Reklama:

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:

    • 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)

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