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

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 D-glyceraldehyd - nejjednodušší monosacharid, v přírodě se volně nevyskytuje, důležité jsou jeho fosfáty

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: Zásobní polysacharidy Stavební polysacharidy 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 HS n. ChS Glypikan HS Fibroglykan Bazální membrána Perlekan HS(3) Mozek Brevikan ChS/DS(3) Neurokan ChS(7) Cerebroglykan HS(5)

SLOŽENÉ SACHARIDY GLYKOLIPIDY – cerebrosidy (NS) PROTEOGLYKANY – membrány, chrupavky PEPTODOGLYKANY , tzv. MUREINY vnitřní stavba buněčných stěn všech bakterií 4. GLYKOPROTEINY