OGLJIKOVI HIDRATI. Ogljikovi hidrati...

Transcript

1 OGLJIKOVI HIDRATI Vloga: 1. Vloga v energijskem metabolizmu- neposredno kot metabolno "gorivo" ali kot rezervne spojine 2. Strukturna vloga- gradniki bakterijskih, glivnih in rastlinskih celičnih sten, vezivno tkivo, zunanji oklepi členonožcev 3. Komponente nukleinskih kislin- riboza, deoksiriboza 4. Prepoznavanje drugih celičnih površin- glikoproteini MONOSAHARIDI lastnosti, derivati monosaharidov OLIGOSAHARIDI POLISAHARIDI založni, strukturni škrob, glikogen, celuloza, hitin, dekstran GLIKOPROTEINI vloga v celici, glikozidna vez proteoglikani, model agrekana BAKTERIJSKA CELIČNA STENA Ogljikovi hidrati... Monosaharidi (enostavni sladkorji) : ni jih mogoče razgraditi v milih pogojih Oligosaharidi - običajno 2-10 monosaharidnih ostankov Polisaharidi: polimeri iz monosaharidov (glikozidna vez) Aldoze in ketoze: polivalentni alkoholi z aldehidno oz. ketonsko skupino Trioze, tetroze, pentoze, heksoze, heptoze, itd. : štev. C- atomov Aldoze s 3C in več C-atomi ali ketoze s 4C in več so kiralne Fischerjeva projekcija; D, L sistem D-sladkorji prevladujejo v naravi (L-aminokisline!) ALDOZE D-gliceraldehid D-eritroza D-treoza D-riboza (Rib) D-arabinoza (Ara) D-ksiloza (Xyl) D-liksoza Aldotrioze Aldotetroze Aldopentoze Aldoheksoze D-aloza D-altroza D-glukoza D-manoza D-guloza D-idoza D-galaktoza Man Gal D-taloza

2 KETOZE dihidroksi aceton D-eritruloza D-ribuloza D-ksiluloza D-psikoza D-fruktoza D-sorboza D-tagatoza Ogljikovi hidrati... Glukoza (aldoza) lahko ciklizira in tvori ciklični hemiacetal; Fruktoza (ketoza) lahko ciklizira in tvori ciklični hemiketal Ciklična oblika je piranoza; Ciklična oblika Fru je furanoza Ciklične oblike imajo anomerni C-atom Za D-sladkorje: α-anomera ima -OH na C1 pod ravnino obroča Reducirajoči sladkorji: imajo prosti anomerni C-atom - reducirajo oksidirajoče agense, npr. perokside, fericianid in nekatere kovinske ione (Cu in Ag) Glukoza je reducent: osnova za kvantitativno določanje v analitiki (v krvi, itd.) D-glukoza D-fruktoza α-d-glukopiranoza α-d-fruktofuranoza α-d-glukopiranoza β-d-glukopiranoza

3 DERIVATI MONOSAHARIDOV 1. Sladkorni alkoholi: blaga redukcija sladkorjev (glicerol) 2. Deoksi sladkorji: sestavina DNA, itd. 3. Sladkorni estri: fosfatni estri kot ATP, -6-P 4. Aminosladkorji: imajo amino skupino namesto hidroksilne 5. Acetali, ketali in glikozidi: osnova za oligo- in polisaharide Aminosladkorji β-d-glukozamin β-d-galaktozamin OLIGOSAHARIDI 2 10 monosaharidov (enaki, različni) α-, β-glikozidne vezi Reducenti, če prosti anomerni C-atom (saharoza ni reducent!) Dogovor napr. : -α(1 4) ali -α1,4-, β-1,4, α-1,6 itd. NEKATERI DISAHARIDI Fru saharoza maltoza Gal laktoza izomaltoza

4 POLISAHARIDI Vloga: rezervne snovi, strukturna, informacijska Nomenklatura: homopolisaharidi vs. heteropolisaharidi ZALOŽNI, REZERVNE SNOVI STRUKTURNI škrob, glikogen celuloza, hitin, glikozaminoglikani, dekstran Škrob Rastlinski rezervni polisaharid Sestava: amiloza in amilopektin (iz ) Škrob: 10-30% amiloza (α-1,4 vezi) 70-90% amilopektin (α-1,4 in α-1,6 vezi) Amilopektin: razvejan vsakih ostankov z α-1,6 vezmi Amiloza: samo α-1,4 vezi, 1 reducirajoči konec Amiloza slabo topna v hladni vodi, tvori micelarno suspenzijo Amiloza ima helikalno zgradbo v vodi Jod se veže v heliks modra barva α-1,4 amiloza amilopektin α-1,6

5 Glikogen Rezervni polisaharid pri živalih Rezervni polisaharid pri živalih (živalski amilopektin) Glikogen predstavlja do 10% mase jeter in 1-2% mišične mase Glikogen je oblika rezervne energije za organizem Razlika od amilopektina: vsakih 8-12 ostankov razvejitev z α-1,6 vezjo Glikogen (kot amilopektin) : rdeče-vijolična barva z jodom glikogenske granule (roza) v citoplazmi jetrnih celic Celuloza Iz glukoz; β(1,4) vezi Celuloza je količinsko najbolj zastopani polimer na zemlji Je glavna opora za drevesa in druge rastline Celuloza je lahko mehka : bombaž Veriga celuloze tvori iztegnjeno trakasto strukturo v prostoru celulozne fibrile stene pri algi Chaetomorpha melagonium celuloza

6 Hitin Hitin eksoskelet rakov, insektov, pajkov, celičnih sten gliv Polimer β-1,4- N-acetil-NH 2 Podoben celulozi: vendar C-2 je N-acetiliran Celulozne verige so vzporedne, hitinske pa paralelne ali antiparalelne N-acetil glukozamin hitin N-acetil glukozamin Ostali strukturni polisaharidi Alginati : Ca 2+ -vezavni polimeri iz alg Agaroza in agaropektin - galaktozna polimera Glikozaminoglikani ponavljajoči se disaharidi z aminosladkorji in negativnimi naboji - tvorijo glikokaliks Agaroza gel-sol geli za ločevanje nukleinskih kislin

7 Dekstrani Iz glukoz, povezana z a-1,6 vezjo Razvejanje: (1,2), (1,3), ali (1,4) Dekstrani bakterijski polisaharidi (komponente zobnih plakov) Prečno-povezani dekstrani v gelih "Sephadex" za kolonsko kromatografijo Ti geli vežejo do 98% vode! GLIKOPROTEINI večina evkariontskih proteinov je glikoziliranih. sladkorji lahko predstavljajo od <1% do >90% teže na proteine so pripeti po translaciji. Navadno niso uniformni produkti- imajo različna sestavo, mikroheterogenost. sladkorji so vezani na površino, štrlijo stran od proteinov. Malo znanih struktur (imunoglobulin G, hemaglutinin virusa influence) sladkorji se povežejo na proteine z preko N-glikozidnih vezi O-glikozidnih vezi PROTEOGLIKANI V BAZALNI LAMINI BAKTERIJSKA CELIČNA STENA TOPNI GLIKOPROTEINI (mikrobiologija) N-glikozidne vezi N-acetilglukozamin (NAG) je vezan v β anomerni obliki na amidni dušik Asn v zaporedjih N-X-S ali N-X-T (X je katerakoli aminokislina razen P, D, E, L ali W)

8 N-vezani oligosaharidi imajo pogosto Man 3 NAG 2 vezan oligosaharid Še nekateri drugi primeri- lahko zelo kompleksni! O-glikozidnih vezi Najbolj pogosta oblika je β-galaktozil (1 3)-α-NAG vezan v α anomerni obliki na hidroksilno skupino S ali T. Galaktoza tvori O- glikozidne vezi s 5- hidroksilizilnimi ostanki kolagena.

9 PROTEOGLIKANI V bazalni lamini, ki ločuje epitelne celice od spodnjih slojev celic Protein na katerega je vezana vsaj ena glikozaminoglikanska veriga (karatan sulfat ali hondroitin sulfat) Vloga: organizacija morfologije tkiva filtri, ki omejujejo potovanje molekul glede na velikost in naboj regulacija aktivnosti proteinov, ki sodelujejo pri signaliziranju Nekateri glikozaminoglikani model AGREKANA sestavina hrustanca Centralna veriga hialuronske kisline Veže nekovalentno okoli 100 verig agrekanov Vsak agrekan veže okoli 30 verig keratan sulfata in 100 verig hondoritin sulfata M > kda, polidisperznost Hrustanec kolagen proteoglikan natezna trdnost prožnost Razvejana struktura in polianionski karakter sladkorjev omogočata visoko hidracijo. Ob pritisku se voda iztisne iz hrustanca, dokler odboj zaradi istih nabojev ne prepreči nadaljnega stiskanja. Ko pritisk popusti gre voda nazaj.

10 N term domena (60-70 kda) in povezovalni protein (40-60 kda) Na N-koncu oligosaharidi, malo Lektin, ki veže monosaharidepovezava celične površine in ekstracelularnega matriksa C term domena 100 kda V sredini keratan sulfat vezan z O- glikozidnimi vezmi Na C-koncu regija bogata s hondroitin sulfatnimi verigami vezanimi z O- glikozidnimi vezmi in Gal-Gal-Xyl mostičkom Mikroheterogenost- šesta manoza lahko vezana na različne pozicije Model dinamike oligosaharida goveje pankreasne ribonukleaze B (RNaze B) Bakterijska celična stena N-acetil muraminska kislina N-acetil glukozamin G+ bakterija G- bakterija peptidni mostički