SACHARIDY STRUKTURA ROZDLEN VLASTNOSTI Mgr Jaroslav Najbert Gymnzium

SACHARIDY – STRUKTURA, ROZDĚLENÍ, VLASTNOSTI Mgr. Jaroslav Najbert

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Název školy Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Adresa školy IČO Operační program Registrační číslo Označení vzdělávacího materiálu Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Sokolovská 1638 620 330 26 Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost CZ. 1. 07/1. 1. 28/01. 0050 K_INOVACE_1. CH. 38 Člověk a příroda Chemie Přírodní látky Zhotoveno Ročník Vyšší stupeň osmiletého gymnázia a čtyřleté gymnázium (RVP – G) Anotace Materiál je určen jako studijní v předmětu biochemie, který integruje vzdělávací obory biologie a chemie. Je zaměřen na strukturu, vlastnosti a rozdělení sacharidů. Předpokládá zvládnutí učiva reakčních mechanismů vzdělávacího oboru chemie.

Sacharidy – obecná charakteristika Sacharidy – přírodní látky - polyhydroxy oxo deriváty. Obsahují více hydroxylových skupin a oxo skupinu v podobě aldehydu nebo ketonu. Rozšířené v rostlinné i živočišné říši. Mají zásobní , stavební a ochrannou funkci. Rozpustné ve vodě, vzhledem k přítomnosti OH skupin chutnají sladce Názvosloví– český ekvivalent glycidy, cukry. Názvy karbohydráty, uhlohydráty a uhlovodany nesprávné. Systematické názvosloví obtížné, používány triviální názvy.

Sacharidy - rozdělení Podle oxo skupiny aldosa ketosa

Sacharidy - rozdělení Podle počtu atomů uhlíku – triosy, tetrosy, pentosy, hexosy. . . pentosa hexosa

Sacharidy - rozdělení Podle počtu atomů uhlíku v cyklu furanosa pyranosa

Sacharidy - rozdělení Podle typu struktury – orientace OH skupiny na asymetrickém uhlíku * D - glyceraldehyd * L - glyceraldehyd Většina monosacharidů patří mezi D - sacharidy * * D - glukosa

Sacharidy - rozdělení Podle redukčních vlastností – redukující a neredukující Podle chemického složení jednoduché složené monosacharidy glykolipidy oligosacharidy glykoproteiny polysacharidy aminopolysacharidy

Typy vzorců sacharidů Fischerův acyklický Tollensův acyklický s naznačením cyklické struktury Haworthův cyklický, vznik vnitřní poloacetalizací, v přírodě nejčastější

Fyzikální vlastnosti sacharidů stáčí rovinu polarizovaného světla – přítomnost asymetrického uhlíku – ve vzorci označován hvězdičkou – uhlík se čtyřmi různými substituenty * *

Optická izomerie (chiralita) Asymetrický uhlík podmiňuje vznik optické izomerie – dvě sloučeniny, které jsou svými zrcadlovými obrazy (optické antipody, enantiomery) Antipody stáčejí rovinu polarizovaného světla o stejný úhel, ale s opačným znaménkem – směs antipodů v poměru 1: 1 (racemická směs) rovinu polarizovaného světla nestáčí.

Chemické vlastnosti – tvorba vnitřních poloacetalů D-glukosa

Chemické vlastnosti – tvorba vnitřních poloacetalů D-fruktosa

Chemické vlastnosti – redukující cukry V důsledku rozložení elektronové hustoty má OH skupina na prvním atomu C (poloacetalová) odlišné vlastnosti – je nositelem redukčních vlastností – umožňuje analytický důkaz cukrů

Chemické vlastnosti – analytické reakce cukrů Reakce s Fehlingovým činidlem Molischova reakce Seliwanova reakce Reakce s Tollensovým činidlem Thymolová reakce Nitrochromová reakce Anthronová reakce Důkaz jodem

Chemické vlastnosti – esterifikace Esterifikaci mohou poskytovat všechny hydroxyly, nejdůležitější je na uhlících 1, 6 – při glykolytickém odbourávání Fruktosa -1, 6 -bis-fosfát

Chemické vlastnosti – esterifikace na uhlících 3, 5 – při tvorbě základní kostry nukleových kyselin Ribosa-3 -fosfát Ribosa-5 -fosfát

Chemické vlastnosti – glykosidická vazba Náhradou vodíku nebo celé poloacetalové OH skupiny vznikají glykosidy. Orientace OH skupiny je obvykle β. O-glykosidy – vodík nahrazen alkoholem, fenolem, sterolem, terpenickým alkoholem N-glykosidy – vodík nahrazen heterocyklickou bází – vznikají nukleosidy nukleových kyselin

Chemické vlastnosti – vznik oligo a polysacharidů Vznikají spojením dvou, respektive více molekul monosacharidu za odštěpení jedné, respektive více molekul vody. (C 6 H 12 O 6)n (C 6 H 10 O 5)n + n-1 (H 2 O) Redukující oligo a polysacharid – alespoň jeden poloacetalový hydroxyl zachován

Chemické vlastnosti – vznik oligo a polysacharidů Neredukující oligo a polysacharid – oba dva poloacetalové hydroxyly reakcí zanikají

Chemické vlastnosti – cukerné alkoholy Redukcí oxoskupiny vznikají cukerné alkoholy – sladkost ovoce D-glucitol (sorbitol)

Chemické vlastnosti – alduronové kyseliny Oxidací primární hydroxy skupiny při zachování oxo skupiny vznikají alduronové kyseliny – stavební jednotky polysacharidů kyselina �D – glukuronová

Pentosy – D-ribosa Základní složka ribonukleových kyselin, derivát 2 -deoxy-D-ribosa složka deoxyribonukleových kyselin. Stabilnější jako furanosa

Pentosy – D-ribulosa Ve formě difosforečného esteru je meziproduktem fotosyntézy

Pentosy – L-arabinosa ZSJ glykosidů, hemicelulos, bakteriálních polysacharidů a rostlinných klovatin

Pentosy – D-xylosa ZSJ polysacharidů, hemicelulos, rostlinných klovatin

Hexosy – D-glukosa Dextrosa, hroznový cukr – nejrozšířenější – zásobní cukr, ZSJ polysacharidů, oligosacharidů a glykosidů, surovina pro výrobu etanolu, glycerolu, butandiolu, kyseliny octové, citronové, mléčné Vzniká z ní glukosamin (chitin) a glucitol (sorbit – v plodech). Důležitá hladina krevní glukosy

Hexosy – D a L-galaktosa ZSJ glykosidů, gangliosidů, cerebrosidů, krevních polysacharidů, hemicelulos, oligosacharidů, chondrosaminů

Hexosy – D-fruktosa Ovocný cukr - ve formě furanosy. Nejsladší. Med, plody rostlin, oligo a polysacharidy

Hexosy – L-sorbosa V jeřabinách – meziprodukt při výrobě kyseliny askorbové – vitamín C

Heptosy – D-sedoheptulosa Meziprodukt fotosyntézy a vzájemné přeměny sacharidů v pentosovém cyklu

Oligosacharidy – maltosa 4 -(α-D-glukopyranosyl)-D-glukopyranosa Cukr sladový – produkt enzymatického rozkladu škrobu, jeho hydrolýzou vzniká glukosa – kvasné procesy

Oligosacharidy – laktosa 4 -(β-D-galaktopyranosyl)-D-glukopyranosa Cukr mléčný – mléko savců – až 6 %. Štěpena enzymem laktáza. Nejvyšší produkce v kojeneckém věku. Při poruše syntézy vzniká Nesnášenlivost mléčného cukru.

Oligosacharidy – sacharosa 1 -(α-D-glukopyranosyl)-β-D-fruktofuranosid Cukr řepný, třtinový – nejrozšířenější. Hydrolýzou vznik invertního cukru – směs forem glukosy a fruktosy. Sirop, melasa.

Stavební polysacharidy – celulosa β – 1, 4 – D – glukan (glukosa), řetězce obsahují 500 jednotek glukosy, 100 řetězců tvoří mikrovlákno. V přírodě nejhojnější, doprovázena hemicelulosami a ligninem – po jejich odstranění dostaneme buničinu nebo bavlnu = čistá celulosa Použití – dřevařský průmysl, papírenství, stavebnictví, topení, textilní průmysl Se sirouhlíkem vznik viskózového hedvábí a celofánu S kyselinou octovou acetátové hedvábí S kyselinou dusičnou nitrát celulosy – výbušniny, celuloid, nitrolaky Hemicelulosy – doprovázejí celulosu – rostliny, bakterie, ! Živočichové. 100 jednotek – xylosa, glukosa, manosy, galaktosa, arabinosa. .

Stavební polysacharidy – chitin β – 1, 4 – glukosamin Složka kutikuly hmyzu, krunýře korýšů, buněčné stěny hub

Stavební polysacharidy – pektiny a alginové kyseliny Výplň mezibuněčných prostor rostlin – nezralé plody – želatinační schopnosti, kyselá chuť. OH skupiny obvykle esterifikovány Alginové kyseliny – stabilizátory v potravinářství a kosmetice – E-400

Stavební polysacharidy – agar, karagen β – 1, 4 a α – 1, 3 galaktan, často esterifikace kyselinou sírovou Buněčné stěny řas – želatina – potravinářství (čokoláda…), kosmetika (pasty na zuby…), mikrobiologie.

Zásobní polysacharidy – glykogen α(1, 4)–glykosidická vazba, po 8 -12 jednotkách se však ještě nachází větvení pomocí vazby α(1, 6)–glykosidické. Zásobní látka živočichů – 10 6 glukosových jednotek. Jodem se nebarví. Ve svalech a játrech http: //cs. wikipedia. org/w/index. php? title=Soubor: Glycogen_structure. svg&page=1

Zásobní polysacharidy – škrob Zásobní látka rostlin – nejvýznamnější. Tvořen amylopektinem a amylosou, vazba α – 1, 4. Amylosa – 5. 103 glukozových jednotek, jodem barvena modře. Nevětvená molekula. http: //www. wikiskripta. eu/index. php/Soubor: Amylosekette. png Amylopektin - 106 glukozových jednotek, jodem barven červenohnědě až fialově. Větvená molekula. http: //www. wikiskripta. eu/index. php/Soubor: Amylopektin_Haworth. svg

Zásobní polysacharidy – inulin α – 1, 2 – D – fruktofuran http: //cs. wikipedia. org/wiki/Soubor: Inulin_strukturformel. png Zásobní látka čeledi asterace Neštěpí se amylázou ꞊> živočišný organismus ho neumí využít, chová jako rozpustná vláknina. Bakteriální enzymy ho rozštěpit dokážou, je zdrojem energie pro symbiotické střevní bakterie, má prebiotický efekt.

Složené polysacharidy Aminopolysacharidy (mukopolysacharidy) – součást pojivových tkání a hlenovitého sekretu na povrchu sliznic. Keratansulfát Kyselina hyaluronová Chondroitinsulfáty Heparin Glykolipidy – účast na buněčném rozpoznávání, antigenní reakce Gangliosidy Cerebrosidy

Složené polysacharidy Glykoproteiny – účastní se na buněčném rozpoznávání jako specifické receptory. Nachází se na povrchu všech eukaryotických buněk, zodpovídají za antigenní odpovědi nebo srážlivost krve – aglutinogeny. Dále součástí mucinů a ve formě proteoglykanů složkou extracelulární hmoty. N-glykoproteiny O-glykoproteiny

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Zdroje a použitá literatura 1. PACÁK, Josef. Stručné základy organické chemie. 1. vydání. Praha: SNTL-Nakladatelství technické literatury, 1975. Řada chem. literatury. 2. JAN MUSIL. Biochemie v obrazech a schématech. II. , zcela přepracované vydání. Praha: Avicenum, 1990. 3. Fotografie z vlastní databáze autora. Vytvořeny programy ACD FREE 12, Snagit 4. MURRAY, Robert K. <i>Harperova biochemie</i>. 23. vyd. Jinočany: H H, 2002, ix, [3], 872 s. ISBN 80 -731 -9013 -3. 5. Glykoproteiny. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001 - [cit. 201212 -29]. Dostupné z: http: //cs. wikipedia. org/wiki/Glykoproteiny Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízeních. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu.