Wykład 2- cukry Flashcards
Aldozy biologicznie ważne
- aldehyd D-glicerynowy
- D-erytroza
- D-ryboza
- D-ksyloza
- D-glukoza
- D-mannoza
- D-galaktoza
Ketozy biologicznie ważne
- dihydroksyaceton
- D-fruktoza
Lustrzane odbicia
Enancjomery
Kiedy tworzą się stereoizomery?
Gdy dwa lub więcej węgli chiralnych
Epimeria
Zjawisko występujące gdy dwa monosacharydy różnią się położeniem podstawników przy jednym atomie węgla (z wyjątkiem grupy karbonylowej)
W wyniku utleniania grupy aldehydowej na C1 powstają…
kwasy aldonowe (np. kwas glukonowy)- przy C1 grupa karboksylowa
Jak powstają kwasy uronowe?
Przez zablokowanie grupy aldehydowej i utlenianiu grupy hydroksylowej na węglu C6- grupa COOH przy C6 (np. kwas glukuronowy)
!!!Kwasy te są istotnymi składnikami heteroglikanów!!!
Jak powstają kwasy aldarowe?
W obecności silnego utleniacza- grupa karboksylowa przy C1 i C6 (np. kwas D-glukarowy)
Redukcja monosacharydów przy C1 prowadzi do otrzymania…
alkoholi (alditoli)
Słodziki niezawierające cukru, będące alditolami
Sorbitol, ksylitol, mannitol
Rybitol
składnik FAD, FMN
Glicerol, mioinozytol
składnik lipidów
Aminocukry
- powstają w wyniku transaminacji monosacharydów, w której donorem grupy aminowej jest glutamina
- większość jest acetylowana
- aktywnym donorem grup acetylowych jest acetylo-CoA
- występują w oligosacharydowych jednostkach glikoprotein i w strukturach glikozaminoglikanów
Deoxy cukry
- pochodne monosacharydów, w których jedna lub więcej grup -OH zastąpionych wodorem
- 2-deoxy ryboza jest składnikiem DNA
- powszechne występowanie w glikoproteinach
- 6-deoxyheksozy- L-rammnoza i L-fukoza
L-fukoza
Wchodzi w skład oligosacharydów różnicujących grupy krwi
L-rammoza
Składnik quabainy, silnie toksycznego glikozydu nasercowego
Fosforanowe pochodne cukrów
- występują na wielu szlakach metabolicznych
- rybulozo-5P jest składnikiem wielu koenzymów (ATP, GTP, CTP, UTP)
Sedoheptulozo-7P
Powstaje w cyklu pentozofosforanowym
zdjęcie!
Kwas N-acetyloneuraminowy (NeuNAc, NANA)
- powstaje z N-acetylomannozoaminy i pirogronianu
- istotny składnik wielu glikoprotein i lipidów zwanych gangliozydami
Kwas 5-N-acetyloneuraminowy (Neu5Ac)
=kwas sialowy
- ma znaczący wpływ na konformację, rozpuszczalność, lepkość oraz ładunek glikoprotein
- ujemny ładunek grup karboksylowych jest odpowiedzialny za oddziaływania między komórkami, wiązanie wody, cząsteczek o dodatnim ładunku
- występuje w strukturach O- i N-glikanów
Kwas N-acetylomuraminowy
- zbudowany z N-acetylo-D-glukozoaminy i połączony wiązaniem estrowym z kwasem mlekowym
- jest głównym składnikiem ścian komórkowych bakterii
Polisacharydy- podział
-homopolisacharydy
-heteropolisacharydy
W zależności od rodzaju elementów monosacharydowych
Homoglikany
-dzielą się na: zapasowe (skrobia, glikogen) i strukturalne (celuloza, chityna)
Skrobia
- amyloza+amylopektyna
- magazynowanie glukozy w postaci skrobi znacznie zmniejsza duże wewnątrzkomórkowe ciśnienie osmotyczne
Amyloza
-nierozgałęziony polimer zawierający od 100-1000 jednostek glukozy połączonych wiązaniem glikozydowym
Amylopektyna
- zawiera do 10^6 reszt glukozy
- rozgałęziona wersja amylozy (co 24-30 reszt)
Trawienie skrobi- przez co?
W ślinie- alfa-amylaza (endoglikozydaza), która losowo hydrolizuje wiązania L (1–>4) glikozydowe z wyjątkiem najbardziej zewnętrznych i tych blisko rozgałęzień.
B-amylaza
Uwalnia maltozę zaczynając od wolnego nieredukującego końca amylopektyny
Trawienie skrobi- gdzie?
1) jama ustna
2) jelito cienkie- alfa-amylaza trzustki
!!!W żołądku amylaza inaktywowana przez niskie pH!!!
Glikogen
- przede wszystkich w mięśniach szkieletowych (2%) i wątrobie (10%)
- przypomina amylopektynę, ale jest bardziej rozgałęziony (co 8-12 reszt)
- posiada dużo nieredukujących końców, co pozwala na szybką mobilizację glukozy
Celuloza
- liniowy polimer zbudowany z reszt glikozy połączonych wiązaniem B(1–>4)
- wiązanie B w celulozie=sztywna struktura, rozciągnięta konformacja, każda glukoza przesunięta w stosunku do drugiej o 180 stopni.
Celuloza
- liniowy polimer zbudowany z reszt glikozy połączonych wiązaniem B(1–>4)
- wiązanie B w celulozie=sztywna struktura, rozciągnięta konformacja, każda glukoza przesunięta w stosunku do drugiej o 180 stopni.
Chityna
- homopolimer złożony z N-acetyloglukozoamin (GlcNAc) połączonych wiązaniem β (1→4).
- każda reszta GlcNAc jest obrócona o 180 stopni w stosunku do sąsiedniej
- reszty GlcNAc tworzą wiązania wodorowe między sobą, tworząc fibryle o dużej wytrzymałości
- jest głównym składnikiem zewnętrznych szkieletów stawonogów i mięczaków
Glikozaminoglikany (GAG)
-nierozgałęzione heteroglikany złożone z jednostek dwucukrowych
-nazwa oznacza, że w skład jednostki disacharydowej wchodzi aminocukier GlcNAc (N-acetyloglukozoamina) lub GalNAc (N-acetylogalaktozoamina), a drugim składnikiem jest kwas uronowy
-grupy hydroksylowe i aminowe mogą być sulfonowane lub/i acetylowane
-obecność grup sulfonowych i
karboksylowych powoduje, że mają one charakter polianionów
GAGs- przykłady
- kwas hialuronowy
- siarczan dermatanu
- siarczan chondroityny
- heparyna
- siarczan heparanu
- siarczan keratanu
Kwas hialuronowy
- kwas β-D-glukuronowy połączony wiązaniem β-1,3-glikozydowym z β -D-N-acetyloglukozoaminą
- nie wiąże się kowalencyjnie z białkiem
- składnik substancji podstawowej, płynu maziowego,
- zawiera 250-25 000 jednostek,
- anionowy charakter, wiąże kationy K+, Na+, Ca2+, wysoce uwodniony,
- sztywne cząsteczki, absorbuje szok biologiczny, płyn smarujący,
- degradowany przez hialuronidazę.
Heparyna
- w disacharydowej jednostce heparyny siarczan kwasu L-iduronowego jest połączony wiązaniem O-glikozydowym z N-siarczanem-6-O-siarczanem-D- glukozoaminy.
- najbardziej ujemnie naładowany polielektrolit,
- nie występuje w tkance łącznej lecz wewnątrzkomórkowo,
- zapobiega krzepnięciu krwi.
4-Siarczan chondroityny i 6-siarczan chondroityny
-składnik chrząstek, tkanki łącznej.
Siarczan dermatanu
-obecny w skórze, zawiera kwas iduronowy.
Siarczan keratanu
-najbardziej heterogenny GAG, zawiera także małe ilości fukozy, mannozy, N-acetyloglukozaminy i kwasu sialowego
Glikozaminoglikany szkliwa
- 4-siarczan chondroityny
- 6-siarczan chondroityny
- Siarczan dermatanu
- Siarczan keratanu
“GAG” miazgi
- Glikogen
- Kwas hialuronowy
- 4- i 6-siarczan chondroityny
- Siarczan dermatanu
Proteoglikany
- wielkocząsteczkowe składniki macierzy pozakomórkowej -złożone z rdzeni białkowych połączonych z łańcuchami glikozoaminoglikanów (GAGs)
- trisacharyd- wiązanie GAGs z białkami
- białko proteoglikanu jest bogate w reszty seryny i treoniny, co pozwala na wielokrotne wiązanie jednostek trisacharydowych
Utworzone łańcuchy łączą się z rdzeniem przez…
trisacharyd Galβ1-3Galβ1-4Xyl
Agregaty tworzone przez proteoglikany
GAGs tworzą strukturę molekularną nazywaną podjednostką (monomerem), w której rdzeń stanowi białko a liczne GAG wiążące się prostopadle z rdzeniem, dają postać wyglądem zbliżoną do szczotki od butelek
Proteoglikany
- wielkocząsteczkowe składniki macierzy pozakomórkowej złożone z rdzeni białkowych połączonych z łańcuchami glikozoaminoglikanów (GAGs)
- trisacharyd- wiązanie GAGs z białkami
- białko proteoglikanu jest bogate w reszty seryny i treoniny, co pozwala na wielokrotne wiązanie jednostek trisacharydowych
Funkcje proteoglikanów
-są składnikiem macierzy pozakomórkowej
-oddziałują z białkami adhezyjnymi takimi jak np. lamina
-wiążą polikationy i kationy. Dzięki temu dochodzi do
hydratacji tkanki łącznej i nadania jej odpowiedniego napięcia
-posiadają właściwości żelujące dzięki czemu “jak sita”
wyłapują cząsteczki
-w kłębuszkach nerkowych modulują właściwości filtrujące
poprzez wyłapywanie kationów
Funkcje proteoglikanów cd
- jako białka niekolagenowe tworzą strukturę kości (biglikan, dekorin)
- wpływają na ściśliwość chrząstki (agrekan)
- mogą występować również wewnątrz komórki
- specyficznie oddziałują z kolagenami i elastyną
Funkcje proteoglikanów
-są składnikiem macierzy pozakomórkowej
-oddziałują z białkami adhezyjnymi takimi jak np. lamina
-wiążą polikationy i kationy. Dzięki temu dochodzi do
hydratacji tkanki łącznej i nadania jej odpowiedniego napięcia
-posiadają właściwości żelujące dzięki czemu “jak sita”
wyłapują cząsteczki
-w kłębuszkach nerkowych modulują właściwości filtrujące poprzez wyłapywanie kationów
Funkcje proteoglikanów cd
- jako białka niekolagenowe tworzą strukturę kości (biglikan, dekorin)
- wpływają na ściśliwość chrząstki (agrekan)
- mogą występować również wewnątrz komórki
- specyficznie oddziałują z kolagenami i elastyną
Glikoproteiny
- zawierają kowalencyjnie przyłączone oligosacharydy (są to białka glikozylowane)
- stanowią różnorodną grupę białek obejmujących: enzymy, hormony, białka strukturalne i transportowe
- O-wiązanie lub N-wiązanie w glikoproteinach
- łańcuch oligosacharydowy może zawierać różne cukry: L-Fukoza, D-galaktoza, D-glukoza, D-mannoza, ksyloza, Heksozaminy: GalNAc, GlcNAc, kwas sjalowy
- wiązanie alfa i beta
- łańcuch do 4 rozgałęzień
Glikoproteiny- rola
- Modulują własności fizykochemiczne
- Wpływają na proteolityczną obróbkę białek prekursorowych do
mniejszych cząstek - Wykazują aktywność biologiczną.
- Wpływają na proces wbudowywania do błon,
wewnątrzkomórkową migrację, przepuszczalność i wydzielanie - Rozwój embrionalny i różnicowanie
- Umiejscowienie się przerzutów nowotworowych
Czym determinowana jest grupa krwi?
składem oligosacharydów związanych z białkiem błonowym czerwonych krwinek (determinanty antygenowe)
Czym różnią się antygeny A i B od 0
Jednym monocukrem (przyłączonym wiązaniem α-1→3):
- N-acetylogalaktozoaminą (dla A)
- galaktozą (dla B)
Do jakiej grupy należą antygeny determinujące grupy krwi?
do glikoprotein i glikolipidów
Peptydoglikany
Wiele ścian bakterii G (+) i G (-) zbudowanych jest z kowalencyjnie połączonych polisacharydów łańcucha polipeptydowego.
Część polisacharydową stanowi liniowe połączenie β 1→4 N-acetyloglukozoaminy (NAG) i kwasu N-acetylomura- minowego (NAM).
Ściana komórkowa bakterii gram-dodatnich
- pojedyncza warstwa i szeroka (gruba) zewnętrzna warstwa peptydoglikanu
- pentaglicynowy mostek wiążący tetrapeptydy
- Zawierapolialkoholezwanekwasamitejchojowymi
- niektóre są związane kowalencyjnie z lipidami, tworząc lipotejchojowe kwasy, które zakotwiczają peptydoglikany do błony komórkowej
Ściana komórkowa bakterii gram-ujemnych
- dwie warstwy z cienką warstwą peptydoglikanu pomiędzy-
- bezpośrednie wiązanie amidowe pomiędzy tetrapeptydamie
Kwasy tejchojowe
- są polimerami glicerolu lub rybitolu (połączonych wiązaniami fosfodiestrowymi) z GlcNAc i łańcuchem bocznym D-Ala
- występują w ścianie komórkowej bakterii Gram dodatnich, takich jak Staphylococci, Streptococci, Bacillus,
- nie wykryto w bakteriach Gram ujemnych
Próchnica
Węglowodany (cukry) + bakterie ( gł. paciorkowce, obecne w kamieniu nazębnym) + kwasy (powstające w jamie ustnej podczas jedzenia) = demineralizacja, czyli próchnica
!!!S. mutants jest Gram (+) anaerobową bakterią
odpowiedzialną za powstawanie próchnicy.
• Bakteria ta przekształca sacharozę w kwas mlekowy,
który jest czynnikiem powodującym próchnicę.
• W wyniku tego pH płytki obniża się z 6.8 do 5.0 lub poniżej i kwas mlekowy rozpuszcza szkliwo.!!!
Jak bakterie płytki nazębnej reagują na zwiększoną ilość cukrów?
- przyspieszeniem metabolizmu,
- skróceniem szlaków metabolicznych – metabolizm cukrów jest ograniczony tylko do glikolizy i wytworzenia kwasu mlekowego (co prowadzi do zakwaszenia płytki i demineralizacji twardych tkanek zęba),
- polimeryzacją cukrów i ich zmagazynowaniem poza komórką (tak powstaje lepki, nierozpuszczalny polimer glukozy mutan, który stanowi główny element spajający płytkę nazębną)
Paciorkowce odpowiedzialne za próchnicę
Streptococcus mutans i Streptococcus sobrinus
!!!wykorzystując sacharozę wytwarzają rozpuszczalne i nierozpuszczalne w wodzie zewnątrzkomórkowe wielocukry zwane glukanami (dekstran i mutan) budujące szkielet płytki nazębnej!!!
Glikany
Są pozakomórkowymi polimerami glukozy produkowanymi przez bakterie-
Polimer glukanu zawierający wiązania α-1,6 i α-1,3
Polimer ten nosi nazwę MUTAN (od bakterii) i powstaje z sacharozy w reakcji katalizowanej przez pozakomórkową glukozylotransferazę
• Sacharoza + mutann → mutann+ 1 + fruktoza
Co właściwie jest przyczyną właściwą próchnicy?
Wiązania α-1,3 są nierozpuszczalne i powodują kolonizację bakterii na szkliwie i właśnie te związki odpowiadają za powstanie próchnicy, a nie glukany zawierające wiązania α-1,6 , które są rozpuszczalne
