Zagadnienia na konwersatorium 7 z El. Biochemii

1. Budowa i właściwości cukrów prostych

• Klasyfikacja i nazewnictwo cukrów prostych.

MONOSACHARYDY
Pentozy	Heksozy
Aldozy : arabinoza ksyloza ryboza	Aldozy : Glukoza Mannoza Galaktoza
Ketozy : rybuloza ksyluloza	Ketozy : Fruktoza Sorboza

CUKRY PROSTE NIE HYDROLIZUJĄ !

• Monosacharydy

• glukoza oha-ha-oha-oha

• 4 centra hiralnośći

• aldoheksoza - enancjomery :

• 
  posiada jeden anomeryczny atom węgla - występują dwa wzory taflowe Hawortha - dwa hemiacetale z każdej z form glukozy - anomery

• 
  w roztowrze wodnym głównie w formie pierścieniowej, w równowadze formy alfa i beta, oraz łańcuchowe

• zjawisko mutarotacji - zmiana skęcalności właściwej promieni świetlych pod wpływem rozp. w H2O. (α - od 112 do 53 ; β - od 19 do 53)

• reakcje charakterystyczne :

próba Trommera - Do świeżo strąconego wodorotlenku miedzi(II) dodaje się roztwór glukozy, następnie całą probówkę ogrzewa się. Po chwili niebieski osad Cu(OH)2 zmienia barwę na czerwoną. Powstała substancja to Cu2O (tlenek miedzi(I)). Opisana powyżej reakcja jest reakcją redukcji miedzi.

2 Cu(OH)2 + glukoza → Cu2O + kwas organiczny + 2 H2O

W tej reakcji wodorotlenek miedzi(II) pełni rolę utleniacza, a glukoza - reduktora. W wyniku redukcji powstaje tlenek miedzi(I), a w reakcji utleniania - kwas organiczny (kwas glukonowy) i woda.

próba Tollensa - o probówki napełnionej niewielką ilością roztworu azotanu srebra należy dodać kilka kropli stężonego roztworu wodorotlenku sodu (NaOH), a następnie dolewać kroplami roztworu amoniaku (NH3), aż do rozpuszczenia się powstałego wcześniej osadu.

1. AgNO3 + NaOH → AgOH + NaNO3

2.a) 2 AgOH → Ag2O + H2O

2.b) Ag2O + CH2(OH)(CHOH)4CHO → 2 Ag + CH2(OH)(CHOH)4COOH

Na koniec należy dodać roztwór glukozy. Tak przygotowaną probówkę należy umieścić w zlewce z gorącą wodą (na łaźni wodnej). Na koniec do probówki dodaje się roztwór glukozy. Podczas ogrzewania substancji o barwie brunatnej - Ag2O (powstałej z reakcji AgNO3 z NaOH) - na ściankach probówki wytrąca się warstewka srebra - lustro srebrowe.

3. Ag2O + glukoza → 2 Ag + kwas organiczny

Tlenek srebra pełni rolę utleniacza, a glukoza - reduktora. Podczas redukcji tlenku srebra powstaje srebro metaliczne (lustro na ściankach probówki), a podczas utleniania glukozy powstaje kwas organiczny (kwas glukonowy).

Ag2O + C6H12O6 → 2 Ag + C6H12O7

odróżnianie glukozy od fruktozy - do glukozy dodajemy słabo zasadową sól NaHCO3 i Br2. Grupa CHO glukozy ulega utlenieniu do COOH, wydziela się dwutlenek węgla - CO2, wytrąca się osad NaBr

Glukoza łatwo utlenia się, nawet w środowisku słabo zasadowym

• fruktoza - ha-oha-oha

• ketoheksoza

• 3 centra hiralnośći

• 2 enancjomery - forma D i L

• 2 anomery - 1 anomeryczny atom węgla

α - D-(-) fruktoza

• pozytywny wynik prób Tollensa i Trommera

• Tautomeria keto - enolowa - przemiana związku karbonylowego w enol

• Disacharydy

• sacharoza - α - D-(+) glukoza + β- D-(-) fruktoza

• 
  wiązanie glikozydowe - łączy glukozę z fruktozą

• wykorzystanie w wiązaniu glikozydowym anomerycznego atomu węgla uniemożliwia otwarcie pierścienia i odtworzenie grupy aldehydowej - cukier nieredukujący

• nie daje pozytywnej próby Trommera i Tollensa

• ulega hydrolizie

• inwersja sacharozy - pod wpływem kwasów, lub enzymów sacharoza ulega hydrolizie, której towarzyszy zmiana znaku skręcalności glukozy na ujemny - cukier inwertowany

• maltoza

• 
  produkt enzymatycznej hydrolizy skrobi

• redukujący - pierścien może się otworzyć

• celobioza

• 
  produkt hydrolizy celulozy

• wiązanie β - 1,4 - glikozydowe

• laktoza

• 
  reudukujący

2. Glikoliza tlenowa

• łańcuch reakcji przekształcających glukozę w pirogronian z jednoczesnym wytworzeniem niewielkich ilości ATP

• etap wstępny cylku kwasu cytrynowego i łańcucha transportu elektronów

• Kolejne stopnie szlaku przekształcania glukozy w pirogronian

• Bilans energetyczny

powstaje 2 ATP, oraz 2 NADH

• Zaburzenia glikolizy

• brak transferazy - galaktozemia

• proces zatrzymany na etapie powstawania galaktozo -l - fosforanu

• brak heksokinazy i kinazy pirogronianowej

• niedobór fruktokinazy

3. Szlaki przemian pirogronianu:

• Karboksylacja pirograonianu - Reakcja pomostowa - reakcja karboksylacji pirogronianu,

w wyniku której powstaje dwutlenek węgla oraz grupa acylowa, która przyłącza się do cząsteczki koenzymu A, tworząc acetylo-CoA

CH3-COCOO-+ HS--CoA --> CO2 + CH3-CO-S--CoA --> do cyklu Krebsa

• Dekarboksylacja pirograonianu -

Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu jest katalizowana przez kompleks wieloenzymatyczny, zwany dehydrogenazą pirogronianową, zlokalizowaną w macierzy mitochondrialnej. W przebiegu tego procesu pirogronian ulega dekarboksylacji (odłącza CO2), a pozostający fragment dwuwęglowy utlenia się do acetylo-S-CoA. Nieodwracalność procesu sprawia, iż pirogronian nie może odtwarzać się z acetylo-S-CoA, dlatego acetylo-S-CoA nie może być substratem w procesie glukoneogenezy.

• Redukcja pirogronianu (np. do etanolu) -

• do etanolu - fermentacja alkoholowa

• drożdże i inne mikroogranizmy wytwarzają z pirogronianu etanol

• pierwszy etap - dekarboksylacja pirogronianu -

pirogronian + H+ = aldehyd octowy + CO2

• drugi etap - redukcja aldehydu do etanolu za pomocą NADH - dehydrogenaza alkoholowa

aldehyd octowy + NADH + H+ = etanol + NAD+

• do mleczanu

• katalizator - dehydrogenaza mleczanowa

• 
  energia wytwarzana w warunkach tlenowych

• Rola pirogronianu jako akceptora grup aminowych

4. Glukogeneza:

• Substraty glukogenezy

• Reakcje charakterystyczne dla procesu

• Bilans energetyczny

W procesie glukoneogenezy uczestniczą wszystkie mechanizmy i szlaki odpowiedzialne za przekształcenie związków niewęglowodanowych w glukozę lub glikogen. Głównymi substratami dla glukoneogenezy są glikogenne aminokwasy, mleczan oraz glicerol. Głównymi tkankami, w których odbywa się ten proces, są wątroba i nerki, gdyż one właśnie zawierają pełen zestaw niezbędnych do tego enzymów.

Glukogeneza zaspokaja zapotrzebowanie organizmu na glukozę wówczas, gdy węglowodany nie są dostępne w wystarczającej ilości z dostarczanych pokarmów. Ciągłe dostarczanie glukozy jest niezbędne jako źródło energii, zwłaszcza dla układu nerwowego i dla erytrocytów. Poniżej pewnego krytycznego stężenia glukozy we krwi występuje zaburzenie czynności mózgu, które w warunkach ciężkiej hipoglikemii może prowadzić do śpiączki i zgonu. Glukoza jest także potrzebna w tkance tłuszczowej jako źródło glicerolu glicerydów i prawdopodobnie odgrywa rolę w utrzymaniu odpowiedniego stężenia związków pośrednich cyklu cytrynianowego w wielu tkankach. Wiadomo, że nawet w warunkach, w których tłuszcze mogą pokrywać większość zapotrzebowania energetycznego organizmu, zawsze istnieje podstawowe zapotrzebowanie na glukozę. Glukoza jest jedynym źródłem energii dla mięśnia szkieletowego w warunkach beztlenowych. Jest prekursorem cukru mleka (laktozy) w gruczole sutkowym i jest aktywnie pobierana przez płód. Podczas glukoneogenezy są także usuwane z krwi produkty metabolizmu innych tkanek, np. mleczan wytwarzany przez mięśnie i erytrocyty oraz glicerol, który jest stale wytwarzany przez tkankę tłuszczową.

GLUKONEOGENEZA OBEJMUJE REAKCJE GLIKOLIZY, CYKLU CYTRYNIANOWEGO ORAZ NIEKTÓRE REAKCJE SPECJALNE

---