Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie http://aplchem.upol.cz CZ.1.07/2.2.00/15.0247
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Sacharidy (cukry, glycidy) nevhodně: karbohydráty, uhlohydráty, uhlovodany
SACHARIDY
monosacharidy
aldosy -triosy -tetrosy -pentosy -hexosy -heptosy
ketosy -triosy -tetrosy -pentosy -hexosy -heptosy
oligosacharidy
disacharidy trisacharidy ....... .......
polysacharidy
Monosacharidy CHO
Aldosy:
OH CH2OH D-glyceraldehyd
CHO
Tetrosy
CHO
OH
HO
OH
OH
CH2OH
CH2OH
D-erythrosa Pentosy
CHO
CHO HO
OH
CHO
OH OH
OH OH CH2OH
HO
HO
HO
OH
OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-arabinosa
D-ribosa
D-threosa
CHO
D-lyxosa
D-xylosa
Hexozy CHO
CHO OH
CHO
CHO
HO
OH
HO
OH
HO
OH
CHO
CHO
CHO
HO
OH
HO
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-glukosa
D-manosa
D-gulosa
D-alosa
D-altrosa
HO
CHO
HO
OH HO
HO
HO
HO
HO
D-idosa
D-galaktosa
D-talosa
CHO OH
CHO HO
HO
OH
OH
HO
OH
HO
CH2 OH D-glukosa
CHO OH HO OH
CH2OH L-glukosa
HO CH2OH L-glukosa L-idosa
Ketosy
CH2OH O CH2OH dihydroxyaceton
CH2OH
CH2OH O
O HO
OH
CH2OH
CH2OH
L-glycero-tetrulosa
D-glycero-tetrulosa CH2OH
CH2OH
O
O HO
OH OH
OH
CH2OH
CH2OH D-threo-pentulosa
D-erythro-pentulosa
CH2OH
CH2OH O OH
CH2OH
O
CH2OH
O
HO
H
OH
O HO
OH
OH
OH
OH
OH
CH2OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-psikosa
D-fruktosa
D-sorbosa
D-tagatosa
HO
HO
Cyklická forma monosacharidů chování karbonylových sloučenin -lineární struktura vznik dalších dvou stereoizomerů-cyklická forma
Tvorba intramolekulárních poloacetalů (poloacetaly viz. karbonylové sloučeniny)
poloacetálový hydroxyl OH CHO
OH CHO
OH
O
H
O
OH
+
H
-anomer ( -furanosa)
-anomer ( -furanosa)
O
O
H OH
( -pyranosa)
+
OH H
( -pyranosa)
Tollensovy vzorce
CH2OH
O
H OH
OH OH -D-ribofuranosa
H
H
OH
O C
C
H
HO C
CH2OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
OH
O
CH2OH
CH2OH
O
OH H
OH OH
CH2OH -D-ribofuranosa
D-ribosa
Haworthovy vzorce
H
O C
CH2OH
OH
H
O OH
CH2OH OH
HO OH
OH
OH OH
H
OH OH
OH CH2OH
-D-glukopyranosa
OH
O
D-glukosa
-D-glukopyranosa
CH2OH CH2OH
O HO
CH2OH OH
OH
O HO
CH2OH
O HO
OH OH
OH CH2OH
OH
CH2OH -D-fruktofuranosa
D-fruktosa
-D-fruktofuranosa
Zástupci monosacharidů: Aldosy: Pentosy – v rostlinách jako stavební jednotky polysacharidů (otruby, sláma…) L(+) arabinosa – ve formě polysacharidu – arabská guma D(+) ribosa – ve formě N-glykosidů je vázána na purinové a pyrimidinové báze v NK D(+) xylosa (dřevný cukr) – součást polysacharidů dřeva Hexosy D(+) glukosa (cukr hroznový, škrobový, dextroza) – v hroznech, v medu, krvi (do 0,1%). V oligosacharidech (sacharosa, maltosa, laktosa, celobiosa) a polysacharidech (škrob, celulosa). Výroba: hydrolýzou škrobu nebo celulosy (zcukerňování dřeva). D-glukosamin (náhrada OH v glukose na C2 -NH2 skupinou) součást polysacharidu chitinu (živočišná obdoba celulosy-krunýře raků, krabů, hmyzích těl) D-galaktosamin – (náhrada OH v galaktose na C2 -NH2 skupinou) obsažený v lidských chrupavkách D(+) galaktosa – složka disacharidu laktosy (mléčný cukr)
Ketosy: D(-) fruktosa (ovocný cukr, levulosa)- v ovoci, v medu Relativní sladkost: fruktosa 175, med 123, sacharosa 100, glukosa 75, laktosa 16
Oligosacharidy (2-10 monosacharidů v řetězci) Disacharidy – spojení dvou monosacharidů glykosidickou vazbou: monosacharid OH
+ HO
monosacharid
monosacharid
O
monosacharid
glykosidická vazba
Neredukující disacharidy: tvorba glykosidické vazby spojením dvou poloacetálových hydroxylů CH2OH
CH2OH O
O OH
HO
OH
CH2OH
O OH
OH
-D-glukopyranosyl- -D-fruktofuranosid sacharosa
Redukující disacharidy: tvorba glykosidické vazby spojením jednoho poloacetálového hydroxylu s nepoloacetálovým hydroxylem
CH2OH
CH2OH
CH2OH
O OH
O OH
4
1
OH 1
OH
O
2
OH
3
2
CH2OH
O OH
OH
CH2OH OH
OH
O OH
OH OH 4-O-( -D-glukopyranosyl)- -D-glukopyranosa celobiosa
OH O OH
OH
4-O-( -D-glukopyranosyl)- -D-glukopyranosa maltosa
O
CH2OH OH O
O OH
OH 4-O-( -D-galaktopyranosyl)- -D-glukopyranosa laktosa
Zástupci disacharidů Sacharosa (cukr třtinový, řepný) – cukrová řepa (16-20%), třtina (14-22%), využití v potravinářství, při 180°C hnědne – karamel (pálený cukr, kulér) Maltosa (cukr sladový) - vzniká při sladování ječmene při výrobě piva
Laktosa (mléčný cukr) – mléko savců (5%), mléčné kvašení – inverze laktosy na kyselinu mléčnou (kyška, jogurty) Celobiosa – v ovsi, ječmeni, špenátu; produkt štěpení celulosy
Polysacharidy – stavební materiál nebo zásobárna energie Celulosa – glukosové jednotky spojené 1,4- -glykosidickou vazbou
4
CH2OH O OH
* n
O OH 1
O *
CH2OH O OH
OH celulosa S
Výroba hedvábí a celofánu: celulosa-O
celulosa-OH + NaOH/CS2
xantogenát celulosy
Modifikace celulosy:
CH2OR O OR O *
H
OR
n
*
S
Na
+
celulosa-OH
+
(tzv.regenerovaná celulosa)
R = NO2 - nitrocelulosa (trinitrát celulosy) R = CH3CO - acetylcelulosa (triacetylcelulosa)
Škrob- glukosové jednotky spojené 1,4- -glykosidickou vazbou CH2OH O OH O
CH2OH 4
1
O OH O n
O OH
OH škrob
Složení škrobu: Amylosa:
Amylopektin:
glukosa
glukosa
glukosa
glukosa
větvení: 1,6- -glykosidická vazba
glukosa
glukosa
glukosa
glukosa
glukosa
glukosa
glukosa
glukosa
glukosa
glukosa
glukosa
Znázornění větvení v amylopektinu: CH2OH O OH O
O 6 HO CH 2
CH2OH O OH O *
1
4
1
O OH O
O OH
OH
n
*
Glykogen – živočišný škrob, podobný amylopektinu, ale je větvenější a má nižší mol. hmotnost
Glykosidy aglykon sacharid
O R
glykosidická vazba Zástupci přírodních glukosidů: CH2OH
CH2OH O
O
O
OH
OH H2C
OH
OH
OH
O
CN
CH2 O
O
CH
OH
OH OH
OH OH
salicin
2-(hydroxymethyl)fenyl- -D-glukosid
amygdalin
LIPIDY
LIPIDY jednoduché
složené fosfolipidy, glykolipidy, lipoproteiny...
glyceridy (tuky a oleje)
vosky
Glyceridy (tuky a oleje) CH2 O CO
R
CH O CO
R
CH2 O CO R triacylglycerol
Živočišné glyceridy – kyselina palmitová, stearová a olejová Rostlinné glyceridy – kyselina palmitová a olejová; navíc linolová a linoleová
kyselina palmitová
CH3(CH2)14COOH
kyselina stearová
CH3(CH2)16COOH
kyselina olejová
CH3(CH2)7CH CH(CH2)7COOH
kyselina linolová
CH3(CH2)4CH CHCH2CH
kyselina linoleová
CH3CH2CH CHCH2CH CHCH2CH
CH(CH2)7COOH CH(CH2)7COOH
cis, (Z)
Tuky – pevná konzistence, oleje – kapalné; (v závislosti na obsahu nenasycených kyselin) Žluknutí tuků – 1. Hydrolýza 2. Oxidace na II vazbě ketonů) – nepoživatelnost tuků!!!
štěpení řetězce (vznik aldehydů a
Ztužování tuků a olejů – katalytická hydrogenace násobných vazeb
margariny
Hydrolýza tuků: 33
34
CH2 O CO
R
CH O CO
R
CH2 O CO
R
35
H3O
+
glycerol + RCOOH
NaOH glycerol + RCOONa
(zmýdelnění)
mýdlo
Mýdlo – tenzid, detergent (látka snižující povrchové napětí kapalin) COO
hydrofobní část
Na
+
hydrofilní část
Vosky Estery vyšších mastných alkoholů s vyššími kyselinami Včelí vosk – C15H31COOC31H64 – palmitan myricylnatý Cetaceum (vorvaňovina)- C15H31COOC16H33 – hexadecyl-palmitát Lanolín - tuk ovčí vlny s voskovitým podílem: mastné kyseliny navázany na cholesterol
Fosfolipidy – základní stavební materiál biologických membrán (zevní vrstva buňky) CH2 O
mastná kyselina
CH O mastná kyselina
R=
CH2CH2
+
CH3 N CH3 CH3
lecitiny (fosfatidylcholiny, PC)
O CH2 O
P
O
R
R = CH2CH2NH2
kefaliny
OH
Buněčná membrána
Lipidová dvojvrstva (5 nm), složená z fosfolipidů, cholesterolu, glykolipidů a připojených bílkovin
