Sacharidy

• sacharón = cukr

Obecná charakteristika a klasifikace sacharidů.

• glycidy (glýkys = sladký), uhlovodany, uhlohydráty
• vznikají při fotosyntéze:   6CO₂ + 12H₂O > 6O₂ + C₆H₁₂O₆ + 6H₂O  (slunce, chlorofyl – biokatalyzátorem)
• funkce: zásoba (škrob, glykogen) a zdroj energie, zdroj uhlíku (houby), struktura buněk rostlinných pletiv (celulosa)
• výskyt: rostlinné a živočišné buňky
• C, H, O
• příjem: v potravě (krátkodobě – z AK, glycerolu)
• průmysl: sladidla, papír, alkohol, výbušniny, umělá vlákna, kyseliny
• nejrozšířenější přírodní látky (v organismech)

rozdělení

• Monosacharidy – 1 sacharidová jednotka
• Oligosacharidy – 2-10 monosacharidových jednotek
• Polysacharidy – 10 a více monosacharidových jednotek
• (cukry: sladké a ve vodě rozpustné monosacharidy/oligosacharidy)

vzorce

• Fischerovy: necyklické
• Tollensovy: naznačení cyklu
• Haworthovy: cyklické

Monosacharidy – rozdělení, výskyt, vlastnosti, optická izomerie, reakce monosacharidů, význam

rozdělení

• dělí se dle počtů uhlíků v řetězci (3-7C): triosy, tetrosy, pentosy, hexosy, heptosy
• 2 řady: aldosy a ketosy

výskyt

• D-Ribosa:            nukleové kyseliny
• D-Glukosa:         ovoce, med, krev
• D-Galaktosa:     v mléku
• D-fruktosa:        ovocný cukr

vlastnosti

• bílé krystalické látky, sladké
• krystalické struktury, dipól
• velký počet OH skupin (polární vazba) > dobře rozpustné ve vodě
• nevedou elektrický proud (vodné roztoky)
• poloacetalový hydroxyl > redukční vlastnosti, narazení vodíku zbytkem > glykosidy > glykosidická vazba
• glykosidy: salicin (v kůře vrby), amygdalin (mandle)

optická izomerie

• chirární uhlíky: C^* – nese 4 další různé navázané ligandy > opticky aktivní – stáčí rovinu polarizovaného světla doprava/doleva > izomery = enantiomery D a L (dle OH na posledním C^*)
• epimery: nejsou izomery, ale 2 odlišné látky (nejsou zrcadlové, ale mají otočen třeba jen jeden článek)
• Fischerova projekce/Fischerovy vzorce
• sacharidy většinou v cyklické formě: furanosy (5ti členný cyklus) a pyranosy (6ti členný cyklus)

cyklické struktury monosacharidů

• vznik adicí některé z hydroxylových skupin > aldehydická/keto
• > poloacetal  – furanosa/pyranosa (častější)
• na prvním vodíku od cyklického kyslíku > poloacetalový hydroxyl
• monosacharidy – α anomery (hydroxyl dolů- D)  β anomery (hydroxyl vzhůru – D) – L opačně

• mutarotace: rovnováha mezi formami – změna rotace (Změna optické otáčivosti cukru pozorovaná okamžitě po rozpuštění izolovaného anomeru cukru ve vodném prostředí, která je důsledkem ustavování rovnováhy mezi α- a β- formou pyranosy nebo furanosy )

zápis:

• pyranosy – O vpravo nahoře, furanosy – O nahoře
• aldózy (C₁), ketózy (C₂) – vpravo od kyslíku (pokračuji ve směru hodinových ručiček)
• substituenty: vpravo > dolů, vlevo > nahoru

reakce:

2147483647. • acyklické cukerné alkoholy > alditoly
            • D-glukosa > D-glucitol

OXIDACE

• aldóz > aldonové kyseliny
• D-glukosa > kyselina glukonová

ESTERIFIKACE

• reakce s kyselinami (fosforečná – trihydrogenfosforečná)
• D-glukosa-1-fosfát

význam:

• D-Ribosa:            nukleové kyseliny, nukleoidy, ATP
• D-Glukosa:         hroznový cukr, příroda-ovoce, významný zdroj energie, v krvi

složka oligosacharidů a polysacharidů

výroba: etanolu, butanolu, acetonu, kys. citrónové

karamel – barvivo v potravinářství

výroba hydrolýzou škrobu

• D-Galaktosa:     v mléku
• D-Fruktosa:       ovocný cukr, vznik hydrolýzou sacharosy, ketosa, nejsladší cukr
• funkce: zásoba (škrob, glykogen) a zdroj energie, zdroj uhlíku (houby), struktura buněk rostlinných pletiv (celulosa)

Výpočet na oxidaci glukózy.

Význam disacharidů

• bezbarvé, krystalické látky
• dobře rozpustné ve vodě > sladké roztoky
• součástí potravin
• Maltosa:             glukosa/glukosa, sladový cukr, hydrolýzou škrobu, redukující
• Laktosa:              galaktosa/glukosa, mléčný cukr, v mléce savců, redukující, kvašení > mléčná kyselina
• Sacharosa:         fruktosa/glukosa, řepný/třtinový cukr, neredukující, nejrozšířenější cukr, inverze > rozklad na

monosacharidy, potravinářství – invertní cukr

Polysacharidy

• více než 10 monosacharidových jednotek
• biopolymery
• glykosidová vazba
• nemají redukční vlastnosti
• různě rozpustné ve vodě
• HOMOPOLYSACHARIDY: všechny jednotky stejné
• HETEROPOLYSACHARIDY: složeny z různých jednotek
• různé struktury: lineární (celulosa), větvené (glykogen)
• různý význam: stavební (celulosa, chitin), zásobní (škrob, glykogen), se specifickými vlastnostmi

Celulosa

• homopolysacharid: glukosa
• primární stavební složka stěny rostlinných buněk
• váže v biosféře více než ½ uhlíku
• řetězce seřazeny a stabilizovány pomocí vodíkových můstků
• nerozpustná ve vodě, rozpustná v hydroxidech
• výroba papíru, estery s kyselinou dusičnou > střelný prach, výroba hedvábí a celofánu

Chitin

• homopolysacharid, N
• exoskelet členovců, buněčné stěny hub a některých řas

Glykogen

• homopolysacharid
• zásobní látka živočichů
• játra, svaly
• rozpustný ve vodě

Zászbní – méně vodíkových můstků, částečně rozpustné

Škrob

• homopolysacharid: glukosa
• 2 složky – α amylosa (nevětvená, rozpustná ve vodě), amylopektin (větvený, bobtná ve studené vodě)
• zásobní látka rostlin
• koloidní roztoky
• brambory, obiloviny
• výroba D-glukosy

Pektiny

• zásobní
• polysacharidy
• jablka, citrusy
• zahřátí > gely > džemy

Vysvětlit podstatu redukujících a neredukujících sacharidů pomocí Fehlingova a Tollensova činidla

• oxidace – Fehlingovým/Tollensovým činidlem > monosacharidy redukující cukry

• Důkaz:
  • Pomocí Fehlingova nebo Tollensova činidla (oxidace)
  • Fehlingovo činidlo:
    • Obsahuje měďnaté ionty, které se po kontaktu s monosachridy mění na oxid měďný (červená barva)
    • Z namodralého roztoku (modrá skalice) vzniká fialový nebo červený roztok
  • Tollensovo činidlo:
    • Obsahuje stříbrné ionty, které se po kontaktu s monosacharidy mění na stříbro
    • Z roztoku se vysráží tenký stříbrný povlak (stříbrné zrcátko)
• Redukující sacharidy:
  • Obsahují poloacetalový hydroxyl
• Neredukující sacharidy:
  • Neobsahují poloacetalový hydroxyl

Popsat důkaz škrobu roztokem jodu.

• Provádí se pomocí Lugolova činidla
  • Složené z roztoku jodu a jodidu draselného s vodou
• V případě přítomnosti škrobu se látka zbarví temně modrofialově
• Jod reaguje s α-amylosou -> vznik barevné soli

Metabolismus sacharidů.

• oxidace > CO₂ + H₂O + ATP
• oxidace glukózy: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ > 6CO₂ + 6H₂O
• slinivka břišní (inzulín, glukagon)
• 1 molekula glukózy > 38 molekul ATP
• nevyužitá glukóza > ukládání v organismu jako polysacharidy (glykogen, rostliny – škrob)
• odbourávání glukózy:

1. glykolýza (anaerobní oxidace sacharidů) > pyruvát (sůl kyseliny pyrohroznová)
2. přítomnost kyslíku: oxidační dekarboxylace = pyruvát > acetylkoenzym A

nepřítomnost kyslíku: mléčné kvašení ve svalech = pyruvát > laktát (kyselina mléčná) > kyslík > pyruvát (1 molekula glukózy > 2 ATP)

3. acetylkoenzym A > citrátový cyklus > CO₂ + H₂O + ATP