Organická chemie pro biochemiky II část 19 a 20 19,20-1

Transkript

1 rganická chemie pro biochemiky II část 19 a 20 19,20-1

2 lipidy isoprenoidy, terpeny, steroidy 19,20-2

3 Po staletí bylo známo, že rostlinné materiály obsahují látky, které lze získat destilací s vodní parou. Tato vonná tekutina byla nazývána esenciální oleje. Používala se v medicíně, ve voňavkářství a jako koření. Studium esenciálních olejů v 19. století položilo jeden ze základních pilířů organické chemie. Bylo zjištěno, že se skládají z mnoha látek, dominantní postavení znamenají však převážně lipofilní nízkomolekulární sloučeniny zvané terpeny. ěkdy jsou řazeny mezi lipidy. 3 C C 3 C 3 3 C 3 C C 3 karvon pačulový alkohol α-pinen mátový olej pačulový olej terpentin 19,20-3

4 isoprenové pravidlo (Leopold Růžička 1953, Wallach 1914) [2-methyl-1,3-butadien] počet uhlíků a více počet isoprenů n klasifikace monoterpen sesquiterpen diterpen sesterterpen triterpen steroidy tetraterpen polyterpeny hlava pata (ocas) nor-, (dinor-, trinor-, tetranor-) diterpeny triterpeny, steroidy, homoterpeny, homosteroidy isoprenové pravidlo spojování jednotek hlava-pata 19,20-4

5 biosyntéza C 3 CSCoA C 3 CC 2 CSCoA mastné kyseliny C C 2 kyselina mevalonová mevalonlakton PP isopentenyl difosfát 19,20-5

6 přehled biosyntézy terpenů (a steroidů) IPP isopentenyldifosfát GPP geranyldifosfát FPP farnesyldifosfát PP PP DMAPP IPP PP PP GPP PP C 10 C 15 PP GPP IPP FPP FPP skvalen α,α -dimerizace geranygeranyldifosfát GGPP PP C 20 skvalenoidy: triterpenoidy steroidy C 30 GGPP C 40 IPP C 25 19,20-6

7 MTERPEY 2 isoprenové jednotky 10 uhlíků karan pinan bornan thujan kamfan 19,20-7

8 geranyldifosfát MTERPEY 2 isoprenové jednotky, 10 uhlíků cyklasy PP geraniol šípková růže levandule α-terpineol limonen pomerančový a citronový olej 4 -karen borovice borneol α-pinen fenchol thujon 19,20-8

9 SESKVITERPEY 3 isoprenové jednotky 15 uhlíků PP 2,3-Z PP 5 2,3-E a b c d většinu skeletů lze odvodit od kationtů a a b skelety acyklické, monocyklické a bicyklické uhlovodíky nasycené, nenasycené, alkoholy, aldehydy, ketony kyseliny, laktony a epoxidy 19,20-9

10 SESKVITERPEY 3 isoprenové jednotky 15 uhlíků farnesan bisabolan eudesman germakran driman chamazulen vetivazulen humulan santalan bergamotan 19,20-10

11 7 5 6-E/Z SESKVITERPEY 3 isoprenové jednotky 15 uhlíků farnesol, lipový květ zingiberin, zázvor CC 3 juvenilní hormony působí při metamorfose hmyzu juvabion C kyselina abscisová specifický endogenní inhibitor vyšších rostlin antagonista gibberelinů 19,20-11

12 fytan loban DITERPEY 4 isoprenové jednotky 20 uhlíků cembran labdan trinervitan abietan pimaran taxan ent-kauran 19,20-12

13 fytol v molekule chlorofylu E/Z vitaminy A retinol retinal kyselina abietová, kalafuna Ph Ac taxol Taxus brevifolia, Taxus baccata Ph Ph Ac taxiny, taxanová skupina tisy, jedovaté prototyp nového chemotherapeutika 19,20-13

14 biosyntéza skvalenu TRITERPEY 6 isoprenových jednotek 30 uhlíků 2 molekuly farnesyldifosfátu (FPP) spojené hlava-hlava další triterpeny vznikají cyklizací skvalenu jde o největší skupinu isoprenoidů a prekursory steroidů PP PP 19,20-14

15 TRITERPEY 6 isoprenových jednotek 30 uhlíků skvalen cyklizace skvalenu skvalenepoxid lanosterol 19,20-15

16 TRITERPEY 6 isoprenových jednotek 30 uhlíků dammaran onoceran ambran hopan skvalen malabarikan nebo 2,3-epoxyskvalen arboran protostan gammaceran lanostan 19,20-16

17 dammaran lupanový skelet základní typy skeletů pentacyklických triterpenů lupan oleanan ursan příklad známé sloučeniny betulin z kůry březové 19,20-17

18 skvalen pokračování biosyntézy steroidního jádra (skeletu) ze skvalenu lanosterol cyklolanosterol cholesterol 19,20-18

19 TETRATERPEY 8 isoprenových jedn. 40 uhlíků fytoen rajčata 3' 3 6 6' β-karoten prekursor vitamínu A 2 molekuly retinolu retinal 6 3 C C 19,20-19

20 A B C D α-steroid 5β-steroid Moss G.P., omenclature of Steroids (Recommendations 1989), Pure Appl. Chem. 61, 1783 (1989) ,20-20

21 C α-estran C 3 10 C β-estran C 3 3 C C 10 5α-androstan 5β-androstan C 3 R 3 C 21 3 C C C C C 3 3 C pregnan cholan cholestan ergostan 19,20-21

22 5β 5α 19,20-22

23 C 3 cholesterol C 3 C kyselina cholová kortisol CC 2 CC 3 progesteron testosteron estradiol 19,20-23

24 cholesterol pregnenolon 17α-pregnenolon progesteron DEA 17α-progesteron androstendion mineralokortikoidy glukokortikoidy androgeny estrogeny metabolizmus steroidních hormonů 19,20-24

25 C D A B cholesterol kalcitriol dehydrocholesterol provitamin D vitamin D 3 cholekalciferol vitamin D 2 kalciferol; ergokalciferol 19,20-25

26 Steroidy pokud jsou izolovány z rostlin, vyskytují se jako glykosidy cukerná složka a aglykon (genin) Liliaceae, Solanaceae, Apocynaceae Scrophulariaceae - Digitalis 3 C gitoxin C 3 3 C gitoxigenin D-digitoxosa (monosacharid) 3 digitoxin C C 3 C digitoxigenin D-digitoxosa (monosacharid) 19,20-26

27 steroidy nalezené v mořských organizmech (jsou obsaženy ve všech mořských organizmech) S 3 3 C C 3 3 C C 3 3 C antheridiol (Achlya bisexualis) prvý specifický pohlavní hormon izolovaný z rostlinné říše skvalamin - Máčka skvrnitá, žraločí tkáně, farmakologicky zajímavý jako širokospektrální antibiotikum, rozpustné ve vodě 3 C 3 C 3 C C 3 C 3 steroidy z mořských hub rozmanitých struktur, polyhydroxylované, sulfatované, s netypickým postranním řetězcem i pozměněným steroidním skeletem ichtyotoxické, 19,20-27

28 Ac ºC Ac Cr 3 Ac Ac diosgenin a / alkohol 2 / Pd 1) Br 2 2) Cr 3 3) Zn / Ac progesteron Markerova degradace (Syntex) 19,20-28

29 C 3 Ac Ac Markerova degradace (Syntex), pokračování na DEA 19,20-29

30 3 C 3 C C C 3 C Torgovova syntéza triton B 3 C 2 /Pd Tos 3 C K/ 3 3 C 3 C 19,20-30

31 Si(C 3 ) 3 Si(C 3 ) 3 1) CpCo(C) 2 2) CF 3 C 2, CCl 4, ether Y Y syntéza estratrienonu Y = (C 3 ) 3 Si Y = a b c d e Br a, CF 3 C; b, t-bu chromát; c,pd/c 2 ; d, Br 2 ; e, - Br syntéza progesteronu 19,20-31

32 glykosidy a malé konjugáty přírodních látek a jejich význam 19,20-32

33 glykosidy byly původně definovány jako směsné -acetaly cyklických forem monosacharidů C 3 methyl-β-d-glukopyranosid později byl termín rozšířen z -R i na -SR (thioglykosiny), -SeR (selenoglykosidy) deriváty -R 1 R 2 jsou glykosylaminy a IKLI -glykosidy a deriváty -CR 1 R 2 R 3 jsou glykosylderiváty a IKLI C-glykosidy 19,20-33

34 picein z výhonků a jehlic borovic 4-acetofenyl-β-D-glukopyranosid dafnin z lýkovce jedovatého 7-(β-D-glukopyranosyloxy)-8-hydroxykumarin sambunigrin z bezu černého nitril (S)--β-D-glukopyranosylmandlové kyseliny 2 C -β-d-xylopyranosyl-l-serin [(Xyl)Ser] součást proteoglykanů C 19,20-34

35 C amygdalin, [(6--β-D-Glukopyranosyl-β-D-glukopyranosyl)oxy]fenylacetonitril, amygdalosid; mandlonitril-β-gentiobiosid; D-mandlonitril-β-D-glukosido-6-β-D-glukosid známá součást preparátu Laetrile, který je zneužíván k léčbě rakoviny, přestože je jedovaný a neúčinný. Vyskytuje se m.j. v hořkých mandlích. ěkdy je zaměňován pod jménem Laetril i s mandlonitril β-glukuronidem. arbutin 4-hydroxyfenyl-β-D-glukopyranosid, přírodně se vyskytující glykosid hydrochinonu, obvykle s methylarbutinemů; antibakteriální součást přípravků tradiční medicíny, jako např. uva ursi. 19,20-35

36 C 2 Bakankosin Dusíkatý glukosid ze semen Strychnos vacacoua Baill. Colocynthin glukosid z plodů Citrullus colocynthis Schrad. 3 C 3 C C 3 C 3 3 C C 3 C 3 3 C C 3 19,20-36

37 syntéza glykosidů Koenigsova-Knorrova syntéza (1901) uplatňuje jako donor pro glykosidaci glykosilbromid či glykosylchlorid jako katalyzátory jsou používány nerozpustné Ag 2, Ag 2 C 3, silikát stříbrný či rozpustné AgTf, gbr 2 a g(c) 2 Bn Bn Bn Bn Br R Bn Bn Bn Bn R Ag celá řada odstupujících skupin, některé i s účastí sousední skupiny Ac Ac Ac Ac 3 C R Ac Ac 3 C R odstupující skupina se účastní (často jako 1--acetát) tvorbou oxykarboniového iontu, který dál reaguje relativně stereospecificky 19,20-37

38 konjugát degenerovaný termín znamená např. v biochemii látku vázanou na bílkovinu ve smyslu pojednávaném v této kapitole je konjugát pro odlišení označován jako malý konjugát a znamená sloučeninu, která je derivatizována, zpravidla tak, že jsou podstatně změněny její chemické, fyzikální, farmakologické a další vlastnosti jako rozpustnost, biodostupnost apod. Lipofilní látky (terpeny, flavonoidy, steroidy, lipidy apod.) jsou takto derivatizovány např. glykosidací, převedením na sulfát, fosfát, derivát (konjugát) s aminokyselinou, peptidem, případně jinou vhodnou skupinou. 19,20-38

39 v přírodě se vyskytují zejména deriváty kyseliny sírové a fosforečné řízená syntéza sulfátů probíhá reakcí chráněných cukrů s komplexem S 3 /pyridin, S 3 /trialkylamin v pyridinu či DMF, produkty jsou obvykle izolovány jako sole selektivní příprava -sulfátů probíhá stejnými činidly, v alkalických podmínkách (p>9) pro přípravu fosfátů se využívá enzymatických reakcí i chemické syntézy, obvykle z vhodně chráněných cukrů fosfotriesterová metoda užívá difenylfosfochloridát triesterová metoda užívá dialkyldiisopropylfosforamidit (R) 2 P-(i-Pr) 2 fosfonátpvá metoda užívá činidla jako ((i-pr) 2 ) 2 P-Bn či Cl 2 P-C 2 CCl 3 monoesterová metoda C-Et-P(=)-() 2 a DCC Cl P Ph Ph 19,20-39

40 sulfáty přírodní výskyt 3 S R R = nebo S 3 n 3 S S 3 n λ-karagenan karagenany směs sulfátovaných polysacharidů z mořských řas chondroitin sulfát n vysoce viskózní mukopolysacharidy (glykosaminoglykany) s -acetylchondrosinem jako opakující se jednotkou a jednou sulfátovou skupinou na každý disacharid 3 S S 3 S 3 S 3 3 S furcellaran draselná sůl sulfátu vysokomolekulárního polysaccharidu S 3 n κ-karagenan S C 3 19,20-40

41 MM 4550 MM MM C a 3 S R C a R = S C C CC 3 R = S C C CC 3 R = S C 2 C 2 CC 3 (E) (E) livanové kyseliny Skupina přírodních carbapenem β-laktamasových inhibitorů s antibakteriální aktivitou, z Streptomyces olivaceus prasteron sulfát, DEA sulfát hormon mládí C 3 C 3 k léčení menopausálního syndromu S 19,20-41

42 R C 2 R R C 2 R Basický komplex sulfatovaného hlinitanu a sacharosy R R R R = S 3 [Al 2 () 5 ] 2 C R proti pálení žáhy Resibufogenin 3--sulfát C 3 konjugát z ropušího jedu ch an-su povrchové anestetikum inhibitor a,k-atpasy positivně inotropní a kardiotonicky aktivní S C 3 19,20-42

43 2 fosfáty přírodní výskyt 3 C hlavně jako nukleotidy a nukleové kyseliny acetylkoenzym A: S 2 3 C C 3 P P P ATP P P P kefaliny skupina fosfolipidů přítomná ve všech živých organizmech, zejména v nervové tkáni a mozku. C 2 R CR' 2 C P C 2 C 2 2 α - Kefalin R a R'jsou obvykle (leč ne vždy identické mastné kyseliny 19,20-43

44 2 2 C P P C 2 ADP 2 P koenzym hydrogenas a dehydrogenas Fosforylovaná forma kreatinu, vyskytuje se ve skeletálním svalstvu srdci a mozku. Účastní se transferu vysoce energetického fosfátu na ADP. P C 3 C 19,20-44

45 nukleové kyseliny a jejich komponenty 19,20-45

46 19, P 2 P 2 P P 2 P 2 P 2 P P C 3 A G C T A G C U

47 A G C T 2 P P P P P P 2 2 "Fischerova" notace P P C 3 5'-konec dpapgpcpt 3'-konec zápis písmenný d(pagct) zápis písmenný kondenzovaný 19,20-47

48 adenin 6-aminopurin guanin 2-aminopurin-6-on cytosin 4-aminopyrimidin-2-on azauracil 1,2,4-triazin-3,5-dion [léky] 5-azauracil 1,2,4-triazin-3,5-dion [léky] thymin 5-methylpyrimidin-2,4-dion [DA] C 3 uracil pyrimidin-2,4-dion [RA] použité názvosloví je schematické a homomorfní 19,20-48

49 19, C 3 Adenosin Guanosin Cytidin Thymidin A G C Uridin

50 , ribo arabino,, erythro threo, xylo, lyxo, β-d-lyxo-pentofuranosa 19,20-50

51 , 2,3-ribo-epoxid 2,2 -anhydro-arabino -derivát 2,3 -anhydro-threo -derivát,, 3,5-anhydro-xylo-derivát 2,3-lyxo-epoxid 19,20-51

52 cyklouridin IUPAC (2R,3R,3aS,9aR)-3-hydroxy-2-(hydroxymethyl)-2,3,3a,4a,5,9ahexahydro-6-furo[2',3':4,5][1,3]oxazolo[3,2-a]pyrimidin-6-one CAS 6-furo[2',3':4,5]oxazolo[3,2-a]pyrimidin-6-one, 2,3,3a,4a,5,9ahexahydro-3-hydroxy-2-(hydroxymethyl)-, (2R,3R,3aS,9aR)- P cyklouridin-5-fosfát P arabinofuranosylcytosin-3-fosfát 19,20-52

53 P P adenosindifosfoglukosa přenáší glukosový zbytek 2 psikofuranin antibiotikum 2 5-fluoruridin kancerostatikum F acyklovir (ZVIRAX) virostatikum 2 pseudouridin minoritní složka tra showdomycin antibiotikum 3 AZT, 3'azido-3'-deoxythymidin při léčbě AIDS ddi dideoxyinosin při léčbě AIDS 19,20-53

54 19,20-54 TMD DMTCl DMT - dimethoxytrityl TMD TMD Si Si + Si Cl

55 2 2 TMD P (i-pr) 2 C 2 C 2 C fosforamidit Si Base TMD C 2 C 2 C fosfit P oxidace jodem TMD C 2 C 2 C 2 P amoniak TMD P 2 S fosfát Si 19,20-55

56 A B A C 2 B C Y 2 2 CZ 2 W 2 2 ukleosidace, retrosyntetické plánování X 2 2 CUKR UKLEBASE (AGLYK) "-GLYKSIDICKÁ VAZBA" glykosylaminová vazba!! 19,20-56

57 Cl Ac Clg Br Ac Ac Ac 120 C xylen Ac Ac Ac Cl Ac louh 2 Clg Bz 120 C xylen Ac Bz amoniak 2 Ac Ac Fischer a elferich stříbrné soli Davoll a Lowy g Koenigs a Knorr 19,20-57

58 Ac Ac Ac Br gcl Ac Ac C 3 Ac Ac R Cl Clg Ac Cl Ac Ac R Ac Ac Ac Ac Bakerovo 1,2-trans pravidlo 19,20-58

59 Bz 2 Bz Bz Me SC C 3 S Tr C Tr Me 2 C oxazinomycin nukleosidace cestou B a C, syntéza - a C- nukleosidů 19,20-59

60 Cl Cl i) Et 3, DMF ii) 3, Me iii) 2 2 Bz Cl ACYCLVIR acyklonukleosidy (seko-nukleosidy) ACYKLVIR antivirální látka na genitální herpes 19,20-60

61 hlavní reakce nukleosidů, nuhleotidů a K hydrolýza závislá na p, podléhá jí K (forsforoesterová vazba) ale i -glykosidická vazba redukce thiokarbonátů nukleosidů poskytuje většinou 2 -deoxynukleosidy oxidace nukleosidů (např. jodistanem) poskytuje klasické štěpení diolů na 2,3 -dialdehyd 19,20-61

62 v kyselém prostředí může deaminovat nukleobáze např. působením kyselého siřičitanu (v čemž tkví jeho mutagenita a cytotoxicita) S 3 S mutagenní vlastnosti UV světla spočívají v dimerizaci 19,20-62

63 mutagenní vlastnosti kyseliny dusité lze vysvětlit m.j. deaminacemi 2 2 formaldehyd usnadňuje vznik dimerů 2 C 2 pdr P pdr C pdr 19,20-63

64 2 tra P tra P 2 R' 2 R účast terminálního nukleotidu z tra na tvorbě peptidové vazby 2 2 tra P tra P R' R 19,20-64

65 19,20-65

66 polymery přírodní i syntetické C 3 C 3 C 3 Cl C 3 C 3 C 3 C 3 n C 3 R 3 C 3 C 3 C 3 C 3 19,20-66

67 disacharidy a trisacharidy odvozujeme formálním odštěpením vody počet monosacharidových jednotek v oligosacharidech je 2-10 (definice) neredukující disacharid vzniká je li glykosidická vazba mezi dvěma skupinami na anomerním centru, čímž vlastně dojde ke ztrátě možnosti přechodu na aldehydickou formu (aldehyd je vlastně pro oxidačně-redukční pochody ortogonálně chráněn) EREDUKUJE 1-1 REDUKUJE ,20-67

68 2 C C 2 2 C sacharosa například: celkový počet hexopyranosyl-hexopyranos (nepočítáme-li anomerní α a β dvojice) je 2 9 x 4 = 2048 cukerná knihovna de luxe příroda jich však použila jen zlomek disacharidy vypadají většinou jako monosacharidy, neredukující pak glykosidům v basickém prostředí jsou rel. stálé hydrolysují se kysele (umělý med) některé vazby lze štěpit i selektivně příp enzymaticky 19,20-68

69 ligosacharidy (2-10 cukerných jednotek) lineární, rozvětvené a cyklické vlastnostmi jsou spíše podobné monosacharidům, volné se vyskytují zejména v rostlinné říši, naprostá většina D sacharosa, ekonomicky nejvýznačnější cukr Glcα1-2βFru maltosa, ze sladu Glcα1-4Glc produkt enzymatického odbourání škrobu cellobiosa, Glcβ1-4Glc základní stavební prvek celulosy laktosa, Galβ1-4Glc v lidském mléce 7 %, v kravském 5 % trehalosa, Glcα1-1αGlc sladký disacharid gentianosa, Glcpβ(1-6)Glcpα(1-2)βFruf, neredukující cukr z kořene hořce kestosa, skupina trisacharidů z Glc Fru Fru 19,20-69

70 raffinosa, neredukující trisacharid z Gal Glc a Fru, po sacharose nejrozšířenější oligosacharid z řepné melasy, manny, a bavlníkového semene Galpα(1-6)Glcpα(1-2)βFruf melibiosa sacharosa n n = 0, raffinosa; n = 1, stachyosa; n = 2, verbaskosa; n = 3, ajugosa flatulentní oligosacharidy z luštěnin 19,20-70

71 antigen SSEA-1, aminocukr z mateřského mléka důležitý pro imunitní ochranu kojenců 3 C ligosacharidy glykoproteinů a glykolipidů obsahují převážně D-galaktosu, D-mannosu, -acetyl- D-galaktosamin, L-fukosu, -acetyl- D-glukosamin a kyselinu -acetylneuraminovou (sialovou) v kombinacích. dpovědné jsou zde m.j. za imunitní schopnosti organizmu. kyselina sialová, -acetylneuraminová 19,20-71

72 Polysacharidy Zhruba 95 % biomasy na Zemi je tvořeno polysacharidy. omopolysacharidy (celulosa, škrob, chitin dextrany), heteropolysacharidy (xanthan, mikrobální polysacharidy) Celulosa, lineární polymer 1,4 -β-d-glukosových jednotek konfigurace 4 C 1 m.h. > která tvoří strukturní vlákna rostlinných stěn, β-spojení činí celulosu nereaktivní k působení mnoha enzymů Škrob, skládající se z ve vodě rozpustné amylosy (lineární řetězec o m.h. cca tisíc z 1,4 -α-d-glukos) a nerozpustný amylopektin (rozvětvený řetězec o více než 1000 jednotkách o m.h z 1,4 -α-d-glukosy), zřetězený 1,6 -α-dglukosidy Chitin, lineární polymer z β-spojených -acetyl-d-glukosaminů, tvořící krustu (exoskelet) krabů a hmyzu. 19,20-72

73 primární struktura polysacharidu je dána zřetezením monosacharidů sekundární struktura je tvar vzniklého řetězce v prostoru lineární polysacharidy vytváření 4 základní struktury zprohýbaný natažený cik-cak uspořádaný pás pás šroubovice pás 19,20-73

74 lineární a rozvětvené polysacharidy každý lineární polysacharid má na začátku jeden neredukující monosacharid a na konci jeden redukující, větvené polysacharidy mají n začátků a n-1 větvení 19,20-74

75 polysacharidy jsou velmi polární, tvoří intra a intermolekulární vodíkové vazby jejich rozpustnost ve vodě je různá, některé tvoří s vodou viskosní roztoky a gely polysacharidy (glykany) lineární homopolysacharid z D-glukosy je D-glukan celulosa je pak (1-->4)-D-glukan stran sekundární struktury celulosa tvoří natažený pás, amylosa levotočivou šroubovici Kombinací polysacharidů v určitých sekundárních strukturách jsou vytvářeny struktury terciární. Lineární pásy mohou tvořit vlákna (celulosa) a šroubovicové struktury dvojité a trojité šroubovice (λ-karagenan či 1,3-β-D-xylan) Možnosti strukturní analýzy derivatizace a opatrná hydrolýza, analýza hydrolyzátů štěpení jodistanem enzymatické štěpení α- a β-vazeb 19,20-75

76 škrob směs dvou D-glukanů, lineární amylosy a rozvětveného amylopektinu amylosa je převážně lineární α-d-(1-->4)-d-glukan ne zcela homogenní o stupni polymerace kolem 2000 (m.h. ~10 5 ) v roztoku zaujímá konformace od zprohýbaných pásů až po šroubovici s některými látkami tvoří inklusní sloučeniny (jod [modrý], butanol, tuky ) na jeden závit helixu připadá asi 6 D-glukos s vodou tvoří gely (rychlé ochlazení roztoku) až nerozpustné micely (pomalé) amylopektin větvený α-d-(1-->4)-d-glukan s větveními α-d-(1-->6)-d-glc o stupni polymerace na m.h. ~10 6 s délkou postranních řetězců až 25 D-glukos amylopektin je dobře rozpustný ve vodě, jeho komplex s jodem je červený hydrolýzou škrobu se připravují hydrolyzáty schopné tvořit filmy, hlubší pak dextriny (lepidla) a totální D-glukosa glykogen větvený D-glukan podobný amylopektinu (m.h. ~10 8 ) je zásobním zdrojem glukosy u živočichů 19,20-76

77 celulosa je β-d-(1-->4)-d-glukan (lišící se od amylosy jen β-vazbami) m.h. ~10 6 celulosa tvoří dlouhá vlákna stabilizovaná vodíkovými vazbami, která se sdružují v micely, nerozpouští se ve vodě celulosa je nejrozšířenější organickou sloučeninou v přírodě hydrolýza na glukosu je obtížná, schůdná při použití celulas z mikroorganizmů dextrany větvené α-d-(1-->6, 4, 3 i 2)-D-glukan; vznikají ze sacharosy působením bakterií rodu Leuconostoc používají se jako náhražka krevní plazmy a k výrobě gelů (Sephadex) inulin zásobní polysacharid některých rostlin, povětšině (1-->2)- β- D-fruktan s fruktosami ve furanosové formě levany (2-->6)- β- D-fruktany ve furanosové formě, vznikají ze sacharosy působením enzymů, vyskytují se v některých travách 19,20-77

78 chitin 2-acetamido-2-deoxy-(1-->4)- β- D-glukan strukturně podobný celulose tvoří stavební materiál pro krunýře korýšů, plžů, kutikuly hmyzu a některých nižších rostlin a řas je velmi stálý, hydrolyzuje se 6M Cl na hydrochlorid 2-amino-2-deoxy-D-glukosy působením louhu se pouze deacetyluje na chitosan (chitan) pektiny směsi polysacharidů, hlavně poly-α-d-(1-->4)galakturonová kyselina, D-galaktan a L-araban, karboxylové skupiny mohou být ve formě methylesterů pro vysokou želatinující schopnost je používán v potravinářství 19,20-78

79 n polysialová kyselina epitop (struktura sloužící k rozeznání buňka-buňka) u neuronů a rakovinných buněk 19,20-79

80 heteropolysacharidy hemicelulosy doprovázejí jako pojivo celulosu a lignin jsou rozvětvené a skládají se z D-xylosy, D-mannosy a D-galaktosy a dalších hydrolysují snadněji než celulosa heparin řetězce tvoří D-glukuronová kys., L-iduronová kys. a D-galaktosamin, částečně sulfonovaný na i, je rozšířen v tělních tekutinách savců, působí proti srážení krve řepný pektin na řetězec D-galaktouronové kyseliny jsou navázány řetězce z arabinosy, xylosy a galaktosy, v řetězci se v pravidelných úsecích opakuje D-rhamnosa široce používaná látka v potravinářství rostlinné gumy, slizy, karagenany, agar, mukopolysacharidy, hyaluronová kyselina 19,20-80

81 3 S R R = nebo S 3 n 3 S S 3 n λ-karagenan κ-karagenan 3 S S 3 S 3 3 S sulfát celulosy S 3 S 3 n gely inaktivující patogeny včetně virů IV a erpes použité místo kondomů 19,20-81

82 syntéza polysacharidů z levogkukosanu Bz Bz Bz Lewisova kyselina z ortoesteru působením bromidu rtuťnatého Bz Bz Bz Bz Bz Bz n glukan Ac gbr 2 Ac Bn Ac Bn 30 araban 19,20-82

83 syntéza heteropolysacharidu Tr 3 C Ac Ac Ac Ac Ac Ac Ac 3 C C Ph 3 C + Cl 4 - TrR -TrC Ac Ac 3 C Ac Ac Ac Ac Ac C 3 Cl 4 - Ac 3 C Ac Ac Ac Ac 3 C Ac 12 -->6)-β-D-Man-(1-->4)-α-L-Rha-(1-->3)-β-D-Gal-(1--> 19,20-83

84 GLYKKJUGÁTY glykosylaminoglykany (GAG) jsou heteropolysacharidy obsahující aminocukry - podle vazby, subjednotek a polohy zbytku kyseliny sítové je dělíme na C 3 n (1,4)--β-D-glcpyura-(1,3)-2-ac-2-d-β-D-glcpy hyaluronové kyseliny m.v S (1,4)--β-D-glcpyura-(1,3)-2-ac-2-d- -β-6-sulfo-d-galpy C 3 n chondritin sulfát m.v ,20-84

85 GLYKKJUGÁTY glykosylaminoglykany (GAG) jsou heteropolysacharidy obsahující aminocukry - podle vazby, subjednotek a polohy zbytku kyseliny sítové je dělíme na S C 3 n (1,4)--β-L-idopyura-(1,3)-2-ac-2-d- -4-sulfo-β-D-galpy dermatan sulfát m.v S S S n (1,4)--α-D-2-sulfo-glcpyura-(1,4)-2-sulf-2-d- -6-sulfo-α-D-glcpy heparin m.v ,20-85

86 GLYKKJUGÁTY glykosylaminoglykany (GAG) jsou heteropolysacharidy obsahující aminocukry - podle vazby, subjednotek a polohy zbytku kyseliny sítové je dělíme na S (1,3)--β-D-glcpy-(1,4)-2-ac-2-d- -6-sulfo-β-D-glcpy kreatan sulfát m.v C n GAG jsou součástí vyšších glykokonjugátů jsou to velmi hydrofilní látky, které mohou vázat hodně vody a v takto solvatovaném stavu zaujímat velný molární objem hyaluronová kyselina (sklivec) zaujímá v hydratovaném stavu 1000x větší objem než v suchém 19,20-86

87 GLYKPRTEIY a PRTEGLYKAY proteoglykany obsahují až 95 % suché váhy cukrů (GAG), jsou vázány na proteiny i vazbou tvoří pružnou botnající elastickou spojovací tkáň glykoproteiny podíl cukrů je nižší cca 1-85 % účastní se rozpoznání buněk, virů, buněčné adheze aj. glykoproteiny s vazbou na asparagin -glukosamin je vázán jako -glykosid a AK asparaginem glykoproteiny mucinového typu s -glykosidickou vazbou mezi -acetylgalaktosaminem a skupinou AK serinu či threoninu vyskytují se v tělních kapalinách typu fridexu např. v antaktických rybách a přispívají k viskozitě jiných (sliny) 19,20-87

88 PEPTIDY A BÍLKVIY Cys Tyr Ile Gln Asn Cys Pro Leu Gly 2 C 2 peptidové hormony 9 Gly 2 C oxytocin 3 C C 2 C C C 3 C 2 C 8 Leu C C 2 C 2 C C C 2 C C 2 C 2 7 Pro C 2 C C 5 Asn S 6 Cys S 2 C C 2 C C 2 C 4 Gln 1 Cys C 2 C 3 Ile 2 Tyr C C C C C C 3 C 2 C 2 C 3 vasopressin Cys Tyr Phe Gln Asn Cys Pro Arg Gly 2 19,20-88

89 1 Lys Cys Asn Thr Ala Thr Cys Ala Thr Gln Arg Leu Ala Asn Phe Leu Val is 37 Lidský amylin, peptid vylučovaný s inzulinem 2 Tyr Thr Asn Ser Gly Val Asn Thr Ser Ser Leu Ile Ala Gly Phe Asn Asn Ser Ser 61 Tyr Gly Gly Phe Met Thr Ser Glu Lys Ser Gln Thr Pro Leu Val 91 Glu Gly Lys Lys Tyr Ala Asn Lys Ile Ile Ala Asn Lys Phe β-endorfin Generický název odvozen od "endogenous morphine, skupiny látek, endogenních ligandů opiátových receptorů nalezených v mozku i jinde u obratlovců. Účinek je srovnatelný s opiáty jako např. s morfinem. Sekvence je z β-lipotropinu, prekursoru o mv ~30,000, z hypothalamu, mozku a jiných tkání. Thr Leu 19,20-89

90 C 3 2 alanin C 3 2 aminobutanová kys. 2 2 arginin 2 2 asparagin 2 asparagová kys. 2 S cystein α-glutamová kys. glutamin glycin histidin 2 2 C 3 C 3 3 C S 2 S 2 C 3 2 C homocystein isoleucin leucin lysin methionin C C norleucin norvalin ornithin fenylalanin prolin C C 3 C serin threonin tryptofan tyrosin valin 19,20-90

91 3 C 2 L-alanin 3 C 2 D-alanin Přírodní bílkoviny jsou (až na zanedbatelné výjimky) tvořeny aminokyselinami řady L- kódované aminokyseliny (ty z nichž se skládají přírodní bílkoviny) je jich 20 esenciální aminokyseliny jsou takové, které si daný organizmus nedokáže sám připravit všechny molekuly téže bílkoviny jsou ZCELA identické primární struktura sled aminokyselin sekundární struktura prostorové uspořádání řetězce (vazby ---=C terciární struktura zprohybání celého řetězce, vazby S-S kvarterní struktura poskládání subjednotek denaturace změna prostorového uspořádání (teplem, kyselinami aj.) 19,20-91

92 bílkoviny můžeme rozdělit i jako fibrilární (vláknité) kolagen v kůži, chrupavkách, kostech (skleroproteiny) kreatin ve vlasech, nehtech fibroin hedvábí myosin a aktin ze svalů globulární (kulovité) albuminy a globuliny z krve histony buněčná jádra složené myoglobin a hemoglobin obsahují hem a odpovídají za přenos kyslíku ve svalech a krvi sloučeniny s počtem aminokyselin pod 50 nazýváme peptidy a nalézáme zde významné hormony (oxytocin, vasopresin, inzulin ), jedy (faloidin a amanitin), antibiotika (bacitracin) a jiné biologicky aktivní látky 19,20-92

93 syntetické makromolekuly většinou polymerní podstaty, můžeme je dělit na plasty tuhé, trarovatelné, obrobitelné, izloují, nekorodují (polyethylen, polypropylen, PVC, polystyren, teflon) synthetická vlákna můžeme vyrobit z některých plastů (polyakrylonitril) elastomery, synthetické kaučuky pružné materiály, které lze natahnout až na 1000 % jejich původní délky (a po uvolnění se vrátí do původního stavu makromolekyly lineární, rozvětvené a zesíťované připravují se polymerací, polyadicí a polykondenzací kopolymerace je polymerace několika různých monomerů 19,20-93

94 polymerace sloučeniny obsahující dvojnou vazbu se spolu za působení katalyzátoru spojují do řetězců typický produkt polyethylen, teflon, PVC, poly-1,3-butadien polyadice a polykondenzace sloučeniny mají na dvou koncích dva druhy skupin, které spolu reagují (adice), pokud se při tom odštěpuje nějaká sloučenina (voda) kde o polykondenzaci typický produkt polyadice polyurethan R- + =C=-R R--C--R isokyanát urethan typický produkt polykondenzace polyamidy (nylon), polyestery (tesil) R-C + 2 -R RC-R + 2 amid 19,20-94

95 příklady struktur polymerů C 2 bakelit fenolformaldehydové pryskyřice Cl Cl Cl vinylchlorid a vinylenchlorid 2 C C Cl 2 C Cl C Cl saran (vlákna a balení potravin) F F F CF 3 F F F F 2 C C CF 3 2 C F C F hexafluoropropen vinylidenfluorid viton (těsnění, uzávěry) 19,20-95

96 2 2 kyselina adipová 1,6-hexandiamin ylon 66 kaprolaktam aminohexanová kyselina ylon 6 19,20-96

97 doba si žádá biodegradabilní polymery polyglykolát biodegradabilní polyestery se rozloží na skládce za 4 týdny polyacetát masové rozšíření zatím naráží na vyšší cenu C 3 C 3 polyhydroxybutyrát 19,20-97

98 a to je pro dnešek konec. 19,20-98