Struktura, vlastnosti a funkce sacharidů Vladimíra Kvasnicová

SACHARIDY (glycidy) = uhlohydráty, uhlovodany, karbohydráty

Struktura, vlastnosti a funkce sacharidů Vladimíra Kvasnicová

17 kJ/g

•monosacharidy •oligosacharidy •polysacharidy

= polyhydroxyaldehydy nebo polyhydroxyketony

heteroglykosidy = složené sacharidy • proteoglykany • glykoproteiny

mezibuněčná hmota

buňka

• glykolipidy

bakterie

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

MONOSACHARIDY

Klasifikace monosacharidů aldózy (-CHO) triózy (C3)

ketózy (C=O)

glyceraldehyd dihydroxyaceton

tetrózy (C4)

erytróza

erytrulóza

pentózy (C5)

ribóza

ribulóza

hexózy (C6)

glukóza

fruktóza

počet izomerů pro n(C*) = 2n zrcadlo Obrázek převzat z http://astrobiology.berkeley.edu/Mars101/pix/image003.jpg (říjen 2007)

n = 1, 2, 3, ... Obrázek převzat z http://webphysics.davidson.edu/Alumni/bedenius/liqcry/chiral.gif (říjen 2007)

GLUKÓZA – centrální postavení

Izomery monosacharidů 1) D- a L- izomery

= zrcadlové obrazy (enantiomery) chirální uhlík

významné jsou D-monosacharidy

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

2) pyranózy a furanózy

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

3) α a β anomery

β-D-Glc

• pyranózy: aldohexózy • furanózy: fruktóza ribóza

převažuje glukopyranóza

pouze cyklické formy

α-D-Glc • při rozpouštění cukru ve vodě se ustanovuje

rovnováha mezi anomery = mutarotace (optická otáčivost anomerů se liší) Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

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

4) aldo-/keto- izomery

5) epimery = izomery cukrů lišící se polohou pouze jedné –OH skupiny

aldóza / ketóza glyceraldehyd / dihydroxyaceton ribóza / ribulóza glukóza /fruktóza

Man = 2-epimer Glc Gal = 4-epimer Glc

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

Fyziologicky významné monosacharidy ALDÓZY

Gal je součástí laktózy (v mléce)

Gal i Man a jejich deriváty se nacházejí v heteroglykosidech

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

Fyziologicky významné monosacharidy KETÓZY

Deriváty monosacharidů 1) redukcí karbonylové skupiny vznikají cukerné alkoholy glukóza → glucitol (= sorbitol) fruktóza manóza → manitol galaktóza → galaktitol

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

2) oxidací vznikají kyseliny • aldarové (glukarová) na C1 i C6 = dikarboxylové • aldonové (glukonová) na C1 • alduronové (glukuronová) na C6

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

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

5) esterifikací vznikají estery • s H3PO4 (meziprodukty metabolismu) • s H2SO4 (součást proteoglykanů) aminocukry bývají acetylovány (součást heteroglykosidů) Obrázek převzat z knihy: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005

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) O-glykosidová vazba 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)

Adenosintrifosfát (ATP)

DISACHARIDY SALÁM • SAcharóza N-glykosidová vazba

• LAktóza • Maltóza

ribóza

sacharóza nemá redukční účinky

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

volný anomerní (= poloacetalový) hydroxyl ⇒ redukční účinky

POLYSACHARIDY • homopolysacharidy škrob, glykogen, celulóza, inulin • heteropolysacharidy glykoproteiny, proteoglykany Sacharóza

α-Glc(1→4)Glc

β-Gal(1→4)Glc

α-Glc(1→2)β- Fru

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

• rozvětvené • nerozvětvené

• zásobní škrob, glykogen, inulin • strukturní celulóza, proteoglykany

ŠKROB (Glc)n

amylóza (maltóza)n

GLYKOGEN

(Glc)n

amylopektin OH

α(1→4) glykosidové vazby

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

Obrázky převzaty z učebnice Harper´s Biochemistry

CELULÓZA β-Glc(1→4)Glc

neredukující konec

redukující konec

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

PROTEOGLYKANY osový protein + glykosaminoglykany (GAG)

(aminocukr-uronová kys.)n 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)

GLYKOPROTEINY

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