Węglowodany - cukrowce - sacharydy

Proste cząsteczki zbudowane z węgla, wodoru i tlenu. Zdolność tworzenia cukrowców z prostych związków nieorganicznych CO₂ i H₂O mają rośliny zielone. Najprostszymi cukrami są monosacharydy zbudowane z 3-7 atomów węgla. Do atomów węgla przyłączone są grupy hydroksylowe - OH, jeden z nich tworzy grupę karbonylową: aldehydową - CHO lub ketonową - C = O.

Łańcuchowe wzory strukturalne monosacharydów występujących w przyrodzie: Triozy i pentozy. Heksozy

- Ze względu na wielkość i budowę cząsteczki wyróżniamy:

cukry proste - monosacharydy - jednocukrowce,

dwucukry - disacharydy,

wielocukry - polisacharydy.

Cukry proste - monosacharydy

Wszystkie monosacharydy są substancjami bezbarwnymi, bezwonnymi, odznaczają się słodkim smakiem. Najsłodsza jest fruktoza.

- Ze względu na polarność cząsteczek rozpuszczają się w wodzie, tworząc z nią wiązania wodorowe.

- Nie rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych.

- Charakterystyczną właściwością fizyczną, umożliwiającą ich identyfikację, jest czynność optyczna, tj. zdolność skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego.

- Tworzą izomery optyczne, które posiadają identyczne właściwości chemiczne i fizyczne, różnią się jedynie kierunkiem skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego.

- Powszechnie występujące w przyrodzie cukry proste:

Aldehyd glicerynowy - trioza; ważny biologicznie związek występujący w szlaku metabolicznym fotosyntezy i oddychania komórkowego.

Rybuloza, ryboza, deoksyryboza - pentozy; pierwsza jest jednym z ogniw pośrednich w fotosyntezie, pozostałe dwie wchodzą w skład kwasów nukleinowych.

Glukoza, fruktoza, galaktoza - heksozy; wchodzą w skład dwucukrów i wielocukrów. Glukoza jest najważniejszym i najpowszechniejszym węglowodanem (cukier gronowy). W postaci celulozy tworzy główny składnik biomasy na Ziemi. Występuje we krwi, w moczu, płynie mózgowo-rdzeniowym, owocach. Fruktoza jest rozpowszechniona w świecie roślin, występuje także w miodzie.
Znaczenie monosacharydów

- Stanowią najważniejsze i najcenniejsze paliwo biochemiczne.
- U zwierząt są formą transportową cukrów.
- Budują cukry złożone i inne związki organiczne.
- Pochodne monosacharydów są składnikami złożonych substancji, takich jak chityna - oskórek stawonogów i ściany komórkowe grzybów oraz tunicyna - tunika osłonic.
- Triozy są substancją wyjściową do syntezy glicerolu.
- Ich pochodną jest witamina C.

Dwucukry- disacharydy.

Sacharoza - glukoza+fruktoza, cukier buraczany lub trzcinowy. Jest głównym związkiem transportowanym w roślinach, używana powszechnie do słodzenia.

Maltoza - glukoza+glukoza połączone wiązaniem typu α; wyizolowana w stanie wolnym m.in. z pyłków kwiatów i nektarów, występuje w kiełkach nasion jako produkt pośredni degradacji skrobi.

Trehaloza - substancja zapasowa u drożdży i grzybów kapeluszowych, a także w hemolimfie u owadów.

Celobioza - glukoza+glukoza, wiązanie typu ß, składnik ścian komórkowych, powstaje w wyniku hydrolizy celulozy. Zwierzęta wielokomórkowe nie potrafią rozkładać tego związku, ponieważ nie posiadają odpowiedniego enzymu.

Laktoza - galaktoza+glukoza, wiązanie typu ß, główny cukier mleka ssaków. Mleko kobiety posiada 6% tego cukru.




Rys. Tworzenie się wiązania glikozydowego disacharydów
Występowanie i rola biologiczna

W stanie wolnym rozpowszechnione w świecie roślin jako:

- forma transportowa cukrowców,

- substancje zapasowe gromadzone w organach spichrzowych.

Wielocukry - polisacharydy.

Są to wielocząsteczkowe cukrowce powstające w wyniku polikondensacji monosacharydów, łączących się wiązaniami O-glikozydowymi. Tworzą łańcuchy proste lub rozgałęzione.

Skrobia - materiał zapasowy w nasionach i bulwach.

Glikogen - materiał zapasowy u zwierząt, szczególnie obficie występuje w wątrobie i w mięśniach szkieletowych.

Inulina - obecna w bulwach karczochów i szparagów.

Celuloza i hemicelulozy - najbardziej rozpowszechnione w świecie roślin (celuloza 50% węgla na Ziemi), pełnią funkcję podporową.

Chityna - substancja podporowa o dużej wytrzymałości mechanicznej (pancerze skorupiaków i oskórek owadów), występuje również w ścianie komórkowej grzybów.

Mukopolisacharydy - substancje podporowe tkanki łącznej i substancje śluzowe organizmu, np. kwas hialuronowy i chondroityna występują w skórze, mazi torebek stawowych, ciele szklistym oka.

Heparyna - czynnik hamujący krzepnięcie krwi, wytwarzany w wątrobie; wydzielana przez bazofile (granulocyty zasadochłonne).

Rola biologiczna polisacharydów

- Stanowią materiał zapasowy wykorzystywany jako paliwo biochemiczne, nie wpływając przy tym na zmianę ciśnienia osmotycznego komórek, np. skrobia, glikogen.

- Budują elementy strukturalne organizmów (rola podporowa, wzmacniająca), wykazują dużą wytrzymałość mechaniczną, np. chityna, kwas hialuronowy, celuloza.

- W połączeniu z białkami i lipidami tworzą na powierzchni komórek zwierzęcych glikokaliks, warstwę spełniającą liczne funkcje w komórkach zwierzęcych, np. glikolipidy, glikoproteidy.

- Biorą udział w procesach fizjologicznych organizmu, np. heparyna.

---