SACHARIDY nejrozšířenější organické látky na Zemi úlohy sacharidů stavební zdroj energie

Chemické složení sacharidů polyhydroxyaldehydy – obsahují ve svých molekulách několik hydroxylových skupin a aldehydickou skupinu polyhydroxyketony – obsahují ve svých molekulách několik hydroxylových skupin a ketoskupinu názvy sacharidů jsou triviální, koncovka - óza

aldózy – aldotriózy,aldotetrózy, aldopentózy, aldohexózy Rozdělení sacharidů monosacharidy – dělení podle počtu uhlíků v molekule a podle přítomnosti aldehydické a keto skupiny aldózy – aldotriózy,aldotetrózy, aldopentózy, aldohexózy b) ketózy – ketotriózy, ketotetrózy, ketopentózy, ketohexózy

oligosacharidy – vzniknou spojením 2 – 10 molekul monosacharidů např.: disacharidy, trisacharidy, tetrasacharidy

polysacharidy – makromolekulární organické látky složené z mnoha molekul monosacharidů

Zástupci monosacharidů D – ribóza (aldopentóza) L – arabinóza (aldopentóza) D – glukóza (aldohexóza) D – fruktóza (ketohexóza)

Zástupci disacharidů sacharóza maltóza laktóza

Zástupci polysacharidů škrob glykogen celulóza

D - ribóza bílá, krystalická látka, rozpustná ve vodě aldopentóza výskyt: ribóza a deoxyribóza jsou obsaženy v makromolekulách NK (RNA a DNA), v molekule ATP

D – glukóza (hroznový cukr, krevní cukr) bílá, krystalická látka, sladké chuti, rozpustná ve vodě výskyt: produkt fotosyntézy rostlin, hromadí se v plodech, dále je stavební jednotkou oligosacharidů sacharosy, maltosy, galaktosy a polysacharidů glykogenu, škrobu, celulosy, nachází se v krvi živočichů (glykémie, hypoglykémie, hyperglykémie), v medu výroba – enzymatickou nebo kyselou hydrolýzou bramborového škrobu, rostliny ji vyrábí z vody a z oxidu uhličitého za účasti slunečního záření a chlorofylu v listech

význam – zdroj energie pro neurony a červené krvinky, látka pro výrobu piva a vína pomocí alkoholového kvašení za účasti kvasinek (Saccharomyces) bez přítomnosti kyslíku

D – fruktosa (ovocný cukr) bílá, krystalická látka, sladší než glukosa, rozpustná ve vodě ketohexosa výskyt – ovoce, med (38%)

sacharosa (řepný cukr, třtinový cukr) bílá, krystalická látka, rozpustná ve vodě, sladké chuti výskyt – v listech, stoncích, plodech rostlin (cukrová řepa, cukrová třtina, datlovník), v tělech živočichů nevzniká význam – sladidlo, v těle živočichů se enzymaticky štěpí na glukosu a fruktosu (zvyšuje hladinu glukosy v krvi), dále slouží jako zdroj energie, podporuje vznik zubního kazu (slouží jako zdroj živin pro bakterie v dutině ústní)

maltosa (sladový cukr) výskyt – v obilkách ječmene, vzniká zde rozkladem ze škrobu

laktosa (mléčný cukr) výskyt – v mléce savců, mláďata savců vytváří v buňkách tenkého střeva enzym laktázu, která štěpí molekulu laktosy na molekulu glukosy a galaktosy

celulosa bílá látka, nerozpustná ve vodě výskyt – stavební látka buněčných stěn rostlin (bavlník, len, konopí) význam – živočichové nemají enzymy, pomocí kterých by se rozštěpily makromolekuly celulosy,v trávicím soustavě přežvýkavců a termitů žijí symbiotické bakterie, které jsou schopny produkovat enzymy rozkládající celulosu až na glukosu výroba – izoluje se ze dřeva po odstranění ligninu, celulosa pak používá pro výrobu papíru, z celulosy lze vyrobit viskózu, ze které se vyrábí umělé hedvábí a celofán

škrob bílá, látka částečně nerozpustná ve vodě, není sladký výskyt – produkt fotosyntézy rostlin, ukládá se v zásobních orgánech rostlin (lilek brambor, obilniny, banány) využití – výroba lepidel, potravinářský průmysl

glykogen bílá látka, nemá sladkou chuť výskyt – v buňkách jater a svalů živočichů, člověk má v těle asi 250 až 400 g glykogenu využití – jaterní glykogen udržuje hladinu glukosy v krvi při hladovění, svalový glykogen slouží jako zdroj energie, rychlost syntézy a odbourávání glykogenu jsou řízeny inzulinem a glukagonem

MONOSACHARIDY nejjednodušším monosacharidem je glyceraldehyd (2,3 – dihydroxypropanal,aldotrióza) má 2 optické antipody (izomery) D – glyceraldehyd L – glyceraldehyd tyto 2 monosacharidy mají např. stejnou teplotu tání, hustotu apod., ale liší se schopností stáčet rovinu polarizovaného světla

pro znázornění molekul D a L - glyceraldehydu lze použít Fischerovy vzorce – viz tabule D – glyceraldehyd a L – glyceraldehyd mají v molekule asymetrický uhlík – uhlík, který nese 4 různé substituenty oba optické antipody se liší umístěním hydroxylové skupiny na asymetrickém uhlíku D – (z lat. dexter = pravý) L – (z lat. leavus = levý)

podle počtu asymetrických uhlíků lze odvodit počet opt podle počtu asymetrických uhlíků lze odvodit počet opt. antipodů ( D a L) u každého monosacharidu

řada D - aldóz – vycházíme z D – glyceraldehydu – viz studijní materiál řada D - ketóz – odvozujeme od dihydroxyacetonu – viz studijní materiál uhlíky aldóz číslujeme od uhlíku nesoucího karbonylovou skupinu uhlíky ketóz číslujeme od uhlíku s hydroxylovou skupinou, který je blíž karbonylové skupině

vazby jdoucí svisle směřují za nákresnu, vazby směřující vodorovně směřují před nákresnu, asymetrické uhlíky jsou v průsečíku dvou vazeb, vodíky neznázorňujeme

pro znázornění molekul monosacharidů lze také použít Tollensovy vzorce odvození Tollensova vzorce z Fischerova vzorce – viz tabule Tollensovy a Fischerovy vzorce monosacharidů nevystihují skutečnou strukturu molekuly, proto používáme vzorce Haworthyho

převod Fischerova vzorce na Haworthyho vzorec postup: zakreslíme Fischerův vzorec provedeme dvojí výměnu substituentů zakreslíme Tollensův vzorec – vznikají tak 2 optické antipody – α a β D - glukopyranóza

tyto opt. antipody se liší umístěním hydroxylové skupiny (poloacetalový hydroxyl) na C 1 d) vytvoříme Haworthyho vzorce, substituenty vázané nalevo píšeme nad rovinu cyklu, substituenty vázané napravo píšeme pod rovinu cyklu

Reakce monosacharidů redukce – D – glukózu lze redukovat vodíkem za přítomnosti katalyzátorů na D – glucitol (D – sorbit), sladidlo pro diabetiky, sladidlo v potravinách (žvýkačky, cukrovinky, pečivo, přírodní D – glucitol je obsažen v ovoci – třešně, hrušky) aldózy i ketózy redukují Fehlingovo činidlo, z F. činidla vzniká červená sraženina oxidu měďného Fehling I – roztok skalice modré, Fehling II – roztok vinanu sodno - draselného a hydroxidu sodného

Disacharidy vznikají spojením 2 molekul monosacharidů za odštěpení molekuly vody sacharóza – vzniká reakcí alfa D – glukopyranózy a beta D – glukofuranózy, vazba se uskutečňuje reakcí 2 poloacetalových hydroxylů obou monosacharidů (glykosidická vazba) sacharóza je neredukující monosacharid – nemá volný poloacetalový hydroxyl, který by měl úlohu redukčního činidla

maltóza – vzniká reakcí 2 molekul alfa D- glukopyranóz, vazba se uskutečňuje pomocí poloacetalového a alkoholického hydroxylu (glykosidická vazba) redukující monosacharid – má volný poloacetalový hydroxyl

Polysacharidy makromolekulární látky glykosidické vazby se účastní poloacetalový a alkoholický hydroxyl molekul monosacharidů glykosidická vazba se může štěpit v kyselém prostředí nebo účinkem enzymů (z makromolekul polysacharidů mohou vznikat molekuly disacharidů až monosacharidů)

homolysacharidy heteropolysacharidy celulóza – vzniká z molekul beta D – glukopyranóz, odolná vůči hydroxidům, makromolekuly celulózy se štěpí účinkem kyselin a účinkem enzymu cellulázy na cellobiózu (disacharid)

škrob – makromolekuly amylózy tvoří nevětvené řetězce, skládají se z alfa D – glukopyranóz, zaujímají v prostoru šroubovici, jodem se barví modře, rozpustný ve vodě amylopektin – makromolekuly amylopektinu tvoří větvené řetězce, skládají se z alfa D – glukopyranóz, jodem se barví červenohnědě glykogen – podobá se amylopektinu,skládá se z alfa D – glukóz, jodem se nebarví, rozpustný ve vodě

Optická aktivita D a L - monosacharidů molekuly těchto monosacharidů jsou asymetrické díky tomu, že mají asymetrické uhlíky ve svých molekulách pokud vodným roztokem D nebo L monosacharidu prochází lineárně polarizované světlo, dochází ke stočení roviny lineárně polarizovaného světla o úhel alfa pozn. světlo je elektromagnetické vlnění, pokud je nepolarizované, tak směry vektorů E a B světelné vlny (paprsku) se v prostoru chaoticky mění, pokud je polarizované tak směry vektorů světelné vlny (paprsku) mají v prostoru určený směr

D a L monosacharidy dělíme podle směru stočení roviny polarizovaného světla o úhel alfa na pravotočivé (+) a levotočivé (-) úhel stočení roviny polarizovaného světla se měří polarimetrem D a L monosacharidy jsou látky opticky aktivní, pravotočivost a levotočivost nelze určit podle toho zda je monosacharid D nebo L izomer