SACHARIDY uhlovodany, uhlohydráty, karbohydráty - nepoužívá se!!

Význam • ZDROJ a ZÁSOBA ENERGIE glukosa, glykogen, škrob • strukturní složka pojivo, membrány nukleové kyseliny • rozlišovací funkce (rozpoznávání) cytoplasmatické membrány glykoproteiny jako receptory

Výskyt Živočišná říše Rostlinná říše VŠEOBECNĚ ROZŠÍŘENÉ LÁTKY fotosyntéza CO2 , H2O , sluneční energie zelené rostliny VŠEOBECNĚ ROZŠÍŘENÉ LÁTKY

Rozdělení • monosacharidy • oligosacharidy : n  2-10 disacharidy Sacharidy – polyhydroxyaldehydy a polyhydroxyketony Rozdělení • monosacharidy • oligosacharidy : n  2-10 disacharidy • polysacharidy : n > 10 (až tisíce monosacharidových jednotek) cukry

MONOSACHARIDY Běžné názvy - triviální Aldosy Ketosy -osa -ulosa Názvy - Počet uhlíků + zakončení (-osa, -ulosa) pentosa pentulosa hexosa hexulosa Běžné názvy - triviální

Nejjednodušší monosacharidy (triosy) glyceraldehyd dihydroxyaceton * * C asymetrický uhlík

D-glyceraldehyd L-glyceraldehyd 1 C ⇒ 2 enantiomery * * * D-glyceraldehyd L-glyceraldehyd

D - a L - : konfigurace -OH skupiny na nejvzdálenějším uhlíku od karbonylové skupiny * * * * D-glukosa

D - řada cukrů L - řada cukrů dle -OH skupiny nejvzdálenější od karbonylové skupiny „-OH skupina“ je vpravo „-OH skupina“ je vlevo (podle D-glyceraldehydu) (podle L-glyceraldehydu) zrcadlo D-glukosa L-glukosa

Cyklické formy monosacharidů : pyranosy furanosy Fisherova cyklická forma Haworthova projekce Fisherovy projekce projekce D-glukosa -D-glukopyranosa -D-glukopyranosa na C1 vzniká nový hydroxyl - poloacetalový (anomerní) hydroxyl

a- anomer b- anomer -OH skupina -OH skupina pod rovinu kruhu nad rovinu kruhu -D-glukopyranosa -D-glukopyranosa

Oxidace monosacharidů oxidace aldehydové skupiny  aldonové kyseliny D-glukosa  D-glukonová kyselina

Oxidace monosacharidů oxidace primární alkohol.skupiny  uronové kyseliny D-glukosa  D-glukuronová kyselina detoxikace

• redukce aldehydové skupiny  cukerné alkoholy D-glukosa  D-glucitol Esterifikace • reakce hydroxylové skupiny sacharidu s kyselinou glukosa-6-fosfát + 2H redukce glukosa-6-fosfát

Tvorba glykosidů • O-glykosidy : oligosacharidy, polysacharidy vazba O-glykosidová (reakce anomerního hydroxylu s alkoholovou skupinou) • N-glykosidy : nukleosidy vazba N-glykosidová (reakce anomerního hydroxylu s -NHR skupinou)

Významné monosacharidy Hexosy Glukosa Galaktosa Fruktosa Pentosy Ribosa Deoxyribosa

D – Glukosa • koncentrace v krvi 3,3-5,6 mmol/l • nejrozšířenější v přírodě „hroznový cukr“ (Glukopur) stavební jednotka škrobu, glykogenu, celulosy, sacharózy • koncentrace v krvi 3,3-5,6 mmol/l regulace inzulinem a glukagonem onemocnění: diabetes mellitus • zdroj energie (výhradně erytrocyty, přednostně mozek) • součást nitrožilních infuzí

Glukosa v potravinách Potravina Glukosa (%)a Glukopur Rozinkyb Med Hroznyb Ovoce 100 50 30 6-10 1-5 a Průměrný obsah glukosy v hmotnostních procentech. b U diabetiků nutná velká opatrnost!

D - galaktosa • epimer glukosy - opačná konfigurace na C-4 • vázaná v laktose (disacharid) součást glykoproteinů, glykolipidů D – fruktosa • „ ovocný cukr “ • nejrozšířenější ketosa • volná - med • vázaná - v sacharose (disacharid)

D-ribosa a D-2-deoxyribosa • pentosy • stavební jednotky nukleových kyselin ribosa

OLIGOSACHARIDY 2-10 jednotek Vazba glykosidová Např.: a-1,4 nebo b-1,4 a-, b- : podle konfigurace anomerního hydroxylu vstupujícího do vazby 1,4 : číslice značí polohu uhlíkových atomů vstupujících do vazby

DISACHARIDY Sacharosa Laktosa Maltosa Cellobiosa • 2 monosacharidy spojené glykosidovou vazbou O-glykosidy • Nejvýznamnější oligosacharidy Sacharosa Laktosa Maltosa Cellobiosa

Maltosa • „sladový cukr“ • slad, enzymatická hydrolýza škrobu • 2 molekuly glukosy, -1,4 glykosidová vazba  - maltosa

Cellobiosa • stavební jednotka celulosy • 2 molekuly glukosy, -1,4 glykosidová vazba  - cellobiosa

Sacharosa • „cukr řepný , třtinový“ • glukosa a fruktosa, b–2,1 glykosidická vazba • prodej a konzumace - krystalická forma

Relativní sladivost vztažená k sacharose Sacharidy Syntetická sladidla Sacharosa Glukosa Fruktosa Laktosa 1,0 0,5 1,5 0,3 Glucitol Aspartama Sacharinb Neotamc 180 550 8000 a Aspartylfenylalanin-methylester (dipeptid) b Imid 2-sulfobenzoové kyseliny c N-(3,3-dimethylbutyl)aspartylfenylalanin-methylester (dipeptid)

Laktosa • „mléčný cukr“ • galaktosa a glukosa, -1,4 glykosidová vazba • mléko : kravské 4-6 % ženské 6 % menší sladivost než sacharosa laktosa

Syntetický disacharid ! Laktulosa Syntetický disacharid ! V tenkém střevě není enzymově štěpena, bakteriemi v tlustém střevě je rozkládána na organické kyseliny. Působí projímavě a snižuje resorpci NH3

POLYSACHARIDY • až tisíce monosacharidových jednotek • glykosidová vazba :  - glykosidová vazba  - glykosidová vazba 1 4 a 1  6 • řetězce lineární (bez větvení) i rozvětvené • nerozpustné ve vodě, koloidní roztoky • nejsou sladké

Významné polysacharidy Homopolysacharidy Heteropolysacharidy Škrob Glykogen Celulosa Inulin Příklady: Chondroitinsulfát Heparin Agar Pektiny

Škrob • zásobní látka rostlin hlavní zdroj sacharidů v potravě brambory, obiloviny, banány, rýže, těstoviny pudinkový prášek • ve vodě – koloidní roztok • glukosové jednotky • směs amylosy (10-20%) a amylopektinu (80-90%) • nejvýznamnější zdroj sacharidů pro člověka

Složení škrobu Amylosa Amylopektin 20 % škrobu -1,4 glykosidová vazba řetězec nevětvený rozpustná ve vodě Amylopektin 80 % škrobu -1,4 a -1,6 glykosid.vazba řetězec větvený nerozpustná ve vodě

Obsah škrobu v potravinách (průměrné hodnoty) Potravina Škrob (%) Pudinkový prášek Mouka pšeničná Rýže Těstoviny Rohlík Luštěniny Chléb Celozrnné pečivo Brambory Banán 80 75 70 60 50 40 15

řetězec větvený: -1,4 vazby a -1,6 vazby  větvení Glykogen • zásobní látka v lidském organismu (játra, sval) • „živočišný škrob“ • vznik - syntéza ze sacharidů přijatých potravou • glukosové jednotky • struktura podobná amylopektinu řetězec větvený: -1,4 vazby a -1,6 vazby  větvení • významný zdroj glukosy  energie krátkodobé hladovění

Celulosa • stavební rostlinný polysacharid • glukosové jednotky, -1,4 glykosidová vazba • řetězec nevětvený, lineární tvar stavební jednotka – cellobiosa (disacharid) • nerozpustná ve vodě • nestravitelná pro člověka – vláknina potravy zdroj celulosy – zelenina, ovoce, celozrnné pečivo • lékařství- obvazová vata, buničitá vata, práškovitá forma

Inulin Polysacharid tvořený fruktosou (fruktan) Zásobní látka někt. rostlin (artyčok, topinabury, …) Součást rozpustné vlákniny nasládlá chuť téměř nezvyšuje c(glc)

Vláknina Nerozpustná Rozpustná celulosa, hemicelulosa, lignin obilniny, zelenina, ovoce podporují peristaltiku střeva Rozpustná pektiny složka mezibuněčných vrstev vyšších rostlin (jablka, brambory) ve vodě-koloidní, viskózní roztoky za chladu viskózní roztoky přechází na gely (džemy) ze střevního obsahu váží toxické kovové ionty, žlučové kyseliny

Význam vlákniny podporuje peristaltiku tlustého střeva přispívá k vylučování žlučových kyselin zpomaluje resorpci požitých monosacharidů vztah obsahu vlákniny v potravě a výskytu kolorektálního karcinomu

Heteropolysacharidy Agar Připraven rozvařením červených mořských řas Složení: Agarosa – řetězce D- a L-galaktosy spojené 13 glykosidovou vazbou Agaropektin – řetězce z D-galaktosy a D-galakturonové kyseliny, částečně sulfatované Ve vodě agar tvoří koloidní roztok, který při ochlazení přechází na pružný gel (želatinizace). Proces závisí na teplotě a je reversibilní

Použití agaru Příprava bakteriálních živných půd agarosové gely pro elektroforézu otiskovací hmoty ve stomatologii potravinářství (E 406)

Glykosaminoglykany (mukopolysacharidy) nevětvené heteropolysacharidy jsou součástí proteoglykanů a peptidoglykanů tvořeny opakujícími se disacharidovými jednotkami: [ glykosamin – uronová kyselina]n Glukosamin, galaktosamin (často acetylovány) Glukuronová, galakturonová, iduronová Specifické –OH skupiny sacharidů mohou být sulfatovány

Hlavní typy glykosaminoglykanů (GAG) Heteroglykan hyaluronová kyselina chondroitin-4-sulfát chondroitin-6-sulfát keratansulfát heparin dermatansulfát Složení Glc-NAc, Glc-UA Gal-NAc-4-sulfát, Glc-UA Gal-NAc-6-sulfát, Glc-UA, Gal-NAc, sulfát, chybí ur.kys Glc-NAc, Glc/Ido-UA, sulfát Gal-NAc, Glc/Ido-UA, sulfát

Heparin Kyselý heteropolysacharid zabraňuje srážení krve in vivo a in vitro vytváří komplex s antitrombinem III je produkován žírnými buňkami prevence a léčba trombóz, po IM, chirurgických výkonech, po náhradě srdečních chlopní apod. příprava nesrážlivé krve pro laboratorní a transfůzní účely

Proteoglykany Glykosaminoglykany jsou často součástí proteoglykanů Osový protein N-konec řetězce GAG kartáček k čištění zkumavek nebo lahví Proteoglykany komplexy glykosaminoglykanů a specifických proteinů obsah heteroglykanů až 95 %, řetězce 10-100 cukerných jednotek nejčastěji O-glykosidová vazba mezi proteinem a glykanem, koncová sekvence Gal-Gal-Xyl jsou hlavní komponentou extracelulární matrix živočichů

Komplexy proteoglykanů Kys. hyaluronová Komplexy proteoglykanů Spojovací protein Osový protein Heteroglykany Délka vlákna kys.hyaluronové je až 4000 nm Osové proteiny jsou asociovány s kyselinou hyaluronovou pomocí spojovacích proteinů, na osové proteiny se vážou glykany

Význam proteoglykanů pro pojivovou tkáň pojivová tkáň (vazivo, chrupavka, kost) je tvořena hlavně extracelulární matrix, buněčný podíl je poměrně malý. extracelulární matrix: fibrilární složka (hlavně kolagen)vlákny, interfibrilární složka ( tvořená proteoglykany, hyaluronovou kyselinou a glykoproteiny). v kostech se nachází též složka minerální.

Význam proteoglykanů pro funkci chrupavky Chrupavka se skládá z chondrocytů a mezibuněčné hmoty Mezibuněčná hmota je tvořena sítí kolagenu (60%) obklopeného velkými proteoglykanovými agregáty. Z heteroglykanů jsou přítomny kyselina hyaluronová, chondroitin-4-sulfát, chondroitin-6-sulfát a keratansulfát.

Vlastnosti chrupavky Velké množství záporně nabitých zbytků (-COO-, -SO3-) uděluje proteoglykanům vysoký záporný náboj Záporné náboje váží kationty kovů, které jsou osmoticky aktivní GAG jsou proto silně hydratovány a zaujímají velký objem (103-104 x větší než vlastní objem molekul) Tato vlastnost způsobuje elasticitu a odolnost chrupavky vůči tlaku

Změna chrupavky po zátěži H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O zátěž H2O H2O H2O

Význam kloubní chrupavky Chrupavka na rozdíl od kosti je deformovatelná. Je schopna absorbovat mechanickou sílu a rovnoměrně ji přerozdělit Chrání tak kloub před mechanickým poškozením Osteoarthritida – nejrozšířenější forma artritidy. Je primárně onemocněním chrupavky, příčinou je degradace extracelulární hmoty. Snižuje se obsah glykosaminoglykanu a stoupá obsah vody v chrupavce, která se stává měkčí a méně odolnou k zátěži. Dochází ke kontaktu kost-kost.

Využití potravinových doplňků s glukosaminem a chondroitinsulfátem při léčbě osteoartritidy ? SYSADOA (Symptomatic Slow Acting Drugs of Osteoartrosis) Účinnost těchto látek je stále diskutována Publikována řada studií o tom, že pomáhají udržovat zdravé funkce kloubů a jejich pohyblivost. Není přesně známo, jakým mechanismem působí. viz např. článek: http://apps.isiknowledge.com/full_record.do?product=WOS&search_mode=GeneralSearch&qid=2&SID=S1c32HfA9kNoIg3kFEO&page=3&doc=23 (Brit.Med.J.2010) Conclusions: Compared with placebo, glucosamine, chondroitin, and their combination do not reduce joint pain or have an impact on narrowing of joint space. Health authorities and health insurers should not cover the costs of these preparations, and new prescriptions to patients who have not received treatment should be discouraged.