Monosacharid

Z Wikipédie

Monosacharidy sú jednoduché sacharidy, ktoré môžu vytvárať polymérne zlúčeniny zvané polysacharidy.

V ich molekulách je niekoľko hydroxylových skupín (funkčných skupín alkoholov) a buď aldehydová alebo ketónová funkčná skupina. Na základe toho sa rozdeľujú na aldózy a ketózy.

Aldózy a ketózy s rovnakým počtom atómov uhlíka v molekule majú rovnaký molekulový vzorec, preto sa používajú na ich zobrazenie štruktúrne vzorce (Tollensova projekcia). V roztoku okrem toho pentózy a vyššie monosacharidy vytvárajú vnútromolekulovú kovalentnú väzbu za vzniku furánového alebo pyránového heterocyklu. Na zá Najvýznammejšie roxylovou skupinou na tej istej molekule, pričom vzniká hemiacetál alebo hemiketál a molekula vytvára cmonosacharidy so šiestimi atómomami uhlíka v molekule je glukóza a fruktóza.

Obsah 1 Názvoslovie 2 Význam monosacharidov 3 Rozdelenie 3.1 Podľa smerovania funkčných skupín 3.2 Podľa druhu skupín 3.3 Podľa uhlíkatého reťazca 3.4 Furanozidy a pyranozidy 4 Primárne monosacharidy 5 Sekundárne monosacharidy 5.1 Monosacharidy s netypickou konfigiráciou 5.2 Deoxysacharidy 5.3 Aminomonosacharidy 5.4 Monosacharidy s rozvetveným reťazcom 6 Prehľad monosacharidov

[úprava] Názvoslovie

Ak chceme vytvoriť kompletný názov monosacharidu, musíme uviesť v názve tieto skutočnosti:

• anomériu (α/β)
• rad (D/L)
• názov monosacharidu (napríklad glukóza)
• typ cyklickej formy (Furanozid/pyranozid)

Kompletný názov môže vyzerať napríklad takto: α-D-glukopyranozid. Pretože niekedy sú tieto názvy príliš dlhé, hlavne pri pomenovaní oligosacharidov, používamé často pri zápise skratky. Potom názov vyzerá takto: α-D-glc-p.

[úprava] Význam monosacharidov

Monosacharidy často mávajú sladkú chuť. Za chemickú podstatu vnímanie sladkej chuti je možno považovať zoskupenie -O-CH-CH-OH, ktoré sa okrem niektorých monosacharidov vyskytuje napríklad aj u alkoholu glycerolu, čo je pravdepodobne príčina sladkej chuti.

Rastliny často využívajú monosacharidy, často i sekundárne, k lákaniu hmyzu, napríklad pre opeľovanie, pre roznos semien, ... Sekundárne monosacharidy sú prekurzormi karboxylových kyselín, cukrových alkoholov a glykozidov.

Monosacharidy sú priame produkty fotosyntézy a je v nich nahromadená energia slnečného žiarenia. D-glukóza je teda pre väčšinu organizmov primárnym zdrojom energie.

[úprava] Rozdelenie

[úprava] Podľa smerovania funkčných skupín

Uhlík susediaci s uhlíkom s primárnou alkoholickou skupinou (HO-CH2-C*-) sa vyznačuje tým, že na každej zo svojich štyroch väzieb má naviazaný iný atóm, alebo inú skupinu atómov. Takýto uhlík sa nazýva asymetrický alebo chirálny, pretože môže mať dve odličné konfigurácie (usporiadanie v priestore), ktorú sú navzájom ako predmet a jeho zrkadlový obraz. Tieto dve konfiguráce sa nazývajú stereoizoméry. Asymetrický uhlík sa vyznačuje takzvanou optickou aktivitou, pretože otáča rovinu polarizovaného svetla doľava alebo doprava.

Tieto dve vlastnosti (1. chiralita a 2. optická aktivita) sú súčasťou úplného názvu molekuly sacharidu:

• Sacharid s hydroxylovou skupinou orientovanou vľavo na asymetrickom uhlíku sa označuje ako L- (lat. laevus - ľavý); jeho zrkadlový stereoizomér sa označuje D- (lat. dexter - pravý).
• Sacharid otáčajúci rovinu polarizovaného svetla doľava sa označuje znamienkom (−), jeho optický protipól znamienkom (+).

Tetrózy a vyššie monosacharidy majú viac než jeden asymetrický uhlík. Pre ich zaradenie do radu D- alebo L- je rozhodujúci práve uhlík susediaci s uhlíkom s primárnou alkoholickou skupinou.

[úprava] Podľa druhu skupín

Monosacharidy sú chemické monooxopolyhydroxy zlúčeniny. Patria medzi ne:

• polyhydroxyaldehydy, takzvané aldózy, ktoré obsahujú aldehydovú skupinu -CHO a niekoľko skupín -OH.
• polyhydroxyketóny, takzvané ketózy, ktoré obsahujú CO skupinu a niekoľko skupín -OH.

[úprava] Podľa uhlíkatého reťazca

Základom molekuly sacharidu je uhlíkový reťazec s 3 až 9 atómami uhlíka. Na základe toho rozoznávame:

• triózy (C-C-C)
• tetrózy (C-C-C-C)
• pentózy (C-C-C-C-C)
• hexózy (C-C-C-C-C-C)
• heptózy (C-C-C-C-C-C-C)
• októzy (C-C-C-C-C-C-C-C)
• nonózy (C-C-C-C-C-C-C-C-C)

[úprava] Furanozidy a pyranozidy

Pri vyšších monosacharidoch, ako sú pentózy a hexózy, reaguje aldehydická alebo ketónová skupina s hydyklus. Vznikajú tak 5-členné alebo 6-členné heterocyklické zlúčeniny, ktoré môžeme považovať za deriváty furánu alebo pyránu. Takéto sacharidy sa preto nazývajú tiež furanozidy, respektíve pyranozidy.

Pri vzniku hemiacetálu alebo hemiketálu sa z aldehydického alebo ketonického uhlíka vytvára ďalšie asymetrické centrum, pretože vzniknutá hydroxylová skupina môže byť orientovaná nad alebo pod rovinu heterocyklu. U D-monosacharidoch sa α-forma vyznačuje tým, že jej hemiacetálová (hemiketálová) hydroxyskupina smeruje v Haworthenovej projekcii hore, u β-formy je tomu naopak. V závislosti od toho rozoznávame α- a β- formu sacharidu, ktoré sa opäť odlišujú svojou optickou aktivitou. Molekuly, ktoré sa líšia len svojou α- alebo β- konformáciou sa nazývajú anoméry. Oba anoméry sa líšia svojimi fyzikálnymi vlastnosťami. V roztoku sú prítomné väčšinou obe anoméry.

[úprava] Primárne monosacharidy

Medzi primárne monosacharidy, ktoré sú prítomné ako metabolické produkty vo väčšine organizmov patrí iba pomerne malý počet monosacharidov. Sú to triózy D-glyceraldehyd a dihydroxyacetón, ktoré sú súčasťou životne nevyhnutnej glykolitickej dráhy. Z tetróz sa v organizme bežne vyskytuje iba D-erytróza. Jej forma erytróza-4-fosfát je medziproduktom pri pentózovom cykle, u rastlín tiež u Calvinovom cykle, ktorý je súčasťou fotosyntézy.

Pre primárny metabolizmus sú dôležité tri pentózi. D-ribóza, zložka kyseliny ribonukleovej a D-2-deoxyribóza, zložka kyseliny deoxyribonuklovej. Okrem týchto dvoch je tiež dvôležitá D-ribulóza, jej deriváty sú dôležité pri premenách sacharidov a pri fotosyntéze.

Z hexóz sú dôležité D-glukóza (hroznový cukor, dextróza), často sa vyskytujúca v plodoch a D-fruktóza (ovocný cukor, levulóza), kde ku izolácii sa používa najčastejšie polysacharid inulínu. Tieto naznámejšie hexózy tvoria súčasť glykolýzy a sú často základnou stavebnou jednotkou mnohých oligosacharidov, polysacharidov a glykozidov.

[úprava] Sekundárne monosacharidy

Sekundárne monosacharidy sú monosacharidy ktoré niesu súčasťou základného metabolizmu pre väčšinu organizmov a ich prítomnosť nie je pre bunku nevyhnutná.

Význam týchto monosacharidov je veľmi rozmanitý. Môžu tvoriť súčasť niektorých polysacharidov, glykozidov alebo glykolipidov. Aminocukry sú súčasťou bunečnej steny baktérii, cukry s rozvetvených reťazcom môžu byť súčasťou antibiotík.

Sekundárne monosacharidy tvoria širokú a rozmanitú skupinu látok. Radíme sem:

[úprava] Monosacharidy s netypickou konfigiráciou

Do tejto skupiny radíme niekoľko základných monosacharidov, ktoré niesu súčasťou základných metabolických dráh. Patria sem aj monosacharidy neobvyklej L-rady. Je to hlavne L-arabinóza, D-xylóza, D-manóza, D-galaktóza a D-gulóza.

Tieto monosacharidy sú v organizme syntetizované zvláštnou reakciou - epimerácia. Katalyzujú ju enzými epimerázi. Pri epimerácii dochádza ku zmene konfigurácie na jedinom chirálnom uhlíku. Príkladom môžu byť epimerácie na uhlíku C-2 a C-4 glukózy, pri ktorých vzniká D-manóza a D-galaktóza.

[úprava] Deoxysacharidy

Je častím javom, že určitý monosacharid je deoxymonosacharidom, ktorý je zároveň O-metylovaný. Radíme sem primárne metabolické D-2-deoxyribózu, ale patrí sem mnoho ďalších sekundárnych metabolických monosacharidov. Zástupcu tvorí deoxymonosacharidy L-ramóza, L-fukóza alebo D-digitoxóza.

[úprava] Aminomonosacharidy

Aminosacharidy sú monosacharidy, obsahujúce na niektej hydroxylovej skupine aminoskupinu. Patrí sem D-glukosamín alebo D-manosamín. Vznikajú z príslušných ketóz po ich reakcii s aminačným činidlom, najčastejšie amoniakom alebo glutamínom. Skratku vytvoríme pridaním písmena N za skratku monosacharidu, napríklad glcN je glukosamín, GalNAc je N-acetylgalaktosamín. D-glukosamín, alebo aminocukor má hlavný biochemický význam. V prírode sa vyskytuje viazaný vo forme polysacharidu chitínu, ktorý je základnou stavebnou jednotkou kostry hmyzu a bunečnej steny húb. Ďalej je tiež zložkou glikolipidov a glykoproteínov.

[úprava] Monosacharidy s rozvetveným reťazcom

Niektoré menej typické sacharidy nemajú základný reťazec lineárny, ael majú ho rezvetvený. Napríklad D-kladinóza, L-mykaróza, D-apióza, L-streptóza, D-hamamelóza. Tieto monosacharidy sú tvorené dvoma základnými spôsobmi:

• C-metylácia /Pridaním metylovej skupiny určitých vetvených monosacharidov, ako napríklad D-kladinózy, L-mykarózy, pochádza z metylovej skupiny metionín.
• Prestavba uhlikatého reťazca (Prídavne CH₂OH-alevo CHO- skupiny D-apiózy a L-streptózy sú odvodené od tretieho uhlíku glukózy.

[úprava] Prehľad monosacharidov

	aldózy	ketózy
triózy	aldotriózy	ketotriózy
	glyceraldehyd	dihydroxyacetón
tetrózy	aldotetrózy	ketotetrózy
	treóza erytróza	erytrulóza
pentózy	aldopentózy	ketopentózy
	lyxóza xylóza arabinóza ribóza	ribulóza xylulóza
hexózy	aldohexózy	ketohexózy
	talóza galaktóza idóza gulóza manóza glukóza altróza alóza	psikóza fruktóza sorbóza tagatóza
heptózy	aldoheptózy	ketoheptózy
	manoheptulóza	sedoheptulóza