חד סוכרים - TeachLine
– 72120ביוכימיה של התא תרגיל מס' :5 סוכרים Cabohydrate / Saccharide מולקולה בעלת נוסחה אמפירית בצורה: אלדהיד או קטון עם קבוצות .OH . Cm(H2O)n תפקידים • מאגרי אנרגיה בתא( .המוח צורך 120גרם גלוקוז ביום 25% ,מכלל הצריכה של הגוף) אבני בניין של מאקרומולקולות (נוקלאוטידים). מודיפיקציות על חלבונים (פרוטאוגליקנים וגליקופרוטאינים) ושומנים (גליקוליפידים). אלמנטים מבניים בדופן חיידקים וצמחים. סיכה (סחוס). תקשורת וזיהוי בין תאים והסביבה. • • • • חד סוכרים = .monosaccharide דו-סוכרים = .disaccharides אוליגו-סוכרים = .oligosaccharides רב סוכרים = .polysaccharides • • • • • חלוקה לקבוצות חד סוכרים אלדוזות = חד סוכרים עם קבוצת אלדהיד. קטוזות = חד סוכרים עם קבוצת קטון. Ketose Aldose משפחות של חד סוכרים חד סוכרים נחלקים למשפחות לפי מספר הפחמנים בשרשרת מספר פחמנים שם 3 triose 4 tetrose 5 pentose 6 hexose 7 heptose א-סימטריה בחד סוכרים לכל החד סוכרים (למעט דיהידרוכסיאצטון) יש לפחות מרכז כיראלי אחד. למולקולה בעלת nמרכזים כיראלים יש 2n סטראואיזומרים. סטראואיזומרים = איזומרים הזהים בקישור ושונים בסידור המרחבי של האטומים. סטראואיזומרים נחלקים לשני סוגים: אננטיומרים -סטראואיזומרים שהם תמונת ראי אחד של השני. דיאסטריומרים – סטראואיזומירים שאינם תמונות ראי. היטל פישר – Fischer projection מוסכמה לאופן הרישום של מרכזים כיראלים השמות D/Lמתייחסים לפחמן הרחוק ביותר מהפחמן הקרבונילי ,והם ניתנים ע"פ דמיון לגליצראלדהיל. חד סוכרים נפוצים קביעת קונפיגורציה ומספור פחמנים הקונפיגורציה ( )D,Lנקבעת עפ"י הפחמן הא-סימטרי הרחוק ביותר מהפחמן הקרבונילי. הקונפיגורציה עפ"י נוסחת פישר: קונפיגורצית – Dההידרוכסיל נמצא בצד ימין. קונפיגורצית – Lההידרוכסיל נמצא בצד שמאל. בטבע רוב הסוכרים נמצאים בקונפיגורצית . Dתזכורת :רוב חומצות האמינו בקונפיגורציית .L הפחמנים בחד סוכרים ממוספרים מהקצה הקרוב ביותר לקרבוניל. 1 2 3 4 5 אפימרים אפימרים – שני סוכרים הנבדלים בקונפיגורציה סביב פחמן אחד בלבד. אפימרים של גלוקוז ציקליזציה של סוכרים חד סוכרים בעלי 5פחמנים או יותר מצויים לרוב במבנה טבעתי (ציקלי) ,שבו קבוצת הקרבוניל יוצרת קשר עם חמצן מקבוצת הידרוכסיל שעל אחד הפחמנים בשרשרת. אלדוזות קטוזות ציקליזציה של D-Glucose בעקבות הציקליזציה הפחמן הקרבונילי הפך לפחמן כיראלי ובכך נוצר מרכז כיראלי חדש במולקולה – .C1 אנומרים = איזומרים השונים בקונפיגורציה של הפחמן הכיראלי החדש שנוצר (הפחמן האנומרי). הקונפיגורציה יכולה להיות a (ההידרוכסיל מתחת למישור הטבעת) או ( bההידרוכסיל מעל למישור הטבעת). בתמיסה קיים מעבר בין שני האנומרים בתהליך שנקרא .mutarotation שמות של סוכרים ציקלים סוכר בעל טבעת משושה נקרא pyranose סוכר בעל טבעת מחומשת נקרא furanose נוסחאות Haworthשל pyranoseו furanose גיאומטריה של טבעות טבעות משושות טבעות מחומשות מודיפיקציות על חד סוכרים גלוקוז אמינים זירחון (פוספורילציה) סוכרים חומציים ()acidic sugars Deoxy sugars סוכרים כמחזרים סוכרים יכולים לעבור חמצון על הפחמן הקרבונילי (האנומרי). החמצון יתרחש רק במצב השרשרת הפתוחה של הסוכר ולא במצב הטבעתי. במידה והקצה המחזר אינו חופשי הסוכר לא יוכל לעבור חמצון. מבחן פהלינג (– )Fehling מבחן לקביעת רמת הגלוקוז בדם או בשתן ע"י מעקב אחרי המעבר: Cu2+ל .Cu+יוני Cu+יוצרים משקע אדום. הקשר הגליקוזידי הקשר הגליקוזידי מחבר בין שני חד סוכרים ליצירת דו- סוכרים ורב סוכרים בראקצית דחיסה קצה מחזר דו -סוכרים נומנקלטורה של הקשר הגליקוזידי: .1שם הסוכר שהפחמן האנומרי שלו משתתף בקשר. .2הקונפיגורציה של הפחמן האנומרי ( aאו .)b .3ציון הפחמנים המשתתפים בקשר( .החץ מורה על "כיוון הקשר") .4שם הסוכר השני בקשר. * לסוכרים הנפוצים יש שמות מקוצרים דו -סוכרים יש קצה מחזר אין קצה מחזר יש קצה מחזר אין קצה מחזר רב – סוכרים ()polysaccharides נבדלים זה מזה : .1יחידות החד-סוכרים .2אורך השרשרת .3סוג הקשר הגליקוזידי .4מידת הסיעוף רב – סוכרים ()polysaccharides חלוקה לקבוצות: שרשראות אחידות (– )Homopolysaccharides בנויות מחד סוכר מסוג אחד בלבד. שרשראות מעורבות ()Heteropolysaccharides – בנויות משילוב של שני חד סוכרים או יותר. בכל קבוצה השרשרת יכולה להיות מסועפת או לא מסועפת. עמילן וגליקוגן ()Homopolysaccharides תפקיד – מאגרי אנרגיה של התא .עמילן בצמחים וגליקוגן בבע"ח. מדוע לא ניתן לשמור את הסוכר בצורת חד סוכר בתא? .1לחץ אוסמוטי ( 0.01mMכגליקוגן לעומת 0.4Mכגלוקוז). .2מפל הריכוזים של גלוקוז בין תוך התא ( )0.4Mלזרם הדם ()5mM ידרוש כמות אנרגיה גדולה מאד כדי לאפשר העברה אקטיבית של גלוקוז לתאים. עמילן גליקוגן עמילן ( )starchוגליקוגן מבנה שניוני עמילן – מורכב משני סוגי פולימרים: עמילוז – שרשראות לא מסועפות של גלוקוז בקשר ).a(1->4 עמילופקטין -שרשראות של גלוקוז בקשר ) a(1->4עם הסתעפויות בקשר )a(1->6 אחת ל 24-30יחידות. גליקוגן -שרשראות של גלוקוז בקשר ) a(1->4עם הסתעפויות בקשר ) a(1->6אחת ל 8-12יחידות. עמילן וגליקוגן – מבנה שלישוני מבנה הליקאלי -כל חד סוכר יוצר זווית של 600עם החד סוכר הבא כך שכל סיבוב בנוי מ 6חד סוכרים .המבנה מיוצב ע" י קשרי מימן בין השרשראות .מבנה קומפקטי זה יוצר את הגרנולות הדחוסות שראינו קודם. תאית ( )celluloseוכיטין ()Chitin ()Homopolysaccharides פולימרים אחידים ,לא מסועפים של גלוקוז (תאית) או גלוקוז אמין (כיטין) בקשר )( b(1->4בניגוד לעמילוז שבו הקשר הוא ).)a(1->4 תפקיד ביולוגי: תאית -מרכיב את דופן התא בצמחים .הוא המרכיב העיקרי בעץ ובכותנה. כיטין – מרכיב את השלד החוץ תאי של חסרי חוליות רבים (פרוקי רגליים בעיקר) – חרקים ,לובסטרים ,עקרבים ועוד. תאית וכיטין – מבנה שניוני כיטין (גלוקוז-אמין) תאית (גלוקוז) תאית וכיטין – מבנה שלישוני משטחים לינארים שמיוצבים ע"י רשת של קשרי מימן ויוצרים סיבים ארוכים ועמידים. תאית • בעלי חיים לא יכולים לפרק תאית. • בעלי חיים שניזונים מתאית מפרקים אותו בעזרת סימביונטים. • פטריות ויצורים אחרים מסוגלים לפרק תאית בעצמם. דופן התא החיידקי מכיל מכיל פולימר של סוכרים שונים )(heteropolysaccharides פולימר לינארי השרשראות מחוברות זו לזו על ידי פפטידיםקצרים המאפשרים את ההיווצרות של דופן חזק וקשיח אנטיביוטיקות כמו פניצילין מונעות אתההיווצרות של הקשרים בין הסוכרים לבין הפפטידים גליקופרוטאינים גליקופרוטאינים – חלבונים שעליהם מודיפיקציות סוכריות של אוליגוסוכרים .המודיפיקציות הסוכריות קטנות יותר מבפרוטאוגליקנים אך יותר מסועפות ומגוונות. הסוכרים קשורים בקשר -Oגליקוזידי לסרין או תראונין ,או בקשר -N גליקוזידי לאספרגין. תפקידי הגליקוזילציה על חלבונים: .1קיפול החלבון. .2יציבות החלבון. .3מסיסות ופולריות של החלבון (הסוכרים מאד הידרופילים). .4הכוונה של חלבון לאתר המטרה (בדר"כ חלבון חוץ תאי). .5הגנה מפני פרוטאוליזה (ע"י אוליגוסכרידים טעונים שלילית שיוצרים דחייה מפרוטאזות). .6ספציפיות באינטראקציות חלבון-חלבון. דוגמא :סוג דם סוג הדם נקבע ע"פ האופי של השייר הסוכרי על האנטיגן שמציגים תאי הדם האדומים. שיירים שלא מזוהים ע"י הגוף (תרומת דם לא מתאים) תגרום לתגובה של המערכת החיסונים והרס תאי הדם הנתרמים. פרוטאוגליקאן Proteoglycan aggregate • קיימים במטריקס הבין תאי • שיירי הסוכר הרבים מסוגלים לספוג מולקולות מים ולהגדיל את נפח האגרגאט • מולקולת Aggrecanקיימת בסחוס ותפקידה לספוג מכות ( shock .)absorber • בהפעלת לחץ ,מולקולות מים נדחסות החוצה ,ונספגות בחזרה עם ירידת הלחץ. גליקוליפידים גליקוליפידים – ליפידים המכילים מודיפיקציות סוכריות .מרכיבים חלק ממברנת הפלסמה הפונה לצד החוץ תאי. שאלה 1 גבישים של חד סוכר מסוים מסובבים את מישור האור המקוטב (בניסוי) בזווית של 36מעלות .כאשר ממיסים את הגבישים הללו במים ,הזווית משתנה ל 22-מעלות .מה יכול להסביר את התופעה הזו? תשובה :חד סוכרים בתמיסה מימית יכולים לעבור מוטרוטציה ובתמיסה נוצרת תערובת של טבעות βו αולכל אחת זווית סיבוב אופיינית .היחס ביניהם יקבע את הזווית הנצפית. ניתן לחשוב על הסברים נוספים שפחות רלוונטיים לשיעור שאלה 2 • איזה מהסוכרים הבאים הם סוכרים מחזרים? .1סוכרוז )(Fru(β2↔1α)Glc .2טרהלוז )(Glc(α1↔1α)Glc .3מלטוז )(Glc(α14)Glc .4לקטוז )(Gal(β14)Glc תשובה 3 :ו4 - שאלה 3 • מדוע עמילן אינו מתאים לבניית הדופן הקשיח של צמחים אבל תאית כן? .1לעמילן כמה קצוות לא מחזרים בעוד לכל סיב תאית רק קצה לא מחזר אחד. .2בעמילן הקשר הגליקוזידי נבנה בזווית בעוד בתאית הקשר לינארי. .3עמילן הוא פולימר של גלוקוז בעוד תאית הוא פולימור של סוכרוז. .4עמילן מסיס יותר מתאית. תשובה2 : שאלה 4 • מה סביר להניח יהיה מחזר יותר( :במשקל קבוע) עמילוז ועמילופקטין ,או גליקוגן? במשקל קבוע ,מולקולת גליקוגן מכילה קצה מחזר אחד .תערובת של עמילופקטין וסיבי עמילן שזורים בה מכילה קצה מחזר נוסף על כל סיב. תזכורת – הרב סוכרים הללו מורכבים מאותו חד סוכר.
© Copyright 2024