Cukry

Sacharóza: disacharid glukózy (vlevo) a fruktózy (vpravo), důležité molekuly v těle.

Biochemici považují cukry za relativně jednoduché sacharidy. Mezi cukry patří monosacharidy, disacharidy, trisacharidy a oligosacharidy – obsahují 1, 2, 3 a 4 nebo více monosacharidových jednotek. Cukry obsahují buď aldehydové skupiny (-CHO) nebo ketonové skupiny (C=O), kde jsou dvojné vazby uhlík-kyslík, což činí cukry reaktivními. Většina jednoduchých cukrů (monosacharidů) odpovídá (CH2O)n, kde n je mezi 3 a 7. Pozoruhodnou výjimkou je deoxyribóza, jak její název napovídá, která má „chybějící“ atom kyslíku. Všechny sacharidy s více než jedním kruhem ve své struktuře vznikají ze dvou nebo více monosacharidů spojených glykosidickými vazbami s výslednou ztrátou molekuly vody (H2O) na vazbu.

Kromě klasifikace založené na jejich reaktivní skupině mohou chemici také rozdělovat cukry podle počtu uhlíků, které obsahují. Deriváty trióz (C3H6O3) jsou meziprodukty v glykolýze. Pentózy (pětiuhlíkaté cukry) zahrnují ribózu a deoxyribózu, které tvoří součást nukleových kyselin. Ribóza také tvoří složku několika chemických látek, které mají význam v metabolickém procesu, včetně NADH a ATP. Hexózy (šestiuhlíkaté cukry) zahrnují glukózu, univerzální substrát pro výrobu energie ve formě ATP. Prostřednictvím fotosyntézy rostliny produkují glukózu, která má vzorec C6H12O6, a poté ji převádějí pro skladování jako energetickou rezervu ve formě jiných sacharidů, jako je škrob, nebo (jako v cukrové třtině a řepě) jako sacharózu (stolní cukr). Sacharóza má chemický vzorec C12H22O11.

Mnoho pentóz a hexóz může vytvářet kruhové struktury. V těchto uzavřených formách zůstává aldehydová nebo ketonová skupina nesvobodná, takže mnoho reakcí typických pro tyto skupiny nemůže nastat. Glukóza v roztoku existuje většinou v kruhové formě v rovnováze, s méně než 0,1% molekul ve formě s otevřeným řetězcem.

Monosacharidy ve formě s uzavřeným řetězcem mohou vytvářet glykosidické vazby s jinými monosacharidy, čímž vznikají disacharidy (například sacharóza) a polysacharidy (například škrob). Enzymy musí tyto glykosidické vazby hydrolyzovat nebo jinak narušit, než se tyto sloučeniny metabolizují. Po trávení a absorpci patří mezi hlavní monosacharidy přítomné v krvi a vnitřních tkáních glukóza, fruktóza a galaktóza.

Předpona „glyco-“ označuje přítomnost cukru v jinak neasacharidové látce. Poznamenejme například glykoproteiny, bílkoviny spojené s jedním nebo více cukry.

Disacharidy se vyskytují nejčastěji jako sacharóza (třtinový nebo řepný cukr – vyrobený z jedné glukózy a jedné fruktózy), laktóza (mléčný cukr – vyrobený z jedné glukózy a jedné galaktózy) a maltóza (vyrobená ze dvou glukóz). Tyto disacharidy mají vzorec C12H22O11.

Hydrolýzou lze přeměnit sacharózu na sirup z fruktózy a glukózy, čímž vzniká invertní cukr. Tento výsledný sirup, sladší než původní sacharóza, má využití při výrobě cukrovinek, protože nekrystalizuje tak snadno, a tak vzniká hladší konečný produkt.