SACHARIDY
VLASTNOSTI (řec. sakcharón = cukr, sladkost) - biologické prekurzory lipidů, proteinů, nukleotidů - společně s lipidy nejdůležitější dodavatel volné energie pro organismy (tzv. buněčné palivo) 17 KJ/g - z chemického hlediska jednoduché ( C,H,O) - tvoří hlavní podíl sušiny rostlinných pletiv - v živočišných tkáních zastoupeny v daleko menší míře než proteiny a lipidy
VLASTNOSTI - plní různé funkce : podpůrná struktura rostlin CELULÓZA, zásobárna energie u živočichů GLYKOGEN, u rostlin ŠKROB - v zelených rostlinách vznikají FOTOSYNTÉZOU viz další přednáška
ROZDĚLENÍ SACHARIDŮ - cyklické poloacetaly hydroxyaldehydů ALDOSY nebo hydroxyketonů KETOSY SACHARIDY : a)jednoduché - monosacharidy b)složené - oligosacharidy - polysacharidy
STRUKTURA SACHARIDŮ - strukturu monosacharidů Fischerovy oxovzorce
E. FISCHER E. FISCHER r. 1887 důkaz, že cukry jsou vícesytné alkoholy, které obsahují aldehydickou nebo ketonickou skupinu Reakcí cukrů s fenylhydrazinem, se kterým vznikají málo rozpustné OSAZONY
VLASTNOSTI - v biochemii triviální názvy sacharidů - stereoizomerní formy monosacharidů existence centra chirality - podle postavení -H a -OH na asymetrickém uhlíku ( C*) sacharidy řadíme do řady D a L - přírodní monosacharidy patří většinou do řady D - oxoskupina vysoce reaktivní
DALŠÍ TYPY VZORCŮ A STRUKTUR - monosacharidy vytvářejí CYKLICKLÉ FORMY tzv. PYRANOSY a FURANOSY - vytvoření cyklu je spojeno se vznikem NOVÉHO CENTRA CHIRALITY tím vzniká možnost existence dvou konfiguračních isomerů ANOMERŮ jsou navzájem v rovnováze
DALŠÍ STRUKTURY SACHARIDŮ Tollensovy vzorce cyklické
DALŠÍ STRUKTURY SACHARIDŮ Haworthovy vzorce židličková konformace
MONOSACHARIDY 1. D-glyceraldehyd - nejjednodušší monosacharid, v přírodě se volně nevyskytuje, důležité jsou jeho fosfáty
D RIBOSA, 2-DEOXY-RIBOSA 2. D-ribosa, 2-deoxy-ribosa -základní stavební jednotky NK D - ribosa
D - GLUKOSA nejvýznamnější monosacharid - hrozny, včelí med, sladké plody - součást krevní plasmy (insulin, glukagon)
D- MANOSA - součást semen palem, skořápky ořechů, pomerančová kůra
D- FRUKTOSA (ovocný cukr) - nejdůležitější představitel ketos - obsažen v ovoci a medu (až 50%), nejsladší cukr, obtížně krystalizuje, získává se ve formě sirupovité kapaliny
GLYKOSIDY - monosacharidy se spojují glykosidickou vazbou do větších celků GLYKOSIDŮ NUKLEOSIDY součást NK GLUKOSANY anhydridy cukrů GLUKOVANILIN obsažen ve vanilce KONIFERIN dřevo jehličnanů SINALBIN, SINIGRIN - hořčice
DERIVÁTY MONOSACHARIDŮ
2. ALDONOVÉ KYSELINY - vznik při oxidaci aldehydické skupiny na karboxylovou skupinu A) D-GLUKONOVÁ KYSELINA - ve fosforylované formě nejdůležitější metabolický meziprodukt - výroba Aspergillus niger, Pseudomonas sp., Glukonobacter sp. tvoří tzv. GLUKONÁTY - (glukonát vápenatý náhrada krevní plasmy, stravebnictví zpomalovač tuhnuté betonu, čištění a ochrana povrchu kovů )
2. ALDONOVÉ KYSELINY B) URONOVÉ KYSELINY - vznik oxidací primární alkoholové skupiny - od hexos jsou odvozené HEXURONÁTY a) př. D GLUKURONÁT - vznik v játrech detoxikační prostředek váže toxické látky (alkoholy, fenoly, kafr, ) pomocí glykosidické vazby
VITAMÍN C b) L- ASCORBOVÁ KYSELINA - nestálá látka se silnými redukčními účinky, snadno oxiduje na L-dehydroascorbovou kyselinu - velmi důležitý redoxní systém organismů
DALŠÍ DERIVÁTY C) ESTERY CUKRŮ - důležité meziprodukty metabolismu sacharidů - nejdůležitější jsou FOSFOREČNÉ ESTERY vstup do metabolismu D glukosa - 6 fosfát D glukosa - 1 fosfát D fruktosa 6 fosfát D - fruktosa 1,6 bisfosfát
DALŠÍ DERIVÁTY D) DEOXYCUKRY - v molekule cukru je jedna z hydroxylových skupin nahrazena vodíkovým atomem 2 deoxy D ribosa (součást DNA)
OLIGOSACHARIDY obsahují 2 10 monosacharidových jednotek spojených glykosidickou vazbou A) redukující B) neredukující
SACHAROSA (řepný cukr) - nejrozšířenější disacharid - složena z D-glukosy a D-fruktosy - součást všech rostlin, vznik fotosyntézou
LAKTOSA (mléčný cukr) - je obsažena v mléce savců - mateřské mléko 6-7% - kravské mléko 4-5% - získává se ze syrovátky
MALTOSA (sladový cukr) - vznik enzymatickou hydrolýzou - enzym maltasa (obsažen v naklíčeném sladovnickém ječmeni) štěpí maltózu na zkvasitelnou glukózu základ výroby piva
POLYSACHARIDY - vysokomolekulární sloučeniny - nízká rozpustnost (ve vodě bobtnají), nízká osmotická aktivita, nemají sladkou chuť Dle funkce: 1. Zásobní polysacharidy 2. Stavební polysacharidy 3. Polysacharidy se speciálními funkcemi
1.ZÁSOBNÍ POLYSACHARIDY INULIN zásobní látka čeledi hvězdnicovitých(čekanka, jiřiny, ) ŠKROB - nejrozšířenější polysacharid a) amylóza 200 1000 glukózových jednotek, nevětvené a šroubovitě stočené řetězce b) amylopektin asi 6000 glukózových jednotek, větvené řetězce
ŠKROB AMYLÓZA AMYLOPEKTIN Bramborové hlízy 22 : 78 Stonky brambor 46 : 54 Obsah škrobu: bramborové hlízy - 20% obilná zrna - 50-80% Škrob se hydrolyticky štěpí na polysacharidové štěpy s nižší molekulovou hmotností DEXTRINY (použití např. jako technická lepidla)
GLYKOGEN - živočišný zásobní polysacharid - složitější stavba, než škrob - ve vodě se rozpouští na 15-20% roztok - jeho štěpení katalyzuje glykogenfosforyláza - obsažen v hepatocytech ( až 8%) - obsažen ve svalových buňkách (asi 1%) - nepatrné množství v ledvinách, v gliích a v leukocytech
2. STAVEBNÍ POLYSACHARIDY CELULÓZA - nevětvené molekuly složené z molekul glukózy - v přírodě nejhojnější sacharid - je štěpena celulázami na disacharid cellobiózu - hlavním zdrojem celuláz jsou mikroorganismy (Trichoderma viridae, Aspergillus niger) Pektocelulóza surová bavlněná vlákna Kutocelulóza korek Lignocelulóza vlákna lnu, konopí, juty, dřevo
Struktura celulózy
2. STAVEBNÍ POLYSACHARIDY MANNAN obsažen v buněčných stěnách kvasinek
2. STAVEBNÍ POLYSACHARIDY CHITIN nevyskytuje se v přírodě v čistém stavu, ale vždy ve spojení s proteiny - tvoří kutikuly hmyzu, krunýře korýšů - obsažen v buněčných stěnách hub (Pofirefa, Fungi)
3. POLYSACHARIDY SE SPECIÁLNÍMI FUNKCEMI GLYKOZAMINOGLYKANY (aminopolysacharidy, mukopolysacharidy) - živočišného původu - v hlenových sekretech respirační soustavy - v pojivových tkáních, kůži,
3. POLYSACHARIDY SE SPECIÁLNÍMI FUNKCEMI KYSELINA HYALURONOVÁ - váže na sebe vodu a udržuje tak sebe v rozsolovitém stavu - obsažena v očním sklivci, v kloubní tekutině, ve škáře kůže
3. POLYSACHARIDY SE SPECIÁLNÍMI FUNKCEMI HEPARIN - hlavním zdrojem jsou játra, svaly, plíce - v menším množství obsažen v krvi - má antikoagulační účinek- inhibuje přeměnu protrombinu na trombin
3. POLYSACHARIDY SE SPECIÁLNÍMI FUNKCEMI CHONDROITINSULFÁTY A,B,C (kyselina chondroitin sírová) - v molekule je estericky vázaná kyselina sírová - obsaženy v chrupavkách jako součást proteoglykanu
3. POLYSACHARIDY SE SPECIÁLNÍMI FUNKCEMI PROTEOGLYKANY - v molekule převládá sacharidová složka, která tvoří až 90% - jsou složkou mezibuněčné hmoty pojiv, tvoří vnější povrchy buněk - spojují se v obrovské agregáty společně k chondroitinsulfáty a kyselinou hyaluronovou
TYPY A LOKALIZACE PROTEOGLYKANŮ ChS chondroitinsulfát, DS dextransulfát, HS heparinsulfát (x) je počet sacharidových jednotek UMÍSTĚNÍ NÁZEV SLOŽENÍ Povrch buněk Syndekan HS/ChS (4) Betaglykan HS/ChS (2) CD 44 Glypikan Fibroglykan HS n. ChS HS HS Bazální membrána Perlekan HS(3) Mozek Brevikan ChS/DS(3) Neurokan Cerebroglykan ChS(7) HS(5)
SLOŽENÉ SACHARIDY 1. GLYKOLIPIDY cerebrosidy (NS) 2. PROTEOGLYKANY membrány, chrupavky 3. PEPTODOGLYKANY, tzv. MUREINY - vnitřní stavba buněčných stěn všech bakterií 4. GLYKOPROTEINY