SACHARIDY

= CUKRY

•nejrozšířenější přírodní organické sloučeniny − tvoří největší podíl organické hmoty na Zemi• rostlinný původ – vznik - ………………….•nesprávná označení:

karbohydráty, uhlohydráty, uhlovodany• základní složení − C, H, O; v derivátech navíc − N, P, S, …•obecný vzorec: Cn(H2O)n

• v názvu koncovka ……..•obsahují mnoho skupin –OH (oxidací –OH na posledním

uhlíku vznikají uronové kyseliny)

fotosyntéza

-osa

rozdělení podle počtu základních jednotek•monosacharidyopodle počtu uhlíků: …………………………………………………orozdělení podle struktury

aldosy – mají aldehydovou skupinu ketosy – mají ketonovou skupinu

pozn. kombinace obou skutečností v označení – aldohexosa, ketohexosa, aldopentosa atd.

•oligosacharidy (disacharidy, trisacharidy…)•polysacharidy

triosy, tetrosy, pentosy, hexosy atd.

VÝZNAM SACHARIDŮ•zdroj a krátkodobá zásoba ………….. (glukosa, fruktosa)•zásobní látky (škrob − rostliny, glykogen − člověk, inulin − některé hvězdnicovité a zvonkovité rostliny)•zdroj uhlíku•stavební materiál (celulosa, chitin)•složka některých složitějších látek (nukleové kyseliny, hormony, koenzymy)•průmyslový význam − jsou přírodními surovinami pro výrobu papíru, textilních vláken, ethanolu, výbušnin

energie

TRIOSY•GLYCERALDEHYD

2,3-dihydroxypropan-1-al•odvozují se od něj aldosy•mezičlánek mnoha biochemických pochodů•opticky aktivní

• DIHYDROXYACETON 1,3-dihydroxypropan-2-on

• odvozují se od něj ketosy• mezičlánek mnoha

biochemických pochodů• není opticky aktivní

C

CH

CH2

OH

OH

O

H

CH2

C

CH2

O

OH

OH

OPTICKÁ IZOMERIE•sacharidy mají chirální (= asymetrické) uhlíky (nesou 4 různé substituenty)•jsou opticky aktivní, tj. stáčí rovinu lineárně polarizovaného světla o stejný úhel, každý izomer v jiném směru•izomery = enantiomery, antipody•směs optických antipodů v poměru 1:1 je opticky neaktivní, nazývá se racemát (racemická směs)

C

CH

CH2

OH

OH

O

H C

CH

CH2

OH

OH

O

H

* *

D-glyceraldehyd L-glyceraldehyd

předposlední skupina OHdoprava → D, doleva → L počet optických izomerů 2n,n je počet C*

PENTOSY•D-/L-arabinosa, xylosa − součást mnoha rozšířených polysacharidů (arabská guma, sláma, dřeviny)•D-RIBOSA − součást RNA, po redukci OH na C2 → 2-deoxy-D-ribosa (součást DNA)

D-ribosaL-ribosa

L-arabinosaD-arabinosa D-xylosa L-xylosa

D- a L-lyxosa

HEXOSY

D-glukosa D-mannosa D-galaktosa D-fruktosa

HEXOSYGLUKOSA (hroznový cukr)•bílá krystalická ve vodě rozpustná látka sladké chuti, lehce stravitelná •v ovoci (nejvíce v hroznech → hroznový cukr), medu, v rostlinných šťávách a v krvi (0,1 %)•zdroj energie pro organismy•součást sacharosy, laktosy, celulosy, ... •umělá výživa v lékařství•diabetes mellitus (cukrovka), normálně je 3,3−5,6 mmol/l glukosy v krvi, řídí hormon inzulín a glukagon (slinivka břišní)

HEXOSYMANNOSA•v rostlině svatojánský chléb, v krevní plazmě koní a psů, ve skeletu ořechů

GALAKTOSA•D-g je součástí krve, glykoproteinů,

hemicelulos a rostlinných slizů,je obsažena v mléce

•L-g je v polysacharidu agaru

HEXOSYD-FRUKTOSA (ovocný cukr)•v ovoci a medu (38 %) = ovocný cukr•nejsladší sacharid vůbec, součást sacharosy

KVAŠENÍ (FERMENTACE)přeměna sacharidů na jiné látky působením enzymů mikroorganismů•lihové (alkoholové) kvašení

hexosy → ethanol + CO2 kvasinky (pivní, vinná)•mléčné kvašení

sacharidy → kyselina mléčná bakterie (výroba jogurtů, kysaného zelí a okurek, siláže)•octové kvašení

sacharidy → ethanol →kyselina octová bakterie (výroba octa)•citronové kvašení

sacharidy → kyselina citronová některé plísně

• Fischerovy vzorce

• Haworthovy vzorce

1

2

3

4

5

6

•molekula monosacharidu ve tvaru řetězce (Fischerův vzorec) – ve vodném roztoku• cyklická forma – v krystalu• izomery = anomery: α-anomer (poloacetalový hydroxyl u D-cukru

směřuje dolů nebo β-anomer (poloacetalový hydroxyl u D-cukru směřuje nahoru• u L-cukrů obráceně• ve vodném roztoku může α-anomer přecházet přes lineární formu

na β-anomer a naopak• šestičlenný kruh (5 C a 1 O) – pyranosy• pětičlenný kruh (4 C a 1 O) - furanosy

β-D-fruktosa

β-D-glukosa β-D-ribosa

β-D-2-deoxyribosa

β-D-glukopyranosa

β-D-fruktofuranosa

β-D-ribofuranosa

β-D-2-deoxyribofuranosa

1

23

4

5

6

1

2

34

5

6

1

23

4

5

1

23

4

5

OLIGOSACHARIDY spojení 2 až 10 monosacharidových jednotek (glykosidická vazba)

1

2

3 4

5

6 1

2

34

5

6

C C

C

O

C

OH

CH2

H

OH

OH

H

CH2

H

OH

OHCC

C

O

C

OH

CH2

H

OH

OH

H

CH2

H

OH

OH

+ H2O

α-D-glukopyranosaβ-D-fruktofuranosa

sacharosaO-α-D-glukopyranosyl-(1→2)-β-D-fruktofuranosid

• pokud má jeden z obsažených monosacharidů volný poloacetalový hydroxyl, oligosacharid je redukující (maltosa, laktosa, cellobiosa)• dokazuje se pomocí:• Fehlingova činidla: obsahuje ionty Cu2+ (modrá barva), které se

působením redukčního činidla mění na elementární měď Cu0 (rezavá barva)• Tollensova činidla: obsahuje ionty Ag+ (bezbarvé), které se

působením redukčního činidla mění na elementární stříbro Ag0 (černá barva nebo stříbrné zrcátko na povrchu zkumavky)

OLIGOSACHARIDY

SACHAROSA•bílá krystalická látka, dobře rozpustná ve vodě, s výrazně sladkou chutí•neredukující cukr•glukosa + fruktosa•enzymem sacharasou nebo v kyselém prostředí se štěpí na monosacharidy•v kořenech cukrové řepy (řepný cukr), ve stéblech cukrové třtiny (22 %), ve sladkém ovoci a v dalších rostlinných šťávách•používá se jako běžné sladidlo v potravinářství•silným zahřátím přechází v karamel, který se používá jako potravinářské barvivo, např. při výrobě černého piva

První kostku cukru na světě vyrobil v Dačicích Jakub Kryštof Rad roku 1843, když se jeho manželka zranila při sekání cukru z nepraktické homole.

OLIGOSACHARIDYMALTOSA (sladový cukr)•vzniká rozkladem škrobu účinkem kyselin nebo enzymů•2 molekuly glukosy•ve sladu, naklíčeném ječmenu − jedné ze surovin pro výrobu piva•redukující cukr

OLIGOSACHARIDYLAKTOSA (mléčný cukr)•v mléce savců (kravské 5 %, lidské až 7 %)•galaktosa + glukosa•vyrábí se ze syrovátky•výroba mléka pro kojence•redukující cukr•nesnášenlivost laktosy – chybění enzymu laktasy, která ji rozkládá

OLIGOSACHARIDYCELLOBIOSAprodukt rozpadu celulosy

POLYSACHARIDY•makromolekulární látky obecného složení (C6H10O5)n

•funkce: zásobní a stavební látky•dělení:• dle řetězce: lineární, větvené• dle přítomnosti dalších složek: homo a heteropolysacharidy

POLYSACHARIDYŠKROB•zásobní polysacharid rostlin (semena, hlízy)•z α-D-glukosových jednotek, bílá krystalická látka• důkaz: s roztokem jodu dává modré zbarvení•směs dvou složek − amylosa (asi 20 %) − lineární řetězce stočené do šroubovice + amylopektin − rozvětvená struktura•působením kyselin se řetězce trhají − vznikají dextriny•použití: potravinářský průmysl (pudinky, omáčky), výroba alkoholu, lepidla, impregnace, kosmetika (dextriny), škrobení prádla

amylosa - vazby α(1→4)

amylopektin- vazby α(1→4) v řetězci - vazby α(1→6) větvení

POLYSACHARIDYGLYKOGEN•pro živočichy má podobný význam jako škrob pro rostliny, zásobní látka•v játrech a svalech•z α-D-glukosových jednotek, podobný amylopektinu (α(1→4) a α(1→6) vazby, častěji rozvětvený•nebarví roztok jodu, rozpustný ve vodě•při hladovění nebo tělesné námaze

se glykogen odčerpává z tkánía jeho obsah klesá

POLYSACHARIDYINULIN•zásobní polysacharid•z molekul fruktos•snadno stravitelný pro diabetiky•v zelenině (např. v topinamburu, artyčoku),

pampeliškách, čekance•Využití: k výrobě fruktosy

a jako přísada do pečiva pro diabetiky•prebiotikum

POLYSACHARIDYPEKTINY•zásobní heteropolysacharidy•v nezralých plodech a ve slupkách ovoce•k výrobě džemů a marmelád

methoxyskupinakarboxylová skupina

POLYSACHARIDYCELULOSA•β-D glukosové jednotky, β(1→4) vazba•nejhojnější organická sloučenina v přírodě•čistá celulosa je v bavlně•hlavní stavební materiál cévnatých rostlin (dřevo), ale i bakterií, mořských rostlin a živočichů, tvoří podstatnou část buněčných stěn rostlinných buněk•využití: pro výrobu papíru, hygienických potřeb, textilních vláken (bavlna, viskóza, acetátové hedvábí), celofánu, nitrocelulosy (střelná bavlna, celuloid, nátěrové hmoty), bioplynu•= vláknina, nestravitelná, ale důležitá pro trávení (podporuje peristaltiku střev)

POLYSACHARIDYHEMICELULOSY•polysacharidy z jednotek glukosy, mannosy, galaktosy, arabinosy, xylosy, glukuronových kyselin•v rostlinných vláknech (dřevo, sláma…)

POLYSACHARIDYCHITIN•stavební heteropolysacharid•v buněčných stěnách hub, součást vnější kostry členovců

MUKOPOLYSACHARIDY•heteropolysacharidy živočišného původu se speciální funkcí:KYSELINA HYALURONOVÁ: • váže vodu v organismu• obsažena ve sklivci, pupeční šňůře, pojivové tkáni (chrupavky)

HEPARIN•polysacharid vázaný na bílkoviny. •v krvi•zabraňuje srážení krve, embolii, trombóze

CHONDROITINSULFÁT•v chrupavkách, kloubech a skořápkách vajec•získává se extrakcí chrupavek, nejčastěji hovězích nebo vepřových•dokáže zastavit ztrátu kloubní chrupavky, ke které dochází při artróze