6.WĘGLOWODANY=SACHARYDY= CUKRY
Podział sacharydów:
cukrowce proste, niehydrolizujące - monosacharydy,
cukrowce złożone, hydrolizujące:
oligosacharydy - kilkocukry (2÷6 reszt cukrów prostych),
polisacharydy - wielocukry (kilkadziesiąt do kilku tysięcy reszt cukrów prostych).
Właściwości cukrowców:
Wszystkie sacharydy są związkami optycznie czynnymi, tzn. wykazują zdolność skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego o pewien kąt w prawo lub w lewo. Przyczyną czynności optycznej cukrów jest asymetryczna budowa ich cząstek, spowodowana obecnością asymetrycznych atomów węgla.
Skręcalność właściwa jest to kąt skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego przechodzącego przez roztwór o stężeniu 1 g/cm3 i grubości 1 dm w temperaturze 200C.
Monosacharydy:
Podział ze wzgl. na grupę funkcyjną:
aldozy: ; ketozy: ;
Podział ze wzgl. na ilość węgli w łańcuchu: triozy; tetrozy; pentozy; heksozy;
Właściwości monosacharydów:
Substancje dobrze rozpuszczalne w wodzie, o smaku słodkim.
Mają charakter polarny (obecność wielu grup OH), nie rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych.
Są czynne optycznie ⇒ dwa szeregi: L i D.
Mają charakter redukcyjny.
Zjawisko mutarotacji (zachodzi w wodnych roztworach monosacharydów i polega na zmianie wartości liczbowej kąta skręcania płaszczyzny polaryzacji; spowodowane jest to stopniowym przechodzeniem formy α w β (odmiany anomeryczne) lub odwrotnie, aż do ustalenia się między nimi stanu równowagi dynamicznej).
Triozy: zasadniczo znane są dwie triozy:
aldehyd glicerynowy i dwuhydroksyaceton.
Nie występują w stanie mokrym. Występują jako estry fosforanowe.
Tetrozy: mają znaczenie tylko pochodne fosforowe aldozy - erytrozy i ketozy - erytrulozy.
Pentozy: aldopentozy, np. D-ryboza, D-ksyloza, L-arabinoza i ketopentozy.
Heksozy: najbardziej rozpowszechnione, np.: D-glukoza, D-mannoza, D-fruktoza, D-galaktoza i ich formy pierścieniowe (od piranu i furanu) np.: β-D-gluopiranoza, β-D-mannopiranoza, β-D-galaktopiranoza, β-D-fruktofuranoza.
Forma zależy od pH.
glukoza: składnik dwucukrów: sacharozy, laktozy, maltozy, celobiozy oraz wielocukrów: skrobi, celulozy, glikogenu, dekstranów;
cukier gronowy - występuje w owocach, w miodzie, w org. człowieka we krwi;
b. dobrze rozp. w wodzie, krystalizuje, wykazuje właściwości redukujące, ulega mutarotacji do dwóch izomerów (izomeryzacja).
mannoza: wyst. w postaci mokrej, w stanie wolnym w roślinach oraz we wszystkich organizmach, jako składnik glikoprotein i glikolipidów; ulega mutarotacji
galaktoza: w post. di- lub polisacharydów, składnik laktozy kwas galakturonowy: powst. z utlenienia (6 węgla) galaktozy; składnik pektyn.
fruktoza: wyst. w stanie wolnym w owocach, miodzie pszczelim; jest składnikiem sacharozy (disach.), inuliny (polisach.); ulega motarotacji, ma właściwości redukujące;
Oligosacharydy:
Zbudowane z 2÷6 monosacharydów. Powstają przez kondensację odpowiedniej ilości cząsteczek monosach. z wydzieleniem wody.
Podział związany z budową:
redukujące: wykazują mutarotację:
α-maltoza: (cukier słodowy) powst. jako produkt rozkładu (enzymatycznego - enzym: maltaza lub pod wpływem gorących, rozcieńczonych kwasów mineralnych) skrobi; posiada wiązanie glikozydowe typu α1-4; krystalizuje.
laktoza: (cukier mlekowy) zbudowana z cząsteczek β-galaktozy i α-glukozy; posiada wiązanie glikozydowe β,α1-4; ulega hydrolizie pod wpływem rozcieńczonych kwasów mineralnych lub enzymu (laktaza); grzybki kefirowe i bakterie kwasu mlekowego fermentują laktozę dając kwas mlekowy (kwaśnienie mleka);
celobioza: zbudowana jest z dwóch cząsteczek β-D-glukozy; posiada wiązanie glikozydowe typu β1-4; jest pośrednim produktem hydrolizy celulozy; jest rozkładana przez enzym: celobiazę.
nieredukujące: nie wykazują mutarotacji:
sacharoza: (cukier buraczany) zbudowana z α-D-glukozy i β-D-fruktozy połączonych wiązaniem β,α1-2 glikozydowym.
Wykazuje dobrą rozp. w wodzie; nie ulega mutarotacji; ulega hydrolizie pod wpływem kwasów (względnie enzymów), rozpada się do fruktozy i galaktozy;
Polisacharydy:
Podział:
polisacharydy właściwe:
homopolisacharydy:
- pentozany:
*arabany
*ksylany
- heksozany:
*glukany: skrobia, glikogen, celuloza
*manxfnany
*fruktany: insulina
*galaktany
heteropolisacharydy:
polisacharydy kwaśne (poliuronidy):
pektyny, gumy, śluzy
aminopolisacharydy
Polisacharydy właściwe:
skrobia: cukier roślinny, gromadzony gł. w owocach, nasionach i bulwach, jako materiał zapasowy; Zbudowana z cząstek α-D-glukozy w postaci mieszaniny 2 polisacharydów (glukanów): amylozy i amylopektyny:
11. PRZEMIANY CUKRÓW PR. I ZŁOŻ.
Cukrowce- materiał zapasowy i energ. org. żywych.
ROZKŁAD POLISACHARYDÓW
Podst. polisacharydy: skrobia (materiał zapas. rośl.), glikogen, celuloza.
CELULOZA. W przewodz. pokarm. człowieka są enzymy powodujące hydrolizę celulozy. Są to α-amylazy (ślinowa i trzustkowa).
α-amylaza rozbija wew. wiązanie α 1,4 glikozydowe.
W wyniku działania α-amylaz powstają:
maltoza (disacharyd)
maltotrioza (oligosacharyd zbudow. z 3 cząst. glukozy)
α-dekstryna (oligosacharyd zbudow. z 3÷7 cząst. glukozy)
Produkty te ulegają dalszym przemianom.
a) i b) przy udziale enzymu α-glkozydazy rozkł. do glukozy. c) do α-glukozy przy udziale α-dekstrydazy.
Drobnoustroje: część posiada α-amylazy np.Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae oraz
β-amylazę rozbijającą wiązania glikozydowe co 2 poczynając od końca niezredukowanego łańcucha polisacharydów→powst. maltozy.
GLIKOGEN-mat. zapasow. zwierzęcy ale i drożdży. U człow. magazynowany w wątrobie i mięśniach szkieletowych.
W rozkładzie glikogenu biorą udział 3 enzymy: fosforylaza glikogenowa (odszczepienie glikozy z równoczesną fosforylacją odszczepionego monosacharydu. Produktem działania będą cząst. glukozo-1fosforanu i skrócony łańcuch glikogenu ) , transferaza, α-1,6 glukozydaza
CELULOZA- mat. budulc. Zbud. z β-anomeru glukozy, nie rozgałęziona . Działa na nią enzym zw. celulazą, kt. powoduje że łańcuch nie rozgałęziony jest rozrywany na krótkie dwucukrowe fragm. złożone z β-glukozy z celobiozą. Rozkład celobiozy powoduje celobiaza.
DISACHARYDY: sacharoza, laktoza
Hydroliza sacharozy → powst. glukoza i fruktoza. Synonimem enzymu sacharazy jest inwertaza (enz.rozkładający).
Laktoza- w postaci wolnej w mleku ssaków, działa tu enzym zw. laktazą.
PRZEMIANY CUKRÓW PROSTYCH:
przem. zachodzące wew. cząst. bez zmiany dł. łańcucha węglowego np.: reak. utleniania, izomeryzacji , redukcji, podstawienia.
reak. połączone ze zmianą dł. łańcucha węglowego np.- rozszczepienie 1cząst. do 2; -reak. gdzie zachodzi wymiana pewnego fragm. dwuwęglowego z 1-go cukrowca na 2-gi ; - przenoszenie fragm.3-jwęglowego z heptozy na triozę.
przem. kataboliczne (rozkład cząst. połącz. z wytworzeniem energii) np.: proc. -glikolizy ; - cykl pentozofosforanów
przem. anaboliczne – polegające na kondensacji cukr. prostych i powst. cukr. złożonych.
CYKL PENTOZOFOSFORANÓW:
Rola: * dostarczenie fosforanów - pentoz do wytworzenia kw.nukleinowych. 1-en z produkt. pośrednich rybozo-5-P potrzebny w org. rośl. do wytworzenia prekursora akceptora CO2 w procesie fotosyntezy. * dostarczenie zredukowanej formy NADP (koenzymy) do syntezy kw. tłuszczowych.
Jeśli w org. nadmiar pentoz to jest on przekształcany w heksozy
PROCESY ANABOLICZNE CUKROWCÓW
resynteza glukozy
transglikolacja
synteza wiązań glikozydowych
fotosyneza
ad.1. przebiega przez częściowe odwrócenie glikolizy
ad.2. przenoszenie reszty cukrowej z 1-ej cz. na 2-ą bez dostarczenia energii np.: jeżeli w rośl.dużo sacharozy to część jej może być wykorzystana jako dawca fruktozy
ad.3. proc. wymaga udziału zw.makroenergicz
synteza dwucukrowców
synteza wielocukrów
synteza glikozydów
W tych procesach uczestniczą trójfosforany nukleozydów
ad.4. fotosynteza-proc. w kt. energ. świetlna jest wykorzystywana do syntezy zw.organ. z prostych zw.nieorgan. jakimi są:CO2 , H2O. Wymaga obecności barwników fotosyntetycznych.