Struktura, vlastnosti a funkce sacharidů

Vladimíra Kvasnicová

SACHARIDY(glycidy)

= uhlohydráty, uhlovodany, karbohydráty

= polyhydroxyaldehydy nebo polyhydroxyketony

•monosacharidy•oligosacharidy•polysacharidy

17 kJ/g

heteroglykosidy = složené sacharidy• proteoglykany• glykoproteiny• glykolipidy

buňka

mezibuněčná hmota

Obrázek převzat z knihy: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005

bakterie

MONOSACHARIDY

GLUKÓZA – centrální postavení

Obrázky převzaty z knihy Harper´s Biochemistry a z http://www.vuw.ac.nz/staff/paul_teesdale-spittle/organic/chiral_web/images/fig1_5d.gif (říjen 2007)

chirální uhlík

Obrázek převzat z http://astrobiology.berkeley.edu/Mars101/pix/image003.jpg (říjen 2007)

zrcadlo

Obrázek převzat z http://webphysics.davidson.edu/Alumni/bedenius/liqcry/chiral.gif (říjen 2007)

počet izomerů pro n(C*) = 2n

n = 1, 2, 3, ...

Klasifikace monosacharidů

aldózy (-CHO) ketózy (C=O)

triózy (C3) glyceraldehyd dihydroxyaceton

tetrózy (C4) erytróza erytrulóza

pentózy (C5) ribóza ribulóza

hexózy (C6) glukóza fruktóza

Izomery monosacharidů

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

1) D- a L- izomery

= zrcadlové obrazy(enantiomery)

významné jsouD-monosacharidy

2) pyranózy a furanózy

• pyranózy: aldohexózy

• furanózy: fruktóza ribóza

převažujeglukopyranóza

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

3) a anomery

pouze cyklické formy

• při rozpouštění cukru ve vodě se ustanovuje rovnováha mezi anomery = mutarotace(optická otáčivost anomerů se liší)

-D-Glc

-D-Glc

Obrázek převzat z http://www.cbs.umn.edu/bmbb/brl/carb/CarbTJSA/Haworth/TwoAnomers.jpg (říjen 2007)

4) aldo-/keto- izomery

aldóza / ketóza

glyceraldehyd / dihydroxyacetonribóza / ribulózaglukóza /fruktóza

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

5) epimery

= izomery cukrů lišící se polohou pouze jedné–OH skupiny

Man = 2-epimer GlcGal = 4-epimer Glc

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

Gal je součástí laktózy (v mléce)

Gal i Man a jejich deriváty se nacházejí

v heteroglykosidech

Fyziologicky významné monosacharidy

ALDÓZY

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

Fyziologicky významné monosacharidy

KETÓZY

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

Deriváty monosacharidů

1) redukcí karbonylové skupiny vznikají cukerné alkoholy

glukóza → glucitol (= sorbitol)fruktózamanóza → manitolgalaktóza → galaktitol

Obrázek převzat z knihy: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005

2) oxidací vznikají kyseliny• aldarové (glukarová)

na C1 i C6 = dikarboxylové

• aldonové (glukonová)na C1

• alduronové (glukuronová)na C6

3) redukcí sekundární –OH skupiny vznikají deoxycukry

2-deoxy-D-ribóza

4) náhradou –OH skupiny aminoskupinou vznikají aminocukry

D-glukózamin

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

Obrázek převzat z knihy: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005

aminocukry bývají acetylovány(součást heteroglykosidů)

5) esterifikací vznikají estery

• s H3PO4 (meziprodukty metabolismu)

• s H2SO4 (součást proteoglykanů)

Obrázek převzat z knihy: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005

6) reakcí s alkoholy nebo aminy vznikají glykosidy

• O-glykosidová vazba(di- a polysacharidy, vazba na proteiny)

• N-glykosidová vazba(v nukleových kys.,

vazba na proteiny)

Obrázek převzat z knihy: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005

Obrázek převzat z http://www.nmc.edu/~koverbaugh/bio115/Image14.gif (říjen 2007)

O-glykosidová vazba

Obrázek převzat z http://www.thebestlinks.com/images/f/f5/ATP.png (říjen 2007)

N-glykosidová

vazba

Adenosintrifosfát (ATP)

ribóza

DISACHARIDY

SALÁM

• SAcharóza

• LAktóza• Maltóza

sacharóza nemá redukční účinky

Obrázek převzat z knihy: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005

-Glc(1→4)Gal -Gal(1→4)Glc -Glc(1→2)- Fru

volný anomerní (= poloacetalový) hydroxyl redukční účinky

Sacharóza

POLYSACHARIDY

• homopolysacharidyškrob, glykogen,

celulóza, inulin• heteropolysacharidy

glykoproteiny, proteoglykany

• rozvětvené• nerozvětvené

• zásobníškrob,

glykogen, inulin

• strukturnícelulóza,

proteoglykany

amylóza (maltóza)n amylopektin

ŠKROB (Glc)n

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

(1→4) glykosidové vazby

(1→4) glykosidové vazby(1→6) glykosidové vazby

GLYKOGEN (Glc)n

Obrázek převzat z http://students.ou.edu/R/Ben.A.Rodriguez-1/glycogen.gif (říjen 2007)

neredukující konec redukující konec

OH

CELULÓZA-

Glc(1→4)Glc

Obrázky převzaty z http://web.chemistry.gatech.edu/~williams/bCourse_Information/6521/carbo/glu/cellulose_int_2.jpg http://www.kjemi.uio.no/14_skole/modul/Evina_organisk/Org_K3fig14_cellulose.JPG (říjen 2007)

Obrázek převzat z http://www.grandmeadows.com/archives/truth1.gif (říjen 2007)

PROTEOGLYKANY

osový protein+

glykosaminoglykany(GAG)

(aminocukr-uronová kys.)n

Převzato z http://departments.oxy.edu/biology/Stillman/bi322/030101/F9_23.gif (říjen 2008)

Obrázek převzat z knihy: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005

GLYKOPROTEINY