Sacharidy

(glycidy)

 

• jedny z nejvýznamnějších a současně nejrozšířenější přírodní organické sloučeniny Õ tvoří největší podíl organické hmoty na Zemi
• rostlinného původu; součástí většiny živých organismů

ve skutečnosti se o hydráty uhlíku nejedná

• nesprávná označení: karbohydráty

                                  uhlohydráty

                                  uhlovodany

 

• základní složení – C, H, O; v derivátech sacharidů navíc – N, P, S, …
• obecný vzorec: C_n(H₂O)_n
• můžeme se na ně dívat jako na oxidační produkty vícesytných alkoholů

 

Vznik

• primární proces: FOTOSYNTÉZA î vznik nejjednodušších sacharidů

• složitý chemický děj probíhající v chloroplastech rostlinných buněk î v zelených částech rostlin

 

látky do děje vstupující  .

 

• energeticky chudé anorganické sloučeniny:

 

CO₂ Õ oxid uhličitý

 

H₂O Õ voda

 

• konečné produkty odbourávání (spalování, oxidace) energeticky bohatých uhlíkatých sloučenin aerobně dýchajícími organismy Õ nejdou dále štěpit za uvolnění energie î odpadní látky aerobně dýchajících organismů

 

látky z děje vystupující  .

 

C₆H₁₂O₆ Õ energeticky bohatá organická sloučenina (glukóza)

O₂ Õ kyslík

H₂O Õ voda

 

• vzniklá glukóza se přeměňuje na jiné monosacharidy nebo se slučuje do složitějších řetězců (oligosacharidy, polysacharidy Õ viz dál)

 

• katalyzátor – chlorofyl (zelené barvivo) Õ hlavní složka chloroplastů

• umožňuje vlivem energie slunečního záření přeměnit oxid uhličitý & vodu na energeticky bohatou organickou sloučeninu (monosacharid–aldohexóza–glukóza); energie slunečního záření je do ní „zabudovaná“
  • CO₂ při tomto procesu podléhá hydrogenaci vodíkem vzniklým fotolýzou (rozkladem) vody
  • odpadní látka – O₂ má svůj původ ve vodě
  • zpětným odbouráním sacharidu (obrácená rovnice fotosyntézy) se „zabudovaná“ energie uvolňuje î energie živých organismů má svůj původ v energii slunečního záření Õ do organismů se dostává prostřednictvím produktů rostlin

 

Význam

1. zdroj energie
2. stavební materiál

• základní stavební složka buněčných stěn bakterií a rostlin
  1. zásobní látka
• např. škrob

 

1. jedna ze základních složek řetězců nukleových kyselin

• u DNA: 2–deoxy–D–b–ribosa
• u RNA: b–D–ribosa

 

1. součást glykolipidů

• lipidy, které ve své molekule obsahují jeden nebo více monosacharidových zbytků (většinou galaktóza) glykosydicky navázaných na –OH skupinu mono/diacylglycerolu nebo sfingosinu
• sacharidová složka může být navíc esterifikována kyselinou sírovou
• výskyt: biomembrány buněk

játra, slezina

šedá kůra mozková

• při jejich nadbytku (způsobeno nedostatkem enzymu, který je odbourává) î poruchy v činnosti NS

 

1. součást glykoproteinů

• bílkoviny obsahující glykosidicky navázaný sacharid
• součástí sekretů sliznic Õ dodávají jim vazkost
• chrání organismus před natrávením vlastními enzymy

 

1. součást fyziologicky důležitých látek

• koenzymy, hormony, antibiotika, glykosidy …

 

1. průmyslová surovina

• např. dřevo, vlna, bavlna, len, konopí …

 

1. při jejich nadbytku v organismu se můžou přeměňovat na lipidy

 

Rozdělení sacharidů

î podle počtu stavebních jednotek

 

Jednoduché = monosacharidy		aldózy	aldotriózy = D­– nebo L–glyceraldehyd (2,3–dihydroxypropanol)
			aldotetrózy
			aldopentózy Õ např. ribóza, …
			aldohexózy Õ např. glukóza, mannóza, galaktóza, …
			aldoheptózy
		ketózy	ketotriózy = dihydroxyaceton
			ketotetrózy
			ketopentózy Õ např. ribulóza, …
			ketohexózy Õ např. fruktóza, …
			ketohepózy
Složité (složeny z více monosacharidových jednotek)	oligosacharidy (2 – 10 monosacharidových jednotek)			disacharidy Õ např. laktóza, maltóza, sacharóza
				trisacharidy až dekasacharidy
	polysacharidy Õ např. škrob, celulóza (11 – desítky tisíc monosacharidových jednotek)

 

MONOSACHARIDY .

 

• nejjednodušší sacharidy Õ nelze je rozdělit na menší jednotky, které by měly sacharidovou povahu
• prvotně vznikají při fotosyntéze (druhotně např. při štěpení disacharidů)
• dělení:
  • podle počtu uhlíkových atomů v molekule (nejjednodušší – 3 atomy uhlíku)

1. C₃ î TRIÓZY – nejjednodušší monosacharidy

nejvýznamnější

• C₄ î TETRÓZY

1. C₅ î PENTÓZY
2. C₆ î HEXÓZY
3. C₇ î HEPTÓZY … atd.

 

• podle charakteristických skupin v molekule

 

 

1. (poly)HYDROXYALDEHYDY î ALDÓZY
   • v molekule: hydroxylová skupina

                                                         aldehydová skupina

 

1. (poly)HYDROXYKETONY î KETÓZY

• v molekule: hydroxylová skupina

                                          ketonická skupina

 

• názvosloví:
  • obecné: řecká číslovka udávající počet uhlíkových atomů + koncovka ­–óza + předpona aldo-/keto-
• např. aledhydický monosacharid se čtyřmi uhlíkovými atomy Õ aldotetróza

ketonický monosacharid se šesti uhlíkovými atomy Õ ketohexóza

• triviální Õ nejčastější

• nejčastěji se znázorňují pomocí Fisherových projekčních vzorců Õ znázorňují acyklickou formu monosacharidů a vyjadřují určitou formu prostorového uspořádání î nelze zaměňovat –OH & –H skupiny

 

Nejjednodušší monosacharidy Õ TRIÓZY

• výchozí látka – GLYCEROL Õ jeho dehydrogenací nebo oxidací vzniká: glyceraldehyd = aldotrióza

dihydroxyaceton = ketotrióza

 

H₂ C                                                      CH₂–OH                               H₂C–OH

dehydrogenace   – 2H

dehydrogenace   – 2H

│                                                                                    │                                                                                                │

H–C*–OH                               CH–OH                                H₂C=O

│                                                                                    │                                                                                                │

H₂C–OH                                  CH₂–OH                               H₂C–OH

 

glyceraldehyd                                                                                                                                                               dihdihdroxyaceton

 

GLYCERALDEHYD . = aldotrióza

• nejjednodušší zástupce aldóz
• druhý atom uhlíku – chirální î jeví optickou izomerii
• dva optické neztotožnitelné (anantiomerní) izomery Õ jsou zrcadlově obrácené

 

 H₂C

           │

H–C*–OH

          │

H₂C–OH

 

D–(+) glyceraldehyd

 

–OH skupina chirálního atomu vpravo î D

 

 

   H₂C

           │

OH–C*–H

                │

   H₂C–OH

 

L–(-) glyceraldehyd

 

–OH skupina chirálního atomu vlevo î L

 

• od D–glyceraldehydu a L–glyceraldehydu lze odvodit SLOŽITĚJŠÍ ALDÓZY
• způsob odvození: mezi aldehydovou skupinu a sekundární alkoholickou skupinu druhého uhlíkového atomu se vsune další sekundární alkoholická skupina î vznik dalšího chirálního uhlíkového atomu
• pozn. sekundární alkoholická skupina zaujímá dvě podoby î každá nově vzniklá aldóza bude mít dvě podoby
• složitější aldózy se rozdělují na 2 genetické řady:   genetická řada D-aldóz
• aldózy mají na nejvzdálenějším chirálním atomu uhlíku vůči aldehydové skupině stejné uspořádání –OH skupiny jako chirální atom D–glyceraldehydu
• přehled:
• ‚   genetická řada L-aldóz
• aldózy mají na nejvzdálenějším chirálním atomu uhlíku vůči aldehydové skupině stejné uspořádání –OH skupiny jako chirální atom L–glyceraldehydu
• L–aldózy jsou zrcadlovými protějšky svých D–aldóz (a naopak) Õ vyplívá to ze způsobu navazování sekundárních alkoholických skupin
• přehled Õ analogický z D–aldózami
• počet optických izomerů aldóz: p = 2^n–2
• n … počet uhlíkových atomů aldózy
• polovina z nich patří vždy do řady L a polovina do řady D
• např. C₆ î p = 2^6–2 = 2⁴ = 16 DIHYDROXYACETON . = ketotrióza
•  
• nejjednodušší zástupce ketóz
• neobsahuje chirální atom uhlíku î nejeví optickou izomerii
• od dihydroxyacetonu se odvozují SLOŽITĚJŠÍ KETÓZY
• způsob odvození: mezi ketonickou skupinu a alkoholickou skupinu třetího uhlíkového atomu se vsune sekundární alkoholická skupina (viz u glyceraldehydu) î vznik chirálního uhlíkového atomu
• pozn. sekundární alkoholická skupina vsunutá do dihydroxyacetonu, tím, že zaujímá dvě podoby, rozhoduje o zařazení vzniklých ketotetróz (a z nich vzniklých dalších složitějších ketóz) do D nebo L řady (viz níže)

chirální atom se poprvé objevuje u ketotetróz díky vložené sekundární alkoholické skupině î celkový počet ketóz poloviční než u aldóz, protože genetické řady se začínají větvit až u ketotetróz

• složitější ketózy se rozdělují na 2 genetické řady:   genetická řada D-ketóz
• ketózy mají na nejvzdálenějším chirálním atomu uhlíku vůči ketonické skupině stejné uspořádání –OH skupiny jako chirální atom D–glyceraldehydu
• přehled:         ‚   genetická řada L-ketóz
•  ketózy mají na nejvzdálenějším chirálním atomu uhlíku vůči ketonické skupině stejné uspořádání –OH skupiny jako chirální atom L–glyceraldehydu
• L–ketózy jsou zrcadlovými protějšky svých D–ketóz (a naopak) Õ vyplívá to ze způsobu navazování sekundárních alkoholických skupin
• přehled Õ analogický z D–ketózami
• počet optických izomerů ketóz: p = 2^n–3
• n … počet uhlíkových atomů ketózy
• polovina z nich patří vždy do řady L a polovina do řady D
• např. C₆ î p = 2^6–3 = 2³ = 8
•  
• pozn.: epimery = sacharidy lišící se konfigurací pouze na jediném uhlíkovém atomu
• pozn.: o tom, zda bude sacharid stáčet rovinu polarizovaného světla doleva či doprava nerozhoduje příslušnost ke genetické řadě
• je to ovlivněno i ostatními chirálními atomy v molekule
• dohoda: + î pravotočivý sacharid
•                                – î levotočivý sacharid

Cyklické formy monosacharidů

• lépe vystihují vlastnosti a strukturu monosacharidů
• vznikají adicí některé z alkoholových hydroxylových skupin monosacharidu na karbonylovou (tzn. aldehydickou nebo ketonickou) skupinu téhož sacharidu î vznik vnitřního poloacetalu (s pěti nebo šestičetným cyklem)Fisherovy projekční (acyklické) vzorce .
• předpokládají lineární tvar molekuly monosacharidu
• karbonylová skupina (tzn. aldehydová nebo ketonická) předurčuje monosacharidům vlastnosti karbonylových sloučenin:
• např. reakce se Schiffovým činidlem (vodný roztok fuchsinu a SO₂) Õ důkazová reakce aldehydické skupiny
  

  poloacetalový hydroxyl

  R₁–C     + R₂–OH ® R₁–OH

  poloacetalový uhlíkový atom

  R₁–C        + R₂–OH ® R₁–C–O–R₂R₁–C     + R₂–OH ® R₁–H

•                                                                                  │
•                                                                                  │
•             reakce s alkoholy za vzniku poloacetalů (s alkoholy reagují rovnou za vzniku acetalů = glykosidů)
• !!! ALE: sacharidy často tyto vlastnosti nejeví
• vysvětlení: neobsahují karbonylovou skupinu v té podobě, která tyto vlastnosti zajišťuje î karbonylová skupina se zde nevyskytuje v běžné podobě
• současná přítomnost karbonylové a –OH skupiny v molekule monosacharidu způsobuje, že spolu tyto skupiny zreagují za vzniku vnitřní (intermolekulární) poloacetalové vazby (obdoba reakce aldehydů s alkoholy Õ viz výše), která v konečném důsledku způsobuje cyklickou formu monosachariduTollensovy vzorce .
•  
• nevystihují skutečnou strukturu monosacharidu, pouze vysvětlují její cyklickou podstatu Õ vznik vnitřní poloacetalové vazby
• jde o reakci karbonylové skupiny s některou z přítomných –OH skupin î vznik poloacetalu
• podle toho, která –OH skupina se na vzniku vazby podílela / na kterém uhlíku se cyklus uzavřel rozdělujeme:

1. furanózy = monosacharidy s pětičetným cyklem

• karbonylová skupina zreagovala s –OH skupinou čtvrtého uhlíkového atomu

• furan

  název podle podobnosti s furanem Õ pětičlenný heterocyklus

 

1. pyranózy = monosacharidy se šestičetným cyklem

• karbonylová skupina zreagovala s –OH skupinou pátého uhlíkového atomu

• pyran

  název podle podobnosti s pyranem Õ šestičetný heterocyklus

 

• většina hexóz a pentóz existuje ve formě pyranóz
• dochází k ANOMERII = první uhlíkový atom se stává chirálním
• –OH skupina, kterou tento atom nese = poloacetalový hydroxyl Õ může být orientován dvěma směry î dva druhy anomerů lišících se v konfiguraci poloacetalového uhlíku

1. a–anomery

• poloacetalový hydroxyl orientován na stejnou stranu jako –OH skupina posledního chirálního atomu uhlíku monosacharidu

1. b–anomery

• poloacetalový hydroxyl orientován na opačnou stranu než –OH skupina posledního chirálního atomu uhlíku monosacharidu
• mutarotace = jev, kdy příslušná dvojice anomerů přechází přes acyklickou formu jedna v druhou, doprovázený změnou optické otáčivosti
• Tollensovy vzorce lze snadno převést na Haworthovy projekční vzorce
• např.: Tollensův vzorec D–glukózy

 

D–glukóza

D–a–glukopyranóza

 

k

Haworthovy projekční (cyklické) vzorce .

 

• zobrazují přibližnou prostorovou strukturu cyklických monosacharidů
• odvození (jako příklad D–a–glukopyranóza):k   substituenty posledního chirálního atomu uhlíku se posunou o jedno místo, a to tak, aby –OH skupina ležela v linii se zbylými uhlíkovými atomy
• j   napíše se Fisherův vzorec monosacharidu (viz výše)
• tzn. budeme posouvat o jedno místo doleva nebo doprava
• pozn. posunem se nezmění pořadí a tedy ani konfiguracel   vytvoří se Tollensův vzorec
  

  l

• m   nakreslí se vzorec furanózy/pyranózy s kyslíkovým atomem nahoře

 

n   vpravo od kyslíku uvažujeme poloacetalový uhlíkový atom

• od něj se postupuje ve směru hodinových ručičeko   substituenty vázané v Tollensově vzorci nalevo se kreslí nad rovinu cyklup   pro Hawothovy vzorce dál platí:         u L–a–anomerů je poloacetalový hydroxyl orientován nahoru         u L–b–anomerů je poloacetalový hydroxyl orientován dolů
•          u D–b–anomerů je poloacetalový hydroxyl orientován nahoru
•          u D–a–anomerů je poloacetalový hydroxyl orientován dolů
•       substituenty vázané v Tollensově vzorci napravo se kreslí pod rovinu cyklu
• !!! Haworthovy vzorce neberou v úvahu vaničkovou & židličkovou konformaci pyranóz
• pozn. způsobeny tím, že všechna atomy cyklu jsou v hybridním stavu sp³ ; analogie s cyklohexanem
• v praxi vznikají cyklické molekuly monosacharidů tak, že se lineární vzorec stočí do jakéhosi kruhu a mezi karbonylovou skupinou a jednou z –OH skupin dojde k částečné acetylaci î vzniku poloacetalu

Vlastnosti monosacharidů

 

• bezbarvé (někdy bílé) krystalické látky dobře rozpustné ve vodě
• v koncentrovaném alkalickém prostředí značně nestálé Õ dochází k jejich destrukci
• zahříváním tají, při vyšší teplotě hnědnou = karamelizují
• sladká chuť Õ příčina: přítomnost velkého počtu –OH skupin
• kromě dihydroxyacetonu jsou opticky aktivní
• nejčastěji se vyskytují v cyklické formě

 

• dány: prostorovým uspořádáním Õ lineární nebo cyklická (poloacetalová) struktura                  uspořádáním –OH skupin v molekule
•                   přítomností určité karbonylové skupiny Õ aldehydová nebo ketonická

• poloacetalový hydroxyl je mnohem reaktivnější než ostatní –OH skupiny v molekule

 

• reakce monosacharidů:OXIDAČNĚ­-REDUKČNÍ REAKCE

• H2C–OH │ OH–C*– │

  OH–C │ OH–C*– │

  OH–C │ OH–C*– │

  podmínka: přítomnost aldehydické skupiny nebo poloacetalového hydroxylu

  vznik aldonových nebo aldarových kyselin

  vznik alkoholických cukrů (cukerných alkoholů) = alditoly

 

redukce

oxidace

 

 

• např. redukují Fehlingovo nebo Tollensovo činidlo (tzn. že sami se oxidují za vzniku kyseliny) î monosacharidy patří mezi redukující sacharidyESTERIFIKACE hydroxylových skupin î vznik cukerných esterů
• významné jsou fosforečné estery sacharidů
• např.: D–a–glukopyranóza–1–fosfát           D–glukóza–5–fosfát
  

  OH–C │ OH–C*–OH │ OH–C*–H │ OH–C*–OH │ OH–C*–O–PO3H2 │ OH–CH2OH

ETHERIFIKACE hydroxylových skupin

• obdoba esterifikace
• např. methylace Õ vodíkový atom nahrazen methylovou skupinou

Deriváty monosacharidů

 

 O­–GLYKOSIDY .

= acetaly monosacharidů î produkty reakce poloacetalové formy monosacharidů s alkoholy (popř. jinými monosacharidy Õ viz u oligosacharidů)

• při jejich vzniku spolu reagují:  vodíkový atom poloacetalového hydroxylu monosacharidu
•                                                                     alkoholická hydroxylová skupina (–OH)

 

vytváří GLYKOSIDICKOU VAZBU za odštěpení vody

původně poloacetalový hydroxyl

 

 

• v konečném důsledku dochází k nahrazení vodíkového atomu poloacetalového hydroxylu monosacharidu necukernou složkou = aglykonem Õ v tomto případě je jím uhlovodíkový zbytek alkoholu (Õ může jím být prakticky cokoli – zbytek od alkoholu, fenolu, sterolu …) î vodíkový atom poloacetalového hydroxylu a –OH skupina alkoholu se odštěpí v podobě vody î aglykon je k sacharidu navázán přes kyslíkový atom (odtud název)

– H2O      kyselé prostředí

+     R–OH

 

• glykosidy nemají redukční vlastnosti, protože již neobsahují poloacetalový hydroxyl
• reakce je reverzibilní (vratná) Õ nadbytkem vody v kyselém prostředí se glykosidy zpět hydrolyzují na monosacharid a alkohol
• jsou stálé v alkalickém prostředí, nestálé v kyselém prostředí
• výskyt Õ rostliny

N­–GLYKOSIDY .

= produkty reakce poloacetalové formy monosacharidů s dusíkatou necukernou složkou = dusíkatý aglikon

• při jejich vzniku spolu reagují:  celý poloacetalový hydroxyl monosacharidu
•                                                                     dusíkatý atom aglikonu

 

vytváří N–GLYKOSIDICKOU VAZBU za odštěpení vody

původně poloacetalový hydroxyl

 

• v konečném důsledku dochází k nahrazení poloacetalového hydroxylu dusíkatým aglikonem î ten je navázána přes svůj atom dusíku přímo na poloacetalový uhlík
• biologicky nejvýznamnější N–glykosidy – nukleosidy
• stavební součásti nukleových kyselin
• aglikon: dusíkatá baze (A, G, C, T, U)

• poloacetalové pentózy–ribózy

  poloacetalový monosacharid:    b–D–ribofuranóza Õ u RNA

•                                                                   2–deoxy–b–D–ribofuranóza Õ u DNA
• podle druhu dusíkaté baze se nukleosidy nazývají:      adenosin                                                                                                cytidin                                                                                                uridin
•                                                                                                 thymidin
•                                                                                                 guanosin
• nukleosidy ve formě svých fosforečných esterů î nukleotidy
• např. ATP (adenosintrifosfát)
• základní stavební jednotky nukleových kyselin

AMINOCUKRY .

• –OH skupina nahrazena –NH₂ skupinou
• např. D–glukosamin (2–deoxy–2–amino–D–glukóza)
•                             D–galaktosamin

DEOXYCUKRY .

• jedna –OH skupina nahrazena vodíkovým atomem
• např. 2–deoxy–D–b–ribfuranóza (2–deoxy î –OH skupina nahrazena vodíkem na 2 atomu uhlíku)

 

Přehled monosacharidů

 

• pentózy .

D–ribóza . (aldopentóza)

• součást RNA (přesněji b–D–ribofuranóza)

2–deoxy–D–ribóza . (aldopentóza Õ derivát D–ribózy)

• součást DNA (přesněji 2–deoxy–b–D–ribofuranóza)

• hexózy .

D–glukóza . = hroznový cukr (aldohexóza)

• bílá sladká látka, rozpustná ve vodě
• v rostlinných šťávách, ovoci, medu … î všeho sladkého v přírodě
• v krvi živočichů, kde má určitou stálou hladinu (její regulace Õ hormony insulin a glukagon)
• významný zdroj energie živočichů î součást infuzí s umělou výživou
• složka mnoha oligosacharidů (např. sacharóza, laktóza) a polysacharidů (např. škrob, celulóza, glykogen)
• zahříváním karamelizuje Õ využití: barvivo v potravinářství
• ethanolové fermentační kvašení Õ způsobeno mikroorganismy (kvasinkami); probíhá anaerobněC₆H₁₂O₆ ® 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
•      ethanol
• hlavní produkty: ethanol (líh), oxid uhličitý
• vedlejší produkty: 1–butanol, aceton, kyselina citrónová …
• využití: potravinářství Õ výroba alkoholických nápojů
• mléčné kvašení
• produktem je kyselina mléčná
• probíhá ve svalech při nedostatku kyslíku
• průmyslově se vyrábí hydrolýzou škrobu
• redukcí vzniká cukerný alkohol D–glucitol = sorbit
• sladidlo pro diabetiky
• lze z něj syntetizovat kyselinu L–askorbovou = vitamín C

D–fruktóza . = ovocný cukr (aldoketóza)

• v ovoci a včelím medu
• spolu s glukózou součástí disacharidu sacharózy (jsou zde v poloacetalové formě)
• je ze všech cukrů nejsladší

• silně levotočivá

 

D–galaktóza . (aldohexóza)

• součást disacharidu laktózy (mléčný cukr) a krevních polysacharidů, hemicelulóz a rostlinných slizů

L–galaktóza . (aldohexóza)

• součást polysacharidu agaru

D–mannóza . (aldohexóza)

• součást složitějších sacharidů

L–sorbóza . (ketohexóza)

• obsažena ve šťávě jeřabin
• vyrábí se mikrobiální oxidací D–glucitolu (viz glukóza) î meziprodukt při výrobě kyseliny askorbové

OLIGOSACHARIDY .

 

• sacharidy složené z 2 až 10 stejných nebo různých monosacharidových jednotek (zbytků) vázaných glykosidickými vazbami
• dělení Õ podle počtu monosacharidových jednotek:

• disacharidy

• trisacharidy

 

• 6

• dekasacharidy

 

•  

• podléhají kyselé hydrolýze î štěpení na monosacharidy

 

DISACHARIDY

• –H2O

  vznikají spojením dvou molekul monosacharidů prostřednictvím glykosidické vazby za odštěpení vodyC₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆               C₁₂H₂₂O₁₁

 

•  
•  

• dělení Õ podle vzniku glykosidické vazby:

 

•  

• neredukující disacharidy .

• na glykosidickou vazbu se použije poloacetalový hydroxyl jedné molekuly i poloacetalový hydroxyl druhé molekuly î v disacharidu nezůstane zachován žádný poloacetalový hydroxyl î disacharid ztrácí vlastnosti karbonylových sloučenin Õ tzn. neredukuje F & T činidlo

• glykosidická vazba je mezi C₁ atomem prvního monosacharidu (zpravidla aldóza) a C₁ atomem druhé aldózy nebo C₂ atomem ketózy î označení: (1Ž1) nebo (1Ž2)

 

• před závorku se píše druh izomeru (a,b) poskytujícího do vazby poloacetalový hydroxyl
•  

SACHARÓZA . = řepný, třtinový cukr, běžně cukr

• neredukující disacharid; tvoří bezbarvé ve vodě dobře rozpustné krystalky

• î vazba a,b (1Ž2)

  složení: a–D–glukóza (přesněji a–D–glukopyranóza)

•                                                              b–D–fruktóza (přesněji b–D–fruktofuranóza)
• zdroj:  cukrová řepa
•                                                          cukrová třtina
• výroba: j řepa se rozkrájí na drobné řízky                                                             l ze vzniklé šťávy se pomocí Ca(OH)₂ nechají vysrážet příměsi                                                             n čirá cukerná šťáva se zahustí a nechá krystalizovat                                                             p krystalový cukr se rafinuje a upravuje do požadované formy Õ krystalový, kostkový, práškový …
•                                                              q sirup, ze kterého už nelze krystalizací získat sacharózu = melasa Õ na výrobu ethanolu ethanolovým kvašením nebo na skrmení
•                                                              o vzniklé krystalky se v odstředivkách oddělí od sirupu, sirup se nechá opět krystalizovat a odstředit
•                                                              m nerozpustné nečistoty se zachytí na velkých plátěných filtrech = kalolisy
•                                                              k řízky se nechají vyluhovat v horké vodě
• využití: potravinářství Õ nejrozšířenější sladidlo
•                                                             farmaceutický průmysl Õ přísada do léků

• pravotočivá

 

• podléhá hydrolýze (kyselinami nebo enzymy) Õ dochází k inverzi sacharózy
• vzniklá směs D–glukózy & D–fruktózy (hydrolyzát sacharózy) je levotočivá Õ dáno tím, že D–fruktóza je silně levotočivá
• hydrolyzát sacharózy = invertní cukr
• enzymová hydrolýza probíhá v trávícím ústrojí včel î vzniká přirozený hydrolyzát sacharózy = med
• zahříváním karamelizuje

TREHOLÁZA .

• neredukující disacharid
• složení: 2 ´ a–D–glukóza (přesněji a–D–glukopyranóza) î vazba a(1Ž1)
• zásobní sacharid některých hub
•  

• redukující disacharidy .

• na glykosidickou vazbu se použije poloacetalový hydroxyl jedné molekuly a některý alkoholický hydroxyl druhé molekuly î v disacharidu zůstane zachován 1 poloacetalový hydroxyl î disacharid jeví vlastnosti karbonylových sloučenin Õ tzn. redukuje F & T činidlo

• glykosidická vazba je mezi C₁ atomem prvního monosacharidu (zpravidla aldóza) a C₄ atomem druhé aldózy/ketózy î označení: (1Ž4)

 

• před závorku se píše druh izomeru (a,b) poskytujícího do vazby poloacetalový hydroxyl

MALTÓZA . = sladový cukr

• î vazba a (1Ž4)

  redukující disacharid; nevyskytuje se volně v přírodě

• složení: a–D–glukóza (přesněji a–D–glukopyranóza)
•                                                              b–D–glukóza (přesněji b–D–glukopyranóza)
• vznik: enzymatická hydrolýza škrobu Õ při klíčení ječmene (slad)
• podléhá enzymatické hydrolýze Õ vznik glukózy, která je schopna kvasit î princip výroby piva

LAKTÓZA . = mléčný cukr

• redukující disacharid

• î vazba b (1Ž4)

  složení: b–D–galaktóza (přesněji b–D–galaktopyranóza)

•                                                                                   b–D–glukóza (přesněji b–D–glukopyranóza)
• v mléce savců (asi 3%)
• využití: výroba kefíru z kravského mléka (nechá se zkvasit na ethanol a kyselinu mléčnou)
• enzym hydrolyzující laktózu – laktáza
• v dětství velké množství
• v dospělosti malé množství Õ laktóza se nehydrolyzuje a v tlustém střevě se pak účinkem bakterií rozkládá na CO₂ a organické kyseliny î trávící obtíže

CELLOBIÓZA .

• î vazba b (1Ž4)

  redukující disacharid

• složení: b–D–glukóza (přesněji b–D–glukopyranóza)
•                                                                                   b nebo a–D–glukóza (přesněji b neboa–D–glukopyranóza)
• základní stavební složka celulózy

TRISACHARIDY

 

RAFINÓZA .

• neredukující trisacharid
• složení:     D–glukóza (přesněji D–glukopyranóza)                D–fruktóza (přesněji D–fruktofuranóza)
•                 D–galaktóza (přesněji D–galaktoopyranóza)
• v sójových bobech, cukrové řepě a melase

• není sladká

 

POLYSACHARIDY .

 

• nejrozšířenější sacharidy; makromolekulární látky
• skládají se z 11 až několika tisíc monosacharidových jednotek (zbytků) vázaných glykosidickými vazbami
• povaha monosacharidových jednotek:        většinou D–aldohexózy s pyranózovou strukturou                                                            zřídka ketopentózy a ketohexózy
•                                                             občas D–aldopentózy z furanózovou strukturou

• vlastnosti:

• závisí na druhu monosacharidových jednotek a způsobu jejich navázání + stupni rozvětvení

• např. spojení a(1Ž4) se snadněji hydrolyticky štěpí než spojení b(1Ž4)

• nemají redukční vlastnosti Õ všechny poloacetalové hydroxyly se podílejí na glykosidických vazbách

 

• nerozpustné ve vodě
• nejsou sladké
• podléhají kyselé nebo enzymatické hydrolýze Õ rozpadají se na oligo- až monosacharidy
• dělení:

• podle typu monosacharidových jednotek v makromolekule

 

1. homopolysacharidy î monosacharidové jednotky jsou stejného typu

• např. D–glukany Õ monosacharidová jednotka výhradně D–glukóza

1. heteropolysacharidy î monosacharidové jednotky jsou různého typu

• podle stavby řetězce

 

1. nerozvětvené (lineární) î monosacharidové jednotky vázané vazbami (1Ž4)
2. větvené î monosacharidové jednotky vázané vazbami (1Ž4) tvoří hlavní řetězec a něj jsou vazbami (1Ž6) připojeny vedlejší řetězce
3.  

• podle funkce v organismu

 

•  

• STAVEBNÍ .

• nerozpustné ve vodě, málo reaktivní Õ příčina: intermolekulární vodíkové můstky, které je zpevňují + vodíkové můstky mezi monosacharidovými jednotkami sousedních řetězců

CELULÓZA .

• lineární stavební homopolysacharid Õ D–glukan
• nejrozšířenější stavební polysacharid na Zemi Õ váže více než polovinu uhlíku přítomného v biosféře

• î vazba b (1Ž4)

  základní stavební jednotka: disacharid cellobióza (viz výše)

• složení:  b–D–glukóza (přesněji b–D–glukopyranóza)
•                 b–D–glukóza (přesněji b–D–glukopyranóza)
• výskyt: hlavní složka buněčných stěn vyšších rostlin                                                            v tělech pláštěnců (Tunicata; podkmen z kmene strunatců, patří sem třídy: sumky, salpy, vršenky)
•                                                             v bakteriích
• velmi čistá podoba: vlákna bavlníku î bavlna
• velké množství ve dřevě Õ surová celulóza izolovaná ze dřeva = buničina
• působením minerálních kyselin (např. vínan sodnoželezitý) se štěpí na D–glukózu
• enzymem cellulázou se štěpí na cellobiózu Õ člověk tento enzym nemá î pro člověka nestravitelná, ale podporuje správnou fungování peristaltiky střev
• zpracovává se na:

• buničinu Õ výchozí surovina v papírenském a textilním průmyslu; na vatu
• acetát celulózy Õ surovina pro výrobu acetátového hedvábí
• viskózová vlákna Õ suroviny pro výrobu viskózového hedvábí

• získávají se převedením celulózy na rozpustný xanthogenát a jeho rozkladem v kyselém prostředí zpět na celulózu – tzv. regenerovanou celulózu Õ má požadovanou formu vlákna
• pozn. xanthogenát = produkt esterifikace celulózy sirouhlíkem (CS₂) v alkalickém prostředí (např. NaOH)

• nitráty celulózy (nitrocelulózy) Õ výbušniny (střelná bavlna), surovina pro výrobu celofánu, celuloidu, …

• produkty esterifikace celulózy kyselinou dusičnou (HNO₃)
• celuloidy se dříve používaly k výrobě fotografických filmů

PEKTINY .

• větvený zásobní heteropolysacharid Õ hlavní kostra: molekuly kyseliny             D–galakturonové spojené a (1Ž4) vazbami
• obsaženy ve střední části nezralých plodů (jablky, hrušky, rybíz) a ve slupkách

• na výrobu džemů

 

HEMICELULÓZY .

• mnohem menší Mr než celulóza î kratší než celulóza
• složení: různé heterosacharidové řetězce
• součástí stěn rostlinných buněk Õ skoro vždy se nacházejí v přítomnosti celulózy

CHITIN .

• struktura obdobná celulóze s tím rozdílem, že každá –OH na C₂ uhlíku D–glukózy nahrazena acetamidovou skupinou

• výskyt: základní stavební složka exoskeletu (vnější kostra) členovců 

 

•                                                             v buněčných stěnách většiny hub a některých řas

• ZÁSOBNÍ (rezervní) .

• rozpustné ve vodě Õ způsobeno menším množstvím vodíkových můstků
• ve vodném prostředí bobtnají Õ narušení struktury î stávají se mazlavými
•  

ŠKROB .

• strukturně nejednotný homopolysacharid Õ D–glukan
• základní stavební jednotka: a–D–glukóza (přesněji a–D–glukopyranóza) î každé dvě jednotky spojeny a (1Ž4) glykosidickou vazbou

• dvě oddělitelné složky:         

• a–amylóza (asi 20%)

 

• glukóza tvoří lineární řetězec o několika tisících D–glukózových jednotek stočený do spirály
• na 1 závit připadá šest D–glukózových jednotek
• jódem se zbarvuje modře
• nerozpustná ve studené vodě
• uvnitř škrobového zrna

• amylopektin (asi 80%)

 

• glukóza tvoří větvený řetězec o několika milionech D–glukózových jednotek î největší makromolekula v přírodě
• nově větvení vždy po 24 až 30 D–glukózových jednotkách prostřednictvím a (1Ž6) glykosidické vazby
• jodem se zbarvuje červenohnědě až fialově
• rozpustný ve studené vodě; zvýšenou teplotou se narušuje Õ bobtná
• tvoří vnější vrstvu škrobového zrna
• zdroj: rostliny Õ brambory, obiloviny, rýže …
• výskyt v rostlině: kořeny, plody a semena rostlin î ve formě škrobových zrn
• využití: zdroj energie î potrava většiny teplokrevných živočichů               součást pudingů (využívá se jeho vlastnosti bobtnat)                                                            jeho degradací kyselinami nebo zahříváním vznikají kratší řetězce = dextriny Õ součást lepidel (na poštovních známkách)
•                     na škrobení prádla Õ zachycuje zažrané nečistoty, zpevní tkaninu
•                jeho hydrolýzou se vyrábí D–glukóza, která se nechá kvasit na líh

GLYKOGEN .

• zásobní sacharid savců
• strukturně připomíná amylopektyn, ale je více větvený
• uložený v játrech a ve svalech Õ v případě potřeby z něj vzniká D–glukóza
• nerozpustný ve vodě
• jódem se nebarví

• POLYSACHARIDY SE SPECIÁLNÍMI FUNKCEMI .
•  

rostlinné klovatiny .

• látky, které vytékají z rostlin při poranění
• např. „smůla“ stromů (pryskyřice)

rostlinné slizy .

• v semenech Õ zadržují vodu î chrání semeno před vysušením

mukopolysacharidy (aminopolysacahridy, glykosaminoglykany) .

• živočišného původu
• heteropolysacharidy î obsahují jednoduché cukry, alduronové kyseliny, aminocukry
• v hlenovitých sekretech dýchací a trávící soustavy, součást pojivové tkáně, kůže …
• např. kyselina hyalunorová
• váže vodu v organismu
• ve sklivci, pupeční šňůře, kloubní tekutině

HEPARIN .

• polysacharid vázaný na bílkovinu
• v prokrvených orgánech a tkáních (játra, srdce, plíce, ledviny)
• má antikoagulační účinky î zabraňuje srážení krve, a to tak, že potlačí přeměnu protrombinu na trombin, který srážlivost způsobuje