Transcript Sacharidy
Sacharidy
Vznik sacharidů v přírodě fotosyntéza
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Význam sacharidů
rostliny - stavební fce (celulosa), zásobní látky
(škrob)
živočichové – hlavní zdroj energie (štěpení na
CO2 a H2O), zásobní látky (glykogen)
Rozdělení sacharidů
jednoduché – monosacharidy
složité – 2 a více molekul
monosacharidů (stejné nebo
různé)
oligosacharidy – 2 – 10
jednotek (disacharidy,
trisacharidy..)
polysacharidy – více než 10
jednotek
Monosacharidy
Monosacharidy
hydroxyaldehydy nebo hydroxyketony – podle
char. skupin je rozdělujeme na
Aldosy
Ketosy
podle počtu uhlíků v řetězci rozlišujeme triosy,
tetrosy .. heptosy – jednotlivé mají triviální názvy
výsledný název je spojením obou předchozích –
např. aldopentosa, ketohexosa…
Struktura monosacharidů
Triosy – glyceraldehyd, dihydroxyaceton
Chirální centrum – chirální (asymetrický)
uhlík optická izomerie, optická aktivita
2 izomerní formy - optické antipody
(enantiomery), jejich směs - racemát
glyceraldehyd dihydroxyaceton
Genetické řady monosacharidů
D-glyceraldehyd
L-glyceraldehyd
Fischerovy vzorce – nevyznačují se atomy uhlíku
Významné monosacharidy –
Fischerovy vzorce
Aldosy
Aldopentosy
D-ribosa
2-deoxy-D-ribosa
Aldohexosy
ribosa
2-deoxy-ribosa
mannosa
galaktosa
D-glukosa
D-mannosa
D-galaktosa
glukosa
Ketosy
Ketohexosy
D-fruktosa
Cyklická forma monosacharidů
aldehyd
alkohol
furan
furanosa
poloacetal
pyran
pyranosa
Tollensovy vzorce
OH
α-D-glukopyranosa
β-D-glukopyranosa
Původní karbonylový uhlík se stává chirálním. Jeho chiralitu vyjadřuje poloha
poloacetalové hydroxylové skupiny – poloha α nebo β
Haworthovy vzorce
D-glukosa
α-D-glukopyranosa
α-D-glukopyranosa
β-D-glukopyranosa
Převodem monosacharidu na cyklickou formu vznikají dva izomery - anomery
Přepis Fisherových vzorců do
Haworthových
Pod rovinu přepisujeme ty skupiny, které byly
vpravo, a nad rovinu ty, co byly vlevo
Přepis ketohexos
D-fruktosa
α-D-fruktofuranosa
Procvičení
α-D-glukosa α-D-glukopyranosa
β-D-altrosa β-D-altropyranosa
α-D-allosa α-D-allopyranosa
Procvičení
α-D-allosa α-D-allofuranosa
α-D-glukosa α-D-glukofuranosa
β-D-altrosa β-D-altrofuranosa
Procvičení
α-D-fruktosa α-D-fruktofuranosa
α-D-gulosa α-D-gulofuranosa
β-D-sorbosa β-D-sorbofuranosa
Zjednodušené Haworthovy vzorce
Vodíkové atomy se
nepíší, hydroxylové
skupiny se znázorňují
čárkou
α-D-glukopyranosa
α-D-fruktofuranosa
Židličková konformace
Vlastnosti monosacharidů
krystalické látky dobře rozp. ve vodě,
zahříváním tají, sladká chuť
cyklické formy – důkaz reakcí s
Schiffovým činidlem (důkaz aldehydické
skupiny – červenofialové zbarvení)
reakce s Fehlingovým činidlem
Chemické vlastnosti
monosacharidů
oxidačně-redukční reakce (aldosy) - produktem oxidace je
karboxylová kyselina, produktem redukce je cukerný
alkohol.
Chemické vlastnosti monosacharidů
Esterifikace - hydroxylové skupiny reagují s kyselinami
za vzniku esterů. Přednostně se esterifikuje
poloacetalová a primární –OH skupina
Chemické vlastnosti monosacharidů
glykosidy - cyklické formy monosacharidů reagují
poloacetalovou skupinou s alkoholy. Při reakci se uvolňuje
voda a vzniká glykosidická vazba
Vazba α(14)
Vazba β(14)
Chemické vlastnosti monosacharidů
kvašení – působením mikroorganismů (kvasinky aj.)
ethanolové kvašení
C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2
mléčné kvašení – produktem je kyselina mléčná
Významné monosacharidy
Glyceraldehyd, dihydroxyaceton
Intermediáty metabolických reakcí, vůči sobě jsou
strukturními izomery
Ribosa
Součást RNA,ATP,
NAD,NADP
Deoxyribosa (2-deoxy-D-ribosa)
Součást DNA
Významné monosacharidy
Fruktosa (ovocný cukr)
Nejsladší, v medu a ovoci, součást sacharosy,
významný intermediát metabolických cyklů (její
aktivovaná forma), velmi rychle stravitelná
Levotočivá – syn. Levulosa
Galaktosa
Součást laktosy a krevních cukrů, často v
glykoproteinech
L-galaktosa v agaru
Významné monosacharidy
Glukosa (hroznový cukr)
V rostlinných šťávách, medu, krvi živočichů, součást
polysacharidů (celulosa, škrob…)
Lehce stravitelná – snadno přechází do krve (umělá
výživa v medicíně) – zdroje energie
V krvi má stálou hladinu, kterou zvyšuje přísun
potravy (glykemický index potravin)
V metabolismu se „spaluje“ nebo ukládá jako
glykogen a tuk.
Oligosacharidy
Disacharidy
Neredukující sacharidy-bez volného
poloacetalového hydroxylu
glykosidická vazba mezi atomem C1
jedné molekuly monosacharidu a C1
druhé aldosy nebo C2 ketosy.
Neposkytují reakci s Fehlingovým
činidlem (neredukují ho).
Redukující sacharidy-s volným
poloacetalovým hydroxylem
glykosidická vazba mezi
poloacetalovým a alkoholovým
hydroxylem. Disacharid redukuje
Fehlingovo činidlo.
sacharosa
maltosa
Významné disacharidy
Sacharosa (řepný, třtinový cukr)
neredukující disacharid, vazba , (12),
pravotočivá
nejčastější sladidlo, výroba z cukrové řepy, třtiny
roztok melasa – krmivo, sladidlo
invertní cukr – hydrolyzát, levotočivý, hůř
karamelizuje – sladidlo
enzymatický hydrolyzát – med (v žaludku včel)
Je důležitým metabolickým produktem všech
zelených rostlin, kde slouží jako transportní
rozpustný sacharid; živočichové ji nesyntetizují.
Ve vyšší koncentraci inhibuje růst mikroorganismů
– konzervace marmelád apod.
Významné disacharidy
Maltosa (sladový cukr)
redukující disacharid, 2 jednotky glukosy
základní stavební jednota škrobu a glykogenu.
Vyrábí se enzymovou hydrolysou škrobu; při výrobě piva
tvoří podstatnou složku mladiny.
Výživný přídavek v potravinářském a farmaceutickém
průmyslu (je mnohem méně sladká než glukosa při stejné
výživové hodnotě).
Častá složka mikrobiologických živných medií.
Laktosa (mléčný cukr)
redukující disacharid, galaktosa a glukosa
laktosová intolerance – nefunkční enzym hydrolasa
břišní křeče a průjmy, laktosa musí být z potravy
vyloučena.
Je zpracovávána pouze některými mikroorganismy:
bakterie mléčného kvašení (podstata kysání mléka),
působením některých kvasinek vzniká kefír.
Součást některých živných médií pro mikroorganismy
Polysacharidy
Vlastnosti polysacharidů
V molekule více než 10 jednotek monosacharidů
spojené glykosidickou vazbou
Stavba
Homopolysacharidy – jednotky stejného typu, např. glukany
Heteropolysacharidy – jednotky různých typů
Nemají redukční účinky – glykosidové vazby mezi
poloacetalovými hydroxyly
Struktura
Lineární – jednotky vázány 14, např. celulosa
Větvené – hlavní řetězec s vazbami 14, na něj jsou vazbami
16 vázány vedlejší řetězce.
Stavební polysacharidy
Celulosa
hlavní stavební látka rostlinných buněčných stěn, spolu s
ligninem se podílí na stavbě buněčných stěn; celulosa je
nejrozšířenějším biopolymerem na zemském povrchu,
ročně jí vzniká až 1011 tun.
Živočichové nemají enzymy, které by dokázaly rozštěpit
β(14) vazby mezi jednotlivými glukosovými jednotkami.
Proto je pro většinu živočichů celulosa nestravitelná a v
potravě tvoří tzv. vlákninu (celulosa, pektiny aj.)
Hlavní složka papíru a bavlny; jejím
derivátem jsou umělá vlákna, jako je
acetát celulózy nebo viskóza
Surovina k výrobě umělého hedvábí
nebo celofánu.
Nitrací celulózy vzniká nitrocelulóza,
známá také jako střelná bavlna.
Stavební polysacharidy
Hemicelulosy
menší relativní hmotnost než celulosa
Polysacharidy různého složení, převážně s rozvětvenou
strukturou, nerozpustné ve vodě. Hemicelulózy jsou
součástí buněčných stěn rostlin (tvoří 20 - 30 % hmoty
dřevin) spolu s celulózou. Hemicelulózy jsou významnou
součástí fytomasy.
Chitin
Stavební polysacharid bezobratlých živočichů (např.
krunýř korýšů, krovky hmyzu), součást buněčných stěn
některých mikroorganismů a hub. Jeho monomerní
jednotkou je N-acetylglukosamin propojený β(1 → 4)
glykosidovými vazbami.
Zásobní polysacharidy
Škrob
bílý prášek bez chutě a vůně, nerozpustný ve studené vodě,
konečný produkt fotosyntézy rostlin
složení -- amylosa – Glc vázaná α(14), šroubovicové
molekuly, nerozpustná ve studené vodě
-- amylopektin – Glc vázaná α(14), vždy po 24 – 30
jednotkách rozvětvení vazbou α(16)
kromě glukosy obsahuje v malém množství lipidy, proteiny a
zhruba 10 až 20 % vody.
není alkoholicky zkvasitelný, enzymaticky (v trávicí soustavě
živočichů a člověka) se odbourává na zkvasitelné sacharidy.
Zahříváním se tvoří škrobový maz, jeho hydrolýzou vzniká
škrobový sirup, škrobový cukr a glukóza. Pražením škrobu se
tvoří dextrin.
Důkaz škrobu v neznámé látce se provádí roztokem jódu, jehož
přítomnost prozrazuje modrofialové nebo hnědé zbarvení.
Zásobní polysacharidy
Glykogen
zásobní polysacharid živočichů přítomný ve všech buňkách,
nejvíce v buňkách kosterního svalstva a jater
struktura připomíná amylopektin, je více větvený (na každé 8 –
12 jednotce)
Při poklesu koncentrace glukózy v krvi se jaterní glykogen štěpí
na glukózu, ta je pak uvolňována do krve.
Svalový glykogen se štěpí jen pro potřeby daného svalu.
Vzniklá glukosa se do krve nedostává, ale je metabolizována
jako zdroj energie pro svalovou práci.
Rychlosti syntézy glykogenu a jeho odbourávání jsou řízeny
hormony inzulínem, adrenalinem a glukagonem.
Jaterní glykogen udržuje stabilní hladinu krevního cukru zvláště
při hladovění, svalový glykogen je bezprostředním zdrojem
energie při svalové práci. Jestliže jsou zásoby glykogenu nízké
nebo zcela vyčerpané, jsou jako nový zdroj energie použity
proteiny a lipidy.