Sacharidy

Základní struktura Podle funkčních skupin 1. hydroxyaldehydy 2. hydroxyketony

Podle počtu uhlíků Triózy až heptózy Homoformní řada – nahrazením H na primární alkoholové skupině - přidáním CH2OH mohou vznikat další dva cukry

CHO CH2OH CHO CHO glyceraldehyd CH2OH CH2OH D-erytrosa D-treosa CHO D-lyxosa D-riboza D-arabinoza D-xylosa CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH

Chemické reakce cukrů Tvorba poloacetalu Oxidoredukční Epimerizace Isomerace Esterifikace Anomerace Tvorba glykosidů Tvorba glykosilaminů a aminocukrů Mutarotace

Vznik cyklického poloacetalu α β H OH HO H C C OH OH OH O OH O OH OH CH2OH CH2OH D-glukóza

Vznik cyklického poloacetalu - pyranóza 1 CHO 6 6 CH2OH CH2OH 2 O OH 5 H 3 5 CHO 1 4 4 4 1 OH 5 OH 6 CH2OH 3 2 3 2 α-D-glukóza

Vznik cyklického poloacetalu - furanóza 1 CHO 6 CH2OH 2 O 5 H 3 1 4 4 OH 5 6 3 CH2OH 2 α-D-glukóza

Oxidace na funkční skupině –vznik aldonových kyselin např. glukonové D-glukonová kyselina D-glukono-1,4-lakton COOH CH2OH O vznik laktonů O CH2OH

Oxidace na funkční skupině i na řetězci – uhlík C6 – vznik aldarových kyselin CHO COOH CH2OH COOH galaktóza Kyselina galaktarová (slizová )

Oxidace pouze na uhlíku C6 – vznik alduronových kyselin(např Oxidace pouze na uhlíku C6 – vznik alduronových kyselin(např. glukuronová) CHO COOH O COOH

Redukce – na funkční skupině - vznik cukerných alkoholů CH2OH CH2OH Následnou oxidací vznikají ketocukry CH2OH CH2OH glucitol manitol

Redukce – oxoskupiny na řetězci - vznik desoxycukrů riboza 2-desoxyriboza CH2OH CH2OH O O

Epimerizace cukrů – změna polohy OH skupiny na C2 D-glukono-1,4-lakton D-mannono -1,4-lakton CH2OH CH2OH O O O O zahřívání

D-mannono -1,4-lakton mannóza CH2OH CH2OH O O O redukce

Isomerizace - změna funkční skupiny – aldo na keto (např Isomerizace - změna funkční skupiny – aldo na keto (např. anaerobní glykolýza ) Glukoza Glukozo 6P Fruktozo 6P fosfatáza isomeráza

Esterifikace - především estery s kyselinou fosforečnou (např Esterifikace - především estery s kyselinou fosforečnou (např. DNK,RNK, ATP, ) ribóza v DNK N P O CH2 O O P

Estery s kyselinou sírovou U složených sacharidů tvořící pojivové tkáně, chrupavky….na C4 a C6 CH2OSO-3 CH2OH O O OSO-3

Tvorba glykosidů – nahrazením vodíku v poloacetalu ( alkylem nebo arylem ) za odštěpení vody Rozdělení – podle složení podjednotek Homoglykosidy – tvořeny pouze cukry Heteroglykosidy – mají i necukernou složku – aglykon

Rozdělení - podle prvku v glykosidické vazbě O – glykosidy (např.všechny homoglykosidy,heteroglykosidy s alkoholy) N – glykosidy ( např. nukleosidy ) S – glykosidy - vzácné

N glykosidická vazba - ATP NH2 N N N N P O CH2 O

Tvorba glykosylaminů(na poloacetalu) a aminocukrů(mimo poloacetal) – obecně reakce sacharidů s amoniakem – nahrazením OH skupiny NH2 Glykosylaminy – nahrazena OH skupina v poloacetalu – nestálé snadno se rozkládají nebo přemění na aminocukry. CH2OH O NH2 β-D-glukosylamin

Aminocukry - nahrazena OH skupina mimo poloacetal – u aldocukrů většinou na C2 u ketocukrů na C1. CH2OH CH2OH O O NH2 NH2 β-D-glukosamin ( chitosamin ) β-D-galaktosamin ( chondrosamin )

Mutarotace – změna optické otáčivosti cukrů po Anomerace – změna konfigurace OH a H skupin na poloacetalovém uhlíku ( C1 ) u cyklických forem cukrů – podle polohy α a β anomery Mutarotace – změna optické otáčivosti cukrů po rozpuštění – ustálení poměru α a β anomerů

N – substituenty aminocukrů CH2OH CH2OH O O NH - R NH - R Nejdůležitější R = COCH3(acetyl)

D-riboza L-arabinoza D-xyloza Glukoza D-galaktoza D - fruktoza Monosacharidy D-riboza L-arabinoza D-xyloza Glukoza D-galaktoza D - fruktoza

Deriváty monosacharidů Cukerné alkoholy – D-alditol, D- manitol Cukerné kyseliny – glukonová, glukuronová, galaktouronová Deoxycukry - ribóza Aminocukry Estery

Oligosacharidy 2-10 podjednotek Rozdíl ve vazbě podjednotek – poloha 1-1, 1-2, 1-3, 1- 4 a 1-6 Redukující a neredukující

Rozdělení podle chemického složení Glukooligosacharidy : Maltoza α-1,4 Isomaltosa α-1,6 velmi odolná Celobioza β-1,4 Trehaloza α-1,1 neredukující,med a víno

Fruktooligosacharidy Sacharoza – β-1,2 mezi glu a fru Rafinoza – trioza – k sacharoze na glu α-1,6 druhá glu. ( v melase ) Galaktooligosacharidy Laktoza – β- 1,4 gala,a glu. Laktuloza – β-1,4 gala a fru.( nestravitelná )

Polysacharidy Více jak 11 podjednotek Rozdělení – chemické podle podjednotek – velmi složité Rozdělení podle druhu organismu a funkce polysacharidu v něm – praktičtější: a) rostlinné využitelné a nevyužitelné b) živočišné využitelné a nevyužitelné

Rostlinné Využitelné Patřící k homopolysacharidům: škrob(amylóza a amylopektin) Nevyužitelné Patřící k homopolysacharidům : Celuloza Patřící k heteropolysacharidům: Pektiny Slizy Gumy

Škrob – amyloza a amylopektin CH2OH CH2OH O O O amyloza

CH2OH O α-1,6 O CH2OH CH2 O O O amylopektin

Rostlinné nevyužitelné ( balastní, vláknina ) Patřící k homopolysacharidům : Celuloza Patřící k heteropolysacharidům: Pektiny Slizy Gumy

celuloza CH2OH O CH2OH O O β-1,4

Nevyužitelné – patřící k heteropolysacharidům (heteroglykosidům) CH2OH O COOH O O COOCH3 O O pektiny

Zrání ovoce Celuloza + protopektin tvrdost ovoce tvrdost ovoce + enzymy zrání protopektin na pektin Pektin + Ca2+ a Mg2+ + voda + cukr tvorba gelů – měknutí ovoce Proces výrazně urychluje teplota a množství cukru – zavařování ovoce

gumy β-1,6 β-1,6 β-1,6 β-1,3 Arabská guma CH2---- O CH2---- O CH2----

Tragant – zásaditá složka β-1,6 CH2--- CH2--- CH2--- O O O O O β-1,4 β-1,4 β-1,3 Tragant – zásaditá složka

Tragant – kyselá složka COOH O COOH O O COOH α-1,4 1,3 O O α-1,4 1,3 Tragant – kyselá složka 1,3

slizy Cukerný anhydrid CH2 CH2OH CH2 O O CH2OH O O O β-1,4 α-1,3 agar

Živočišné - využitelné Glykogen - glukoza – vazby α-1,4 a α-1,6 ( vnější každý 15 C 1,6, vnitřní 3-5 C.

Živočišné - nevyužitelné Chitin CH2OH CH2OH O O 10-30% 70-90% O β-1,4 NH2 NHCOCH3

Chitosan CH2OH CH2OH O O 70-90% 10-30% O β-1,4 NH2 NHCOCH3

Složené sacharidy ( polysacharidy s necukernou složkou ) glykopeptidy s převahou peptidové bílkovinné složky glykoproteiny proteoglykany s převahou sacharidové složky peptidoglykany

Mukopolysacharidy – sacharidová složka většiny složených sacharidů,především proteoglykanů Kys. Hyaluronová Chondroitinsulfáty Dermatansulfát Keratansulfát Heparin

Kyseliny hyaluronová CH2OH O COOH O O O β-1,3 O NHCOCH3

Chondroitin-4-sulfát CH2OH O -OSO3 COOH O O O β-1,3 O NHCOCH3

Chondroitin-6-sulfát CH2OSO3- O COOH O O O β-1,3 O NHCOCH3

keratansulfát CH2OSO3- O O CH2OH O O β-1,4 O NHCOCH3 β-1,3

dermatansulfát CH2OH O OSO3- COOH O O O β-1,3 O NHCOCH3

heparin COOH CH2 OSO3- O O O α-1,4 O O -OSO3 NHOSO3-

Použitá literatura Organická chemie – Červinka,Dědek, Ferles Chemie potravin – J. Velíšek Chemie potravin – J. Davídek Veterinární chemie – S.Zima