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, …