SACHARIDY uhlovodany uhlohydrty karbohydrty nepouv se 1 Vznam

SACHARIDY uhlovodany, uhlohydráty, karbohydráty - nepoužívá se!! 1

Význam • ZDROJ a ZÁSOBA ENERGIE glukosa, glykogen, škrob • strukturní složka pojivo, membrány nukleové kyseliny • rozlišovací funkce (rozpoznávání) cytoplasmatické membrány glykoproteiny jako receptory 2

Výskyt Živočišná říše Rostlinná říše fotosyntéza CO 2 , H 2 O , sluneční energie zelené rostliny VŠEOBECNĚ ROZŠÍŘENÉ LÁTKY 3

Sacharidy – polyhydroxyaldehydy a polyhydroxyketony Rozdělení • monosacharidy • oligosacharidy : n 2 -10 cukry disacharidy • polysacharidy : n > 10 (až tisíce monosacharidových jednotek) 4

MONOSACHARIDY Aldosy Ketosy -osa -ulosa Názvy - Počet uhlíků + zakončení (-osa, -ulosa) pentosa pentulosa hexosa hexulosa Běžné názvy - triviální 5

Nejjednodušší monosacharidy (triosy) glyceraldehyd dihydroxyaceton * * C asymetrický uhlík 6

* 1 C ⇒ * 2 enantiomery * D-glyceraldehyd L-glyceraldehyd 7

D - a L - : konfigurace -OH skupiny na nejvzdálenějším uhlíku od karbonylové skupiny * * D-glukosa 8

D - řada cukrů L - řada cukrů dle -OH skupiny nejvzdálenější od karbonylové skupiny „-OH skupina“ je vpravo „-OH skupina“ je vlevo (podle D-glyceraldehydu) (podle L-glyceraldehydu) zrcadlo D-glukosa L-glukosa 9

Cyklické formy monosacharidů : pyranosy furanosy Fisherova cyklická forma Haworthova projekce Fisherovy projekce D-glukosa -D-glukopyranosa na C 1 vzniká nový hydroxyl - poloacetalový (anomerní) hydroxyl 10

- anomer - anomer -OH skupina -OH skupina pod rovinu kruhu nad rovinu kruhu -D-glukopyranosa 11

Oxidace monosacharidů • oxidace aldehydové skupiny aldonové kyseliny D-glukosa D-glukonová kyselina 12

Oxidace monosacharidů • oxidace primární alkohol. skupiny uronové kyseliny D-glukosa D-glukuronová kyselina detoxikace 13

Redukce • redukce aldehydové skupiny cukerné alkoholy + 2 H redukce D-glukosa D-glucitol Esterifikace • reakce hydroxylové skupiny sacharidu s kyselinou glukosa-6 -fosfát 14

Tvorba glykosidů • O-glykosidy : oligosacharidy, polysacharidy vazba O-glykosidová (reakce anomerního hydroxylu s alkoholovou skupinou) • N-glykosidy : nukleosidy vazba N-glykosidová (reakce anomerního hydroxylu s -NHR skupinou) 15

Významné monosacharidy Hexosy Pentosy Glukosa Ribosa Galaktosa Deoxyribosa Fruktosa 16

D – Glukosa • nejrozšířenější v přírodě „hroznový cukr“ (Glukopur) stavební jednotka škrobu, glykogenu, celulosy, sacharózy • koncentrace v krvi 3, 3 -5, 6 mmol/l regulace inzulinem a glukagonemocnění: diabetes mellitus • zdroj energie (výhradně erytrocyty, přednostně mozek) • součást nitrožilních infuzí 17

Glukosa v potravinách Potravina Glukosa (%)a Glukopur 100 Rozinkyb 50 Med 30 Hroznyb 6 -10 Ovoce 1 -5 a Průměrný obsah glukosy v hmotnostních procentech. b U diabetiků nutná velká opatrnost! 18

D - galaktosa • epimer glukosy - opačná konfigurace na C-4 • vázaná v laktose (disacharid) součást glykoproteinů, glykolipidů D – fruktosa • • „ ovocný cukr “ nejrozšířenější ketosa volná - med vázaná - v sacharose (disacharid) 19

D-ribosa a D-2 -deoxyribosa • pentosy • stavební jednotky nukleových kyselin ribosa 20

OLIGOSACHARIDY • 2 -10 jednotek • Vazba glykosidová Např. : -1, 4 nebo -1, 4 -, - : podle konfigurace anomerního hydroxylu vstupujícího do vazby 1, 4 : číslice značí polohu uhlíkových atomů vstupujících do vazby 21

DISACHARIDY • 2 monosacharidy spojené glykosidovou vazbou O-glykosidy • Nejvýznamnější oligosacharidy Sacharosa Laktosa Maltosa Cellobiosa 22

Maltosa • „sladový cukr“ • slad, enzymatická hydrolýza škrobu • 2 molekuly glukosy, -1, 4 glykosidová vazba - maltosa 23

Cellobiosa • stavební jednotka celulosy • 2 molekuly glukosy, -1, 4 glykosidová vazba - cellobiosa 24

Sacharosa • „cukr řepný , třtinový“ • glukosa a fruktosa, – 2, 1 glykosidická vazba • prodej a konzumace - krystalická forma 25

Relativní sladivost vztažená k sacharose Sacharidy Sacharosa Glukosa Fruktosa Laktosa Syntetická sladidla 1, 0 0, 5 1, 5 0, 3 Glucitol Aspartama Sacharinb Neotamc 0, 5 180 550 8000 a Aspartylfenylalanin-methylester (dipeptid) b Imid 2 -sulfobenzoové kyseliny c N-(3, 3 -dimethylbutyl)aspartylfenylalanin-methylester (dipeptid) 26

Laktosa • „mléčný cukr“ • galaktosa a glukosa, -1, 4 glykosidová vazba • mléko : kravské 4 -6 % ženské 6 % menší sladivost než sacharosa laktosa 27

Laktulosa Syntetický disacharid ! V tenkém střevě není enzymově štěpena, bakteriemi v tlustém střevě je rozkládána na organické kyseliny. Působí projímavě a snižuje resorpci NH 3 28

POLYSACHARIDY • až tisíce monosacharidových jednotek • glykosidová vazba : - glykosidová vazba 1 4 a 1 6 • řetězce lineární (bez větvení) i rozvětvené • nerozpustné ve vodě, koloidní roztoky • nejsou sladké 29

Významné polysacharidy Homopolysacharidy Heteropolysacharidy Škrob Příklady: Glykogen Heparin Celulosa Chondroitinsulfát Agar Pektiny Inulin 30

Škrob • zásobní látka rostlin • hlavní zdroj sacharidů v potravě brambory, obiloviny, banány, rýže, těstoviny pudinkový prášek • ve vodě – koloidní roztok • glukosové jednotky • směs amylosy (10 -20%) a amylopektinu (80 -90%) • nejvýznamnější zdroj sacharidů pro člověka 31

Složení škrobu Amylosa • • 20 % škrobu -1, 4 glykosidová vazba řetězec nevětvený rozpustná ve vodě Amylopektin • • 80 % škrobu -1, 4 a -1, 6 glykosid. vazba řetězec větvený nerozpustná ve vodě 32

Obsah škrobu v potravinách (průměrné hodnoty) Potravina Pudinkový prášek Mouka pšeničná Rýže Těstoviny Rohlík Luštěniny Chléb Celozrnné pečivo Brambory Banán Škrob (%) 80 75 75 70 60 60 50 40 15 15 33

Glykogen • zásobní látka v lidském organismu (játra, sval) • „živočišný škrob“ • vznik - syntéza ze sacharidů přijatých potravou • glukosové jednotky • struktura podobná amylopektinu řetězec větvený: -1, 4 vazby a -1, 6 vazby větvení • významný zdroj glukosy energie krátkodobé hladovění 34

Celulosa • stavební rostlinný polysacharid • glukosové jednotky, -1, 4 glykosidová vazba • řetězec nevětvený, lineární tvar stavební jednotka – cellobiosa (disacharid) • nerozpustná ve vodě • nestravitelná pro člověka – vláknina potravy zdroj celulosy – zelenina, ovoce, celozrnné pečivo • lékařství- obvazová vata, buničitá vata, práškovitá forma 35

Inulin • Polysacharid tvořený fruktosou (fruktan) • Zásobní látka někt. rostlin (artyčok, topinabury, …) • Součást rozpustné vlákniny • nasládlá chuť • téměř nezvyšuje c(glc) 36

Vláknina Nerozpustná Rozpustná • pektiny • celulosa, hemicelulosa, • složka mezibuněčných vrstev lignin vyšších rostlin (jablka, • obilniny, zelenina, brambory) ovoce • ve vodě-koloidní, viskózní roztoky • podporují peristaltiku • za chladu viskózní roztoky střeva přechází na gely (džemy) • ze střevního obsahu váží toxické kovové ionty, žlučové 37 kyseliny

Význam vlákniny • podporuje peristaltiku tlustého střeva • přispívá k vylučování žlučových kyselin • zpomaluje resorpci požitých monosacharidů • vztah obsahu vlákniny v potravě a výskytu kolorektálního karcinomu 38

Heteropolysacharidy Agar Připraven rozvařením červených mořských řas Heteropolysacharid Složení: Agarosa – řetězce D- a L-galaktosy spojené 1 3 glykosidovou vazbou Agaropektin – řetězce z D-galaktosy a Dgalakturonové kyseliny, částečně sulfatované Ve vodě agar tvoří koloidní roztok, který při ochlazení přechází na pružný gel (želatinizace). Proces závisí na teplotě a je reversibilní 39

Použití agaru • Příprava bakteriálních živných půd • agarosové gely pro elektroforézu • otiskovací hmoty ve stomatologii • potravinářství (E 406) 40

Glykosaminoglykany (mukopolysacharidy) • nevětvené heteropolysacharidy • jsou součástí proteoglykanů a peptidoglykanů • tvořeny opakujícími se disacharidovými jednotkami: [ glykosamin – uronová kyselina]n Glukosamin, galaktosamin (často acetylovány) Glukuronová, galakturonová, iduronová Specifické –OH skupiny sacharidů mohou být sulfatovány 41

Hlavní typy glykosaminoglykanů (GAG) Heteroglykan Složení • hyaluronová kyselina • Glc-NAc, Glc-UA • chondroitin-4 -sulfát • Gal-NAc-4 -sulfát, Glc-UA • chondroitin-6 -sulfát • Gal-NAc-6 -sulfát, Glc-UA, • keratansulfát • Gal-NAc, sulfát, chybí ur. kys • heparin • Glc-NAc, Glc/Ido-UA, sulfát • dermatansulfát • Gal-NAc, Glc/Ido-UA, sulfát 42

Heparin • Kyselý heteropolysacharid • zabraňuje srážení krve in vivo a in vitro • vytváří komplex s antitrombinem III • je produkován žírnými buňkami • prevence a léčba trombóz, po IM, chirurgických výkonech, po náhradě srdečních chlopní apod. • příprava nesrážlivé krve pro laboratorní a transfůzní účely 43

Glykosaminoglykany jsou často součástí proteoglykanů kartáček k čištění zkumavek nebo lahví řetězce GAG Proteoglykany Osový protein N-konec • komplexy glykosaminoglykanů a specifických proteinů • obsah heteroglykanů až 95 %, řetězce 10 -100 cukerných jednotek • nejčastěji O-glykosidová vazba mezi proteinem a glykanem, koncová sekvence Gal-Xyl • jsou hlavní komponentou extracelulární matrix živočichů 44

Komplexy proteoglykanů Kys. hyaluronová Spojovací protein Osový protein Heteroglykany Délka vlákna kys. hyaluronové je až 4000 nm Osové proteiny jsou asociovány s kyselinou hyaluronovou pomocí 45 spojovacích proteinů, na osové proteiny se vážou glykany

Význam proteoglykanů pro pojivovou tkáň • pojivová tkáň (vazivo, chrupavka, kost) je tvořena hlavně extracelulární matrix, buněčný podíl je poměrně malý. • extracelulární matrix: fibrilární složka (hlavně kolagen)vlákny, interfibrilární složka ( tvořená proteoglykany, hyaluronovou kyselinou a glykoproteiny). v kostech se nachází též složka minerální. 46

Význam proteoglykanů pro funkci chrupavky • Chrupavka se skládá z chondrocytů a mezibuněčné hmoty • Mezibuněčná hmota je tvořena sítí kolagenu (60%) obklopeného velkými proteoglykanovými agregáty. • Z heteroglykanů jsou přítomny kyselina hyaluronová, chondroitin-4 -sulfát, chondroitin-6 -sulfát a keratansulfát. 47

Vlastnosti chrupavky • Velké množství záporně nabitých zbytků (-COO-, -SO 3 -) uděluje proteoglykanům vysoký záporný náboj • Záporné náboje váží kationty kovů, které jsou osmoticky aktivní • GAG jsou proto silně hydratovány a zaujímají velký objem (103 -104 x větší než vlastní objem molekul) • Tato vlastnost způsobuje elasticitu a odolnost chrupavky vůči tlaku 48

Změna chrupavky po zátěži H 2 O H 2 O zátěž H 2 O 49

Význam kloubní chrupavky Chrupavka na rozdíl od kosti je deformovatelná. Je schopna absorbovat mechanickou sílu a rovnoměrně ji přerozdělit Chrání tak kloub před mechanickým poškozením Osteoarthritida – nejrozšířenější forma artritidy. Je primárně onemocněním chrupavky, příčinou je degradace extracelulární hmoty. Snižuje se obsah glykosaminoglykanu a stoupá obsah vody v chrupavce, která se stává měkčí a méně odolnou k zátěži. Dochází ke kontaktu kost-kost. 50

Využití potravinových doplňků s glukosaminem a chondroitinsulfátem při léčbě osteoartritidy ? SYSADOA (Symptomatic Slow Acting Drugs of Osteoartrosis) • Účinnost těchto látek je stále diskutována • Publikována řada studií o tom, že pomáhají udržovat zdravé funkce kloubů a jejich pohyblivost. • Není přesně známo, jakým mechanismem působí. • viz např. článek: http: //apps. isiknowledge. com/full_record. do? product=WOS&search_mode=General. Search&qi d=2&SID=S 1 c 32 Hf. A 9 k. No. Ig 3 k. FEO&page=3&doc=23 (Brit. Med. J. 2010) Conclusions: Compared with placebo, glucosamine, chondroitin, and their combination do not reduce joint pain or have an impact on narrowing of joint space. Health authorities 51 and health insurers should not cover the costs of these preparations, and new prescriptions to patients who have not received treatment should be discouraged.