6. ogljikovi hidrati

OGLJIKOVI HIDRATI

• Monosaharidi (enostavni sladkorji): ni jih mogoče razgraditi v milihpogojih

• Oligosaharidi - običajno 2 - 10 monosaharidnih ostankov

• Polisaharidi: polimeri iz monosaharidov (glikozidna vez)

• Aldoze in ketoze: polivalentni alkoholi z aldehidno oz. ketonskoskupino

• Trioze, tetroze, pentoze, heksoze, heptoze, itd. : štev. C-atomov• Aldoze s 3C in več C-atomi ali ketoze s 4C in več so kiralne• Fischerjeva projekcija; D, L sistem

MONOSAHARIDI

L-izomera D-izomera

Gliceraldehid Dihidroksiaceton

D-eritroza D-treoza

D-riboza (Rib) D-arabinoza (Ara) D-ksiloza (Xil) D-liksoza (Lyx)

D-gliceraldehid

D-glukoza(Glc)

D-manoza(Man)

D-galaktoza(Gal)

ALDOTRIOZA

ALDOTETROZI

ALDOPENTOZE

ALDOHEKSOZE

GL

ICE

RA

LD

EH

IDN

A D

RU

ŽIN

A

Dihidroksi-aceton

D-eritruloza

D-ribuloza D-ksiluloza

D-fruktoza

KETOTRIOZA

KETOTETROZA

KETOPENTOZI

KETOHEKSOZE

DIHIDROKSIACETONSKADRUŽINA

• D, L = konfiguracija predzadnjega asimetričnega centra (C-atoma) • D,L ne označujeta rotacijskega kota za sukanje ravnine polarizirane svetlobe ! • D-sladkorji prevladujejo v naravi (L-aminokisline !)

STEREOKEMIJA

Enantiomere

Zrcalni sliki

D-fruktoza L-fruktoza

• Enantiomeri - stereoizomeri, zrcalni sliki ena drugi

• Pari izomer z nasprotno konfiguracijona enem ali več kiralnih centrih nisozrcalne slike - so diastereoizomere

• Glukoza (aldoza) lahko ciklizira in tvori cikličnihemiacetal

• Fruktoza (ketoza) lahko ciklizira in tvori cikličnihemiketal

• Ciklična oblika Glc je piranoza• Ciklična oblika Fru je furanoza

GlukopiranozaHawortovaprojekcija

GlukopiranozaFischerjevaprojekcija

α-D-

β-D-

Alkohol Aldehid Hemiacetal

D-glukoza

CIKLIČNI MONOSAHARIDI

• 1. Sladkorni alkoholi: blaga redukcija sladkorjev

• 2. Deoksi sladkorji: sestavina DNA, itd.

• 3. Sladkorni estri: fosfatni estri kot ATP, Glc-6-P

• 4. Aminosladkorji: imajo amino skupino namesto hidroksilne

• 5. Acetali, ketali in glikozidi: osnova za oligo- in poli-saharidi

• 6. Kisline

MONOSAHARIDNI DERIVATI

D-glucitol(sorbitol)

D-manitol D-ksilitol

D-glicerol mio-inozitol D-ribitol

SLADKORNI ALKOHOLI

2-deoksi-α-D-riboza α-D-ramnoza (Rha) α-L-fukoza (Fuc)

Ouabain - glikozid(inhibitor Na+,K+-črpalke)

α-D-ramnoza (Rha)

DEOKSISLADKORJI

Strophanthus preussii

α-D-glukoza-1-fosfat α-D-fruktoza-1,6-bifosfat

Adenozin-5’-trifosfat

SLADKORNI ESTRI (FOSFATNI)

β-D-glukozamin β-D-galaktozamin

AMINOSLADKORJI

N-acetil-neuraminska kisl. NANA

Muraminska kisl.(bakterijska stena)

Piruvat

N-acetil-manozamin

AMINOSLADKORJI

ACETALI IN KETALI

D-Glukoza

D-Glukarska kislina

Oksidacija na C1 in C6

Oksidacija na C1

Oksidacijana C6

D-Glukonskakislina

D-Glukuronskakislina

D-δ-Glukonolakton

OKSIDACIJA GLUKOZE

• 2 – 10 monosaharidov (enaki, različni)

α-, β-glikozidne vezi

• Reducenti, če prosti anomerni C-atom (saharoza ni reducent !)

• Dogovor npr.: Glc-α(1 4)Glc ali Glc-α1,4-Glc, β-1,4, α-1,6, itd.

OLIGOSAHARIDI

Saharoza(Glc-α−1,2-Fru)

Celobioza(Glc-β−1,4-Glc)

Saharoza

Maltoza (Glc-α−1,4-Glc)Laktoza (Gal-β−1,4-Glc)

Izomaltoza (Glc-α−1,6-Glc)

Prost anomerniC-atom (reducir.)

DISAHARIDI

Vloga: rezervne snovi, strukturna, informacijska

• Nomenklatura: homopolisaharidi vs. heteropolisaharidi

• Škrob in glikogen: rezervni snovi

• Hitin in celuloza: strukturni molekuli

• Polisaharidi cel. površine: informacijske molekule

POLISAHARIDI

• Rastlinski rezervni polisaharid

• Sestava:• 10-30% amiloza (α-1,4 vezi), 1 reducirajoči konec• 70-90% amilopektin (α-1,4 in α-1,6 vezi), razvejan vsakih 12-30 ostankov

z α-1,6 vezmi

ŠKROB

amiloza

amilopektin

Jod

• Amiloza slabo topna v hladni vodi, tvori micelarno suspenzijo

• Amiloza ima helikalno zgradbo v vodi– Jod se veže v heliks modra barva

ŠKROB –TOPNOST

α-D-Glc-1-P

Reducirajoči konec

Nereducirajočikonec

Amiloza

FOSFORILIZA AMILOZE

Rezervni polisaharid pri živalih (živalski amilopektin)

• Glikogen predstavlja do 10% mase jeter in 1-2% mišične mase

• Glikogen je oblika rezervne energije za organizem

• Razlika od amilopektina: vsakih 8-12 Glc ostankov razvejitev z α-1,6vezjo

• Glikogen (kot amilopektin) : rdeče-vijolična barva z jodom

GLIKOGEN

Celuloza

Hitin

N-acetilglukozamin

β-1,4

Manan

ManozaPoli-D-Manuronat

Poli-L-Guluronat

STR

UK

TU

RN

I PO

LIS

AH

AR

IDI

• Strukturni polisaharidi – podobni rezervnim, vendar drugačne glikozidne vezi !• Celuloza : količinsko najbolj zastopan polimer na zemlji, glavna opora za drevesa

in druge rastline• Celuloza je lahko mehka : bombaž

β(1,4) vezi med Glc ! • Veriga celuloze tvori iztegnjeno trakasto strukturo v prostoru

CELULOZA

α-1,4-glikozidna vez Glc v amilozi

β-1,4-glikozidna vez Glc v celulozi

H-veziznotraj verige

H-vezi med verigami H-vezi med

ravninama

• Hitin – ekzoskelet rakov, insektov, pajkov, celičnih sten gliv

• Polimer β-1,4- N-acetil-GlcNH2

• Podoben celulozi: vendar C-2 je N-acetiliran

HITIN

• Alginati : Ca2+-vezavni polimeri iz alg• Agaroza in agaropektin –

galaktozna polimera• Glikozaminoglikani –

ponavljajoči se disaharidi z amino-sladkorji innegativnimi naboji –tvorijo glikokaliks

DRUGI STRUKTURNIPOLISAHARIDI

Pomembne funkcije ! • Živalska celica: površina je izredno raznolika zaradi glikoproteinov in

proteoglikanov• Polisaharidne strukture regulirajo medcelične interakcije in prepoznave• ”Informacija" v teh strukturah določena naborom encimov, ki sintetizirajo te

polisaharide

POLISAHARIDI NA CELIČNI POVRŠINI

LDL receptor

Glaveglobularnihproteinov

Glikokaliks (10 nm)

Plazemska membrana

levkosialin

O-vezanisladkorji

OLIGOSAHARIDNE VEJE VGLIKOPROTEINIH

Ribnukleaza B Humani IgG Lizosomalni encimi Luteinizirajoči hormon

Jajčni albumin Serumski glikoproteini Tiroglobulin

Glikoproteini z glikozaminoglikani- sestavina cel.membran in

glikokaliksa- iz proteinov z enim ali dvema

tipoma glikozaminoglikanov

PROTEOGLIKANI

verzikan serglicinHrustančniproteoglikan

dekorin

sindekan

• Modulacija procesov celične rasti

– Vezava rastnih faktorjev na proteoglikane: rezervoar zarastne dejavnike na celični površini

• “Mazivo” v sklepih

– hrustančni matriks iz proteoglikanov absorbira veliko vode. Med gibanjem : “iztiskanje” vode - ponovna absorbcija

FUNKCIJE PROTEOGLIKANOV