng
số lượng nhánh
Dextran
 Là homopolysaccarid của
a
-
D-glucose
 Dây nhánh, nhưng sườn chính
cấu tạo bởi những phân tử
glucose nối bằng
a
–1,6.
 Vi khuẩn Leuconostoe

mesenteroides có enzym
dextransucrase biến đổi
saccarose thành dextran.
 Dung dòch có độ nhớt cao,
trong y học là chất thay thế
huyết tương
6
Cellulose
 Polysaccarid có nhiều trong thiên nhiên vì là thành
phần cấu tạo chính của thực vật.
 Gỗ 50% cellulose và bông cellulose gần như tinh khiết.
 Cellulose gồm
b
-D-glucose nối với nhau chỉ bằng nối
b
–1,4, vì vậy cellulose không có mạch nhánh
4
O
OH
OH
CH
2
OH
1
O
O
OH
OH
CH
2

OH
1
O
O
OH
OH
CH
2
OH
1
OO
 Sự thủy phân hoàn toàn cho glucose (acid loãng).
 Vì cơ thể người không có enzym thủy phân liên kết b 1-
4 glycosid nên cellulose không có giá trò dinh dưỡng.
 động vật ăn cỏ trong ống tiêu hóa có các vi sinh vật
có thể sản xuất enzym thủy phân cellulose
Chitin
 Là một homopolysaccarid của N-acetyl-
b
-D-glucosamin
 Có cấu trúc cơ bản giống như cellulose trừ nhóm –OH ở
C2 được thay thế bằng nhóm acetyl amin.
 Chitin phân bố nhiều trong giới sinh vật
 Nấm, tảo: thay thế cho cellulose hay các glucan.
 Cấu tạo lớp vỏ của động vật chân đốt như giáp xác và
thân mềm.
Pectin
 Là một homopolysaccarid của D-galacturonic acid
 Có nhiều trong trái cây
 Có giá trò kinh tế với khả năng tạo gel.

POLYSACCARID PHỨC TẠP
 Glycosaminoglycan (mucopolysaccarid) và
Proteoglycan
 Vai trò quan trọng trong cấu tạo của động vật có xương
sống
 Đơn vò là disaccarid: monosaccarid là N-
acetylglucosamin (N-acetyl galactosamin), monosaccarid
còn lại là uronic acid (D-glucuronic) hoặc L-iduronic
 Proteoglycan: glycosaminoglycan gắn với protein ngọai
bào
 Những glycosaminoglycan quan trọng là chondroitin
sulfat và keratan sulfat của mô liên kết, dermatan sulfat
của da, hyaluronic acid và heparin
 Chondroitin sulfat:
-trong các tổ chức liên kết: sụn, các mô liên kết, mô bảo
vệ,
mô nâng đỡ như da, gân, van tim và thành động mạch
-acid b.D-Glucuronic liên kết
N-acetyl b-Galactosamin
6-sulfat
7
 Keratan sulfat:
- N-acetyl
b
-glucosamin 6-sulfat liên kết
b
-galactose
-có nhiều trong mô liên kết.
 Hyaluronic acid: polyme rất tan trong nước, có nhiều trong
hoạt dòch của khớp, tạo độ trơn nhớt giúp khớp xương vận

chuyển dể dàng và trong dòch thủy tinh thể
-Acid D.b Glucuronic (GlcUA), N-acetyl b-Glucosamin
(GlcNAc)
-Liên kết b-1,3 và b-1,4 glycosid
 Heparin: chất chống đông máu tự nhiên có mặt ở các
mô của cơ thể, trong tế bào mast của mạch máu và ở bề
mặt của tế bào nội mô.
 Gắn với protein antithrombin  chống đông máu
 Heparin tổng hợp được dùng như là một dược phẩm
ngăn chặn sự tạo cục máu đông trong mạch máu
COO
-
o
OSO
3
-
OH
O
CH
2
OSO
3
-
o
NHSO
3
-
OH
OO
Heparin

Glycoprotein
 Là các protein có gắn những chuỗi oligosaccarid hay
polysaccarid.
 Glycoprotein có những chức năng sinh lý quan trọng như
 Tham gia vào thành phần cấu tạo mô, màng tế bào.
 Thành phần của các dòch nhầy (mucus)
 Một số hornome như LH, FSH, TSH có bản chất là
glycoprotein.
 Các thành phần miễn dòch như immunoglobulin, interferon
cũng có bản chất là glycoprotein.
 Hầu hết các loại protein huyết tương đều có bản chất hóa học
là glycoprotein.
 Các dòch sinh lý trong cơ thể như nước tiểu, nước bọt, máu
cũng chứa glycoprotein.
 Kháng nguyên nhóm máu A, B, O ở màng tế bào hồng cầu
là các oligosaccarid gắn vào protein ở bề mặt của màng tế
bào
O
O
O
o
Sia
o
GalNAc
NHCOCH
3
o
Gal
ooo
Fuc

O
R
Nhóm O
O
o
GalNAc
NHCOCH
3
O
R
ooo
Fuc
o
Gal
o
GalNAc
NHCOCH
3
o
Sia
O
O
O
Nhóm A
O
O
R
ooo
Fuc
o

Gal
o
GalNAc
NHCOCH
3
o
Sia
O
O
O
o
Gal
Nhóm B
 Nhiều loại tế bào trên bề mặt được đánh dấu (marker) để
nhận biết các tế bào cùng loại hay nhận biết các khác biệt
miễn dòch từ tế bào lạ ở ngoài vào. Các tác nhân nhận biết
thường là các saccarid gắn trên các thành phần protein hay
lipid của màng tế bào.
o
o
o
o
o
oooooooooooo
oooooooooooo
Protein
Lipid
Oligosaccarid
8
Polysaccarid của lớp màng tế bào vi khuẩn

 Vi khuẩn Gram dương: thành tế bào có mặt ngoài cấu tạo bởi
nhiều lớp phức hợp polysaccarid-peptid ( peptidoglycan), mặt
trong là lớp lipid.
 Vi khuẩn Gram âm: cấu tạo của vi khuẩn Gram âm là lớp
lipid thứ nhất bao mặt ngoài một lớp peptidoglycan, mặt trong
là lớp lipid thứ hai.
 Sự khác nhau này đưa đến sự khác nhau về phương pháp
nhuộm và sự khác nhau về độ nhạy với kháng sinh.
 Một số kháng sinh (ví dụ như penicillin) ngăn chặn quá trình
tạo lớp peptidoglycan thông qua việc ngăn chặn các con
đường tổng hợp carbohydrat. Một số chất tấn công trực tiếp
vào lớp peptidoglycan ví dụ như lysozym có nhiều trong thực
bào, lòng trắng trứng, nước mắt.
Tóm tắt
 Glucid: dẫn xuất aldehyd/ceton của polyalcol
-Monosaccarid (ose): aldose, cetose
-Oligosaccarid: 2-6 gốc đường đơn (disaccarid) liên kết
glycosid
-Polysaccarid: các monosaccarid liên kết osid
 Monosaccarid có cấu tạo thẳng và cấu tạo vòng
 Tính chất quan trọng: tính khử, phản ứng tạo glycosid,
tạo este (este phosphat)
 3 Disaccarid hay gặp: saccarose, lactose, maltose
 Homopolysaccarid: tinh bột, glycogen, cellulose,
dextran, chitin, pectin
 Heteropolysaccarid:
-Glycosaminoglycan (mucopolysaccarid): chondroitin
sulfat, Keratan sulfat, Hyaluronic acid, heparin,
dermatan sulfat
-Glycoprotein: protein gắn chuỗi oligosaccarid hoặc

polysaccarid (dich nhầy mucus, mô, màng tế bào,
hormon LH, FSH, TSH, immunoglobulin, interferon,
nước tiểu, nước bọt, máu…)
-Polysaccarid lớp màng tế bào vi khuẩn