m Matura-Online.pl Rozwiązania zadań maturalnych
MCHP-R0-100-2505 • Zamknięte (na dobieranie) • 1 pkt • Trudność: ★★★★☆

Zadanie 29

Matura z chemii, maj 2025, poziom rozszerzony

Wymaganie:

XX. Cukry. Zdający: 1) dokonuje podziału cukrów na proste i złożone, klasyfikuje cukry proste ze względu na grupę funkcyjną i liczbę atomów węgla w cząsteczce […]; 3) […]; rysuje wzory taflowe (Hawortha) anomerów α i β glukozy i fruktozy […].

Treść zadania

Poniżej przedstawiono wzory czterech monosacharydów oznaczonych numerami 1–4 (w postaci cyklicznych projekcji Hawortha):

  • 1: pierścień 6-członowy (piranozowy), przy atomie C5 dwa atomy wodoru, bez grupy CH₂OH poza pierścieniem
  • 2: pierścień 6-członowy (piranozowy) z grupą CH₂OH poza pierścieniem
  • 3: pierścień 6-członowy (piranozowy) z grupą CH₂OH poza pierścieniem (różni się od 2 tylko konfiguracją OH na C anomerycznym)
  • 4: pierścień 6-członowy (piranozowy), przy atomie C5 dwa atomy wodoru, bez grupy CH₂OH poza pierścieniem (inna konfiguracja grup OH niż w 1)

Zadanie 29. (0–1)

Uzupełnij tabelę. Napisz w drugiej kolumnie tabeli numery wszystkich monosacharydów spełniających warunki określone w pierwszej kolumnie.

Warunek Numery monosacharydów
Jest pentozą. ............
Stanowią parę anomerów. ............
Wzory taflowe (Hawortha) czterech monosacharydów oznaczonych numerami 1–4.
Na podstawie: arkusz CKE MCHP-R0-100-2505 Oryginalny PDF CKE, str. 33

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2505. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Pentozy: 1, 4 (pierścień 6-członowy z 5 atomami C i atomem O, bez grupy CH₂OH poza pierścieniem = 5 atomów C).

Heksozy (do porównania): 2, 3 (pierścień 6-członowy + grupa CH₂OH przy atomie C5 poza pierścieniem = 6 atomów C).

Para anomerów: zależnie od konfiguracji wzorów. Anomery różnią się konfiguracją OH przy anomerycznym C1 (lub C2 w ketozach):

  • α-anomer: OH skierowany w dół (od pierścienia w projekcji Hawortha).
  • β-anomer: OH skierowany w górę.

Anomery to dwie cząsteczki o tej samej liczbie atomów C (oba pentozy lub oba heksozy), różniące się tylko konfiguracją OH na C1 (lub C2).

Patrząc na wzory:

  • 2 i 3 mają identyczną strukturę poza konfiguracją OH na C1 → para anomerów heksozy (anomer α i anomer β tego samego cukru).

Odpowiedź:

  • Pentozy: 1, 4.
  • Para anomerów: 2, 3.
Typowy błąd / pułapka

Pułapka — pomylenie pentozy z heksozą. Pentoza = 5 atomów C (np. ryboza, deoksyryboza). Heksoza = 6 atomów C (np. glukoza, fruktoza, galaktoza). Klucz: liczyć C w pierścieniu + poza pierścieniem (grupa CH₂OH).

Pułapka — anomery vs enancjomery. Anomery różnią się konfiguracją na C1 (anomerycznym). Enancjomery są lustrzanymi odbiciami (D vs L). Klucz: anomery to diastereomery różniące się jednym stereocentrum (C1).

Pułapka — pomylenie pierścienia z liczbą C. Furanoza = 5-członowy (4 C + 1 O). Piranoza = 6-członowy (5 C + 1 O). Pentoza może być furanozą (ryboza w RNA) albo piranozą — w tym zadaniu pentozy 1 i 4 mają pierścień 6-członowy. Heksoza może być piranozą (glukoza) lub furanozą (fruktoza).

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 29 - monosacharydy, anomery
Strona 33 arkusza CKE 2025 PR chemia - zadanie 29 (4 monosacharydy w postaci cyklicznej). Na podstawie: CKE 2025 Oryginalny PDF CKE, str. 33

Klucz pojęciowy — monosacharydy

Klasyfikacja:

Liczba CNazwaPrzykład
3TriozaGliceraldehyd, dihydroksyaceton
4TetrozaErytroza, treoza
5PentozaRyboza, deoksyryboza, ksyloza, arabinoza
6HeksozaGlukoza, fruktoza, galaktoza, mannoza
7HeptozaSedoheptuloza

Według grupy funkcyjnej:

  • Aldozy: mają -CHO (grupę aldehydową) na C1. Np. glukoza, ryboza.
  • Ketozy: mają -CO- (grupę ketonową) na C2. Np. fruktoza.

Klucz pojęciowy — formy cykliczne

Furanoza (5-członowy pierścień):

  • 4 atomy C + 1 atom O w pierścieniu.
  • Typowa dla pentoz (ryboza, deoksyryboza w RNA/DNA).
  • Może być też dla heksoz (np. fruktofuranoza w sacharozie).

Piranoza (6-członowy pierścień):

  • 5 atomów C + 1 atom O w pierścieniu.
  • Typowa dla heksoz (glukoza, galaktoza, mannoza), występuje też u pentoz.

Hemiacetal: forma cykliczna powstaje w reakcji grupy -OH (z C5 albo C4) z grupą -CHO (lub -CO-) tej samej cząsteczki.

Mechanizm: identyfikacja pentoz

Pentoza w formie piranozowej (jak 1 i 4): 5 atomów C, wszystkie w pierścieniu (z atomem O) — poza pierścieniem nie ma grupy CH₂OH.

Pentoza w formie furanozowej (np. ryboza w RNA): 4 atomy C w pierścieniu + grupa CH₂OH poza pierścieniem.

Heksoza w formie piranozowej (jak 2 i 3): 5 atomów C w pierścieniu + grupa CH₂OH (C6) poza pierścieniem.

W zadaniu:

  • 1 i 4: pierścień 6-członowy, brak CH₂OH → 5 atomów C → pentoza.
  • 2 i 3: pierścień 6-członowy + CH₂OH → 6 atomów C → heksoza.

Klucz pojęciowy — anomery

Anomery = pary cyklicznych cukrów różniących się konfiguracją hydroksylu na C1 (anomerycznym C):

  • α-anomer: OH na C1 w przeciwnej stronie niż CH₂OH na C5 (w projekcji Hawortha — OH skierowany w dół dla D-cukrów).
  • β-anomer: OH na C1 w tej samej stronie co CH₂OH na C5 (OH w górę).

Przykład α-D-glukozy + β-D-glukozy:

  • Identyczna struktura poza C1.
  • α-D-glukoza: OH na C1 w dół, β-D-glukoza: OH na C1 w górę.
  • W roztworze ustala się równowaga α ↔ β (przez postać otwartą) — zjawisko mutarotacji.

Mechanizm: mutarotacja

Forma cykliczna α ma określone skręcanie polaryzacji (α-D-glukoza: +112°).

Forma cykliczna β ma inne skręcanie (β-D-glukoza: +19°).

W wodzie: cykliczne formy otwierają się do postaci otwartej (acyklicznej z grupą aldehydową lub ketonową) → ponownie zamykają losowo.

W stanie równowagi: ~36% α + ~64% β + poniżej 1% formy otwartej (dla glukozy).

Sumaryczne skręcanie polaryzacji = +52,7° (mieszanka).

Najważniejsze pentozy i heksozy

MonosacharydLiczba CTyp pierścieniaRola biologiczna
D-Ryboza5 (pentoza)FuranozaRNA, ATP, NADH
D-2-deoksyryboza5 (pentoza)FuranozaDNA
D-Glukoza6 (heksoza)PiranozaKrew, energetyka komórki
D-Fruktoza6 (heksoza)Furanoza (w sacharozie)Owoce, miód, sacharoza
D-Galaktoza6 (heksoza)PiranozaLaktoza, mleko

Punktacja CKE

  • 29. 1 pkt — poprawne uzupełnienie dwóch pól tabeli (pentozy: 1, 4; para anomerów: 2, 3).

Po co to umieć

Cukry w biologii:

  • Sacharoza (cukier spożywczy) = disacharyd zbudowany z reszt glukozy i fruktozy.
  • Skrobia i glikogen — polisacharydy zbudowane z reszt α-glukozy (wiązania α-glikozydowe).
  • Celuloza — polisacharyd zbudowany z reszt β-glukozy (wiązania β-glikozydowe). Człowiek nie ma enzymów rozkładających celulozę, choć trawi skrobię.

RNA vs DNA: ryboza (w RNA) ma grupę -OH przy C2, a deoksyryboza (w DNA) — nie ma.

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „chemia organiczna, monosacharydy, pentozy, heksozy, anomery, cukry” zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl