Sacharidy (cukry, glycidy)

nevhodně: karbohydráty, uhlohydráty, uhlovodany

SACHARIDY

monosacharidy polysacharidyoligosacharidy

aldosy

-triosy

-tetrosy

-pentosy

-hexosy

-heptosy

ketosy

-triosy

-tetrosy

-pentosy

-hexosy

-heptosy

disacharidy

trisacharidy

.......

.......

Monosacharidy

Aldosy:

CH2OH

OH

CHO

D-glyceraldehyd

CH2OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

CHO

D-erythrosaD-threosa

Tetrosy

CH2OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

CHO

D-ribosa D-arabinosa D-xylosa D-lyxosa

Pentosy

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

D-alosa D-altrosa D-glukosa D-manosa D-gulosa D-idosa D-galaktosa D-talosa

Hexozy

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

D-glukosa

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

L-glukosa

L-idosa

CH2OH

OH

OH

OH

OH

CHO

L-glukosa

Ketosy

CH2OH

O

CH2OH

dihydroxyaceton

CH2OH

OH

O

CH2OH

CH2OH

HOH

O

CH2OH

L-glycero-tetrulosaD-glycero-tetrulosa

CH2OH

OH

OH

O

CH2OH

CH2OH

OH

OH

O

CH2OH

D-erythro-pentulosa D-threo-pentulosa

OH

OH

O

CH2OH

CH2OH

OH

OH

OH

O

CH2OH

CH2OH

OHOH

OH

O

CH2OH

CH2OH

OH

OH

O

CH2OH

CH2OH

OH

OH

D-psikosa D-fruktosa D-sorbosa D-tagatosa

Cyklická forma monosacharidů

chování karbonylových sloučenin -lineární struktura

vznik dalších dvou stereoizomerů-cyklická forma

OH

CHO

O H

OH

O OH

H+

-anomer

(-furanosa)

-anomer

(-furanosa)

Tvorba intramolekulárních poloacetalů (poloacetaly viz. karbonylové sloučeniny)

OH

CHO

O

OH

H O

H

OH

+

(-pyranosa) (-pyranosa)

poloacetálový

hydroxyl

C

CH2OH

OH

OH

OH

OH

D-ribosa

O

C

CH2OH

HOH

OH

OH

O

C

CH2OH

OHH

OH

OH

O OH

H

OHOH

CH2OH

-D-ribofuranosa

O H

OH

OHOH

CH2OH

-D-ribofuranosa

Tollensovy vzorce

Haworthovy vzorce

C

OH

OH

OH

OH

CH2OH

OH

O

OH

OH

OH

CH2OH

H

OH

O

OH

OH

OH

CH2OH

OH

H

-D-glukopyranosa -D-glukopyranosaD-glukosa

CH2OH

CH2OH

O

OH

OH

OH

O OH

CH2OH

OH

CH2OH

OH

O CH2OH

OH

OH

CH2OH

OH

D-fruktosa -D-fruktofuranosa-D-fruktofuranosa

Zástupci monosacharidů:

Aldosy:

Pentosy – v rostlinách jako stavební jednotky polysacharidů (otruby, sláma…)

L(+) arabinosa – ve formě polysacharidu – arabská guma

D(+) ribosa – ve formě N-glykosidů je vázána na purinové a pyrimidinové báze v NK

D(+) xylosa (dřevný cukr) – součást polysacharidů dřeva

Hexosy

D(+) glukosa (cukr hroznový, škrobový, dextroza) – v hroznech, v medu, krvi (do 0,1%). V

oligosacharidech (sacharosa, maltosa, laktosa, celobiosa) a polysacharidech (škrob, celulosa). Výroba:

hydrolýzou škrobu nebo celulosy (zcukerňování dřeva).

D-glukosamin (náhrada OH v glukose na C2 -NH2 skupinou) součást polysacharidu chitinu

(živočišná obdoba celulosy-krunýře raků, krabů, hmyzích těl)

D-galaktosamin – (náhrada OH v galaktose na C2 -NH2 skupinou) obsažený v lidských

chrupavkách

D(+) galaktosa – složka disacharidu laktosy (mléčný cukr)

Ketosy:

D(-) fruktosa (ovocný cukr, levulosa)- v ovoci, v medu

Relativní sladkost: fruktosa 175, med 123, sacharosa 100, glukosa 75, laktosa 16

Oligosacharidy (2-10 monosacharidů v řetězci)

Neredukující disacharidy: tvorba glykosidické vazby spojením dvou poloacetálových hydroxylů

O

OH

OH

CH2OH

CH2OH

O

OH

OH

OH

CH2OH

O

-D-glukopyranosyl--D-fruktofuranosid

sacharosa

Disacharidy – spojení dvou monosacharidů glykosidickou vazbou:

monosacharid monosacharidOH OH monosacharid monosacharidO

glykosidická vazba

+

Redukující disacharidy: tvorba glykosidické vazby spojením jednoho poloacetálového hydroxylu s

nepoloacetálovým hydroxylem

O

OH

OH

CH2OH

O

OH

OH

OH

CH2OH

O

OH

4-O-(-D-glukopyranosyl)--D-glukopyranosa

maltosa

1

23

41

2

O

OH

OH

CH2OH

O

OH

OH

CH2OH

OHO

OH

4-O-(-D-galaktopyranosyl)--D-glukopyranosa

laktosa

O

OH

OH

CH2OH

OH

O

OH

OH

OH

CH2OH

O

4-O-(-D-glukopyranosyl)--D-glukopyranosa

celobiosa

Zástupci disacharidů

Sacharosa (cukr třtinový, řepný) – cukrová řepa (16-20%), třtina (14-22%), využití v

potravinářství, při 180°C hnědne – karamel (pálený cukr, kulér)

Maltosa (cukr sladový) - vzniká při sladování ječmene při výrobě piva

Laktosa (mléčný cukr) – mléko savců (5%), mléčné kvašení – inverze laktosy na kyselinu

mléčnou (kyška, jogurty)

Celobiosa – v ovsi, ječmeni, špenátu; produkt štěpení celulosy

Polysacharidy – stavební materiál nebo zásobárna energie

Celulosa – glukosové jednotky spojené 1,4--glykosidickou vazbou

O

OH

OH

CH2OH

O

OH

OH

CH2OH

O

O

*

*

n

celulosa

1

4

celulosa-OH + NaOH/CS2celulosa-O

S

S Na

H+

celulosa-OH

+

(tzv.regenerovaná celulosa)xantogenát celulosy

Výroba hedvábí a celofánu:

O

OR

OR

CH2OR

O

*

*

n

R = NO2 - nitrocelulosa (trinitrát celulosy)

R = CH3CO - acetylcelulosa (triacetylcelulosa)

Modifikace celulosy:

Škrob- glukosové jednotky spojené 1,4--glykosidickou vazbou

O

OH

OH

CH2OH

O

OH

OH

CH2OH

OO O n

škrob

1 4

Složení škrobu:

glukosaglukosa glukosa glukosa glukosaAmylosa:

glukosa glukosa glukosa

glukosa

glukosaglukosa

glukosa glukosa

glukosa

glukosa

Amylopektin: větvení: 1,6--glykosidická vazba

1 4

O

OH

OH

CH2OH

OO

O

OH

OH

O

OH

OH

CH2OH

OO

*

O

*n

CH2

1

6

Znázornění větvení v amylopektinu:

Glykogen – živočišný škrob, podobný amylopektinu, ale je větvenější a má nižší mol.

hmotnost

Glykosidy

sacharid O R

aglykon

glykosidická vazba

O

OH

OH

OH

CH2OH

O

CH2

OH

salicin

O

OH

OH

OH

CH2OH

O

O

OH

OH

OH

CH2

O CH

CN

amygdalin

Zástupci přírodních glukosidů:

2-(hydroxymethyl)fenyl--D-glukosid

LIPIDY

LIPIDY

jednoduché

glyceridy (tuky a oleje) vosky

složené

fosfolipidy, glykolipidy, lipoproteiny...

CH2

CH

CH2

O CO

O CO

O CO

R

R

R

triacylglycerol

Glyceridy (tuky a oleje)

Živočišné glyceridy – kyselina palmitová, stearová a olejová

Rostlinné glyceridy – kyselina palmitová a olejová; navíc linolová a linoleová

CH3(CH

2)

14COOH

CH3(CH

2)

16COOH

kyselina palmitová

kyselina stearová

CH3(CH

2)

7CH CH(CH

2)

7COOH

CH3(CH

2)

4CH CHCH

2CH CH(CH

2)

7COOH

CH3CH

2CH CHCH

2CH CHCH

2CH CH(CH

2)

7COOH

kyselina olejová

kyselina linolová

kyselina linoleová

cis, (Z)

Tuky – pevná konzistence, oleje – kapalné; (v závislosti na obsahu nenasycených kyselin)

Žluknutí tuků – 1. Hydrolýza 2. Oxidace na II vazbě štěpení řetězce (vznik aldehydů a

ketonů) – nepoživatelnost tuků!!!

Ztužování tuků a olejů – katalytická hydrogenace násobných vazeb margariny

CH2

CH

CH2

O CO

O CO

O CO

R

R

RH

3O

+

NaOH

glycerol + RCOOH

glycerol + RCOONa

mýdlo

(zmýdelnění)

Hydrolýza tuků:

Mýdlo – tenzid, detergent (látka snižující povrchové napětí kapalin)

COO Na+

hydrofobní část hydrofilní část

Vosky

Estery vyšších mastných alkoholů s vyššími kyselinami

Včelí vosk – C15H31COOC31H64 – palmitan myricylnatý

Cetaceum (vorvaňovina)- C15H31COOC16H33 – hexadecyl-palmitát

Lanolín - tuk ovčí vlny s voskovitým podílem: mastné kyseliny navázany na cholesterol

Fosfolipidy – základní stavební materiál biologických membrán (zevní vrstva buňky)

CH2

CH

CH2

O

O mastná kyselina

O

mastná kyselina

P

O

OH

O R CH2CH

2NH

2

CH2CH

2N

CH3

CH3

CH3

+

R =

R =

kefaliny

lecitiny

(fosfatidylcholiny, PC)

Buněčná membrána

Lipidová dvojvrstva (5 nm), složená z fosfolipidů, cholesterolu, glykolipidů a připojených bílkovin

Řešené úlohy a schémata

1. Znázorněte D-sorbosu a) Fisherovou projekci b) Haworthovým vzorcem (oba anomery):

CH2OH

CH2OH

O

OH

OH

OH

O OH

CH2OH

CH2OH

OH

OH

O CH2OH

OH

CH2OH

OH

OH

D-sorbosa -D-sorbofuranosa-D-sorbofuranosa

2. Znázorněte alkalickou a kyselou hydrolýzu tripalmitoylglycerolu.

H3O

+

CH2

CH

CH2

O CO

O CO

O CO

NaOH

O

OHO

ONa

tripalmitoylglycerol

kyselina palmitová

palmitan sodný (sodné mýdlo)

- glycerol - glycerol

3. Řepkový olej získaný z řepky olejné se kromě potravinářství používá na výrobu bionafty (FAME – fatty acid methyl ester),

která se buďto sama nebo jako přísada ve směsi s ropnou naftou používá jako palivo ve vznětových motorech (dieslu).

Princip výroby bionafty je založen na transesterifikací rostlinných olejů methanolem za bazické katalýzy. Znázorněte výrobu

bionafty. Jako reaktant použijte triacylglycerol obsahující navázanou kyselinu olejovou, která tvoří 50-60% všech mastných

kyselin (ve formě esterů s glycerolem ) v řepkovém oleji.

CH2

CH

CH2

O CO

O CO

O CO

CH3OH / CH

3ONa

O

O

trioleoylglycerol

- glycerol (glycerín)

methylester kyseliny olejové (bionafta)

4. Systematicky pojmenujte D-glukosu, znázorněte ji prostorovým vzorcem a určete konfiguraci na chirálních atomech.