Sacharidy – maturitní otázka (2)

Otázka: Sacharidy

Předmět: Chemie

Přidal(a): Čobis

Sacharidy

CUKRY, GLYCIDY, UHLOHYDRÁTY, UHLOVODANY, …
nejrozšířenější přírodní (organické) látky – největší podíl organické hmoty na Zemi
obecný vzorec: C_n(H₂O)_m
- odtud starší nesprávné názvy (nejedná se o hydratovaný uhlík!!!)

vznikají ve fotoautotrofních organismech (např. zelených rostlinách) z CO₂ a H₂O za pomoci slunečního záření při tzv. fotosyntéze dle souhrnné rovnice: 6 CO₂ + 12 H₂O -> hυ, chlorofyl -> C₆H₁₂O₆ + 6 H₂O + 6 O₂
jednoduché sacharidy pak mohou kondenzovat na oligo- až polysacharidy, dle schématu: n C₆H₁₂O₆-> (C₆H₁₀O₅)_n + (n-1) H₂O

heterotrofní organismy (např. živočichové) – nutný příjem v potravě – při nedostatku syntéza sacharidů z glycerolu (=> z lipidů) nebo aminokyselin (=> z proteinů)

Biologický význam sacharidů:

zdroj energie chemotrofních organismů (glukosa, fruktosa, …)
zásoba energie (škrob, glykogen, inulin, …)
přenos energie mezi orgány (játra → mozek)
zdroj uhlíku heterotrofních organismů (biosyntéza karboxylových kyselin, AK => lipidů, proteinů, …)
strukturní složka buněk, tkání a pletiv (buněčné stěny bakterií a rostlinných buněk – celulosa, hmyz – chitin, …) => podpůrná funkce
součást biologicky aktivních látek – (glykoproteiny; glykolipidy; NK – DNA (deoxyribosa), RNA (ribosa); nukleotidy (NAD⁺, NADP⁺, FAD, …); některé vitamíny – kys. L-askorbová („C“))

Klasifikace sacharidů:

Podle typu oxoskupiny
- aldosy = polyhydroxyaldehydy => obsahují 1 aldehydovou a více hydroxylových skupin
- ketosy = polyhydroxyketony => obsahují 1 ketonovou a více hydroxylových skupin
Podle počtu atomů uhlíku
- triosy => 3 atomy C
- tetrosy => 4 atomy C
- pentosy => 5 atomů C
- hexosy => 6 atomů C
- heptosy => 7 atomů C
Podle typu uzavřeného cyklu
- furanosy => obsahují pětičetný cyklu tetrahydrofuranu
- pyranosy => obsahují šestičetný cyklu tetrahydropyranu
Podle počtu sacharidových jednotek
- Jednoduché:
  - monosacharidy => obsahují pouze 1 jednotku => nejjednodušší (hydrolyticky je nelze štěpit)
- Složité:
  - oligosacharidy => obsahují 2 – 10 jednotek (lze je hydrolyticky štěpit až na monosacharidy)
  - polysacharidy => obsahují více než 11 jednotek (lze je hydrolyticky štěpit až na monosacharidy)

Podle uspořádání na posledním asymetrickém (chirálním) uhlíku

D-řada
L-řada

MONOSACHARIDY

názvosloví – triviální názvy se zakončením –osa
nejjednodušší monosacharidy: glycerdehyd, dihydoxyaceton
Glyceraldehyd
- nejjednodušší aldosa (aldotriosa) – ostatní aldosy se od něj odvozují (=> genetické řady)
- obahuje chirální uhlík (2.) => opticky aktivní => 2 optické izomery (enantiomery = antipody – zrcadlové obrazy)
- oba mají stejné chemické vlastnosti, ale liší se vlastnostmi fyzikálními (t_t , t_v , směr otáčení roviny lineárně polarizovaného světla, …)
- ekvimolární směs (poměr látkových množství 1 : 1) obou antipodů = racemická směs (racemát)

Genetická řada d-aldos

existují 2 řady (D- a L-) podle typu triosy od níž je odvozena!!!
obecně platí: aldosa s n uhlíky vytváří celkem 2^n-2 stereoizomerů (polovina D- a polovina L-)
aldosy mají, podobně jako aminokyseliny, třípísmenné zkratky – obvykle jsou to první 3 písmena z názvu, jako např. ribosa = Rib , galaktosa = Gal , ale glukosa = Glc (!) (Glu = glutamová kyselina!)
epimery = sacharidy lišící se konfigurací na 1 atomu uhlíku, např.:
- D-Glc a D-Gal (liší se konfigurací na 4. atomu C)
- D-Glc a D-Man (liší se konfigurací na 2. atomu C)
- ale např. D-Man a D-Gal (liší se konfigurací na 2. a 4. atomu C) nejsou epimery (!)

Dihydroxyaceton

nejjednodušší ketosa (ketotriosa) – ostatní ketosy se od něj odvozují (=> genetické řady)
neobsahuje chirální uhlík => není opticky aktivní (opticky aktivní jsou až ketosy od něj odvozené s počtem atomů uhlíku 4 a více)

Genetická řada (d)-ketos

od počtu atomů uhlíku 4 existují 2 řady (D- a L-) podobně jako u aldos!!!
obecně platí: ketosa s n uhlíky vytváří celkem 2^n-3 stereoizomerů (polovina D- a polovina L-)
ketosy mají, podobně jako aldosy, třípísmenné zkratky – obvykle jsou to první 3 písmena z názvu, jako např. fruktosa = Fru , ale ribulosa = Rub (!) (Rib = ribosa!)
acyklické struktury monosacharidů odporují některým prokázaným reakcím karbonylových sloučenin (aldo- ani ketoskupina nejsou ve vodném prostředí „volné“ → poloacetalová vazba s hydroxylem na 4., resp. 5. atomu C => uzavírá se cyklická (heterocyklická) forma s dalším chirálním atomem uhlíku => zdvojnásobení počtu izomerů, tzv. anomerů (označují se α, resp. β) ; nově vzniklá skupina –OH na 1., resp. 2. atomu C se nazývá poloacetalový hydroxyl, např.: D-glukosa, D-glukopyranosa
Tollensovy vzorce nejsou úplně přesné – nejlépe vystihují strukturu sacharidů vzorce dle Hawortha (s pěti- nebo šestiúhelníkovým cyklem – furanosy jsou méně časté než pyknosy, u pyranos různé konformace jako u cyklohexanu – Z (židličková), E (vaničková))

Pravidla pro přepis z Fischerových (Tollensových) vzorců do Haworthových vzorců:

cyklická výměna substituentů na příslušném atomu C
napsat vzorec furanosy nebo pyranosy s atomem O nahoře
vpravo od kyslíku se píše poloacetalový hydroxyl
- pro D-řadu:
  - u α-anomeru dle Tollense vpravo => dle Hawortha se píše dolů (pod rovinu cyklu)
  - u β-anomeru dle Tollense vlevo => dle Hawortha se píše nahoru (nad rovinu cyklu)
- pro L-řadu naopak (!)

po směru hodinových ručiček se zapisují další substituenty:
- vázané vpravo dle Tollense => dle Hawortha pod rovinu cyklu
- vázané vlevo dle Tollense => dle Hawortha nad rovinu cyklu

Haworthovy vzorce je možné zapisovat i s jinou polohou atomu kyslíku. Zůstává-li zachován smysl (směr) číslování řetězce, pak se substituenty zapisují se stejnou orientací (nad, resp. pod cyklus), pokud se smysl číslování změní, mění se i poloha substituentů vůči cyklu!

Anomery α a β se liší měrnou optickou otáčivostí:
- např.: měrná optická otáčivost α-D-glukopyranosy … [α_α] = 112° … v přírodě zastoupena cca 36%
- měrná optická otáčivost β-D-glukopyranosy … [α_β] = 18,7° … v přírodě zastoupena cca 64%
při rozpouštění anomeru α se určité době měrná optická otáčivost vzniklého roztoku ustálí na hodnotě 52° stejně, jako při rozpouštění anomeru β => samovolná přeměna části molekul na druhý z anomerů tak, aby byl zachován jejich přirozený poměr = mutarotace – je-li poloacetalová hydroxylová skupina zapojena do tzv. glykosidové vazby (viz. později), k mutarotaci nedochází – anomery se od sebe liší fyzikálními i chemickými vlastnostmi!

Vlastnosti monosacharidů

bezbarvé, krystalické látky, rozpustné ve vodě (roztoky sladké), opticky aktivní
zahřívání → karamelizace
zahřívání s alkáliemi (hydroxidy):
- koncentrovanými → destrukce
- zředěnými → izomerace , např. D-Glc → D-Man + D-Fru

Reakce monosacharidů

probíhají na karbonylové i hydroxylové skupině

redoxní reakce na karbonylové, resp. hydroxylové skupině = podobné jako u karbonylových sloučenin, resp. alkoholů
- oxidace – pouze aldosy – dle činidla → kyseliny:
  - aldonové – oxidace karbonylové skupiny
  - alduronové – oxidace koncové hydroxylové skupiny
  - aldarové – oxidace obou uvedených skupin
- redukce → alditoly (cukerné alkoholy)
  - cyklické = cyklitoly (např. cyklohexan-1,2,3,4,5,6-hexaol = inositol)

další reakce na hydroxylové skupině = přednostně je napadána poloacetalová a primární skupina
- např. esterifikace – organickými (např. CH₃COOH) i anorganickými (např. H₃PO₄) kyselinami
- biologicky významnější = fosfáty, např. α-D-glukosa-1-fosfát, α-D-glukosa-6-fosfát, α-D-fruktosa-6-fosfát, α-D-fruktosa-1,6-bisfosfát

analyticky významné reakce sacharidů
- reakce s Fehlingovým činidlem = důkaz tzv. redukujících cukrů – snadněji aldosy než ketosy
  - Fehlingův roztok I = CuSO₄ (aq)
  - Fehlingův roztok II = vodný roztok vinanu draselno-sodného (Seignettovy soli) a NaOH
  - těsně před použitím se smísí F-I a F-II v poměru 1:1, přidá se zkoumaný vzorek a zahřeje
  - pozitivní výsledek = vznik červeno-hnědé sraženiny Cu₂O
  - aldosa + Fehlingův roztok -> Δ -> Cu₂O (↓) + aldonová kyselina
- reakce s Tollensovým činidlem – snadněji aldosy než ketosy
  - Tollensův roztok I = AgNO₃ (aq)
  - Tollensův roztok II = NH₃(aq) + NaOH (aq)
  - těsně před použitím se smísí T-I a T-II v poměru 1:1, přidá se zkoumaný vzorek a zahřeje
  - pozitivní výsledek = vznik černé sraženiny, resp. zrcátka Ag
  - aldosa + Tollensovo činidlo -> Δ -> Ag (↓) + aldonová kyselina

Molischova reakce = reakce monosacharidů s β-naftolem v konc. H₂SO₄
- pozitivní výsledek = vznik fialového zabarvení

fyzikální analytické metody
- polarimetrie = měření optické otáčivosti
- refraktometrie = měření lomu světla

Biochemicky významné monosacharidy

V přírodě se vyskytují převážně v konfiguraci D- (není-li uvedeno jinak, označení D- se, stejně jako označení L- u AK, obvykle vypouští)

Triosy
- významné jsou především jejich estery s kyselinou fosforečnou (fosfáty) = meziprodukty metabolismu sacharidů (anaerobní glykolýza)
Pentosy
- β-D-ribosa (β-D-ribofuranosa), 2-deoxyribosa (2-deoxy-β-D-ribofuranosa)
  - součásti biochemicky významných nukleotidů – NK, ADP, ATP, …
  - na C₁ vázána N-báze
  - na C₃ vázán fosfát (u NK)
  - na C₅ vázán fosfát
- D-ribulosa
  - její diester s kyselinou fosforečnou (D-ribulosa-1,5-bisfosfát = RubP) = účast při asimilaci CO₂ (temná fáze fotosyntézy)
- L-arabinosa
  - stavební složka glykosidů, hemicelulos, bakteriálních polysacharidů

Hexosy
- D-glukosa (Glc) = hroznový cukr, škrobový cukr, dextrosa
  - nejběžnější monosacharid (jedna z nejrozšířenějších organických látek na Zemi)
  - výskyt: sladké ovoce, med, složitější sacharidy, krev (0,1%), lymfa, moč (= patologické stavy jako např. cukrovka = Diabetes mellitus)
  - funkce: významný okamžitě využitelný zdroj energie (její uvolňování enzymatickou oxidací) – v krvi je udržována stálá koncentrace od 3,3 do 5,6 mmol.dm^-3 (regulace – insulín + glukagon) – u diabetiků je koncentrace vyšší
  - výroba: hydrolýzou škrobu
  - užití:
    - potravinářství – sladidlo, karamel (dobarvování lihovin, octa, …)
    - lékařství – „umělá“ výživa (snadno stravitelná)
    - redukcí se získává glucitol (= sorbit – náhradní sladidlo pro diabetiky, surovina pro výrobu kyseliny L-askorbové = vitamín C)
    - fermentací (kvašením) lze vyrobit např. etanol, butan-1-ol, aceton, glycerol, kyselinu mléčnou, citrónovou, …
  - Alkoholové (ethanolové) kvašení (fermentace)
    - působením kvasinek (Sacharomyces cerevisiae) za anaerobních podmínek → EtOH + CO₂
    - C₆H₁₂O₆-> kvasinky ->2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂
  - Mléčné kvašení (fermentace)
    - působením bakterií (Laktobacillus niger) za anaerobních podmínek → kyselina mléčná (kysání zelí, rychlokvašky, siláž, …)
    - C₆H₁₂O₆ -> bakterie -> 2 CH₃–CH(OH)–COOH

- D-galaktosa (Gal)
  - výskyt: spolu s Glc vytváří disacharid laktosu – v mléce ; součást polysacharidů, lipidů a glykoproteinů
- D-mannosa (Man)
  - výskyt: součást složitých sacharidů (semena palem, skořápky ořechů, lusky svatojánského chleba, pomerančová kůra, …)

- D-fruktosa (Fru) = ovocný cukr, levulosa
  - nejsladší cukr
  - výskyt: med (spolu s Glc v poměru 1 : 1), ovoce, spolu s Glc vytváří disacharid sacharosu
  - na rozdíl od většiny běžných monosacharidů je levotočivá (odtud „levulosa“)
  - výroba: hydrolýzou sacharosy
  - užití: potravinářství – sladidlo
- L-sorbosa
  - výskyt: jeřabiny
  - meziprodukt při výrobě kyseliny L-askorbové (vitamín C)
  - výroba: mikrobiální oxidací D-glucitolu

Biochemicky významné deriváty monosacharidů

a) Glykosidy = deriváty cyklických forem monosacharidů v nichž je vodík poloacetalového hydroxylu nahrazen alkylem nebo arylem, resp. jinou organickou složkou (není-li touto složkou další molekula sacharidu = aglykon) – chemicky jde vlastně o acetaly

charakteristické zakončení názvu -osid
vznikem glykosidové vazby je znemožněna mutarotace
nemají volný poloacetalový hydroxyl => nemají redukční účinky => negativní reakce s Fehlingovým nebo Tollensovým činidlem, …)
nejčastější aglykony = alkoholy, fenoly, steroly, terpenické alkoholy, -OH deriváty heterocyklů
glykosidovou vazbou spojeny i jednotlivé molekuly monosacharidů v oligo- a polysacharidech
výskyt: hojně v rostlinách (převážně β-anomery)
klasifikace glykosidů dle typu glykosidové vazby:
- O-glykosidy = „aglykon“ je vázán k molekule sacharidu přes atom O
  - patří sem i oligo– a polysacharidy
- S-glykosidy = „aglykon“ je vázán k molekule sacharidu přes atom S
  - např. proteoglykany
- N-glykosidy = „aglykon“ je vázán k molekule sacharidu přes atom N
  - např. nukleosidy (= součásti DNA, RNA, ATP, ADP, …), resp. jejich fosforečné estery = nukleotidy
- některé významné glykosidy:
  - salicin – ve vrbové kůře
  - amygdalin – v hořkých mandlích (hydrolýzou vzniká benzaldehyd a HCN => jedovatý!)
  - digitoxin – v náprstníku (snižuje tepovou frekvenci a zvyšuje intenzitu srdečního stahu => posiluje srdeční činnost)

b) Cukerné estery

nejvýznamnější = fosfáty – součásti metabolických přeměn
u polysacharidů i sulfáty (estery H₂SO₄) – např. heparin – zabraňuje srážení krve

c) Cukerné kyseliny

např. kyselina L-askorbová (vitamín C = antiskorbutický vitamín)
- redukční účinky, na vzduchu nestálá
- mj. účast při tvorbě kolagenu – pojivové tkáně, posilování imunity
- nedostatek (hypovitaminóza) – krvácená z dásní + vypadávání zubů = kurděje (skorbut)

d) Cukerné alkoholy

např. glucitol (sorbit), inositol (inosit) = sladidla pro diabetiky

e) Aminocukry = v molekule sacharidu je skupina –OH nahrazena skupinou –NH₂

např. glukosamin (2-deoxy-2-amino-D-glukosa) – chrupavky, chitin (u hmyzu)

f) Deoxycukry = v molekule sacharidu je skupina –OH nahrazena –H

např. 2-deoxyribosa (2-deoxy-β-D-ribofuranosa) – součást DNA

Složité sacharidy

A) OLIGOSACHARIDY

vznik – spojením 2 -10 monosacharidových jednotek pomocí O-glykosidové vazby
hydrolýzou (v kyselém prostředí, resp. enzymaticky glykosidasami) je lze rozložit zpět na monosacharidy
rozdělení:
- redukující – obsahují volnou poloacetalouvou hydroxylovou skupinu => redukují Fehlingovo a Tollensovo činidlo
- neredukující – neobsahují volnou poloacetalouvou hydroxylovou skupinu => s Fehlingovým a Tollensovým činidlem nedávají pozitivní reakci

1) Disacharidy

nejdůležitější oligosacharidy složené ze 2 monosacharidových jednotek
poloacetalový hydroxyl jedné molekuly se váže na:
- kterýkoliv hydroxyl molekuly druhé s výjimkou poloacetalového = spojení hlava-pata => 2. poloacetalová hydroxyskupina je volná (schopnost mutarotace) => redukující disacharid, např. maltosa
  - první monosacharidová jednotka – konfigurace α , spojení mezi C₁ jedné a C₄ druhé jednotky => jednotky jsou spojeny α(1→4) glykosidovou vazbou
- poloacetalový hydroxyl molekuly druhé = spojení hlava-hlava => neschopnost mutarotace => neredukující disacharid, např. sacharosa
  - první monosacharidová jednotka – konfigurace α ; druhá monosacharidová jednotka – konfigurace β, spojení mezi C₁ jedné a C₂ druhé jednotky => jednotky jsou spojeny α,β(1→2) glykosidovou vazbou

sacharosa = řepný (třtinový) cukr, α-D-glukopyranosyl-β-D-fruktofuranosa

- neredukující, pravotočivý disacharid, bezbarvý, krystalický, rozpustný ve vodě
- glykosidová vazba α,β(1→2)
- nejrozšířenější cukr – podstatná složka výživy
- získávání: extrakce z cukrové řepy (mírný pás) nebo cukrové třtiny (cukrovníku – tropický pás), odpad při výrobě = melasa → další zpracování, např. léčiva, krmiva, …
- hydrolýzou v kyselém prostředí nebo enzymatickou (včely → med) → směs D-Glc a D-Fru, tzv. invertní cukr (z důvodu výrazného otáčení D-Fru roviny lineárně polarizovaného světla vlevo je levotočivý!)
- užití: sladidlo, výroba karamelu, aditivum do léčiv, …
maltosa = sladový cukr, 4-O-α-D-glukopyranosyl-D-glukopyranosa
- redukující, pravotočivý disacharid, bezbarvý, krystalický, rozpustný ve vodě
- glykosidová vazba α(1→4)
- výroba: enzymatickou hydrolýzou škrobu
- hydrolýzou v kyselém prostředí nebo enzymatickou (např. v klíčících semenech ječmene – zkvasitelný cukr = podstata výroby sladu (piva)) → D-Glc

laktosa = mléčný cukr, 4-O-β-D-galaktopyranosyl-D-glukopyranosa

- redukující, pravotočivý disacharid, bezbarvý, krystalický, rozpustný ve vodě
- glykosidová vazba β(1→4)
- výskyt: savčí mléko (kravské ~ 4 – 5%, mateřské ~ 6 – 7%), …
- získávání: ze syrovátky
celobiosa = 4-O-β-D-glukopyranosyl-D-glukopyranosa
- redukující, pravotočivý disacharid, bezbarvý, krystalický, rozpustný ve vodě
- glykosidová vazba β(1→4)
- základní složka celulosy

2) Další oligosacharidy

méně významné – např. rafinosa (složená z D-Gal, D-Glc a D-Fru)

B) POLYSACHARIDY

podoba oligosacharidům – vznik spojením 10< (většinou ale stovek až tisíců) monosacharidových jednotek pomocí O-glykosidové vazby => vysokomolekulární biopolymery (nejsou chemickými individui v pravém slova smyslu = Mr makromolekul daného druhu se liší!
hydrolýzou (v kyselém prostředí, resp. enzymaticky glykosidasami) je lze rozložit zpět na oligosacharidy až monosacharidy
neredukují Fehlingovo ani Tollensovo činidlo, ve vodě velmi málo rozpustné až nerozpustné (četné intramolekulární vodíkové vazby), bobtnají, nejsou sladké
nejčastější stavební jednotky:
- upřednostňující pyranosovou strukturu – D-Glc, D-Gal, D-Man, L-Gal, L-Ara
- upřednostňující furanosovou strukturu – D-Fru
klasifikace:
- homopolysacharidy = ze stejných monosacharidových jednotek
- heteropolysacharidy = z různých monosacharidových jednotek
nejrozšířenější skupina sacharidů
názvosloví: nejvíce triviální (popř. složené z názvů stavebních jednotek s uvedením druhu glykosidové vazby – např. β(1→4)-D-glukan
funkce: zásobní a stavební látky ŽS + některé i zvláštní biologické funkce

1) Stavební polysacharidy

a) celulosa = složena až z 10 000 β-D-glukopyranosových jednotek

β(1→4) glykosidové vazby
hlavní stavební materiál vyšších rostlin (velmi čistá – např. bavlník ; společně s dalšími látkami (jako např. lignin, pryskyřice, hemicelulosy, …) ve dřevě)
ve vodě nerozpustná, odolná vůči alkáliím
hydrolýzou:

- v kyselém prostředí → D-Glc
- enzymaticky (celulasa) → celobiosa
pro člověka nestravitelná (člověku chybí enzym pro štěpení β(1→4) glykosidové vazby), přesto důležitá složka potravy – součást tzv. hrubé vlákniny – podpora peristaltiky střev; hlavní složka potravy býložravců
výroba: ze dřeva působením louhu (= natronová celulosa) nebo hydrogensiřičitanu vápenatého (Ca(HSO₃)₂ = sulfitové celulosa) → surová celulosa = buničina (surovina pro textilní a papírenský průmysl)
každá jednotka 3 volné OH skupiny => možnost dalších reakcí (nejsnáze na C⁶ – primární OH skupina)
užití:
- výroba papíru, obalový materiál, hygienické potřeby
- pro výrobu bioplynu (= základní složkou je methan – účinkem methanogenních bakterií) => energetika
- výroba acetátu celulosy – vznik reakcí celulosy s acetanhydridem v prostředí konc. H₂SO₄ → zpracovává se na „nehořlavé filmy“, acetátové hedvábí, fólie, …
- výroba nitrátu celulosy = nitrocelulosa – vznik esterifikací celulosy kyselinou dusičnou

nejvýznamnější s 10-15 % dusíku – rozpustné v etanolu, acetonu a etheru
roztok ve směsi ethanolu a etheru = kolodium
směs s ethanolem, etherem a kafrem = celuloid (= základ „hořlavých“ filmů)
základ střelné bavlny
výroba xanthogenátu celulosy – vznik reakcí celulosy se sirouhlíkem v prostředí NaOH
- rozpustný ve vodě – v kyselém prostředí – rozklad → celulosa v požadované formě jako např. vlákno = viskózové hedvábí, nebo fólie = celofán

b) pektiny = složeny především z molekul α-D-galakturonové kyseliny

α(1→4) glykosidové vazby
základ = „pektinové kyseliny“ v podobě methylesterů nebo vápenatých solí
výskyt: hlavně v mladých tkáních vyšších rostlin (slupky ovoce, nezralé plody, …) – hojně v jablkách, hruškách, rybízu, …
získávání: např. z jablečných výlisků
zahříváním se sacharosou ve slabě kyselém prostředí → gely = podstata výroby džemů, marmelád, rosolů, …

2) Zásobní polysacharidy

alespoň částečně rozpustné ve vodě
chemicky nejednotné – liší se Mr i stupněm rozvětvení
hlavní představitelé = škrob, glykogen (složeny z α-D-Glc jednotek spojených α(1→4) a α(1→6) glykosidovými vazbami
škrob = amylum (lat.), ámylon (řec.) – patří mezi D-glukany – dvě základní složky:
- amylosa = lineární polymer α-D-Glc spojených α(1→4) glykosidovými vazbami, nerozvětvená, rozpustná ve vodě, tvoří 10 – 20% škrobu, sekundární struktura = šroubovice (helix) – schopnost adsorpce I₂ => změna absorpce světla → tmavomodré zabarvení (mizí při zahřátí) = důkaz škrobu, Mr = 40 000 – 150 000
- amylopektin = lineární polymer α-D-Glc spojených α(1→4) a α(1→6) glykosidovými vazbami, rozvětvený, nerozpustný ve vodě, tvoří 80 – 90% škrobu, podoba glykogenu, netvoří šroubovici přesto schopnost adsorpce I₂ => změna absorpce světla → červenohnědé až fialové zabarvení (mizí při zahřátí) = důkaz škrobu, Mr ~ 50 000

- výskyt: rostliny – hlavně kořeny, hlízy, semena, …
- význam: hlavní rezervní (zásobní) látka rostlin, výživa lidstva (brambory, obilí, rýže, …)
- hydrolýzou v kyselém prostředí nebo enzymatickou → maltodextriny (= polysacharidy s nižší Mr) → maltosa → glukosa
- užití: výroba dextrinů (technická lepidla), ethanolu, …

glykogen = „živočišný škrob“ – patří mezi D-glukany
- živočišný zásobní polysacharid – v játrech a ve svalech
- podoba amylopektinu – ještě rozvětvenější X menší molekuly, rozpustný ve vodě, s jódem minimální zabarvení
- v buňce se z něj odštěpují molekuly Glc v podobě esteru k H₃PO₄= β-D-glukosa-1-fosfát → další metabolismus v anaerobní glykolýze

inulin = zásobní polysacharid některých rostlin (např. topinambury)
- základní jednotka = D-Fru
- snáze stravitelný pro diabetiky než škrob

3) Další polysacharidy

mají speciální funkce
rostlinné klovatiny – produkované při poranění
rostlinné slizy – v semenech – zadržují vodu (ochrana před vyschnutím)
mukopolysacharidy = heteropolysacharidy
- složeny z monosacharidů, alduronových kys. a aminocukrů
- např. kyselina hyaluronová – váže vodu v organismu
- ve sklivci, kloubní tekutině, pupeční šňůře, …
dextrany – produkovány mikroorganismy
- užití: náhražka krevní plazmy, chromatografický materiál, …
- např. agarosa (základ agaru) – produkována mořskými řasami
- agar – např. kultivační médium v mikrobiologii, potravinářství, …
chondroitinsulfát – chrupavky, skořápky vajec, …
heparin = ester proteoglykanu s H₂SO₄
- obsažen v hojně prokrvených tkáních a orgánech (játra, srdce, plíce¸ ledviny, …)
- antikoagulační účinky = zabraňuje srážení krve => „sedimentace“, léčiva, …

polysacharidy jsou také součástí šlach, stěn arterií, glykoproteinů, …

Další podobné materiály na webu: