– ביוכימיה של התא72120

:5תרגיל מס' סוכרים

תפקידים מכלל הצריכה 25% גרם גלוקוז ביום, 120מאגרי אנרגיה בתא. )המוח צורך •

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.•

חלוקה .monosaccharideחד סוכרים = •לקבוצות

.disaccharidesדו-סוכרים = •.oligosaccharidesאוליגו-סוכרים = •.polysaccharidesרב סוכרים = •

Cabohydrate / Saccharide .Cm)H2O(nמולקולה בעלת נוסחה אמפירית בצורה:

.OHאלדהיד או קטון עם קבוצות

חד סוכריםאלדוזות = חד סוכרים עם קבוצת אלדהיד.

קטוזות = חד סוכרים עם קבוצת קטון.

Aldose Ketose

מספר פחמניםשם

triose3

tetrose4

pentose5

hexose6

heptose7

משפחות של חד סוכריםחד סוכרים נחלקים למשפחות לפי מספר הפחמנים בשרשרת

א-סימטריה בחד סוכרים

לכל החד סוכרים )למעט דיהידרוכסיאצטון( יש לפחות מרכז כיראלי

אחד. 2n מרכזים כיראלים יש nלמולקולה בעלת 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.

Fischer projectionהיטל פישר –

מוסכמה לאופן הרישום של מרכזים כיראלים

ביותר מהפחמן הקרבונילי, הרחוק מתייחסים לפחמן D/Lהשמות והם ניתנים ע"פ דמיון לגליצראלדהיל.

חד סוכרים נפוצים

( נקבעת עפ"י D,Lהקונפיגורציה )הפחמן הא-סימטרי הרחוק ביותר

מהפחמן הקרבונילי.

הקונפיגורציה עפ"י נוסחת פישר: – ההידרוכסיל נמצא Dקונפיגורצית

בצד ימין. – ההידרוכסיל נמצא Lקונפיגורצית בצד שמאל.

בטבע רוב הסוכרים נמצאים תזכורת: רוב חומצות . Dבקונפיגורצית

.Lהאמינו בקונפיגורציית

קביעת קונפיגורציה ומספור פחמנים

הפחמנים בחד סוכרים ממוספרים מהקצה הקרוב ביותר לקרבוניל.

1

2

5

4

3

אפימרים – שני סוכרים הנבדלים בקונפיגורציה סביב פחמן אחד אפימרים

בלבד.

אפימרים של גלוקוז

ציקליזציה של סוכרים פחמנים או יותר מצויים לרוב במבנה 5חד סוכרים בעלי

טבעתי )ציקלי(, שבו קבוצת הקרבוניל יוצרת קשר עם חמצן מקבוצת הידרוכסיל שעל אחד הפחמנים בשרשרת.

אלדוזות

קטוזות

D-Glucoseציקליזציה של

בעקבות הציקליזציה הפחמן הקרבונילי הפך לפחמן כיראלי

ובכך נוצר מרכז כיראלי חדש .C1במולקולה –

= איזומרים השונים אנומריםבקונפיגורציה של הפחמן

הכיראלי החדש שנוצר )הפחמן האנומרי(.

הקונפיגורציה יכולה להיות )ההידרוכסיל מתחת למישור

)ההידרוכסיל מעל הטבעת( או למישור הטבעת(.

בתמיסה קיים מעבר בין שני האנומרים בתהליך שנקרא

mutarotation.

שמות של סוכרים ציקליםpyranoseסוכר בעל טבעת משושה נקרא

furanoseסוכר בעל טבעת מחומשת נקרא

furanose ו pyranose של Haworthנוסחאות

גיאומטריה של טבעות

טבעות מחומשותטבעות משושות

מודיפיקציות על חד סוכרים

זירחון )פוספורילציה(גלוקוז אמינים

Deoxy sugarsסוכרים חומציים

(acidic sugars)

סוכרים כמחזריםסוכרים 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.

– (Fehlingמבחן פהלינג )מבחן לקביעת רמת הגלוקוז

בדם או בשתן ע"י מעקב אחרי המעבר:

Cu2+ ל Cu+ יוני .Cu+ יוצרים משקע אדום.

הקשר הגליקוזידי

הקשר הגליקוזידימחבר בין שני חד

סוכרים ליצירת דו-סוכרים ורב

סוכרים בראקצית דחיסה

קצה מחזר

דו - סוכרים

נומנקלטורה של הקשר הגליקוזידי:

. שם הסוכר שהפחמן האנומרי שלו משתתף בקשר.1

(. או . הקונפיגורציה של הפחמן האנומרי )2

. ציון הפחמנים המשתתפים בקשר. )החץ מורה על "כיוון הקשר"(3

. שם הסוכר השני בקשר.4

* לסוכרים הנפוצים יש שמות מקוצרים

דו - סוכרים

יש קצה מחזר

אין קצה מחזר אין קצה מחזר

יש קצה מחזר

(polysaccharidesרב – סוכרים )

נבדלים זה מזה :

. יחידות החד-סוכרים1

. אורך השרשרת2

. סוג הקשר 3

הגליקוזידי

. מידת הסיעוף 4

(polysaccharidesרב – סוכרים )

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 לא או מסועפתלהיות

.מסועפת

(Homopolysaccharides)עמילן וגליקוגן

תפקיד – מאגרי אנרגיה של התא. עמילן בצמחים וגליקוגן בבע"ח.

מדוע לא ניתן לשמור את הסוכר בצורת חד סוכר בתא?

כגלוקוז(.0.4M כגליקוגן לעומת 0.01Mלחץ אוסמוטי )1.

( 5mM( לזרם הדם )0.4Mמפל הריכוזים של גלוקוז בין תוך התא )2.ידרוש כמות אנרגיה גדולה מאד כדי לאפשר העברה אקטיבית

של גלוקוז לתאים.עמילןגליקוגן

( וגליקוגן מבנה שניוניstarchעמילן ) – מורכב משני סוגי פולימרים:עמילן

.))1->4 – שרשראות לא מסועפות של גלוקוז בקשר עמילוז

-1( עם הסתעפויות בקשר ))1->4 - שרשראות של גלוקוז בקשר עמילופקטין יחידות.24-30 אחת ל )6<

)1->6( עם הסתעפויות בקשר ))1->4 - שרשראות של גלוקוז בקשר גליקוגן יחידות.8-12אחת ל

עמילן וגליקוגן – מבנה שלישוני עם החד סוכר הבא 600מבנה הליקאלי - כל חד סוכר יוצר זווית של

י קשרי מימן " חד סוכרים. המבנה מיוצב ע6כך שכל סיבוב בנוי מ בין השרשראות. מבנה קומפקטי זה יוצר את הגרנולות הדחוסות

שראינו קודם.

(Chitin( וכיטין )celluloseתאית )(Homopolysaccharides)

תפקיד ביולוגי:

- מרכיב את דופן התא תאיתבצמחים. הוא המרכיב העיקרי בעץ

ובכותנה.

– מרכיב את השלד החוץ תאי כיטיןשל חסרי חוליות רבים )פרוקי

רגליים בעיקר( – חרקים, לובסטרים, עקרבים ועוד.

פולימרים אחידים, לא מסועפים של גלוקוז )תאית( או גלוקוז אמין (.)1->4( )בניגוד לעמילוז שבו הקשר הוא )1->4()כיטין( בקשר

תאית וכיטין – מבנה שניוני כיטין

)גלוקוז-אמין(

תאית )גלוקוז(

תאית וכיטין – מבנה שלישונימשטחים 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 פפטידים -

קצרים המאפשרים את ההיווצרות של דופן חזק וקשיח

אנטיביוטיקות כמו פניצילין מונעות את- ההיווצרות של הקשרים בין הסוכרים

לבין הפפטידים

גליקופרוטאינים – חלבונים שעליהם מודיפיקציות סוכריות של גליקופרוטאינים

אוליגוסוכרים. המודיפיקציות הסוכריות קטנות יותר מבפרוטאוגליקנים אך יותר מסועפות ומגוונות.

-N-גליקוזידי לסרין או תראונין, או בקשר Oהסוכרים קשורים בקשר גליקוזידי לאספרגין.

תפקידי הגליקוזילציה על חלבונים:

קיפול החלבון.1.

יציבות החלבון.2.

מסיסות ופולריות של החלבון )הסוכרים מאד הידרופילים(.3.

הכוונה של חלבון לאתר המטרה )בדר"כ חלבון חוץ תאי(.4.

הגנה מפני פרוטאוליזה )ע"י אוליגוסכרידים טעונים שלילית 5.שיוצרים דחייה מפרוטאזות(.

ספציפיות באינטראקציות חלבון-חלבון.6.

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

תגרום מתאים(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

קיימת בסחוס Aggrecan מולקולת • shockותפקידה לספוג מכות )

absorber.)

בהפעלת לחץ, מולקולות מים •נדחסות החוצה, ונספגות בחזרה עם

ירידת הלחץ.

גליקוליפידים

– ליפידים המכילים מודיפיקציות סוכריות. מרכיבים גליקוליפידיםחלק ממברנת הפלסמה הפונה לצד החוץ תאי.

1שאלה

גבישים של חד סוכר מסוים מסובבים את מישור האור המקוטב מעלות. כאשר ממיסים את הגבישים הללו 36)בניסוי( בזווית של

מעלות. מה יכול להסביר את 22במים, הזווית משתנה ל-התופעה הזו?

תשובה: חד סוכרים בתמיסה מימית יכולים לעבור מוטרוטציה ולכל אחת זווית סיבוב α ו βובתמיסה נוצרת תערובת של טבעות

אופיינית. היחס ביניהם יקבע את הזווית הנצפית.

ניתן לחשוב על הסברים נוספים שפחות רלוונטיים לשיעור

2שאלה

איזה מהסוכרים הבאים הם סוכרים מחזרים?•

β2↔1α(Glc)(Fru)סוכרוז 1.

α1↔1α(Glc)(Glc) טרהלוז2.

α14(Glc)(Glc)מלטוז 3.

β14(Glc)(Gal)לקטוז 4.

4 ו- 3תשובה:

3שאלה מדוע עמילן אינו מתאים לבניית הדופן הקשיח של צמחים אבל •

תאית כן?

לעמילן כמה קצוות לא מחזרים בעוד לכל סיב תאית רק קצה 1.לא מחזר אחד.

בעמילן הקשר הגליקוזידי נבנה בזווית בעוד בתאית הקשר 2.לינארי.

עמילן הוא פולימר של גלוקוז בעוד תאית הוא פולימור של 3.סוכרוז.

עמילן מסיס יותר מתאית.4.2תשובה:

4שאלה

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.