🍯 Sacharidy

Energie a stavba

O čem to je

Mozek spotřebuje denně zhruba 120 g glukózy. Bavlněné tričko je z celulózy, brambory jsou plné škrobu, mléko obsahuje laktózu a v RNA je ribóza. Sacharidy jsou palivo, zásoba i stavební materiál života.

Vznikají fotosyntézou a my z nich buněčným dýcháním získáváme energii. Ukážeme si, jak jsou postavené a jak se rozdělují.

Nové pojmy

SacharidyPřírodní látky, které obsahují skupinu C=O (aldehydovou nebo ketonovou) a několik skupin –OH. Mnohé mají vzorec Cₙ(H₂O)ₙ – proto starý název „uhlohydráty“.

MonosacharidJednoduchý cukr, který se už nedá rozštěpit na menší cukry.glukóza, fruktóza, ribóza

Aldóza a ketózaAldóza má aldehydovou skupinu –CHO, ketóza ketonovou C=O uvnitř řetězce. Podle počtu uhlíků: pentóza (5), hexóza (6).glukóza = aldohexóza, fruktóza = ketohexóza, ribóza = aldopentóza

Glykosidová vazbaVazba, kterou se spojují dva monosacharidy přes atom kyslíku (uvolní se voda).

Od jednoho ke tisícům

Monosacharidy: glukóza (krev, ovoce), fruktóza (ovoce, med), galaktóza, ribóza (RNA), deoxyribóza (DNA).
Disacharidy (2 jednotky): sacharóza = glukóza + fruktóza (cukrová řepa); laktóza = galaktóza + glukóza (mléko); maltóza = glukóza + glukóza (slad).
Polysacharidy (tisíce jednotek glukózy): škrob (zásoba rostlin), glykogen (zásoba živočichů v játrech a svalech), celulóza (buněčné stěny rostlin).

Roztřiď sacharidy podle velikosti.

Proč celulózu nestrávíme

Glukóza existuje ve dvou cyklických formách: α a β (liší se polohou jedné skupiny –OH). Škrob a glykogen jsou z α-glukózy – naše enzymy je štěpí. Celulóza je z β-glukózy – na tu enzymy nemáme. Prochází střevem jako vláknina.

Důkazy

Škrob: Lugolův roztok (jod v jodidu draselném) → modrofialové zbarvení.
Redukující cukry (glukóza, maltóza, laktóza): Fehlingovo činidlo → červená sraženina Cu₂O.

Proč sacharóza nedá pozitivní Fehlingovu zkoušku, ale glukóza ano?

Glukóza má volnou (poloacetalovou) skupinu, která se může otevřít na aldehyd → redukuje Cu²⁺. V sacharóze jsou tyto skupiny obou jednotek spotřebované v glykosidové vazbě → sacharóza je neredukující.

Jak z cukru získáme energii

Glykolýza v cytoplazmě: 1 glukóza → 2 pyruváty (+ trochu ATP).

Pyruvát vstoupí do mitochondrie, v Krebsově cyklu se rozloží na CO₂.

V dýchacím řetězci se vodík spojí s kyslíkem na vodu a vznikne většina ATP.

Celkem: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energie (ATP).

Kolik molekul pyruvátu vznikne glykolýzou z jedné glukózy?

Glukóza má 6 uhlíků, pyruvát 3. Glykolýza ji rozdělí napůl → 2 pyruváty.

✗Sacharóza = glukóza + glukóza.

✓Sacharóza = glukóza + fruktóza. Glukóza + glukóza je maltóza.

Každý disacharid má jiné složení: sacharóza (glc + fru), maltóza (glc + glc), laktóza (gal + glc).

Mono- (glukóza – aldohexóza, fruktóza – ketohexóza, ribóza), di- (sacharóza, laktóza, maltóza), polysacharidy (škrob a glykogen z α-glukózy, celulóza z β-glukózy). Glykolýza: glukóza → 2 pyruváty.

Klasifikace

O čem to je

Sacharidy mají vlastní systém třídění podle tří otázek: kolik jednotek, jaká karbonylová skupina a kolik uhlíků. Kdo ho zná, zařadí každý cukr a odhadne jeho vlastnosti.

Nové pojmy

Karbonylová skupinaSkupina C=O. Na konci řetězce (–CHO) je aldehydová, uvnitř ketonová.

Poloacetal (cyklická forma)V roztoku se monosacharid uzavře do kruhu: skupina –OH reaguje s vlastní skupinou C=O. Vznikne nový –OH na uhlíku C1 – podle jeho polohy forma α nebo β.

Glykosidová vazbaSpojení poloacetalového –OH jednoho cukru s –OH druhého za odštěpení vody.

Redukující cukrCukr s volnou poloacetalovou skupinou; v otevřené formě má aldehyd a redukuje Fehlingovo činidlo.

Tři otázky

Kolik jednotek? 1 → monosacharid, 2 → disacharid, mnoho → polysacharid.

Aldehyd, nebo keton? → aldóza, nebo ketóza.

Kolik uhlíků? 5 → pentóza, 6 → hexóza.

Spoj: např. glukóza = aldohexóza.

Zkus si zařadit monosacharidy sám, pak kartu otoč.

glukóza – aldohexóza
fruktóza – ketohexóza
galaktóza – aldohexóza
ribóza – aldopentóza (v RNA)
deoxyribóza – aldopentóza bez jednoho O (v DNA)

Disacharidy

Disacharid	Složení	Zdroj	Redukující?
sacharóza	glukóza + fruktóza	cukrová řepa, třtina	ne
maltóza	glukóza + glukóza	slad	ano
laktóza	galaktóza + glukóza	mléko	ano

Proč sacharóza není redukující disacharid?

Glykosidová vazba v ní spojuje poloacetalové uhlíky obou monosacharidů (C1 glukózy a C2 fruktózy). Žádná jednotka se nemůže otevřít na aldehyd → Fehlingovo činidlo nezredukuje.

Polysacharidy

Polysacharid	Jednotka	Funkce	Kde
škrob (amylóza + amylopektin)	α-glukóza	zásobní	rostliny – hlízy, semena
glykogen	α-glukóza (silně větvený)	zásobní	živočichové – játra, svaly
celulóza	β-glukóza	stavební	buněčné stěny rostlin
chitin	derivát glukózy s dusíkem	stavební	krovky hmyzu, stěny hub

Metabolismus

Fotosyntéza: 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂. Buněčné dýchání je opačný děj: glykolýza (cytoplazma, glukóza → 2 pyruváty) → Krebsův cyklus a dýchací řetězec (mitochondrie). Celkem C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energie, která se ukládá do ATP.

Jak dokážeš škrob v bramboře a jak glukózu v hroznovém víně?

Škrob: kápneš Lugolův roztok → modrofialová. Glukózu: šťávu zahřeješ s Fehlingovým činidlem → červená sraženina Cu₂O (glukóza je redukující).

✗Celulóza je ze stejné glukózy jako škrob, proto ji člověk stráví.

✓Celulóza je z β-glukózy, škrob z α-glukózy. Člověk celulózu nestráví.

Enzymy jsou velmi specifické – lidská amyláza štěpí jen α-glykosidové vazby. Celulózu štěpí jen bakterie (např. v bachoru přežvýkavců).

Třídění: počet jednotek, aldóza/ketóza, počet C. Sacharóza (glc + fru) je neredukující. Škrob a glykogen z α-glukózy (zásoba), celulóza z β-glukózy (stavba). Škrob dokáže Lugolův roztok.

🐜Aldehydy, ketony a karboxylové kyseliny🧈Lipidy