Universitatea din Piteti

Facultatea de tiine Specializarea: Biologie, anul I

Glucidele la nectar

Anton Nicoleta Caziana

Compozitia chimica a organismelor

Compozitia chimica a organismelor vii,animale si vegetale,este complexa,inclunzand numerosi compusi chimici a caror structura si proportie difera foarte mult in functie de natura organismului,virsta,conditii de mediu . Substantele constituienta alea organismelor se pot grupa in substante organice si anorganice. La randul lor componentii organici pot fi clasificati dupa rolul lor in organism in: - substante plastic ce servesc ca material plastic si energetic si din care fac parte glucidele,lipidele si protidele. - substante cu rol biologic active care participa la desfasurarea si reglarea proceselor vitale si care se gasesc in proportie mai mica .Acestea sunt vitaminele ,enzimele,fitohormonii,pigmentii. - substantele intermediare si finale de metabolism si anume:glicozide ,lignine,alcaloizi,uleiuri eterice.care se formeaza in procesele metablice . Constituientii organice sunt sintetizate de catre plante din compusi anorganici. Cantitatile din substantele organice continute in plante difera nu numai de la o specie la alta ,ci chiar la aceeasi planta ,fiind influientate de soi,locul unde se dezvolta plantele,metodele culturale folostie,aplicarea ingrasamintelor. In afara componentelor organice in alcatuirea plantei mai intra apa si substantele minerale .Acestea nu pot fi sintetizate de catre planta.Pentru organismele vegetale principal sursa aprovizionare cu compusi anorganici o constituie solul .Studiile interprinse au evidentiat prezenta in organismele vegetale a peste 60 elemente chimice.Dintre acestea ,un numar de 12 elemente reprezinta 99% din greutatea organismelor.Datorita acestui fapt s-au numit macroelemente,emenente plastic sau de constitutie.Acestea sunt : C,O,H,N,P,S,CL,K,Na,Ca,Mg,Si . Carbonul intra in constitutia tuturor compusilor organici din plante,atingand un procent de 48-50% din substante uscate.CO2 din aer este folosit de catre planta in procesul de fotosinteza,pentru sinteza glucidelor. Hidrogenul ajunge ajunge in plante la 6-7% din substanta uscata .Asemeni carbonului se gaseste in toate substantele organice ,si in apa din organism.Participa la reactiile de oxido-reducere. Oxigenul se gaseste in majoritatea constituientilor organici ai organismelor vegetale in proportie de 41-43 % .Ia parte ,alaturi de hydrogen,la procesele de oxido-reducere. Azotul este unul dinte elementele constituiente protidelor.In cazul protidelor de natura vegtala ,acest element reprezinta in medie 16% .In plante proportia de azot ajunge la 1,4-1,6% . Fosforul intra in alcatuirea unor compusi cu rol biologic foarte important ca enzyme,lipide complexe,ATP etc. Intervine in numeroase procese biochimice.Intra in alcatuirea plantelor intr-un procent de 0,1-1,1%. Sulful intra in constitutia unor protein,vitamin,glicozide etc.atingand 0,02-1,8% din substanta uscata.Are rol important in cresterea si dezvoltarea plantelor. Celelalte macroelemente,fie ca intra in constitutia unor compusi organici,fie ca participa sub forma de ioni la diverse procese biochimice influientand activitatea enzimatica,regimul de apa. Alte elemente dintre care Mo,Cu,Zn,Mg,Fe,B,Mn,Co etc.se gasesc in cantitati mult mai mici si poarta denumirea de oligoelmente sau microelemente.Desi in cantitati foarte reduse,rolul acestor elemente este important din care cauza se mai numesc elemente catalitice.Un rol deosebit de important il au aceste elemente in activitatea enzimelor.Ele pot fi elemente de constitutie ale acestor sau pot influienta reactiile enzimatice,activandu-le sau inhibindu-le. Astfel fierul intra in constitutia citocromilor ,peroxidazelor,catalazelor,etc.cuprul in constitutia fenoloxidazelor. Mn,Mg,Zn,Fe,Co,K,Rb,sunt activatori ai unor enzime ,ca aconitaza,dehidrogeneaza si decarboxilaza.Co,Fe,Mg,Mn,Zn,K intervin in metabolismul glucidelor fiind activatori ai fosfatazelor. Cunoastera rolului diferitelor elemente in viata plantelor,in mod special a celor de cultura,reprezinta o problema foarte importanta deoarece da posibilitatea de a se interveni in metabolismul plantei prin aplicarea anumitor elemente si in anumite faze de vegetatie pentru dezvoltarea optima a acesteia. Determinarea compozitiei chimice a plantelor cultivate este importanta din urmatoarele motive: Este necesar sa se cunoasca cantitatea de elemente nutritive ce este indepartata din sol odata cu recolta,in scopul inlocuirii lor prin administrarea de ingrasaminte. Pentru aprecierea valorii alimentare pentru om si animale.

tesuturile vegetale oscileaza intre anumite valori limita determinate de conditiile in mediu.Excesul sau carenta unui element se manifesta de ordin citologic ,histologic si fizilogic si are influienta asupra produtivitatii plantei. Apa,apa este un component indispensabil al tuturor organismelor vii.Apa reprezinta mediul in care au loc procesele metabolice ,fara apa nefiind posibila viata.Scaderea continutului in apa al celulelor sub o anumita limita duce la incetarea functiilor vitale. Apa indeplineste rolul de solvent al unor al unor compusi organici si minerali ; asigura transtaportul substantelor in planta ;participa direct la reactiile ce au loc in organisme.

GLUCIDE( ZAHARIDE)

Glucidele sunt substante ternare formate din carbon ,hidrogen si oxygen ,exceptand unii derivanti azotati.Majoritatea au gust dulce si de aceea in nomenclatura internationala se foloseste termenul de glucide sau de zaharide sau zaharuri. Se mai intalneste si denumirea improprie de hidrati de carbon in special in chimia organica ,numire atribuita initial acestor substante datorita ca principali reprezentati ca de exemplu glucoza C6H12O6 sau amidonul au formula generala Cn( H2O)m ,in care raportul dintre hidrogenul si oxigenul este identic cu cel din molecula apei. Glucidele sunt substante foarte raspandite in natura,atat in stare libera cat si sub forma de combinatii sau ca poliglucide.Proportia lor este mai mare in plante formand aproximativ 50% din material uscata a organismelor vegetale superioare,pe cand in regnul animal se intanlesc in cantitati mai mici ,dar au rol biologic deosebit.Unele glucide reprezinta o sursa de energie pentru organismele vii fie ca este utilizata imediat fie ca substanta de rezerva.Altele rol structural cum sunt:glucaza,chitina,acidul hyaluronic. Glucidele rezulta in procesul de fotosinteza din apa si dioxid de carbon cu consum de energie luminoasa.Din punct de vedere chimic ele se pot define ca fiind polihidroxialdehide sau polihdroxicetone sau polimeri ai acestora care-I pot libera prin hidroliza. Monoglucidele sunt substante monomoleculare care dependent de numarul atomilor de carbon din molecula se clasifica in dioze,trioze,tetroze,pentoze,heptoze etc,iar dupa caracterul functiei carbonil ce o poseda ,in aldose si cetoze.Monoglucidele au un lant normal de atomi de carbon,gruparea carbonil fiind situata la C1 sau C2 iar ceilalti atomi de carbon au valentele satisfacute cu hidrogen si o grupa hidroxil.Daca un hidroxil este inlocuit cu un atom de hidrogen ,rezulta un deoxiglucid iar cand e substituita cu o grupare amino,substanta rezultata este un aminoglucid.Sunt semnalate si unele monoze natural ce prezinta un lant de atomi de carbon ramificat sau avand doua grupe carbonil

Ozidele contin mai multe resturi de monoglucide unite prin legaturi de tip glicozidic in urma eliminarii apei.Prin hidroliza acida sau enzimatica ele pun in libertate monozele care au participat la formarea lor.Daca numarul resturilor de monoze este cuprins intre 2-8 poliglucide sau poliozide.Dupa natura compusilor structurali oligoglucidele se clasifica in holozide si heterozide ce contin pe langa resturi de monoze si alte substante straine de glucide ,numite agliconi.

MONOGLUCIDELE Monoglucidele sunt cei mai simpli reprezentanti ai glucidelor ce cuprind in molecula mai multe functiuni alcool si o functiune reducatoare,fie aldehidica fie cetonica.Daca in molecula se afla gruparea aldehidica se numesc aldose ,iar daca se afla gruparea cetonica se numesc cetoze.

PROPRIETATI FIZICE SI IZOMERIA MONOGLUCIDELOR

Cele mai raspandite monoglucide ( pentozele si hexozele) sunt substante solide ,cristalizate si incolore.Ele se solva usor in apa si greu sau deloc in eter,cloroform,acid acetic si alcool etilic.Sunt mai solubile in alcool metilic,dioxin si piridina.Celelalte oze (aldehida glicolica,triozele,tetrozelesi heptozele) se gasesc in natura in cantitati mici dar apar ca intermediar in metabolism,sau ca esteri fosforici in procesele de interconversiune din organismele vegetale. In prezenta acidului sulfuric concentrate,ozele se deshidrateaza innegrindu-se .La temperature ridicata se caramelizeaza.Au gust dulce iar intensitatea acestuia creste in general cu numarul gruparilor OH din molecula. Cea mai dulce monoglucida este fructoza urmata de glucoza si galactoza cu aproximativ respective din gustul dulce al fructozei .Unele nu au gust sau sunt chiar amarui . Structura si izomeria monoglucidelor. Izomeria este o proprietate cunoscuta a compusilor organici care indica aceeasi formula moleculara a lor deosebindu-i prin proprietati .La glucide vom intalni mai multe tipuri de izomerie dinte care unele specifice .

NOMENCLATURA MONOGLUCIDELOR

La denumirea monoglucidelor se tine seama de sase factori care determina de fapt structural or moleculara. Configuratia OH-lui de la C1 in cazul aldozelor si de la C2 in cazul cetozelor Configuratia OH-lui de la Ca-1 Puterea rotatorie Configuratia celorlalte gruparo OH de la atomii de carbon asimetrici si lungimea catenei Modul de ciclizare al monozaharidei Functiunea carbonilica Se mai utilizeaza si denumirea care accentueaza o insusire dominant ca de exemplu:levuloza sau denumiri ce amintesc produsele de unde au fost extrase.Uneori terminologia se mai complica asa cum este cazul derivatilor monoglucidelor.

REPREZENTANTI AI MONOGLUCIDELOR DIN REGNUL VEGETAL

Monoglucidele naturale se gasesc fie sub forma libera ,fie sub forma combinata.esterii lor fosforici Tetroze .Atat aldotetrozele cat si cetotetrozele nu se gasesc libere in natura,ele rezulta ca intermediari sub forma de esteri fosforici in degradarea enzimatica a glucidelor.Astfel ,este intalnit esterul fosforic al D-etritozei in procesul de fotosinteza si degradarea glucozei Pentoze.sunt foarte raspandite in natura,dar se presupune ,ca existent lor in stare libera este de scurata durata.In frunzele plantelor se gasesc cantitati mici de pentoza ;in proportie mai mare se intalnesc in pentozani,holozide ce insotesc celuloza,in glicozide,esteri etc.Pentozele au stabilitatea filozofica mai mare ca hexozele.Unele intra in structura acizilor nucleici ,iar altele participa la procesul de fotosinteza. D(-)Riboza are rol filozofic important ,fiind o component a acizilor ribonucleici (ARN) prezenti in toate celulele vii precum si un component al unor coenzime si vitamin.In produsele naturale si in acizii nucleici apare sub forma furanozica. Dezoxiriboza este de asemenea o componenta a acizilor nucleici (ADN) si numai sub forma piranozica.Dintre cetopentoze o importanta deosebire are D-ribuloza epimera cu riboza .In fosinteza apare ca ester ribulozo -1,5-difosfat.Din cauza lungimii catenei,ciclizarea ei in forma piranozica nu este posibila. D(+) Xiloza se intanleste in natura sub forma de poliozide insotind celuloza in paie,coceni de porumb ,lemnul de stejar si gorun,simburii de caise ,coaja de nuci .Se mai gaseste in gume,mucilagii vegetale si alge.Xiloza pura este o substanta cristalizata,duce ,solubila in apa si dextrogira.Forma cea mai intalnita este cea piranozica. L(+)Arabinoza libera este raspandita in familia Liliaceae ,dar se intalneste ca si xiloza mai mult sub forma de poliozide numite arabani,in borhotul de sfecla pentru zahar , in guma arabica ,si gume vegetale secretate de ciresi,pruni si piersici.Forma D(-)arabinoza apare mai rar in natura. Hexoze .Sunt raspandite in regnul vegetal atit in stare libera cat si sub forma de oligozide,poliozide,glicozide,esteri etc. Hexozele participa la biosinteza oligo si poliozidelor ,precum si a altor compusi organici.In general ele au gust dulce,sint incolore si usor solubile in apa.

Aldohexozele principale sunt: D(+)Glucoza sau zahar de struguri este cea mai raspandita avand rol fiziologic exceptional .A fost extrasa prima data din struguri in care se gaseste aproximativ 200 g/l must,in amestec cu fructoza.In ierburi concentratia in glucoza este numai de 1-3% aflandu-se in raportul de 1:1 cu fructoza.

Glucoza este optic dextrogira,prezinta fenomenul de mutarotatie in solutie.Libera se gaseste in toate fructele coapte,struguri,flori,miere,alaturi de fructoza si zaharoza.Mierea de albino este un amestec echimolecular de D-glucoza si D-fructoza .Combinata glucoza se gaseste in dizaharide (maltoza,lactoza,zaharoza) ,in numeroase glicozide si in poliozide (amidon si celuloza).Din combinatiile sale,glucoza rezulta prin hidroliza cu acizi,sau pe cale enzimatica.Continutul de glucoza in plante in functie de temperature si intensitatea luminoasa de expunere a plantei.D-glucoza este usor solubila in apa si greu solubila in solvent organici.Cristalizata glucoza are numeroase utilizari in industria alimentara si fermentativa.Este mai putin dulce decat fructoza.Izomeri sunt mai dulci decat cei . Glucoza este considerate ca mobilizator al unor substante greu solubile sau insolubile din organismul vegetal.Ea reprezinta o sursa importanta de energie si de aceea este socotita ca fiind indispensabila vietii,avand o mare putere caloric. D(+)Manoza este epimera cu glucoza .Se gaseste mai mult sub forma de poliozide numite manani ( in semintele de lucerna,nucile de cocos,semintele unor palmieri si hemiceluloze).In stare libera se afla in coaja de portocala si in sucul pepenilor galbeni.Anomerul are gust dulce iar cel ,gust amarui. Cetohexozele principale sunt: D(-) Fructoza sau zahar de fructe este optic levogira (-92*) si face parte dintre cetohexozele cele mai raspandite si mai importante.In stare libera se gaseste mai ales alturi de glucoza in fructele dulci,miere,struguri,rosii coapte,legume etc.Sub forma condensate,fructoza se gaseste in oligozide (zaharoza,rafinoza,gentiobioza) si in polizaharide (fructani,levani).S-a indentificat fructoza in cicoare si cocsaciz.Fructoza apare de obicei sub forma piranozica Heptoze.D-Sedoheptuloza este cetoheptoza izolata din tulpinile si frunzele de Sedum spectabilae.S-a gasit in sucul a numeroase plante si in special in Crasulaceae .Participa in faza initiala a procesului de fotosinteza,fiind semnalata prezenta ei in cloroplaste . DERIVATI AI MONOGLUCIDELOR Unii derivati au fost amintiti la proprietatile chimice ale monoglucidelor.De la hexoze deriva o serie de substante a caror mechanism de formare a fost aratat.Dintre acestea,metilpentozele si amino-ozele se intilnesc frecvent in regnul vegetal sau animal. Metilpentoze mai importante sunt: D-Fructoza este intalnita in plante din familia Convolvulaceae sub forma de glicozide,in algele marine si gumele vegetale.L-Ramnoza se afla aproape numai sub forma combinata,dar a fost indentificata de Ruhus toxicodendron .Ramnoza se intalneste In multe glicozide,in gume,mucilagii,saponine,precum si in polizaharidele compusilor cu proprietatile imunologice din bacterii.Aminoglucidele mai importante sunt:--D-glucozamina (chitozamina) si -D-galactozamina(condrozamina).Ambele se gasesc sub forma legata in ciuperci,licheni,carapacea crustaceelor,aripile insectelor etc.Prin hidroliza enzimatica sub actiunea chitinazei pune in libertate N-acetilglucozamina,ceea ce arata ca glucozamina in chitin se afla sub forma acetilata OZIDE Ozidele sunt glucide compuse ,care prin hidroliza acida sau enzimatica se descompune in substante mai simple.Daca la hidroliza rezultata compusi formati numai din monoze se numesc holozide ,iar daca mai rezulta si o substanta neglucidica ,numita ,,aglicon ,se numesc heterozide.Formarea ozidelor are loc prin reactia de eterificare intre hidroxilul semiacetalic si o functie hidroxil ce apartine altei monoglucide. OLIGOGLUCIDELE (oligozide-oligozaharide) Oligoglucidelor sunt formate din 2-8 resturi de monoze unite prin legaturi glicozidice.Unirea moleculelor se face prin elimnarea de apa,dormandu-se astfel:diholozide,triholozide etc.daca eliminarea de apamse face intre iun hidroxil glicozidic si unul neglicozidic,rezulta un compus cu proprietatile reducatoare de tip maltoza.Legatura realizata in acest fel este monocarbonilica sau monoglicizidica. Monoglucidele ce se afla in structura oligoglucidelor sunt sub forma piranozica mai rar furanozica si anume anomerul sau -glicozidice.Oligozidele contin monomeri identici sau diferiti si se intalnesc in natura atat libere cat si sub forma de glicozide. Oligozidele sunt substante cristalizate,solubile in apa ,insolubile in solvent organici si optic active.Cele reducatoare prezinta fenomenul de mutarotatie in solutii apoase.Cand sunt pure majoritatea au gust dulce,sunt inodoare si de deshidrateaza la temperature inalte caramelizandu-se.

REPREZENTANTI PRINCIPALI AI OLIGOGLUCIDELOR DiglucideDiglucidele sunt alcatuite din doua molecule de monoglucide identice sau diferite.Dizaharidele se intalnesc mult in regnul vegetal si mai rar in cel animal,fiind cele mai raspandite si mai importante oligozide.Diglucide nereducatoare. Zaharoza este raspandita in cantitati variabile in multe organe vegetale (fructe,seminte) ,de obicei alaturi de manoza.Din punct de vedere chimic este un dizaharid nereducator,constituit dint-o molecula de -D-glucopirazona si una de -D- fructofuranoza .Trehaloza este intalnita in cantitati mici in specila in regnul vegetal ,in ciuperci,in drojdie si alge.La hidroliza trehalozei rezulta doua molecule de -glucopiranoza .Cele doua molecule de glucoza sunt unite prin gruparile OH glicozidic,realizandu-se legatura .Diglucidele nereducatoare. Maltoza este un dizaharid format dn doua molecule de -D-glucoza unite prin legatura ,1-4 monoglicozidica .Avand un hidroxid glicozidic liber,maltoza se poate prezenta in doua forme anomere: si Maloza este putin raspandita on stare libera.Apare in proportie mare in organele plantelor bogate in amidon ,prin degradarea acestuia sub actiunea amilazelor.In cantitati mari este prezenta in semintele germinate . TriglucideIn molecula triglucidelor se afla trei resturi de monoze unite prin legatura 1-4;1-6;1-2 monoglicozidice .Se gasesc in deosebit in regnul vegetal .Mai importanta este maltotrioza ,triglucid reducator care este o componenta structural a molecule de amidon si glycogen. Rafinoza sau militrioza este un triglucid nereducator ,format din -D-galactoza ,-D-glucoza si -D-fructofuranoza unite prin legatura ,1-6 , , 1-2 glicozidice.In cantitati mici rafinoza apare in semintele de bumbac,in cele de secare,de grau etc.Insoteste zaharoza in sfecla pentru zahar,dar acumularea ei nu este de droit ,caci in timpul extractiei trece in melasa determinand o scadere a procentului de zahar.In plante,rafinoza constituie o substanta de rezerva. POLIGLUCIDE (polizaharide)Sunt substante macromoleculare ,formate dintr-un numar mare de resturi de monoze unite prin legaturi glicozidice.Ele predomina in regnul vegetal dar nu lipesesc din organismul animal.Poliglucidele contin de la cateva zeci pana la cateva mii de resturi de monoze,in special glucoza,unite de regula ,prin legaturi glicozidice , 1-4 avand deci caracter reducator .In molecula lor se intalnesc se alte legaturi glicozidice,dar in proportie mai mica: 1-6 ;1-3 si 1-2 in special la ramificatiile moleculare.In natura se intalnesc polizaharide compuse din hexoze ,pentoze sau derivati de hexoze,incat denumirea lor va fi corespunzatoare componentelor.Poliglucidele indeplinesc in organismele vii fie rol de substanta de rezerva,fie de sustinere sau de substanta cu rol plastic si energetic.Proprietati.Poliglucidele sunt substante cristalizare cu aspect amorf prezentadu-se ca pulberi albe care cu apa formeaza sisteme coloidale.Au activitate optica deoarece poseda atomi de carbon asimetrici.In mediul acid sau sub actiune enzimatica ele se hidrolizeaza treptat,rezultand compusi intermediary cu proprietati reducatoare crescand.La hidroliza totala a ploglucidelor se obtin monoglucidelor component .

Poliglucidele difera insa intre ele prin proprietati cum ar fii masa moleculara,numarul de unitati structural de baza,comportarea fata de diferiti reactivi ,solubilitate etc.

Bibliografie1. Mircea Iovu Chimie organic,ediia a treia, Editura didactic i pedagogic , Bucureti, 19932.