25.Lipidy. AZ Smart Marie Poštová

Transkript

1 25.Lipidy AZ Smart Marie Poštová

2 harakteristika lipidů Jsou to nízkomolekulární přírodní látky, nerozpustné ve vodě (hydrofobní), dobře rozpustné v nepolárních organických rozpouštědlech ( lipofilní rozpouštědla). Původ: rostlinný, živočišný, mikrobiální. Funkce: zdroj energie, tepelná izolace organismu, ochrana orgánů, tvoří biomembrány, rozpouští se v nich biologicky důležité nepolární látky vitamíny A, D, E, K, a některé hormony a léky.

3 Klasifikace lipidů Rozdělení: 1. Jednoduché lipidy - acylglyceroly - vosky 2. Složené lipidy - fosfolipidy - glykolipidy, 3.Isoprenoidní lipidy (isoprenoidy) zvláštní strukturně odlišná skupina do které patří: - steroly a žlučové kyseliny. Mají hydrofobní charakter, účastní se transportu klasických lipidů v organismu a jsou spolu s nimi součástí biologických struktur.

4 Jednoduché lipidy - tuky Jsou estery vyšších mastných kyselin a propantriolu glycerolu. Mastné kyseliny R mají sudý počet atomů, nerozvětvené řetězce a jsou nasycené i nenasycené. Nasycené kyseliny jsou součástí pevných tuků. Například: Kyselina palmitová (kys.hexadekanová) Kyselina stearová (kys. oktadekanová ) Nenasycené kyseliny jsou součástí kapalných tuků (olejů). Například: kys. olejová kys. cis-9-oktadecenová 3 - ( 2 ) 7 = - ( 2 ) kys.linolová kys. cis, cis 9, 12-oktadekadienová 3 - ( 2 ) 4 = 2 =-( 2 ) kys.linolenová kys. cis,cis,cis-9,12,15- oktadekatrienová

5 Acylglyceroly Estery vyšších mastných kyselin a glycerolu. 2 R 2 R 2 R 1 R R R 2 R 3 monoacyglycerol triacylglycerol smíšený triacylglycerol

6 Vlastnosti tuků Tuky jsou bezbarvé, pevné nebo kapalné látky, bez chuti a zápachu, rozpustné v nepolárních organických rozpouštědlech (benzin, ). Ve vlhku, teple, světle nastává žluknutí. Žluknutí je oxidace násobných vazeb štěpení uhlíkatého řetězce nenasycené mastné kyseliny vázané v tuku: - = aldehydy kyseliny nižší páchnou např. máselná kys. 3 7 Mohou vznikat i ketony. Produkty žluknutí jsou nestravitelné. Proti žluknutí se lze bránit YDRGENAÍ ztužování olejů na ztužené pevné tuky. - =

7 Esenciální mastné kyseliny Fermež Určitý obsah karboxylových kyselin s více než jednou = vazbou musí být zachován jsou to ESENIÁLNÍ látky. Zvyšují biologickou hodnotu tuku. Přidávají se spolu s vitaminy rozpustnými v tucích do ztužených tuků. leje s kyselinami s více = vazbami (lněný, makový,..) lze využít pro přípravu FERMEŽÍ (nátěry na dřevo). lej po rozetření vysychá oxidačně polymeruje a na dřevě vzniká ochranná vrstva. (xidy r a Mn tzv. sikativa urychlují tuto reakci. )

8 Zásaditá a kyselá hydrolýza tuků, tj. kyselá a zásaditá hydrolýza esterů.

9 Mýdla a jejich prací účinky Zásaditá hydrolýza esterů se nazývá zmýdelnění. Podle mýdel-sodných, nebo draselných solí vyšších mastných kyselin, která vznikají zásaditou hydrolýzou z tuků. (U jiných esterů, než jsou tricylglyceroly, ale vzniklá sůl mýdlo není.) brázkem popište prací účinky mýdla. Mastnou nečistotu váže hydrofobní část mýdla- uhlovodíkový zbytek mastné kyseliny, polární část anion karboxylové skupiny je přitahován k molekulám vody. ydrofobní část přitom trhá = emulguje nečistotu. Popište rovnicemi hydrolýzu mýdla. Jaké p má jeho vodný roztok? Vyberte: slabě kyselé, neutrální, slabě zásadité.

10 Vosky Jsou estery vyšších mastných kyselin a vyššího jednosytného alkoholu: stearyl alkohol myricyl alkohol, : palmityl alkohol, Např vorvaňovina ester kyseliny palmitové a cetyl (palmityl) alkoholu - rostlinné vosky jsou na povrchu listů - živočišné vosky včelí vosk: kys.palmitová + myricyl alkohol, vorvaňovina, lanolin, Vosky jsou odolné vůči hydrolýze a nepodléhají enzymatickému rozkladu, proto nejsou živočichy stravitelné. Slouží k ochraně před vysycháním i před průnikem patogenů. U rostlin je lze najít na povrchu, kde vytváří tenkou ochrannou vrstvu, u živočichů taktéž tam, (obvykle ale v srsti), popřípadě je produkován ke stavbě obydlí (hlavně u hmyzu).

11 Složené lipidy Mimo karboxylovou kyselinu a alkohol obsahují další složku- například kys. fosforečnou, glukosu,galaktosu,serin Výskyt ve všech rostlinných a živočišných buňkách, nejvíce v biologicky aktivních tkáních a orgánech mozek, srdce, mícha, játra, ledviny. Jsou složkou biomembrán. Lze je dělit podle alkoholu: glycerolipidy sfingolipidy a podle další polární složky: fosfolipidy glykolipidy, Složené lipidy mají AMFIFILNÍ charakter to znamená, že část molekuly je hydrofobní (nepolární) a část hydrofilní (polární).

12 Příklad glycerofosfolipidu (fosfatid) P N 2 ethanolamin = KLAMIN 1,2-distearoylglycerol- 3 -fosforečná kyselina = fosfatidová kyselina P 2 2 N 2

13 Biomembrány Složené lipidy tvoří biologické membrány: Nakreslete model membrány, kterou tvoří nepolární části složených lipidů. Polární části směřují do oddělených vodných prostředí. Mezi složené lipidy patří: Kefaliny fosfatidylethanolaminy-(kolaminy)-v mozku, Lecithiny fosfatidylcholiny - aminoalkohol je cholin N Lecithin je přírodní emulgátor, dovoluje smíchat tuky a vodu. Výskyt žloutek, sojové boby, Fosfatidylserin- obsahuje AMK serin. Je ve většině tkání.

14 Sfingolipidy Místo glycerolu může být ve složeném lipidu nenasycený aminoalkohol-sfingosin. Sfingofosfolipidy Sfingoglykolipidy Sfingosin: Je nenasycený 18 aminoalkohol odvozený od oktadekanu. Na aminoskupinu v poloze 2 může být amidovou vazbou navázán zbytek vyšší mastné kyseliny; vzniklý amid se nazývá ceramid. Na skupinu v poloze 1 se mohou vázat polární skupiny, čímž vznikají důležité součásti lipidových dvojvrstev, sfingolipidy.

15 Isoprenoidní lipidy-steroidy Základem struktury je STERAN cyklopentanoperhydrofenanthren. Většinou je takto rozvětvený:

16 Klasifikace steroidů 1. Steroly Jsou steroidní alkoholy a) fytosteroly (rostlinné): ergosterol ze ktrého účinkem UV vzniká : ergokalciferol =vitamin D 2 b) zoosteroly (živočišné) : cholesterol (V kůži je jeho derivát 7 dehydrocholesterol ze kterého působením UV vzniká: vitamin D 3 = cholekalciferol.

17 holesterol holesterol je důležitý při tvorbě buněčných membrán. Je potřeba pro tvorbu steroidních pohlavních hormonů a vitamínu D 3 a žlučových kyselin. Příliš vysoká koncentrace v krvi však nese pro organismus zdravotní rizika, především onemocnění srdce. V těle je volný nebo vázaný na org.kys. esterovou vazbou

18 Žlučové kyseliny Syntetizují se v játrech z cholesterolu. Např. kys. cholová a deoxycholová. Vylučují se žlučí do dvanáctníku, kde emulgují lipidy a umožní tak jejich vstřebání z potravy. kys. cholová: 3 3 3

19 Konec 25. tématu

20 26. Sacharidy AZ Smart Marie Poštová

21 Sacharidy Jsou přírodní látky v živočišných (2 % glykogen) i rostlinných buňkách (70-80% sušiny celulóza). Vznikají v zelených rostlinách fotosyntézou: sluneční záření, chlorofyl Kyslík vzniká fotolýzou vody, proto uvažujeme Monosacharidy se kondenzací spojují na polysacharidy: n n + (n-1) 2 Význam: stavební funkce rostliny (celulóza) zdroj energie zásobní látky- (škrob)

22 Klasifikace sacharidů 1)Jednoduché: hydrolýzou je nelze rozložit na jednodušší sacharid. Jsou to monosacharidy. 2)Složité: lze hydrolyzovat na jednodušší sacharidy. ligosacharidy ze 2-10 monosacharidů (disacharidy, trisacharidy, ) Polysacharidy n 10 monosacharidů, Mr ~

23 Monosacharidy klasifikace: 1) podle funkční skupiny: - aldosy = = ketosy (ketosy reagují rychleji se Selivanovým činidlem, po zahřátí zčervená-resorcinol + konc.l) Důkaz: Fehlingovým a Tollensovým činidlem: - + u u Ag Ag 0 S oběma činidly reagují aldosy i ketosy. Ketosy přes svoje enolformy. (Ketony se jinak běžně neoxidují.)

24 Monosacharidy klasifikace: 2) podle počtu : 3 triosy 4 tetrosy 5 pentosy 6 hexosy Triosy (odvozené oxidací od glycerolu): 2 2 dihydroxyaceton 2 glyceraldehyd

25 ptická aktivita sacharidů značte chirální- asymetrický uhlík: 2 2 (-) L glyceraldehyd (+) Dglyceraldehyd optické antipody enantiomery Vysvětlete značení L a D, + a -.

26 ptická aktivita sacharidů pticky aktivní sacharid nemá prvek symetrie, obsahuje jeden nebo více * -chirálních uhlíků. * je asymetrických uhlík, váže 4 různé substituenty optická aktivita (+) : (-) = 1: 1 směs pravotočivé a levotočivé formy je racemická směs (racemát), je opticky neaktivní + stáčí rovinu polarizovaného světla doprava - stáčí rovinu polarizovaného světla vlevo o stejně velký opačně orentovaný úhel s počtem *. počet optických izomerů n * 2 n optických izomerů ( pokud není v molekule prvek souměrnosti viz např. kyselina vinná a její mesoforma).

27 Přehled monosacharidů: D-ribosa 2 2-deoxy-D-ribosa 2

28 Přehled monosacharidů: D-glukosa D-galaktosa D-fruktosa

29 ptické vlastnosti monosacharidů D řada: na posledním chirálním ve Fisherově vzorci je vpravo. ukry v organismech jsou cukry řady D. Fisherův vzorec se píše s uhlíkem v nejvyšším oxidačním stupni nahoře. d tohoto uhlíku cukr číslujeme. Spočítejte kolik optických izomerů mají všechny dosud uvedené monosacharidy.

30 Poloacetalové formy monosacharidů Monosacharidy tvoří stálé vnitřní intermolekulární poloacetalové formy. Poloacetaly jsou jinak nestálé, vznikají reakcí R karbonylové skupiny aldehydu nebo ketonu s alkoholem - adicí nukleofilní: R R + R nestálý polo- acetal

31 yklické-poloacetalové- formy monosacharidů Fisherův vzorec Tollensův vzorec aworthův vzorec glukosa α-d-glukopyranosa 2 2 2

32 Pravidla pro zápis aworthova vzorce cukru řady D aworthův vzorec -pravidla pro jeho vytvoření 1) Podle počtu v cyklu: cyklická pyranosa, furanosa. 2) číslovat (pro D cukr) ve směru hodinových ručiček. 3) Skupiny,které jsou v Tollensově vzorci vlevo se píší nahoru, ty které jsou vpravo se píší dolů. 4) - 2 poslední skupina se píše u D cukrů nad kruh. Poloacetalová forma znamená vznik nových izomerů - anomerů, - podle polohy nově vzniklého poloacetalového v Tollensově vzorci. Je-li vpravo anomer, je-li vlevo - anomer. U aworthova vzorce je - pod rovinou kruhu, - nad rovinou kruhu.

33 Anomery- mutarotace-reaktivita monosacharidů Anomery a se liší úhlem stáčení roviny polarizovaného světla Např. - D glukosa D - glukosa -18,7 nejsou to enantiomery! V roztoku se ustaví rovnováha mezi anomery: Při přechodu se mění úhel stáčení roviny polarizovaného světla jev nazývaný MUTARTAE. yklické formy nejsou rovinné mají různé konformace př. pyranosy : židlička, vanička. - nebo = = skupina je v poloacetalové formě méně reaktivní reakce s Fehlingovým č. a Tollensovým č. probíhá až po zahřátí, s Schiffovým činidlem (odbarveným fuchsinem pomocí hydrogensiřičitanu ) monosacharidy nereagují.

34 hemické vlastnosti monosacharidů 1) xidace mírná na glukonovou kyselinu: 2 Br 2 voda mirna oxidace 2 glukosa glukonová kyselina

35 hemické vlastnosti monosacharidů 2) xidace silným oxidačním činidlem na aldarovou kyselinu: 2 glukosa N 3 silna oxidace glukarová kyselina

36 hemické vlastnosti monosacharidů 3) Redukce na cukerný alkohol - alditol 2 redukce glukosa D-glucitol (Sorbit)

37 hemické vlastnosti monosacharidů 4) Esterifikace v organismu kyselinou fosforečnou-estery jsou součástí glykolýzy, nukleotidů P 4 2 -P α- D-glukopyranosa α- D-glukopyranosa-1-fosfát α- D-glukopyranosa-1,6-bisfosfát + 2 -P -P

38 hemické vlastnosti monosacharidů 5) Vznik glykosidu reakce poloacetalového monosacaridu s alkoholem, fenolem, R R + 2 α- D-glukopyranosa alkyl-(aryl)-α- D-glukopyranosid Glykosidickou vazbou se spojují monosacharidy na oligosacharidy a polysacharidy.

39 Příklady monosacharidů D-glukosa hroznový cukr, v medu, ovoci, v disacharidech, polysacharidech, v krvi 3,3 5,6mmol/dm 3 Alkoholové kvašení glukosy: Mléčné kvašení: vzniká 3 -()- kys. mléčná Užití glukosy: nitrožilní výživa Výroba glukosy: hydrolýzou škrobu D-galaktosa součást laktosy- mléčného cukru. D-fruktosa - volná- ovocný cukr, v medu, ovoci, vázaná v sacharose. D-ribosa, 2-deoxy-D-ribosa součást nukleových kyselin.

40 Disacharidy 1.sacharosa řepný, třtinový cukr, neredukující disacharid sladidlo, po zahřátí karamel. 1-2 D-glukosa + D-fruktosa Sacharosa nemá volný poloacetalový hydroxyl neredukuje F.a T.činidlo

41 ydrolýza sacharosy Inverze sacharosy (invertní cukr) znamená, že původně pravotočivá sacharosa po hydrolýze ( + ) v kyselém prostředí na směs glukosy a fruktosy, je levotočivá (změna opt.otáčivosti)- je daná silně levotočivou fruktosou, které se říká levulosa a která patří mezi nejsladší cukry. Invertní cukr = směs: fruktosa + glukosa ( Falešný med.)

42 Disacharidy 2. laktosa mléčný cukr, redukující disacharid volný poloacetalový D glukosa + D galaktosa glykosidická vazba ( - 1,4) kravské mléko (4-5 %), mateřské mléko (6-7%) - získává se ze syrovátky 2 2

43 Disacharidy 3.maltosa sladový cukr, redukující disacharid, vzniká enzymatickou hydrolýzou škrobu ( z ječmene výroba piva). - 1, 4 D-glukosa + D-glukosa 2 2

44 Polysacharidy: bsahují n monosacharidů (asi 10 3 ), maximálně 1 4různé monosacharidy. Nejsou sladké, většinou jsou nerozpustné ve vodě, nemají redukční vlastnosti. Významné: škrob rostlinný složený z amylosy a amylopektinu škrob živočišný glykogen celulosa- stavební polysacharid rostlin, Uvedené polysacharidy mají jako stavební jednotku D-glukosu.

45 Polysacharidy 1) rostlinný škrob a) amylosa -D-glukan: - 1,4 Je rozpustná ve vodě, tvoří 10-20% škrobu. Její vlákno tvoří šroubovici. Důkaz roztokem jodu za studena, vzniká modré zbarvení

46 Polysacharidy b) amylopektin -D-glukan: - 1,4, - 1,6 je nerozpustný ve vodě ve škobu 80-90% ( s I 2 červenohnědé zbarvení) 2 2 2

47 Polysacharidy Částečnou hydrolýzou škrobu vznikají dextriny (nižší polysacharidy), které se používají jako technická lepidla. Další hydrolýzou vzniká maltosa glukosa. Výskyt rostlinného škrobu: brambory 20% škrobu, 2. Živočišný škrob glykogen obilí 50-80% Je strukturně podobný amylopektinu, ale víc rozvětvený, je rozpustný ve vodě, má kulovitou strukturu. Jako zdroj a zásoba energie je uložen v játrech. Při glykolýze je z něho enzymaticky uvolňována D-glukosa.

48 Polysacharidy 3) celulosa - D-glukan - 1,

49 Polysacharidy Vlákna celulosy jsou zesíťována vodíkovými můstky asi 100 řetězců rovnoběžně proto je nerozpustná ve vodě. Výroba: rozemleté dřevo se vaří s a(s 3 ) 2, rozpustí se necelulozové podíly, filtrací se oddělí čistá celulosa buničina surovina pro další výrobky: papír, umělé hedvábí, galant.zboží, filmy-fólie, celofán, střelná bavlna,

50 Viskozové hedvábí Alkalicelulosa reaguje se sirouhlíkem na xanthogenát celulosy.roztok xanthogenátu se pod tlakem protlačuje do roztoku (N 4 ) 2 S 4 a odštěpí se xanthogenátový zbytek. Z praménku vzniká pevné nerozpustné celulosové vlákno vysoký lesk, hladké. 2 + Na 2 Na 2 Na 2 S 2 Na + S 2 + 2

51 Acetátové hedvábí Triacetát celulosy- ester: umělé hedvábí, filmy, galanterní zboží, Vyrábí se esterifikací pomocí acetanhydridu. 2 + Ac

52 Střelná bavlna- nitrocelulosa Ester celulosy a kyseliny dusičné -nitrát celulosy. Vyrábí se pomocí nitrační směsi- N 3 a 2 S 4. Užívá se při výrobě výbušnin. 2 N 2 N 2 N 2

53 Konec 26. tématu