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.
Wyszukiwarka