SACHARIDY POJMY: sacharidy, cukry, aldosy, ketosy

Prezentace na téma: "SACHARIDY POJMY: sacharidy, cukry, aldosy, ketosy"— Transkript prezentace:

1 SACHARIDY POJMY: sacharidy, cukry, aldosy, ketosy monosacharidy, oligosacharidy, polysacharidy otevřené a cyklické formy monosacharidů, pyranosa, furanosa stereoisomerie monosacharidů, Fischerovy a Haworthovy vzorce konfigurace, chiralita, optická aktivita, konformace optické antipody, enantiomery, diastereoisomery, epimery - a -anomery, mutarotace poloacetalový hydroxyl, glykosidová vazba (O-, N- a S-glykosidy) heteroglykosid = aglykon + glykosyl redukující a neredukující sacharid, redukující a neredukující konec řetězce triosy ... heptosy

2 Monosacharidy – aldehydy nebo ketony polyhydroxylových alkoholů se 3 – 8 atomy C
Odvozeny od glyceraldehydu nebo glyceronu Centra chirality – aldohexosy 4 centra – 24 stereoisomerů

3 Konfigurace D- a L- D resp L sacharidy mají stejnou absolutní konfiguraci asymetrického centra nejvíce vzdáleného od karbonyloé skupiny jako má D- resp. L-glyceraldehyd

4 Ketohexosy pouze 3 centra chirality – 8 stereoisomerů

5 otevřené a cyklické formy monosacharidů, pyranosa, furanosa
Fischerova projekce Haworthova projekce

6 Epimery – sacharidy lišící se konfigurací na jediném atomu uhlíku
Cyklické struktury mají další centrum asymetrie na C1 - dvě anomerní formy – α- OH na C1 je v opačné poloze vzhledem k rovině kruhu než CH2OH a druhý anomer je označován β Mutarotace – ve vodném roztoku 63,6% β a 36,4% α anomeru

7 Glykosidická vazba R-OH + HO-R'  R-O-R' + H2O
Např. dva monosacharidy nebo jiný alkohol tvoří glykosidy aglykon

8 Chemické vlastnosti monosacharidů 1
1. Redukční vlastnosti – sacharidy se oxidují, redukce Fehlingova a Tollensova činidla, co vzniká? Nositelkou redukčních vlastností je poloacetalová skupina. Při oxidaci vznikají kyseliny aldonové (např. glukonová), aldarové, alduronové Může proběhnout i redukce, z glukosy glucitol = sorbit Fehlingovo činidlo – měďnatý iont v komplexu kyseliny vinné Tollensovo činidlo – stříbrný kationt v komplexu s amoniakem [Cu( -OOC-HCO--HCO--COO- )2]6-

9 redukující a neredukující sacharid, redukující a neredukující konec řetězce
Aldehydová skupina – schopna redukovat slabá oxidační činidla Oligosacharidy a polysacharidy – redukující konec- volná aldehydická skupina

10 Monosacharidy -D-glukosa necyklická forma glukosy -D-glukosa
-D -galaktosa (galaktopyranosa) -D-mannosa (mannopyranosa)

11 -D-fruktosa (fruktofuranosa)
D-glukono--lakton -D-glukosamin N-acetyl--D-galaktosamin -D-galakturonát Soućást antigenů krevních skupin Strukturní polysacharidy -D-glukosa-6-fosfát

12 -D-glukopyranosa -D-glukopyranosa
OLIGOSACHARIDY -D-glukopyranosa -D-fruktofuranosa sacharosa -D-galaktopyranosa -D-glukopyranosa -D-laktosa vazba (14) -D-glukopyranosa -D-glukopyranosa -D-maltosa vazba (14) -D-glukopyranosa -D-glukopyranosa -D-cellobiosa vazba (14)

13 POLYSACHARIDY ZÁSOBNÍ POLYSACHARIDY: - škrob (polyglukan, vazby (14)), rostlinný původ, amylosa: nevětvený lineární polymer, rozp. ve vodě, Mh kDa, průměrně 20 % amylopektin: větvený (vazby (16)) po jedn.) průmyslová surovina (modifikované škroby, dextriny) - glykogen, "živočišný škrob" podobný amylopektinu, častěji větvený jaterní buňky (20 %), svalové (1 %), rychlý obrat - inulin (polyfruktan, (21) vazby), asi 30 jedn. rostlinný zásobní sacharid (čekanka, topinambur, jiřiny) infuse pro diabetiky - dextrany (polyglukany, především vazby (16)) původ: mikroorganismy a řasy využití: chromatog. materiál, infuse - agarosy a carrageenany (polygalaktany) kultivační půdy, nosič pri elektroforese, imobilisace buněk, potravinářství , →

14 Škrob - amylopektin

15 STAVEBNÍ POLYSACHARIDY:
- celulosa (polyglukan, vazby (14)) buněčné stěny rostlin a některých mikroorganismů nejrozšířenější organická látka na Zemi - hemicelulosy (obsahují glukosu, xylosu, galaktosu, mannosu, arabinosu, uronové kys.) "spojovací tmel" stavebního materiálu rostlinných těl (dřevo: celulosové fibrily, hemicelulosy, pektiny, glykoproteiny, lignin = málo definovaná aromatická org. makromolekulární struktura) - pektiny polygalakturonové kyseliny, vazby (14), částečně methylestery, příčné vazby pomocí Ca2+ nebo Mg2+ v ovoci (džemy, marmelády) - chitin (poly-N-acetylglukosamin, vazby (14)) korýši, želvy, hmyz, některé mikroorganismy Glykosaminoglykany = mukopolysacharidy -extracelulární kyselé polysacharidy hyaluronová kys. (glukuronát), mureiny (muramát) chondroitinsulfáty, dermatansulfáty, keratansulfáty, heparona (sulfát) heparin Glykoproteiny - O- a N-glykoproteiny

16 Sekundární struktura polysacharidů
helix Natažený pás

17 Metabolismus sacharidů
Degradace: Glykolysa (glykogenolysa) Pentosový cyklus Synthesa: Glukoneogenese , synthesa polysacharidů Calvinův cyklus (temná fáze fotosynthesy)

18 Katabolismus I. fáze aminokyseliny II. fáze III. fáze proteiny
polysacharidy lipidy I. fáze aminokyseliny glukosa Glycerol + mastné kyseliny II. fáze III. fáze ETS

19 Zdroje glukosy: Zásobní polysacharidy vlastního organismu
Polysacharidy, oligosacharidy a monosacharidy získané potravou Štěpení glykogenu: fosforolyticky Štěpení škrobu a dalších: glykosidasy: α-amylasa, β-amylasa, amyloglukosidasa odvětvující enyzmy (pullulanasy, R-enzymy)

20 Fosforolytické štěpení glykogenu - glykogenolysa

21 Účinek adrenalinu 21

22 Hormonální regulace aktivity glykogenfosforylasy
Receptor na plasmatické membráně Aktivace G proteinu (GTPasa) Aktivace adenylátcyklasy → cAMP = druhý posel Aktivace proteinkinasy → fosforylace (aktivace) fosforylasakinasy fosforylace (aktivace) fosforylasy b Štěpení glykogenu Amplifikace signálu

23 Amplifikace signálu Charakter kaskády – jedna molekula vyvolá tvorbu velkého počtu dalších složek

24 Glykolýza sumárně

25 Glykolysa Lokalisace: cytosol I. Část vyžadující energii (ATP)
II. Štěpení na 2 triosy ATP = substrátová fosforylace III. Část produkující energii (ATP)

26 Energetická bilance glykolysy v aerobním chemoorganotrofním organismu
Substrate-level phosphorylation during glycolysis and the citric acid cycle accounts for four ATP. Oxidative phosphorylation accounts for 32 or 34 ATP, and the grand total of ATP is therefore 36 or 38 ATP. Cells differ as to the delivery of the electrons from NADH generated outside the mitochondria. If they are delivered by a shuttle mechanism to the start of the electron transport system, 6 ATP result; otherwise, 4 ATP result.

27 Přenos vodíků z cytosolického NADH do mitochondrií
- malát aspartátové kyvadlo

28 Přenos vodíků z cytosolického NADH do mitochondrií
- glycerolfosfátové kyvadlo (létací sval hmyzu) Glycerol-3-fosfát dehydrogenasa katalysuje oxidaci NADH dihydroxyacetonfosfátem Oxidace glycerol-3-fosfátu flavoproteindehydrogenasou → FADH2 Reoxidace FADH2 dýchacím řetězci → 2ATP

29 Laktátdehydrogenasa, LDH
Mléčná fermentace, anaerobní metabolismus Laktátdehydrogenasa, LDH

30 Ethanolová fermentace
Alkoholdehydrogenasa

31 Porovnání aerobní a anaerobní glykolysy
anaerobní (fermentace) aktivace glc ATP fru 1,6 bis P ATP oxidace GAP (2 NADH + H+) laktát,etOH substrátová fosforylace ATP ox.dekarboxylace pyr (2 NADH+ H+) +6 ATP 2 x CKC ATP Celkem ATP aerobní aktivace glc ATP fru 1,6 bis P ATP oxidace GAP (2 NADH + H+) → ATP 2 x substrátová fosforylace ATP ox.dekarboxylace pyr (2 NADH+ H+) +6 ATP 2 x CKC ATP Celkem ATP Pozor!!! (Glycerol fosfátové kyvadlo 36 ATP)

32 Regulace glykolysy Enzym Inhibitor Aktivátor hexokinasa Glc-6-P - PFK
ATP, citrát ADP,AMP,cAMP, fru-1,6-bisP, Fru-2,6-bisP Pyr kinasa ATP

33 Katabolismus ostatních sacharidů - většina je přeměněna na intermediáty glykolysy

34 Glukoneogenese - tvorba glukosy
spotřeba:160±20/den 75% mozek V krvi ≈ 20 g Zásoba glykogenu = 180 – 200 g glc

35

36 Metabolismus glykogenu
UDP-glc Glc-1-P Aktivní formy monosacharidů pro synthesu polysacharidů NDP-x prekursor Glc-1-P

37 Coriho cyklus Coriho cyklem se označuje propojení „anaerobní“ glykolýzy ve svalech s glukoneogenezí v játrech

38 Pentosový cyklus Sumárně: Glc-6-P + 12 NADP+ → 6 CO2 + 12 NADPH + H+
Jaterní buňky Adipocyty (tukové b.) Erythrocyty (redukce GSSG) Sumárně: Glc-6-P + 12 NADP+ → 6 CO NADPH + H+

39 Pool hexosafosfátů

40

41

42 Regulace hladiny krevní glukosy insulinem

43 Regulace hladiny glc v krvi jaterní glukokinasou
Km glukokinasy = 10 mM

44 Temná fáze fotosynthesy - Calvinův cyklus
Rovněž metabolismus sacharidů (již probrán v souvislosti se světlou fázi fotosyntézy)