SACHARIDY POJMY: sacharidy, cukry, aldosy, ketosy monosacharidy, oligosacharidy, polysacharidy

1. SACHARIDY • POJMY: • sacharidy, cukry, aldosy, ketosy • monosacharidy, oligosacharidy, polysacharidy • otevřené a cyklické formy monosacharidů, pyranosa, furanosa • stereoisomerie monosacharidů, Fischerovy a Haworthovy vzorce • konfigurace, chiralita, optická aktivita, konformace • optické antipody, enantiomery, diastereoisomery, epimery • - a -anomery, mutarotace • poloacetalový hydroxyl, glykosidová vazba (O-, N- a S-glykosidy) • heteroglykosid = aglykon + glykosyl • redukující a neredukující sacharid, redukující a neredukující konec řetězce • triosy ... heptosy

2. Monosacharidy – aldehydy nebo ketony polyhydroxylových alkoholů se 3 – 8 atomy C Odvozeny od glyceraldehydu nebo glyceronu Centra chirality – aldohexosy 4 centra – 24 stereoisomerů

3. Konfigurace D- a L- D resp L sacharidy mají stejnou absolutní konfiguraci asymetrického centra nejvíce vzdáleného od karbonyloé skupiny jako má D- resp. L-glyceraldehyd

4. Ketohexosy pouze 3 centra chirality – 8 stereoisomerů

5. otevřené a cyklické formy monosacharidů, pyranosa, furanosa Fischerova projekce Haworthova projekce

6. Epimery – sacharidy lišící se konfigurací na jediném atomu uhlíku Cyklické struktury mají další centrum asymetrie na C1 - dvě anomerní formy – α- OH na C1 je v opačné poloze vzhledem k rovině kruhu než CH2OHa druhý anomer je označován β Mutarotace – ve vodném roztoku 63,6% β a 36,4% α anomeru

7. Glykosidická vazba R-OH + HO-R'R-O-R' + H2O Např. dva monosacharidy nebo jiný alkoholtvoří glykosidy aglykon

8. Chemické vlastnosti monosacharidů 1 1. Redukční vlastnosti – sacharidy se oxidují, redukce Fehlingova a Tollensova činidla, co vzniká? Nositelkou redukčních vlastností je poloacetalová skupina. Při oxidaci vznikají kyseliny aldonové (např. glukonová), aldarové, alduronové Může proběhnout i redukce, z glukosy glucitol = sorbit Fehlingovo činidlo – měďnatý iont v komplexu kyseliny vinné Tollensovo činidlo – stříbrný kationt v komplexu s amoniakem [Cu( -OOC-HCO--HCO--COO- )2]6-

9. redukující a neredukující sacharid, redukující a neredukující konec řetězce Aldehydová skupina – schopna redukovat slabá oxidační činidla Oligosacharidy a polysacharidy – redukující konec- volná aldehydická skupina

10. Monosacharidy -D-glukosa necyklická forma glukosy -D-glukosa -D -galaktosa (galaktopyranosa) -D-mannosa (mannopyranosa)

11. -D-fruktosa (fruktofuranosa) D-glukono--lakton -D-glukosamin N-acetyl--D-galaktosamin -D-galakturonát Soućást antigenů krevních skupin Strukturní polysacharidy -D-glukosa-6-fosfát

12. OLIGOSACHARIDY -D-glukopyranosa -D-fruktofuranosa sacharosa -D-galaktopyranosa -D-glukopyranosa -D-laktosa vazba (14) -D-glukopyranosa -D-glukopyranosa -D-maltosa vazba (14) -D-glukopyranosa -D-glukopyranosa -D-cellobiosa vazba (14)

13. POLYSACHARIDY ZÁSOBNÍ POLYSACHARIDY: - škrob (polyglukan, vazby (14)), rostlinný původ, amylosa: nevětvený lineární polymer, rozp. ve vodě, Mh 40 - 150 kDa, průměrně 20 % amylopektin: větvený (vazby (16)) po 20 - 30 jedn.) průmyslová surovina (modifikované škroby, dextriny) - glykogen, "živočišný škrob" podobný amylopektinu, častěji větvený jaterní buňky (20 %), svalové (1 %), rychlý obrat - inulin (polyfruktan, (21) vazby), asi 30 jedn. rostlinný zásobní sacharid (čekanka, topinambur, jiřiny) infuse pro diabetiky - dextrany (polyglukany, především vazby (16)) původ: mikroorganismy a řasy využití: chromatog. materiál, infuse - agarosy a carrageenany (polygalaktany) kultivační půdy, nosič pri elektroforese, imobilisace buněk, potravinářství , →

14. Škrob - amylopektin

15. STAVEBNÍ POLYSACHARIDY: - celulosa (polyglukan, vazby (14)) buněčné stěny rostlin a některých mikroorganismů nejrozšířenější organická látka na Zemi - hemicelulosy (obsahují glukosu, xylosu, galaktosu, mannosu, arabinosu, uronové kys.) "spojovací tmel" stavebního materiálu rostlinných těl (dřevo: celulosové fibrily, hemicelulosy, pektiny, glykoproteiny, lignin = málo definovaná aromatická org. makromolekulární struktura) - pektinypolygalakturonové kyseliny, vazby (14), částečně methylestery, příčné vazby pomocí Ca2+ nebo Mg2+ v ovoci (džemy, marmelády) - chitin (poly-N-acetylglukosamin, vazby (14)) korýši, želvy, hmyz, některé mikroorganismy Glykosaminoglykany = mukopolysacharidy -extracelulární kyselé polysacharidy hyaluronová kys. (glukuronát), mureiny (muramát) chondroitinsulfáty, dermatansulfáty, keratansulfáty, heparona (sulfát) heparin Glykoproteiny - O- a N-glykoproteiny

16. Sekundární struktura polysacharidů helix Natažený pás

17. Metabolismus sacharidů Degradace: Glykolysa (glykogenolysa) Pentosový cyklus Synthesa: Glukoneogenese , synthesa polysacharidů Calvinův cyklus (temná fáze fotosynthesy)

18. Katabolismus proteiny polysacharidy lipidy I. fáze aminokyseliny glukosa Glycerol + mastné kyseliny II. fáze III. fáze ETS

19. Zdroje glukosy: • Zásobní polysacharidy vlastního organismu • Polysacharidy, oligosacharidy a monosacharidy získané potravou • Štěpení glykogenu: fosforolyticky • Štěpení škrobu a dalších: glykosidasy: • α-amylasa, β-amylasa, amyloglukosidasa • odvětvující enyzmy (pullulanasy, R-enzymy)

20. Fosforolytické štěpení glykogenu - glykogenolysa

21. Účinek adrenalinu

22. Hormonální regulace aktivity glykogenfosforylasy Receptor na plasmatické membráně Aktivace G proteinu (GTPasa) Aktivace adenylátcyklasy → cAMP = druhý posel Aktivace proteinkinasy → fosforylace (aktivace) fosforylasakinasy fosforylace (aktivace) fosforylasy b Štěpení glykogenu Amplifikace signálu

23. Amplifikace signálu • Charakter kaskády – jedna molekula vyvolá tvorbu velkého počtu dalších složek

24. Glykolýza sumárně

25. I. Část vyžadující energii (ATP) Glykolysa Lokalisace: cytosol II. Štěpení na 2 triosy ATP = substrátová fosforylace III. Část produkující energii (ATP)

26. Energetická bilance glykolysy v aerobním chemoorganotrofním organismu

27. Přenos vodíků z cytosolického NADH do mitochondrií - malát aspartátové kyvadlo

28. Přenos vodíků z cytosolického NADH do mitochondrií - glycerolfosfátové kyvadlo (létací sval hmyzu) • Glycerol-3-fosfát dehydrogenasa katalysuje oxidaci NADH dihydroxyacetonfosfátem • Oxidace glycerol-3-fosfátu flavoproteindehydrogenasou → FADH2 • Reoxidace FADH2 dýchacím řetězci → 2ATP

29. Mléčná fermentace, anaerobní metabolismus Laktátdehydrogenasa, LDH

30. Ethanolová fermentace Alkoholdehydrogenasa

31. Porovnání aerobní a anaerobní glykolysy anaerobní (fermentace) aktivace glc -1 ATP fru 1,6 bis P -1 ATP oxidace GAP (2 NADH + H+) laktát,etOH substrátová fosforylace +4 ATP ox.dekarboxylace pyr (2 NADH+ H+) +6 ATP 2 x CKC +24 ATP Celkem 2 ATP aerobní aktivace glc -1 ATP fru 1,6 bis P -1 ATP oxidace GAP (2 NADH + H+) → +6 ATP 2 x substrátová fosforylace +4 ATP ox.dekarboxylace pyr (2 NADH+ H+) +6 ATP 2 x CKC +24 ATP Celkem 38 ATP Pozor!!! (Glycerol fosfátové kyvadlo 36 ATP)

32. Regulace glykolysy

33. Katabolismus ostatních sacharidů - většina je přeměněna na intermediáty glykolysy

34. Glukoneogenese - tvorba glukosy spotřeba:160±20/den 75% mozek V krvi ≈ 20 g Zásoba glykogenu = 180 – 200 g glc

36. Metabolismus glykogenu UDP-glc Glc-1-P • Aktivní formy monosacharidů pro synthesu polysacharidů NDP-x • prekursor Glc-1-P

37. Coriho cyklus Coriho cyklem se označuje propojení „anaerobní“ glykolýzy ve svalech s glukoneogenezí v játrech

38. Pentosový cyklus Jaterní buňky Adipocyty (tukové b.) Erythrocyty (redukce GSSG) Sumárně: Glc-6-P + 12 NADP+ → 6 CO2 + 12 NADPH + H+

39. Pool hexosafosfátů

42. Regulace hladiny krevní glukosy insulinem

43. Regulace hladiny glc v krvi jaterní glukokinasou Km glukokinasy = 10 mM

44. Temná fáze fotosynthesy - Calvinův cyklus Rovněž metabolismus sacharidů (již probrán v souvislosti se světlou fázi fotosyntézy)