Adobe Systems Fyziologie výživy 1 SACHARIDY Adobe Systems Fyziologie výživy 2 Sacharidy v přírodě, vznik, funkce ̶Nejrozšířenější skupina organických látek na planetě, 85-90% stavby těla rostlin, v těle člověka jen 2% (v sušině) ̶Vznikají fotosyntézou – fototrofní organismy převádějí sluneční energii do energie chemických vazeb v sacharidech: ̶ ̶Člověk je přijímá v potravě, ale nejsou esenciální, při nedostatku v potravě umíme glukózu metabolizovat i z tuků a bílkovin (glukoneogeneze). ̶Funkce sacharidů v buňce: 1.Pohotový zdroj energie (především glukóza). 2.Zásobní forma energie (škrob v rostlinných hlízách a semenech, glykogen ve svalovině živočichů). 3.Zpevnění a ochrana buňky (celulóza v rostlinách, chitin v houbách a vnější kostře bezobratlých). 4.Složky řady biologicky důležitých látek (koenzymy, hormony, antibiotika). ̶ Adobe Systems Fyziologie výživy 3 Prvkové složení, dělení sacharidů Adobe Systems Fyziologie výživy 4 Monosacharidy ̶základní stavební jednotky poly/oligo/disacharidů ̶Sladké bezbarvé krystalické látky rozpustné ve vodě a částečně ve zředěném etanolu ̶ ̶Základem struktury je uhlíkový řetězec se 3-9 atomy C, podle počtu uhlíků se dělí monosacharidy na: •3 C - triosy, •4 C – tetrosy, •5 C – pentosy, •6 C – hexosy, •7 C – heptosy, •8 C – oktosy, •9 C – nonosy -Na uhlíkovou kostru jsou navázány hydroxyly –OH a buď na konci řetězce aldehydická (aldózy) nebo uvnitř řetězce ketonická (ketózy) skupina = dělení monosacharidů podle funkční skupiny Adobe Systems Fyziologie výživy 5 Monosacharidy •Struktura monosacharidů může existovat v lineární (Fisherova projekce) a cyklické formě (Haworthova projekce): • •2 cyklické formy: Např. glukóza je často v cyklické formě pyranózy (šestičlenný kruh), fruktóza ve formě furanózy (pětičlenný kruh): • • •Enantiomery (zrcadlové obrazy): D-glukóza vs. L-glukóza, pouze D-glukóza je biologicky aktivní. •D- enantiomer má na posledním asymetrickém/chirálním uhlíku OH skupinu vpravo, •L- enantiomer má OH skupinu na posledním asymetrickém uhlíku vlevo. •Jednotlivé enantiomery tedy vypadají jako obraz v zrcadle. Adobe Systems Fyziologie výživy 6 Trénujeme Fischerovy, tj. lineární vzorce ̶L-aldotetrosa ̶D-aldotriosa ̶D-ketoheptosa ̶L-ketopentosa Chirální uhlík (*) obsahuje na každé své vazbě navázaný jiný substituent. Adobe Systems Fyziologie výživy 7 Nejdůležitější monosacharidy ̶Glukóza - klíčový zdroj energie pro buňky a organismus (mozek, červené krvinky, kostní dřeň,…). Přirozený výskyt: ovoce, med (hroznový cukr). Její metabolismus a regulace hladiny v krvi (krevní cukr) jsou klíčové pro udržení zdraví - dysregulace - diabetes. Přebytek glukózy je ukládán v těle ve formě glykogenu. Stavebním kamenem polysacharidů, disacharidů (sacharóza, maltóza, laktóza). ̶Fruktóza (ovocný cukr) je přítomná ve zralém ovoci, medu. Je významným zdrojem energie, zejména v potravinách s vysokým obsahem přírodních cukrů. V lidském těle je metabolizována hlavně v játrech, kde může být přeměněna na glukózu nebo na tuky. Spolu s glukózou je obsažena v sacharóze. ̶Galaktóza nejčastěji přítomna ve formě laktózy, což je disacharid složený z jedné molekuly glukózy a jedné molekuly galaktózy. Výskyt: v mléce a mléčných výrobcích. Adobe Systems Fyziologie výživy 8 Nejdůležitější disacharidy ̶Sacharóza (řepný/stolní cukr) - složena z 1 glukózy a 1 fruktózy. Průmyslově se vyrábí z cukrové třtiny nebo cukrové řepy. Vyskytuje se však i v ovoci (např. v pomerančích a ananasu je její obsah vyšší než obsah glukózy a fruktózy). Hydrolýzou sacharózy se vyrábí tzv. invertní cukr, směs glukózy a fruktózy, která je sladší než sacharóza a používá se jako sladidlo. ̶Laktóza (mléčný cukr) je složena z 1 glukózy a 1 galaktózy. Je to sacharid obsažený v mléce (6,9% v mateřském, 4,8% v kravském, 4,5% v kozím). K rozkladu laktózy na glukózu a galaktózu je nutný enzym laktáza. Schopnost produkovat laktázu u savců s věkem rychle klesá a nestrávená laktóza v tlustém střevě vyvolává zažívací potíže v podobě průjmů a plynatosti. ̶Maltóza (sladový cukr) - složena ze dvou molekul glukózy. Uvolňuje se ze škrobu v naklíčeném obilí (sladu) při výrobě piva a vzniká též při trávení škrobu ve střevě. ̶ Adobe Systems Fyziologie výživy 9 Laktázová (in)tolerance - zajímavost Procentuální výskyt laktózové tolerance ̶Některé lidské populace (v Evropě, Arábii, Indii a africkém Sahelu) jsou schopny produkovat laktázu (enzym štěpící laktát na glukózu a galaktózu) dlouho do dospělosti - pastevectví. Přístup k mléku jako k pohotovému zdroji živin, bez nutnosti zdlouhavé fermentace (která snižuje obsah laktózy v tvarohu, sýrech a jogurtu) byl předmětem silné genetické selekce. ̶Cca 72.4% Čechů se vyznačuje větší či menší schopností trávit laktózu a 27.6% Čechů tuto schopnost postrádá. Nejvyšší výskyt laktózové tolerance najdeme v Irsku, na Islandu a ve Švédsku. Adobe Systems Fyziologie výživy 10 Polysacharidy ̶polymery, tj. dlouhé organické makromolekuly skládajících se z řetězce opakujících se stavebních jednotek (monosacharidů). Polysacharidy mají jednak funkci strukturní (mechanická stabilita buněk) a zásobní (energetická rezerva). ̶Glykogen („živočišný škrob“) - zásobní forma glukózy v játrech a svalech živočichů. Má řetězovitě větvenou strukturu. Jaterní glykogen slouží k udržování fyziologické koncentrace glukózy v krvi. Svalový glykogen slouží jako energetická rezerva. ̶ ̶Škrob – zásobní polysacharid rostlin - hlavně v hlízách (brambory) a semenech (obiloviny, luštěniny). Struktura - dvě hlavní složky: nevětvená amylóza s helikální (šroubovicově stočenou) strukturou a řetězovitě větvený amylopektin. V lidském trávicím traktu je škrob štěpen enzymem α-amylázou. Při průmyslové hydrolýze škrobu vznikají oligosacharidy – dextriny, které se využívají především jako pojiva a zahušťovadla. Adobe Systems Fyziologie výživy 11 Polysacharidy ̶Pektin - obsažen v malém množství ve slupkách ovoce a v zelenině. V lidském těle nemůže být stráven a je součástí vlákniny. ̶Inulin - složený z molekul fruktózy; v rostlinách slouží jako zásobní forma energie v hlízách a kořenech. Lidským zažívacím traktem prochází inulin jako nestravitelný - vláknina. Čekankový sirup - sladký, nízkokalorický, zdroj vlákniny. ̶Celulóza – dlouhé řetězce glukózy (až 15 000); základní stavební jednotkou rostlinných buněčných stěn (trávy, dřeviny, luštěniny, 100% celulóza - vlákna semen bavlníku. Pro člověka je součástí nestravitelné vlákniny. Protože je to silně hydrofilní strukturní polysacharid (aby zabraňovala vysychání rostlinných tkání), ve střevě intenzívně absorbuje vodu, čímž zvětšuje objem stolice a urychluje trávení. ̶Chitin - po celulóze 2. nejrozšířenější polysacharid v přírodě. Je součástí buněčných stěn v houbách a tvoří vnější kostru členovců, jako jsou krabi, humři, hmyz a pavoukovci. Adobe Systems Fyziologie výživy 12 Cukerné alkoholy (alkoholové cukry) ̶deriváty monosacharidů (další v rozšiřujícím dokumentu) ̶tzv. umělá sladidla - pro diabetiky, ̶vznikají redukcí sacharidů ̶nejsou zdrojem energie, proto se používají v redukčních dietách ̶koncovka –ol ̶na každém C je hydroxylová skupina -OH ̶příklady: mannitol, sorbitol, xylitol, glycerol, erythritol ̶ ̶ ̶ Adobe Systems Fyziologie výživy 13 Shrnutí Sacharidy Základní funkce / zdroje ve výživě Monosacharidy (cukry) Pohotový zdroj energie Glukóza ovoce, med Fruktóza ovoce, med Galaktóza mléko (produkt trávení laktózy) Disacharidy (cukry) Pohotový zdroj energie Sacharóza: glukóza + fruktóza cukrová řepa, cukrová třtina, ovoce, stolní cukr Laktóza: glukóza + galaktóza mléko a mléčné výrobky Maltóza: glukóza + glukóza obilí, pivo, meziprodukt trávení škrobů Polysacharidy Zásobní a stavební funkce v organismech Zásobní polysacharidy Pomalejší a zásobní zdroj energie Rostlinný škrob obiloviny, brambory, rýže Glykogen (živočišný škrob) maso, játra Inulin čekanka, cibule, česnek (prebiotikum) Stavební polysacharidy Nerozpustná vláknina v lidské výživě Celulóza zelené části rostlin Chitin houby, exoskelet hmyzu, členovců