Klasifikace sacharidů

Sacharidy

monosacharidy oligosacharidy polysacharidy

aldosy ketosy

aldotetrosy

aldopentosy

aldohexosy …

ketotetrosy

ketopentosy

ketohexosy ….

disacharidy

trisacharidy

tertrasacharidy ….

Sacharidy

1

OCH/OC2_15_Sacharidy

Názvosloví a konfigurace

C

CH2OH

H O

Aldosy aldehydická skupina

- triosa, tetrosa, pentosa, …

- podle počtu atomů C

- koncovka - osa

Ketosy ketonická skupina

CH2OH

C O

CH2OH

- koncovka – ulosa

- např. xylulosa

Redukcí aldos i ketos vznikají alkoholické cukry (koncovka –itol, např. pentitol)

OH

2

Karbonylová skupina může být vázána na:

krajním atomu uhlíku – aldehydická skupina - aldosy

vnitřním atomu uhlíku – keto skupina - ketosy

OCH/OC2_15_Sacharidy

CH2OH

H OH

H O

CH2OH

HO H

H O

D-(+)-glyceraldehyd L-(-)-glyceraldehyd

E. Fischer – odvodil konfiguraci D-glukosy

M. J. Rosanoff – určil za základ klasifikace cukrů antipody glyceraldehydu

E. Votočka – název epimery (sacharidy, které se liší pouze konfigurací na jediném

uhlíkovém atomu)

3

Názvosloví a konfigurace

D- a L- monosacharidy

OCH/OC2_15_Sacharidy

CHO

CH2OH

H OH

D-glyceraldehydCHO

H OH

CH2OH

H OH

CHO

HO H

CH2OH

H OH

D-erytrosa D-threosa

CHO

H OH

H OH

CH2OH

H OH

CHO

HO H

H OH

CH2OH

H OH

CHO

H OH

HO H

CH2OH

H OH

CHO

HO H

HO H

CH2OH

H OH

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

CHO

H OH

H OH

H OH

H OH

CH2OH

CHO

H OH

HO H

HO H

H OH

CH2OH

CHO

HO H

H OH

HO H

H OH

CH2OH

CHO

H OH

H OH

HO H

H OH

CH2OH

CHO

H OH

HO H

H OH

H OH

CH2OH

CHO

HO H

H OH

H OH

H OH

CH2OH

CHO

HO H

HO H

H OH

H OH

CH2OH

CHO

HO H

HO H

HO H

H OH

CH2OH

D-allosa D-altrosa D-glukosa D-mannosa D-gulosa D-idosa D-galaktosa D-talosa

4

Názvosloví a konfigurace

OCH/OC2_15_Sacharidy

5

Názvosloví a konfigurace

Zobrazení struktur sacharidů

Fischerovy projekční vzorce

Fischerova projekce může být v nákresně otočena o 180°

určování R a S konfigurace z Fischerovy projekce

C

YZ

XW

C XW

Z

Y

Z

C

Y

W X

Stlačte do roviny

OCH/OC2_15_Sacharidy

CHO

H OH

HO H

H OH

H OH

CH2OH

D-glukosa

C

CH OH

C

C

HO H

C

H OH

H

CH2OH

C

CH OH

C

C

HO H

H

H OH

CH2OH

H

OH

O

H

OH

O

D-glukopyranosa D-glukofuranosa

šestičlenný cyklus – pyranosa

pětičlenný cyklus - furanosa

6

Názvosloví a konfigurace

Zobrazení struktur sacharidů

Tollensovy cyklické vzorce

OCH/OC2_15_Sacharidy

7 7

Názvosloví a konfigurace

Zobrazení struktur sacharidů

Haworthovy cyklické vzorce W. N. Haworth – psaní vzorců v cyklické formě

OCH/OC2_15_Sacharidy

8

1

2

3

4

5

6

C C

C

OH

C

CH2OH

O

H

OH

OH

H

CH2OH

H

C

C

C

CH2OH

OH H

H OH

H OH

C O

CH2OH

1

2

34

5

6

O

CH2OH

OH

H

OH

OH

H

CH2OH

H

1

2

34

5

6

-D-fruktofuranosa D-fruktosa

Názvosloví a konfigurace

Zobrazení struktur sacharidů

Haworthovy cyklické vzorce

OCH/OC2_15_Sacharidy

O

OH

OH

OH

OH

CH2OH

O

OH OH

OH

OH

CH2OH

β-D-glukopyranosa α-D-glukopyranosa

+106º (α-anomer)

+22.5º (β-anomer)

+52.5º (anomery v rovnováze)

9

Názvosloví a konfigurace

Zobrazení struktur sacharidů

Haworthovy cyklické vzorce α a β anomery

Mutarotace = proměnlivá otáčivost související s ustavením rovnováhy

anomeru α a β

OCH/OC2_15_Sacharidy

Reaktivita

C

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-glukosa

H O

Ph-NH-NH2

HC

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

N

NH

Ph

2 Ph-NH-NH2

HC

N

HHO

OHH

OHH

CH2OH

N

NH

Ph

HN P

hPh-NH2

NH3

+

fenylhydrazon

D-glukosy

osazon

D-glukosy

Vznik hydrazonů, osazonů

10

OCH/OC2_15_Sacharidy

C

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-glukosa

H O

C

HHO

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-mannosa

H O

HC

C OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

OH

H2C

C O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

OH

D-fruktosa

11

Reaktivita

Vznik hydrazonů, osazonů - epimerní cukry dávají tentýž osazon

Oxidace

aldonové kyseliny

uronové kyseliny

(alduronové) aldarové kyseliny

COOH

H OH

HO H

H OH

H OH

CH2OH

kyselina

D-glukonová

COOH

H OH

HO H

HO H

H OH

COOH

kyselina slizová

(galaktarová)

CHO

H OH

HO H

H OH

H OH

COOH

kyselina

D-glukuronová 12

Reaktivita

OCH/OC2_15_Sacharidy

Aldonové kyseliny:

Tollensovo činidlo – Ag+ ve vodném amoniaku

Fehlingovo činidlo – Cu2+ ve vodném alkalickém roztoku vinanu sodného)

vznikají oxidované cukry a vyredukované kovy, resp Cu2O

testy na redukující cukry – cukr oxidační činidlo redukuje

Aldarové kyseliny – např. zředěná kyselina dusičná

COOH

H OH

HO H

H OH

H OH

CH2OH

-H20

H+

=

O

OH

OH

OH

CH2OH

O

D-glukonová kyselina

CHO

H OH

HO H

H OH

H OH

COOH

glukuronová kyselina

O

OH OH

OH

OH

COOH

C

CH OH

C

C

HO H

C

H OH

H

CH2OH

O

O

lakton kyseliny

D-glukonové

13

Reaktivita

Oxidace

OCH/OC2_15_Sacharidy

Redukcí aldos i ketos vznikají alkoholické cukry

CH2OH

H OH

H OH

CH2OH

H OH

CH2OH

H OH

HO H

H OH

H OH

CH2OHribitol

D-glucitol

14

Reaktivita

Redukce

OCH/OC2_15_Sacharidy

Výstavba cukrů ( Kilianiho – Fischerova syntéza)

15

Reaktivita

OCH/OC2_15_Sacharidy

Odbourávání cukrů ( Wohlovo odbourání )

16

Reaktivita

OCH/OC2_15_Sacharidy

Glykosidy

Hologlykosidy - pouze cukerné zbytky

Heteroglykosidy – cukerná část + aglykon (necukerný zbytek)

Glykosidy

Hologlykosidy Heteroglykosidy

oligosacharidy polysacharidy

redukující neredukující

17

OCH/OC2_15_Sacharidy

18

Glykosidy

Vznikají kysele katalyzovanou reakcí z hemiacetalů monosacharidů působením

alkoholů

Anomerní hydroxylová skupina je nahrazena alkoxyskupinou

Jsou stálé ve vodě a alkalických roztocích (stejně jako acetaly)

Hydrolýzou vodnými kyselinami mohou být opět převedeny na monosacharidy

OH

C

OR

+ ROH

OR

C

OR

+ H2OHCl

OCH/OC2_15_Sacharidy

O

OH OH

OH

OH

CH2OH

OH

OH

OH

O

CH2OH

HO

-D-glukopyranosa -D-glukofuranosa

O

OH OH

OH

OH

CH2OH

-D-glukopyranosid

O

OH Y

OH

OH

CH2OH

H+

Y-H

Reaktivita - hemiacetalový hydroxyl – substituční reakce

Hologlykosidy

19

Glykosidy

OCH/OC2_15_Sacharidy

Oligosacharidy - redukující

O

OH

OH

OH

CH2OH

O

OH

OH

OH

CH2OH

O

D- glukopyranosyl-D-

-glukopyranosa (maltosa)

O

OH

OH

OH

CH2OH

D- glukopyranosyl-D-

-glukopyranosa (celobiosa)

O

O

OH

CH2OH

OH

OH

OOH

H

OH

OH

CH2OH

D- galaktopyranosyl-D-

-glukopyranosa (laktosa)

O

O

OH

CH2OH

OH

OH

20

Glykosidy

Maltosa - vzniká spojením dvou D-glukóz, tzv. sladový cukr, vzniká hydrolýzou škrobu

Cellobiosa – vzniká spojením dvou D-glukóz, v celuloze

Laktosa - vzniká spojením D-galaktózy a D-glukózy, běžně nazývaná jako

mléčný cukr, protože je přítomna v mléce savců

Oligosacharidy - neredukující

O

OH

OH

OH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

OH

OH

O

O

-D-glukopyranosyl--D-

-fruktofuranosid (sacharosa)

21

Glykosidy

Sacharóza - vzniká spojením D-fruktózy a D-glukózy, bezbarvá, ve vodě rozpustná látka, tzv. řepný cukr, používá se v potravinářství jako sladidlo, jako přídatná látka v lékařství

OCH/OC2_15_Sacharidy

Polysacharidy

O

OH

OH

CH2OHO

O

CH2OH

OH

OHO

OH

OH

CH2OH

O O

O

O

CH2OH

OH

OHO

OH

OH

CH2OH

O

O

celulosa

22

Glykosidy

Celulosa - složka buněčných stěn vyšších rostlin, lineární polysacharid, tvořený D-glukózovými jednotkami spojenými β(1→4) glykosidyckými vazbami, nerozpustná ve vodě, pro člověka nestravitelná, složka vlákniny, získává se ze dřeva jako surová celulóza neboli buničina a slouží jako surovina při výrobě papíru a v textilním průmyslu

OCH/OC2_15_Sacharidy

Vitamin C

OO

OHHO

-2H+, -2e-

+2H+, +2e-

vitamin C

kyselina L-askorbová

CH2OH

HO HO

O

OO

CH2OH

HO H

23

OCH/OC2_15_Sacharidy

CHO

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

Ni, H2

CH2OH

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-glukosa D-sorbitol

-2H

CH2OH

OHH

HHO

OHH

O

CH2OH

L-sorbosa

CH2OH

O

HHO

OHH

HHO

CH2OH

L-sorbosa

(Acetobacter suboxidans)

24

Vitamin C

OCH/OC2_15_Sacharidy

OO

OHHO

vitamin C

kyselina L-askorbová

CH2OH

HO H

COO-

C

HO

OH

H

CH2O

OH3C

H3CO

CH3

CH3

H3O+

MnO4-

CH2OH

O

HHO

OHH

HHO

CH2OH

CH2OH

C

HHO

OHH

H

CH2OH

O

HO CH2OH

C

HO

OH

H

CH2O

OH3C

H3CO

CH3

CH3

2 CH3COCH3

H+

L-sorbosa

25

Vitamin C

OCH/OC2_15_Sacharidy

Nukleosidy Nukleová báze Nukleosid Deoxynukleosid

Adenin

Adenosin ( A )

Deoxyadenosin (dA)

Guanin

Guanosin ( G )

Deoxyguanosin ( dG )

Thymin

5 - Methyluridin ( m

5 U )

Deoxythymidin ( dT )

Uracil

Uridin ( U )

Deoxyuridin ( dU )

Cytosin

Cytidin ( C )

Deoxycytidin ( dC ) 26

OHO

OH

N

NO

NH2

F

F

OHO

OH

OH

N

NO

NH2

OHO

OH

OH

HN

NO

O

OHO

OH

OH

N

NO

NH-CO -(CH2)20-CH3

OHO

OH

N

N

NH

O

rychle

Ancitabin Cytarabin Ara U

Gemcitabin Sunrabin

Modifikace cukerné složky u nukleosidů

27

OCH/OC2_15_Sacharidy

NH

N N

N

O

CH2

O

CH2

CH2

O

NH2

PO

O

O

POPOH

O O

O O virová thymidinkináza buněčné

kinázy

báze

P

P

P

DNA polymeráza

Aciklovir

O

OP

O

OH

CH2

OCH2O

P

báze báze

Matrice virové DNA

O CH2O

Herpes simplex

Varicella zoster

NH

N N

N

O

CH2

O

CH2

CH2

OH

NH2

Acyklické nukleosidy

28