SZÉNHIDRÁTOKSZÉNHIDRÁTOK

• A szénhidrátok polihidroxi-aldehidek, A szénhidrátok polihidroxi-aldehidek, ill.ill.

polihidroxi-ketonokpolihidroxi-ketonok

• Három alcsoport:Három alcsoport:1.1. monoszacharidokmonoszacharidok

2.2. oligoszacharidokoligoszacharidok

3.3. poliszacharidokpoliszacharidok

• Biológiai szerep:Biológiai szerep:

– energiaforrásokenergiaforrások– tartalék tápanyagoktartalék tápanyagok– támasztó- és vázanyagoktámasztó- és vázanyagok– biológiailag aktív anyagok felépítésebiológiailag aktív anyagok felépítése– sejtfelszíni szénhidrát-komponenseksejtfelszíni szénhidrát-komponensek

MonoszacharidokMonoszacharidok

• aldózok, vagy ketózokaldózok, vagy ketózok

• a szénatomok száma szerint a szénatomok száma szerint megkülönböztetünk: megkülönböztetünk: – triózokat triózokat – tetrózokat tetrózokat – pentózokatpentózokat– hexózokat, stb.hexózokat, stb.

A monoszacharidok A monoszacharidok sztereoizomériájasztereoizomériája

• A természetes cukrok A természetes cukrok többsége D-konfigurációjútöbbsége D-konfigurációjú

• A D- és L-jelölés a karbonil A D- és L-jelölés a karbonil szénatomtól legtávolabbi szénatomtól legtávolabbi királis szénatom királis szénatom konfigurációjára vonatkozikkonfigurációjára vonatkozik

• D-aldózok családfája:D-aldózok családfája:

• epimerekepimerek: azok a monoszacharidok, : azok a monoszacharidok, melyek konfigurációja csak egy melyek konfigurációja csak egy szénatomon különbözikszénatomon különbözik

D-ketózok családfájaD-ketózok családfája

A monoszacharidok gyűrűs szerkezete:A monoszacharidok gyűrűs szerkezete:

• az átkristályosítás módjától függően kétféle az átkristályosítás módjától függően kétféle optikailag aktív módosulat nyerhetőoptikailag aktív módosulat nyerhető

– [[]]DD= + 112= + 112oo + 52,7 + 52,7oo

– [[]]DD= + 18,7= + 18,7oo + 52,7 + 52,7oo

• a kétféle D-glükóz-módosulat optikai a kétféle D-glükóz-módosulat optikai aktivitásában leírt különbséget és aktivitásában leírt különbséget és változásukat az egyensúlyi helyzetig változásukat az egyensúlyi helyzetig mutarotációnakmutarotációnak nevezzük nevezzük

Furanóz szerkezetek:Furanóz szerkezetek:

• az öttagú félacetálgyűrűs az öttagú félacetálgyűrűs szerkezetben szerkezetben Tollens-hídTollens-híd képződik képződik

• a nyíltláncú cukor 1. és 4. a nyíltláncú cukor 1. és 4. szénatomján található aldehid- és szénatomján található aldehid- és hidroxilcsoport hozza létre a gyűrűs hidroxilcsoport hozza létre a gyűrűs félacetál szerkezetetfélacetál szerkezetet

• az 1. szénatom asszimetriássá vált, ezért a az 1. szénatom asszimetriássá vált, ezért a gyűrűs forma két sztereoizomer alakban gyűrűs forma két sztereoizomer alakban létezik: létezik: anomerekanomerek

• az anomereket az anomereket vagy vagy jelölésekkel jelölésekkel különböztetik megkülönböztetik meg

• a forgatóképesség nagysága ill. a fizikai és a forgatóképesség nagysága ill. a fizikai és kémiai tulajdonságok eltérnekkémiai tulajdonságok eltérnek

-D-glükopiranóz

-D-fruktofuranóz-D-fruktofuranóz

-D-glükopiranóz pirán

furán

PIRANÓZ ÉS FURANÓZ GYŰRŰK

Piranóz szerkezetek:Piranóz szerkezetek:

• az 1. szénatom aldehidcsoportja és az 1. szénatom aldehidcsoportja és az 5. szénatom alkoholcsoportja az 5. szénatom alkoholcsoportja között Tollens-híd alakul kiközött Tollens-híd alakul ki

Mutarotációs egyensúly:Mutarotációs egyensúly:

• A D-glükóz vizes oldatának egyensúlyi elegyében kb. A D-glükóz vizes oldatának egyensúlyi elegyében kb. 36 %36 % -anomer és -anomer és 64 %64 % -anomer, valamint kis -anomer, valamint kis mennyiségű nyíltláncú aldehidforma van jelen.mennyiségű nyíltláncú aldehidforma van jelen.

• A két anomer forgatási értéke az egyensúly beálltáig A két anomer forgatási értéke az egyensúly beálltáig folyamatosan változikfolyamatosan változik

A monoszacharidok kémiai A monoszacharidok kémiai sajátságaisajátságai

Redukciós és oxidációs reakciókRedukciós és oxidációs reakciók

• az aldózok és a ketózok az aldózok és a ketózok redukálószerekkel alkoholokká redukálószerekkel alkoholokká alakulnakalakulnak

• az aldehidcsoport oxidációjával az az aldehidcsoport oxidációjával az aldózokból aldonsavak képződnek, aldózokból aldonsavak képződnek, további oxidáció hatására aldársavak további oxidáció hatására aldársavak jönnek létrejönnek létre

• Az aldonsavak és cukorsavak Az aldonsavak és cukorsavak laktonokká alakíthatóklaktonokká alakíthatók

• Uronsavak:Uronsavak:

Monoszacharidok reakciói:Monoszacharidok reakciói:

• Leggyakrabban lúgos közegben lejátszódó Leggyakrabban lúgos közegben lejátszódó oxidációs reakciókoxidációs reakciók– Fehling-próbaFehling-próba– Nylander-próbaNylander-próba– Ezüsttükör-próbaEzüsttükör-próba

Éter- és észterképződés:Éter- és észterképződés:

• a glikozidos OH-csoport éterkötése a glikozidos OH-csoport éterkötése könnyen felszakadkönnyen felszakad

• az észterek közül az acilezett származékok az észterek közül az acilezett származékok jelentősekjelentősek

Glikozidok:Glikozidok:

• O-glikozidok: O-glikozidok: – a monoszacharid glikozidos a monoszacharid glikozidos

hidroxilcsoportja vízkilépés közben hidroxilcsoportja vízkilépés közben kapcsolódik egy másik OH-csoportot kapcsolódik egy másik OH-csoportot tartalmazó molekulávaltartalmazó molekulával

• N-glikozidok:N-glikozidok:– a glikozidos OH-csoport amino- vagy a glikozidos OH-csoport amino- vagy

iminocsoporttal aldot vízkilépéssel C-N iminocsoporttal aldot vízkilépéssel C-N kötést kötést

• a glikozidok gyűrűs vegyületeka glikozidok gyűrűs vegyületek

Fontosabb monoszacharidok:

• D-ribóz

• 2-dezoxi-D-ribóz

• D-glükóz

• D-mannóz

• D-galaktóz

• D-fruktóz

glükóz galaktóz fruktóz

Monoszacharidok Monoszacharidok származékaiszármazékai

•D-szorbitolD-szorbitol

•D-glükuronsavD-glükuronsav

•D-glükózaminD-glükózamin

•D-galaktózaminD-galaktózamin

•L-aszkorbinsavL-aszkorbinsav(C-vitamin)(C-vitamin)

DISZACHARIDOKDISZACHARIDOK

nem redukálónem redukálóredukálóredukáló

- szacharóz- szacharóz - maltóz- maltóz

- trehalóz- trehalóz - - cellobiózcellobióz

- laktóz- laktóz

SZACHARÓZSZACHARÓZ-D-glükopiranóz-D-glükopiranóz és és -D--D-

fruktofuranózfruktofuranóz kapcsolódik 1 2 kapcsolódik 1 2 kötésselkötéssel

MALTÓZMALTÓZ

• két két D-glükózD-glükóz kapcsolódik össze kapcsolódik össze --glikozidos 1 4 kötésbenglikozidos 1 4 kötésben

• a keményítő hidrolízistermékea keményítő hidrolízisterméke

• édes ízűédes ízű

CELLOBIÓZCELLOBIÓZ

• a cellulóz építőeleme a cellulóz építőeleme

• két két D-glükózbólD-glükózból (1 4) kötéssel épül (1 4) kötéssel épül felfel

LAKTÓZ (tejcukor)LAKTÓZ (tejcukor)

• D-glükózbólD-glükózból és és D-galaktózbólD-galaktózból áll áll (1 (1 4)4)

OLIGOSZACHARIDOKOLIGOSZACHARIDOK

• a természetben nem gyakoriaka természetben nem gyakoriak• pl. raffinóz, sztachiózpl. raffinóz, sztachióz• a membránfehérjék és a a membránfehérjék és a

extracelluláris mátrix fehérjéi extracelluláris mátrix fehérjéi kovalensen kötött oligoszacharidot kovalensen kötött oligoszacharidot tartalmaznaktartalmaznak

• a a glikoproteinek glikoproteinek szénhidráttartalma szénhidráttartalma változóváltozó

POLISZACHARIDOKPOLISZACHARIDOK

Keményítő:Keményítő:

• amilózamilózból és ból és amilopektinamilopektinből állből áll

• az amilózban a glükózegységek az amilózban a glükózegységek (1 (1 4) -kötésekkel kapcsolódnak össze 4) -kötésekkel kapcsolódnak össze

• az amilózlánc helikálisaz amilózlánc helikális

• jóddal intenzív kék színeződést adjóddal intenzív kék színeződést ad

• Az amilopektinben Az amilopektinben (1 4)-kötések (1 4)-kötések dominálnak, de 12-20 dominálnak, de 12-20 glükózegységenként glükózegységenként (1 6)-kötésű (1 6)-kötésű elágazások is vannakelágazások is vannak

A A glikogénglikogén az állati szövetek tartalék az állati szövetek tartalék tápanyagatápanyaga• szerkezete az amilopektinhez hasonlítszerkezete az amilopektinhez hasonlít• jóddal vörösbarna színreakciót adjóddal vörösbarna színreakciót ad• a sejtekben szemcsék formájában a sejtekben szemcsék formájában

raktározódikraktározódik

A dextránokA dextránok (1 6) kötésekkel (1 6) kötésekkel kapcsolódó kapcsolódó

D-glükóz-molekulákból épülnek felD-glükóz-molekulákból épülnek felAz Az inulin inulin D-fruktóz-egységekből D-fruktóz-egységekből (2 1) (2 1) kötésekkel képződikkötésekkel képződik

VÁZSZÉNHIDRÁTOKVÁZSZÉNHIDRÁTOK

• A A cellulózcellulóz növényi rostok fő alkotórésze növényi rostok fő alkotórésze

• D-glükózD-glükóz egységekből épül fel egységekből épül fel (1 4)-(1 4)-kötésekkelkötésekkel

• enyhe savas hidrolízissel vagy enyhe savas hidrolízissel vagy celluláz celluláz enzimmel enzimmel cellobiózra cellobiózra bonthatóbontható

• a molekula hosszú láncot alkot, melyet a molekula hosszú láncot alkot, melyet a C-3 OH-csoportok és a gyűrűbe zárt a C-3 OH-csoportok és a gyűrűbe zárt O-atomok közötti hidrogénkötések O-atomok közötti hidrogénkötések stabilizálnakstabilizálnak

CELLULÓZ

KEMÉNYÍTŐ

GLIKOGÉN

• pektinekpektinek– növények lágyabb növények lágyabb

szöveteiben fordulnak szöveteiben fordulnak előelő

• agar-agar:agar-agar:– a tengeri algák D- és a tengeri algák D- és

L-galaktózból felépített L-galaktózból felépített poliszacharidja, poliszacharidja, szulfátcsoportot is szulfátcsoportot is tartalmaztartalmaz

• kitin:kitin:– az izeltlábúak külső az izeltlábúak külső

vázát és a gombák vázát és a gombák sejtfalát alkotjasejtfalát alkotja

kitin

MUKOPOLISZACHARIDOKMUKOPOLISZACHARIDOK

• a savas a savas mukopoliszacharid mukopoliszacharid molekulák molekulák kocsonyás, síkos kocsonyás, síkos jellegűek, a sejtek jellegűek, a sejtek között kötő-, ill. között kötő-, ill. kenőanyagként kenőanyagként szerepelnekszerepelnek

• hialuronsav hialuronsav (1 3)(1 3)

• kondroitin kondroitin (1 3)(1 3)

• heparin heparin (1 4)(1 4)

heparin