Poznámky k sacharidům

  • Sacharidy

  • Nejrozšířenější organické látky na Zemi, tvoří asi 75 % organické hmoty na naší planetě. Mají klíčovou roli v biologických procesech a energetice organismů.

  • Dělení na polyhydroxyaldehydy (aldózy) a polyhydroxyketony (ketózy) na základě chemického složení. Aldózy obsahují aldehydovou skupinu (-CHO), zatímco ketózy obsahují ketonovou skupinu (-CO-).

  • Odlišení aldóz a ketóz

  • Fehlingovo a Tollensovo činidlo:

    • Pozitivní reakce: červený Cu₂O (Fehling) indikující přítomnost aldózy a koloidní Ag (Tollens) ukazující, že aldózy jsou oxidovatelné na karboxylové kyseliny, zatímco ketony se tímto způsobem nemění.

  • Opticky aktivní látky, které mají schopnost otáčet rovinu polarizovaného světla v závislosti na své struktuře, což je důsledkem chiralita. Počet izomerů je uveden vzorcem 2^n, kde n představuje počet chirálních center.

  • Funkce sacharidů

    • Zdroje energie (glukóza) s energetickou hodnotou 17 kJ/g, využívají se jako palivo pro energetické procesy uvnitř buněk.

    • Zásoba energie: glykogen (hlavní zásobní polysacharid v živočišných buňkách) a škrob (hlavní zásobní polysacharid v rostlinách).

    • Stavební funkce: celulóza (hlavní prvek buněčné stěny rostlin a bakterií), chitin (složka buněčných stěn hub a exoskeletů některých živočichů), glykoproteiny (proteinová struktura kombinovaná s cukry, která se podílí na imunitních reakcích).

    • Složka nukleových kyselin: ribóza v RNA a 2-deoxy-D-ribóza v DNA, obě hrají klíčovou roli v životních procesech buněk.

    • ATP (adenosintrifosfát) je univerzální zdroj energie pro buněčné procesy, zahrnující transport látek a svalová stahování.

  • Dělení sacharidů podle struktury

  1. Jednoduché sacharidy:

    • Monosacharidy: základní stavební kameny sacharidů, obsahující 3-7 atomů uhlíku. Příklady zahrnují glukózu, fruktózu a galaktózu.

    • Oligosacharidy: složené z 2-10 monosacharidových jednotek, častou představitelé jsou např. sacharóza a laktóza.

    • Polysacharidy: složeny z více než 10 monosacharidů, např. glykogen, celulóza a škrob.

  2. Složené sacharidy: obsahují také neslazké složky (aglykon), což znamená, že jsou složitější ve své chemické konstrukci.

    • Mukopolysacharidy (např. hyaluronová kyselina) a glykoproteiny, které hrají důležitou roli ve spojení mezi buňkami.

  • Vlastnosti sacharidů

  1. Monosacharidy: bezbarvé, krystalické s vysokou rozpustností ve vodě. Mají optickou aktivitu, což znamená, že mohou polarizovat světlo, a mají schopnost karamelizovat za vysokých teplot a ve vhodných podmínkách.

  2. Oligosacharidy (disacharidy): rovněž bezbarvé, krystalické, sladké chuti, a mají dobrou rozpustnost ve vodě. Příklady zahrnují maltózu (významnou v procesu kvašení) a laktózu (mléčný cukr).

  • Dělení disacharidů

    • Redukující cukry: obsahují volný poloacetalový hydroxyl (např. maltóza, laktóza) a mají schopnost reagovat jako redukční činidla.

    • Neredukující cukry: nestanovují zbytkový hydroxyl, například sacharóza, která je vysoce energetická a široce používaná jako sladidlo v potravinářství.

  • Polysacharidy: většinou jsou to nesladké, většinou nerozpustné ve vodě, a kompaktní.

    • Celulóza: nestravitelná pro člověka a hraje klíčovou roli jako vláknina, která zlepšuje trávení.

    • Škrob: zásobní polysacharid rostlin; skládá se z amylosy (nevrstvený) a amylopektinu (vrstvený), důležitý pro energetickou zásobu rostlinných buněk.

    • Glykogen: živočišný polysacharid (sladový škrob), skladovaný v játrech a svalových buňkách pro pozdější použití.

    • Inulin: polysacharid ze skupiny fruktóz se zvyšující stravitelností pro diabetiky, poskytující alternativní formu zdrojů energie.

  • Účel a aplikace

    • V medicíně (např. jako prostředek v diagnóze, léčbě a výživě), potravinářství (sladidla, stabilizátory, zahušťovadla), biotechnologie (výroba vitaminů a antibiotik).

  • Reakce sacharidů

    • Oxidace: glukóza -> glukonová kyselina (úprava v metabolických cyklech).

    • Redukce: glukóza -> glucitol, což může mít zdravotní důsledky pro diabetiky.

    • Kvašení: proces, který produkuje alkohol a kyselinu mléčnou, důležitý při výrobě potravin, jako je chléb a jogurt.

    • Esterifikace: chemická reakce sacharidů s H3PO4 (kyselinou fosforečnou), definující strukturu a funkci nucleotidů v nukleových kyselinách.