1

Glikozydy

Glikozydy to związki zbudowane z części cukrowej - glikonu i z części niecukrowej —
aglikonu (geniny). Są ważne z punktu widzenia leczniczego i biochemicznego. Pod
względem chemicznym glikozydy podzielić można następująco:

1. O-glikozydy: grupa wodorotlenowa aglikonu (alkohole, kwasy) połączona
jest z węglowodanem:

R-C-OH + H-O-R

1

2. N-glikozydy: grupa aminowa aglikonu (I, II-rzędowe aminy)
połączo

na jest z cukrem:

R-C-OH + H-N-R

1

, -R

2

3. C-glikozydy: połączenie aglikonu (np. alkoholu) z cukrem ma miejsce przez
węgiel C:

R-C-OH + H-C-R

1

, -R

2

, -R

3

4. S-glikozydy: połączenie aglikonu (zawierającego siarkę) z cukrem odbywa
się przez siarkę:

R-C-OH + H-S-R

1

Na ćwiczeniach będziemy wykruwali glikozydy nasercowe w liściach konwalii (reakcja
Kellera-Kilianiego na obecność dezoksycukrów glikozydowych). W konwalii występują
głównie glikozydy pochodne strofantydyny (konwalatoksyna, konwalozyd) i strofantydolu
(konwalatoksol). Genina jest steroidem z pierścieniem laktonowym. Cukrem
(dezoksycukrem) jest ramnoza (cukier prosty w którym co najmniej 1 grupa wodorotlenowa
jest zredukowana.

Przetwory z konwalii wykorzystywane są w lecznictwie w niewydolności krążenia
pochodzenia sercowego. Działają na mięsień sercowy ino- i tonotropowo dodatnio.

Glikozydy fenolowe dają po hydrolizie aglikon w formie fenolu lub jego pochodnych.
Cukrem jest najczęściej glukoza. Mają charakter słabych kwasów. Są dobrze rozpuszc

zalne

w wodzie.

2

Stanowią bardzo ważną grupę związków z punktu widzenia biochemicznego i
farmakognostycznego. Większość z nich wykazuje właściwości bakteriobójcze,
grzybobójcze i wirusobójcze.

Arbutyna C

12

H

16

O

7

czyli beta-glikozyd hydrochinonu występuje m.in. w mącznicy,

borówce, wrzosie, gruszy i kaliny. Od dawna wykorzystywane były właściwości lecznicze
tych roślin w chorobach (zakażeniach) układu moczowego. Arbutyna początkowo połączona
z kwasem glukuronowym rozpada się w zasadowym moczu do hydrochinonu

(i glukozy),

który dezynfekuje drogi moczowe.

Salicyna C

13

H

18

O

7

czyli beta-glikozyd saligeniny C

7

H

8

O

2

występuje w korze

wierzb

Salix,

kaliny i topoli. W organizmie człowieka ulega utlenieniu do kwasu

salicylowego. W topolach

Populus

obecna jest także

populina C

20

H

22

O

8

- glikozyd

saligeniny w połączeniu z kwasem benzoesowym. Oba glikozydy wykazują działanie
przeciwgorączkowe, napotne, przeciwzapalne, lekko uspokajające i przeciwbólowe. Zostało
to wykorzystane w lecznictwie, jednakże obecnie związki salicylowe (np. acetylosalicylowy
kwas, amid kwasu salicylowego, salicylan choliny) otrzymywane są syntetycznie.

Cyjanogeneza.

Cyjanogeneza to zespół procesów zmierzających do syntezy związków cyjanogennych,
czyli zawierających grupę cyjanową -CN. W wyniku hydrolizy enzymatycznej lub kwasowej
związki te wydzielają cyjanowodór (kwas pruski) HCN. Większość związków
cyjanogennych ma charakter glikozydu -nitrylozydu.

Spośród około 50 związków cyjanogennych wytwarzanych przez rośliny, można wymienić:
amigdalinę C

20

H

27

NO

11

(migdały), prunazynę (tarnina, czeremchy, wiśnia, czereśnia),

sambunigrynę (bez czarny, bez hebd, bez koralowy), linamarynę C

10

H

17

NO

3

(lnica, len),

lotaustralinę (koniczyna), factor Lathyrus (groszek).

Podczas hydrolizy enzymatycznej (emulsyna) wydziela się najpierw nitryl
(cyjanohydryna) i wolna glukoza. Dopiero po tym etapie dochodzi do uwolnienia HCN i
wytworzenia ketonu lub aldehydu.

Glikozydy cyjanogenne syntetyzowane są z aminokwasów, np. linamaryna wywodzi się z
waliny, a amigdalina - z fenyloalanin

y i tyrozyny.

Jak wiadomo cyjanowodór i jego sole należą do najsilniejszych toksyn. Wykazują one silne
powinowactwo do układu żelazowo-porfirynowego enzymów oddechowych. Blokują więc
funkcję enzymów oddechowych. Cyjanowodór może łączyć się z hemoglobina tworząc
cyjanohemoglobinę, niedysocjującą do hemoglobiny.

3

Niektóre zwierzęta gospodarskie narażone na działanie cyjanowodoru pochodzącego z roślin
(np. koniczyna, liczne trawy), wykształciły ciekawy mechanizm detoksykacji:

CN

-

+ S — enzym rodanaza ——> CNS

-

Enzym rodanaza przekształca więc jon cyjankowy w tiocyjanian za pomocą siarki
odłączonej od kwasu beta-merkaptopirogronowego HSCH

2

COO

2

H.

Tę reakcję detoksykującą wykorzystuje się także podczas ratowania zatrutych osób
cyjankami. Dożylnie podaje się 50 ml 30% tiosiarczanu sodu. Tiosiarczan (25% roztwór)
używany jest również do płukania żołądka w razie zatrucia droga pokarmową:

CN

-

+ Na

2

S

2

O

3

---> CNS

-

+ Na

2

SO

3

Śmiertelna dawka HCN dla człowieka wynosi około l mg/kg masy ciała.

Lipidy

Lipidy, czyli tłuszczowce (glicerydy) - są to estry glicerolu i wyższych kwasów
tłuszczowych. Nie są rozpuszczalne w wodzie, dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach
organicznych. Kwasy tłuszczowe występujące w tłuszczach zawierają parzystą liczbę
atomów węgla. Spośró

d kwasów tłuszczowych nasyconych należy wymienić kwas

palmitynowy (CH

3

(CH

2

)

14

COOH) i stearynowy (CH

3

(CH

2

)

16

COOH. Kwasem

nienasyconym tłuszczów jest najczęściej kwas oleinowy (C

17

H

33

COOH), kwas linolowy

(C

17

H

31

COOH) i linolenowy (C

17

H

29

COOH). Ilość i jakość kwasów tłuszczowych

budujących dany tłuszcz decydują o jego właściwościach fizykochemicznych. Kwasy
nasycone (od C10) tworzą tłuszcze stałe. Kwasy o niższej liczbie atomów węgla (od 4 do 9) i
kwasy nienasycone tworzą tłuszcze ciekłe.

Reakcja otrzymania tłu

szczu:

C

3

H

5

(OH)

3

+ 3 C

17

H

35

COOH ---> C

3

H

5

(C

17

H

35

COOH)

3

+ 3 H

2

O

Estry są pochodnymi kwasów i alkoholi, które uległy reakcji estryfikacji.

Glicerol jest alkoholem trój wodorotlenowym, to znaczy: 1,2,3-propanotriolem.

Estryfikacji mogą ulec wszystkie trzy grupy -OH w glicerolu. Pod wpływem kwasów
tłuszcze ulegają hydrolizie do glicerolu i kwasu tłuszczowego. W reakcji z zasadami ulegają

4

zmydleniu: wydzielają się sole kwasów tłuszczowych (mydła). W obecności światła i tlenu
ulegają jełczeniu na skutek utlenian

ia nienasyconych kwasów tłuszczowych (w miejscu

podwójnych wiązań). Powstanie nadtlenków podczas jełczenia prowadzi do poprzerywania
łańcuchowej cząsteczki lipidów i wydzielenia wonnych krótkołańcuchowych kwasów
tłuszczowych, aldehydów i ketonów.

Tłuszcze pobierane wraz z pokarmem są trawione przy udziale lipaz. Komórki główne
żołądka wydzielają niewielka ilość lipazy mało specyficznej (i mało aktywnej przy tak
niskim pH -1,5-2) w stosunku do kwasów tłuszczowych lipidów. Hydrolizuje ona wiązania
estrowe. W

jelicie aktywnie działa trzustkowa lipaza triacyloglicerolowa (aktywowana przez

wapń). Optymalne pH dla tego fermentu wynosi ok. 9.

Trawi tłuszcze do kwasów tłuszczowych, glicerolu, mono-i dwuacylogliceroli. Pod
wpływem żółci tłuszcze ulegają emulgacji, co ułatwia dostęp enzymu do cząstek lipidowych.

Beta-oksydacja. W komórkach (mitochondria) kwasy tłuszczowe ulegają aktywacji do
tioestrów przy udziale ATP. Dzięki temu stają się związkami reaktywnymi i
wysokoenergetycznymi.

Dehydrogenaza przy udziale FAD (FAD—»FADH

2

) powoduje odwodorowanie kwasów

tłuszczowych w pozycji alfa, beta. Do nienasyconych kwasów tłuszczowych dołączona
zostaje cząsteczka wody dając beta-hydroksykwasy. Te z kolei są utleniane przez
odwodorowanie w pozycji beta, przy udziale dehydrogena

zy i NAD

+

. Powstały tioester beta-

ketokwasu przy udziale drugiej cząsteczki CoA-SH ulega tiolizie (rozpadowi) do acetylo-
koenzymu A i acylo-koenzymu A (zawiera dwa węgle mniej niż poprzedni), który poddany
jest ponownej beta-oksydacji. Jeden cykl obejmuje dwukrotne odwodorowanie i
przenoszenie wodoru na tlen (łańcuch oddechowy) z wytworzeniem 5 cząsteczek ATP (2
cząsteczki z FADH+H, 3 cząsteczki z NADH+H) z odczepieniem acetyloCoA. Proces jest
sprzężony z cyklem Krebsa i łańcuchem oddechowym. Glicerol włąc

zony jest do procesu

glikolizy. Utlenienie l g tłuszczu dostarcza 9,3 kcal.

Acetylokoenzym A jest utleniony do kwasu cytrynowego w cyklu Krebsa po związaniu ze
szczwiooctanem.

Pod względem ogólnej budowy chemicznej, tłuszczowce dzieli się na fosfolipidy,
glikolipidy, woski i sterydy. Termin tłuszczowce jest obszerniejszy, ogólniejszy od pojęcia
lipidu (tłuszczu). Nie wszystkie tłuszczowce są więc dosłownie lipidami (tłuszczami).

1. Fosfolipidy są to pochodne kwasu fosfatydowego, czyli związku
zbudowanego z glicerolu, reszt kwasów tłuszczowych i kwasu
fosforowego. Stanowią składnik błon komórkowych. Szczególnie dużo
fosfolipidów występuje w tkance nerwowej. Do fosfolipidów należą
lecytyny, kefaliny, serynofosfatydy i fosfoinozytydy. Kefaliny, czyli

5

fosfatydyl

oetanolaminy obok typowych składników zawierają kolaminę

- etanolaminę (powstałą przez dekarboksylację seryny). Występują w
mózgu. Po przyłączeniu trzech grup metylowych kefaliny przechodzą w
lecytyny. Serynofosfatydy = fosfatydyloseryny zawierają w składz

ie

serynę. Zatem mogą ulegać przekształceniu w kefaliny
(dekarboksylacja). Fosfoinozytydy - fosfatydyloinozytole zawierają
alkohol sześciowodorotlenowy - inozytol (cyklitol). Inozytol uznawany
jest przez wielu farmakologów za witaminę (B

8

). Wywiera działanie

lipotropowe, zapobiega stłuszczeniu
wątroby i reguluje posaż treści pokarmowej w układzie trawiennym.
Ponadto wywołuje zmiany przewodności podnietbłony w
fotoreceptorach. Występuje w plemnikach, w mózgu, w sercu, w
wątrobie oraz w mięśniach szkieletowyc

h.

2. Glikolipidy są tłuszczami złożonymi, zawierającymi w budowie
cukier (glikozydowo związany, w pozycji l z grupą -OH glicerolu).
Rozróżnia się galaktolipidy = cerebrozydy i
gangliozydy.

Cerebrozydy zawierają 18-węglowy nienasycony alkohol

sfingozynę, kwas tłuszczowy i galaktozę. Występują w tkance nerwowej,
gdzie pełnią funkcje związków powierzchniowo czynnych (lipidowo-
wodna granica faz błon komórkowych).

Gangliozydy zawierają 18-

węglowy nienasycony aminoalkohol sfingozynę (powstaje z palmitylo-
CoA oraz z seryny), kwas tłuszczowy, laktozę, N-acetyloglukozaminę i
kwas N-acetylo neuraminowy. Występują w istocie szarej mózgu oraz
rdzenia kręgowego, gdzie pełnią funkcje tenzydów, czyli związków
powierzchniowo czynnych.

3. Woski to estry kwasów tłuszczowych nasyconych i nienasyconych z
jednowodorotlenowymi alkoholami, np. cetylowym. Należą do lipidów
prostych. Pełnią funkcje ochronne (składnik łoju).

4. Sterydy, czyli steroidy są związkami zawierającymi rdzeń steranowy
(gonanowy). Steran to cyklopentanoperhydrofenantren, zbudowany z 4
pierścieni (budowa tetracykliczna); tzw rdzeń steranowy jest więc 17-
węglowy. Poszczególne związki sterydowe różnią się między sobą liczba
i charakterem podstawników bocznych związanych z rdzeniem i tym
samym stopniem nasycenia r

dzenia. Do sterydów

zalicza

się hormony

sterydowe, kwasy żółciowe, ekdysony, witanolidy, fitosterole, geniny
glikozydów nasercowych, saponiny i alkaloidy sterydowe. Dawniej
wydzielano z tej grupy sterole. Pod względem chemicznym są one
sterydami, bowiem zawierają rdzeń steranowy z grupa wodorotlenową w
pozycji 3 oraz łańcuch boczny w pozycji 17. Do steroli należy

6

cholesterol. Cholesterol nie jest lipidem właściwym, ale zalicza

się go do

ogólnej grupy tłuszczowców.

Lecytyny. Fosfolipidy (fosfatydylocholiny) zbudowane z glicerolu, kwasów tłuszczowych,
kwasu fosforowego i 4-rzędowej zasady -

choliny. Składnikami lecytyn są również

fosfatydyloetanolamina, fosfatydyloseryna i fosfatydyloinozytol. Obecne między innymi w
tkance nerwowej, w żółtku komórek jajowych i w soi. Lecytyny wchodzą w skład
biomembran. Dostarczane wraz z pokarmem są źródłem choliny (składnik neurotransmitera
acetylocholiny) i substratów do budowy struktur komórkowych. W farmacji stanowią ważny
emulgator podczas produkcji leków. Prepar

aty lecytynowe działają ogólnie wzmacniająco

(stymulujące psychofizycznie), lipotropowo (regulują stężenie i rozłożenie cholesterolu w
tkankach), przeciwmiażdżycowo i regenerujące.

Lecytyny są trawione przez fosfolipazy A, B, C i D. Fosfolipaza A katalizuje odłączenie
nienasyconego kwasu tłuszczowego; powstaje wówczas izolecytyna. Fosfolipaza B zabiera
II cząsteczkę kwasu tłuszczowego od izolecytyny, pozostawiając glicerofosforan choliny.
Fosfolipaza C i D hydrolizują wiązania estrowe między alkoholem i kwa

sem fosforowym.

Wspomniana wyżej

cholina to pochodna trójmetylowa etanolaminy, to znaczy:

wodorotlenek beta-hydroksyetylotrimetyloamoniowy. Biosynteza choliny w ustroju polega
na dekarboksylacji seryny, a potem metylację etanolaminy:

Seryna CH

2

OH-CHNH

2

-COOH — -CO ---> kolamina CH

2

OH-CHNH

2

---> cholina

CH

2

OH-CHN

+

(CH

3

)

3

Cholina reguluje gospodarkę tłuszczową (działanie lipotropowe). Jest dawcą grup
metylowych dla syntezy aminokwasu siarkowego - metioniny. Zapobiega stłuszczeniu i
marskości wątroby (ochrania miąższ wątroby). W lecznictwie stosowana w zaburzeniach
pozapiramidowych, przy otyłości, w zaburzeniach krążenia, w atonii pęcherza moczowego i
jelit oraz w nadmiernym napięciu mięśniowym. Dawniej uważana za witaminę (B

4

).

Cholesterol. Sterol zwierzęcy, 3-beta-hydroksycholesten-5; grupa -OH przy węglu 3
znajduje się w pozycji beta. Nierozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w
rozpuszczalnikach organicznych. Występuje we wszystkich komórkach w stanie wolnym lub
związanym. Prawidłowe stężenie cholesterolu w suro

wicy waha się od 3,9 do 7,2 mmol/1

(150-280 mg%). W przeciętnej diecie znajduje się około 1,5-2 g cholesterolu. W czasie
wchłaniania cholesterolu z pokarmu następuje estryfikacja przy udziale transferazy lecytyna-
cholesterol. Średnio w organizmie człowieka

znajduje się około 60 g cholesterolu; 2/3 z tego

przypada na mięśnie szkieletowe, tkankę tłuszczową i skórę. Pozostała część wchodzi w
skład lipoprotein krwi oraz w skład biomembran komórek pozostałych tkanek. Około 2 g

7

cholesterolu dziennie jest spożytko

wane do syntezy kwasów żółciowych. Wraz z kałem

tracone jest około 1

g cholesterolu.

Biosynteza cholesterolu (głównie w wątrobie) rozpoczyna się od kondensacji dwóch
cząsteczek acetylokoenzymu A dając aceto-acetylokenzym A. Ten z kolei przechodzi w
beta-hydroksy-beta-metyloglutarylo-koenzym A. Związek ten jest redukowany przez
NADPH do mewalonianu. Kwas mewalonowy zużywając ATP (2 cz.) przechodzi w
pirofosforan kwasu mewalonowego. Przy użyciu ATP (1)

dochodzi do powstania

pirofosforanu izopentenylu, czyli czynnego izoprenu (5-węglowy związek). Kolejnym
stadium jest wytworzenie 15-weglowego związku - pirofosforanu farnezylu. Dwie cząsteczki
tego związku dają 30-węglowy skwalen. Skwalen ulega cyklizacji

do lanosterolu, a ten

wreszcie do cholesterolu.

Reakcja Hübla. W obecności jodu i katalizatora HgCl

2

kwasy tłuszczowe nienasycone

przyłączają do wiązania podwójnego jod (addycja). Jest to reakcja Hübla.

Liczba zmydlania lipidów. Oznacza ilość miligramów KOH niezbędną do zmydlenia l g
tłuszczu badanego. Umożliwia określenie w przybliżeniu masy cząsteczkowej kwasów
tłuszczowych budujących dany lipid.