Polysacharid

Rozbalit box

Obsah boxu

Polysacharidy (někdy též nazývané glykany nebo komplexní sacharidy) jsou vysokomolekulární biopolymery složené z velkého počtu monosacharidových jednotek spojených glykosidovými vazbami. Patří mezi sacharidy a představují jednu ze čtyř základních tříd biomolekul (spolu s bílkovinami, lipidy a nukleovými kyselinami). V živých organismech plní dvě hlavní funkce: slouží jako zásobárna energie (např. škrob a glykogen) a jako stavební materiál (např. celulóza a chitin).

Na rozdíl od jednoduchých cukrů, jako je glukóza nebo fruktóza, nejsou polysacharidy sladké a většinou jsou špatně rozpustné nebo nerozpustné ve vodě. Jejich struktura může být lineární (jako u celulózy) nebo rozvětvená (jako u glykogenu a amylopektinu).

🧪 Chemická struktura a vlastnosti

Základní vlastnosti polysacharidů jsou dány typem monomerních jednotek, způsobem jejich spojení a celkovou trojrozměrnou strukturou molekuly.

🔗 Glykosidová vazba

Monomerní jednotky v polysacharidech jsou spojeny glykosidovými vazbami. Tato kovalentní vazba vzniká reakcí mezi hydroxylovou skupinou jednoho monosacharidu a anomerním uhlíkem druhého monosacharidu za odštěpení molekuly vody. Orientace této vazby je klíčová pro vlastnosti výsledného polymeru.

• α-glykosidová vazba: Vyskytuje se například ve škrobu a glykogenu. Tato vazba umožňuje molekule zaujmout spirálovitou (helikální) strukturu, která je ideální pro kompaktní uložení energie. Organismy, které využívají tyto polysacharidy jako zdroj energie, mají enzymy (amylázy), které dokáží α-vazby štěpit.
• β-glykosidová vazba: Je typická pro celulózu a chitin. Tato vazba vede ke vzniku dlouhých, rovných a nerozvětvených řetězců. Tyto řetězce se mohou vzájemně propojovat vodíkovými můstky a vytvářet tak velmi pevná a odolná vlákna (mikrofibrily). Většina živočichů, včetně člověka, nemá enzymy (celulázy) schopné štěpit β-vazby, a proto pro ně celulóza představuje nestravitelnou vlákninu.

🧱 Monomerní jednotky

Nejčastější monomerní jednotkou v polysacharidech je D-glukóza. V závislosti na konkrétním polysacharidu se však mohou vyskytovat i jiné monosacharidy nebo jejich deriváty, například:

• Fruktóza (v inulinu)
• Galaktóza
• Manóza
• N-acetylglukosamin (v chitinu)
• Kyselina glukuronová a Kyselina iduronová (v glykosaminoglykanech)

🧬 Homopolysacharidy a Heteropolysacharidy

Polysacharidy se dělí na dvě hlavní skupiny podle složení monomerních jednotek:

• Homopolysacharidy: Jsou složeny pouze z jednoho typu monosacharidové jednotky. Patří sem nejznámější zástupci jako škrob, glykogen, celulóza a chitin, které jsou všechny polymery glukózy (nebo jejího derivátu).
• Heteropolysacharidy: Jsou tvořeny dvěma nebo více různými typy monosacharidových jednotek. Příkladem jsou hemicelulózy v rostlinných buňkách, peptidoglykan v bakteriálních buněčných stěnách nebo glykosaminoglykany (např. kyselina hyaluronová a heparin) v živočišných tkáních.

📚 Dělení a hlavní zástupci

Polysacharidy lze dělit podle jejich biologické funkce na zásobní, strukturní a další specifické typy.

🔋 Zásobní polysacharidy

Tyto látky slouží k uchovávání energie v kompaktní a osmoticky neaktivní formě.

• Škrob: Hlavní zásobní polysacharid rostlin. Ukládá se ve formě granulí v chloroplastech (jako produkt fotosyntézy) a v zásobních orgánech, jako jsou hlízy (brambor) nebo semena (obiloviny). Skládá se ze dvou složek:

   *   Amylóza: Lineární řetězec molekul glukózy spojených α-1,4 vazbami. Tvoří asi 20–30 % škrobu.
   *   Amylopektin: Silně rozvětvený řetězec, kde jsou kromě α-1,4 vazeb i α-1,6 vazby v místech větvení. Tvoří 70–80 % škrobu.

• Glykogen: Hlavní zásobní polysacharid živočichů a hub, často označovaný jako "živočišný škrob". Strukturou se podobá amylopektinu, ale je ještě více rozvětvený. U obratlovců je skladován především v játrech (kde slouží k udržování stálé hladiny glukózy v krvi) a ve svalech (jako rychlý zdroj energie pro svalovou práci).
• Inulin: Zásobní polysacharid některých rostlin (např. čekanka, topinambur). Je tvořen převážně jednotkami fruktózy. Pro člověka je nestravitelný a funguje jako prebiotikum.

🏗️ Strukturní (stavební) polysacharidy

Tyto polysacharidy poskytují buňkám a tkáním mechanickou pevnost a oporu.

• Celulóza: Nejrozšířenější organický polymer na Zemi. Je hlavní složkou buněčných stěn rostlin, řas a některých oomycet. Je to lineární polymer D-glukózy spojené β-1,4 glykosidovými vazbami. Díky této struktuře tvoří pevná vlákna, která jsou základem dřeva, bavlny a papíru.
• Chitin: Druhý nejrozšířenější polysacharid v přírodě. Tvoří vnější kostru (exoskelet) členovců (např. hmyz, korýši) a buněčné stěny většiny hub. Je to polymer N-acetylglukosaminu, derivátu glukózy, spojeného β-1,4 vazbami. Je velmi pevný a odolný.
• Pektin: Heteropolysacharid nacházející se v buněčných stěnách vyšších rostlin, zejména v ovoci. Je zodpovědný za gelovatění při výrobě džemů a marmelád.
• Peptidoglykan (Murein): Tvoří pevnou buněčnou stěnu bakterií. Skládá se z polysacharidových řetězců propojených krátkými peptidovými můstky. Je cílem mnoha antibiotik, například penicilinu.

✨ Ostatní významné polysacharidy

• Agar: Získává se z mořských ruduch (červených řas). Používá se jako želírující látka v potravinářství a především jako médium pro kultivaci mikroorganismů v mikrobiologii.
• Glykosaminoglykany (GAG, dříve mukopolysacharidy): Dlouhé, nerozvětvené heteropolysacharidy, které jsou hlavní složkou mezibuněčné hmoty u živočichů. Patří sem například:

   *   Kyselina hyaluronová: Nachází se v kůži, kloubní tekutině a sklivci oka. Má schopnost vázat velké množství vody.
   *   Heparin: Působí jako přirozený antikoagulans (látka proti srážení krve). Využívá se v lékařství.
   *   Chondroitin sulfát: Důležitá složka chrupavek.

🌍 Význam v přírodě a pro člověka

Polysacharidy jsou pro život na Zemi naprosto nepostradatelné.

🌿 V rostlinách

Rostliny syntetizují polysacharidy během fotosyntézy. Škrob jim slouží jako klíčová zásoba energie pro období bez světla nebo pro růst semen a hlíz. Celulóza a hemicelulózy tvoří pevnou buněčnou stěnu, která dává rostlinám tvar a chrání je před vnějším prostředím.

🐾 V živočiších

Živočichové získávají polysacharidy z potravy. Škrob je pro většinu z nich hlavním zdrojem energie. Glykogen slouží jako pohotová energetická rezerva. Strukturní polysacharidy jako chitin tvoří ochranné krunýře. Glykosaminoglykany jsou nezbytné pro strukturu a funkci pojivových tkání.

🔬 V průmyslu a medicíně

Lidstvo využívá polysacharidy v mnoha odvětvích:

• Potravinářství: Škrob je základní složkou potravy (pečivo, těstoviny, rýže). Modifikované škroby, pektiny, agar a další se používají jako zahušťovadla, stabilizátory a želírující látky. Celulóza je nestravitelná vláknina, důležitá pro správnou funkci trávicího traktu.
• Papírenství a textilní průmysl: Celulóza ze dřeva je základní surovinou pro výrobu papíru. Z celulózových vláken bavlny nebo lnu se vyrábějí textilie.
• Farmacie a lékařství: Polysacharidy se používají jako pomocné látky (plniva) v lécích. Heparin se používá k prevenci a léčbě trombóz. Kyselina hyaluronová se aplikuje v ortopedii a kosmetice.
• Biotechnologie: Agar je základem pro přípravu kultivačních médií v laboratořích. Dextrany se používají v chromatografii.

🧑‍🏫 Vysvětlení pro laiky

Představte si sacharidy jako stavebnici Lego.

• **Monosacharid** (jako glukóza) je jedna jediná kostička Lega. Je malá, jednoduchá a chutná sladce.
• **Disacharid** (jako sacharóza, tedy běžný cukr) jsou dvě kostičky spojené dohromady.
• **Polysacharid** je obrovská a složitá stavba postavená z tisíců nebo milionů takových kostiček. Protože jsou molekuly tak velké, už nechutnají sladce.

Podle toho, jak jsou kostičky poskládány, má stavba různé vlastnosti:

• **Škrob** (v bramborách, chlebu) si můžeme představit jako hromadu kostiček pospojovaných do rozvětvených řetězů, které jsou jen volně propletené. Je to vlastně skladiště kostiček, ze kterého si tělo může snadno brát energii.
• **Celulóza** (ve dřevě, bavlně) je jako stavba, kde jsou kostičky poskládány do velmi dlouhých, rovných a pevných tyčí. Tyto tyče jsou pak naskládány vedle sebe a pevně spojeny. Vznikne tak extrémně pevný materiál, který tvoří "kostru" rostlin. Pro nás je to nestravitelná vláknina, protože naše tělo nemá "nářadí" na rozebrání těchto pevných tyčí.

Šablona:Aktualizováno