Sacharidy, známé také jako cukry, jsou základní složkou všech živých organismů a tvoří nejrozsáhlejší skupinu organických látek na Zemi. V živočišných tkáních a buňkách je jich méně než bílkovin a lipidů, zatímco rostliny obsahují 85 až 90 % sacharidů v sušině. Pro pochopení jejich role v lidském organismu, kde jsou hlavním zdrojem energie, je nezbytné znát jejich strukturu a vlastnosti.
Úvod do Sacharidů
Sacharidy, často nesprávně označované jako uhlovodany nebo karbohydráty, jsou organické sloučeniny složené z uhlíku, vodíku a kyslíku. Jejich obecný vzorec je Cn(H2O)n, kde n je celé kladné číslo. V průměrné racionální stravě tvoří sacharidy okolo 50 % celkového energetického příjmu. Sacharidy se nacházejí zejména v rostlinných potravinách, jako jsou obiloviny, luštěniny, zelenina a ovoce.
Klasifikace Sacharidů
Sacharidy se dělí do tří hlavních typů podle složitosti jejich struktury:
1. Monosacharidy (Jednoduché Cukry)
Představují nejjednodušší cukry, které jsou aldehydovými nebo ketonovými deriváty polyhydroxyalkoholů s nevětveným řetězcem. Obsahují nejméně 3 a maximálně 9 atomů uhlíku. Glukóza, fruktóza a galaktóza jsou nejběžnějšími příklady.
- Glukóza (hroznový cukr): Základní monosacharid využívaný jako zdroj energie, cirkuluje v krvi. Je živinou pro každou naši buňku v těle a pro mozek či červené krvinky je výhradním zdrojem energie.
- Fruktóza (ovocný cukr): Nachází se přirozeně v ovoci, kořenové zelenině a medu. Největší výhodou fruktózy je, že přímo nezvyšuje hladinu inzulínu v krvi, protože je vedena krví přímo do jater.
- Galaktóza: Strukturou podobná glukóze, je součástí mléčného cukru laktózy.
Monosacharidy jsou jedinou formou sacharidů, která se dokáže vstřebat ze střeva do krevního oběhu a může být následně využitá jako zdroj energie.
Čtěte také: Kompletní průvodce jahodami a zdravým stravováním
2. Oligosacharidy
Obsahují v molekule 2-10 monosacharidových jednotek kovalentně vázaných O-glykosidovou vazbou. Disacharidy, skládající se ze dvou monosacharidů, jsou nejznámějšími zástupci.
- Sacharóza (řepný a třtinový cukr): Běžný cukr používaný na slazení, složený z glukózy a fruktózy.
- Laktóza (mléčný cukr): Nachází se přirozeně v mléku a mléčných výrobcích, skládá se z glukózy a galaktózy.
- Maltóza (sladový cukr): Složený ze dvou molekul glukózy, vzniká rozštěpením škrobu.
Oligosacharidy s 3-9 jednotkami většinou nedokážeme strávit, a proto přechází do tlustého střeva téměř nezměněné, kde slouží jako prebiotika.
3. Polysacharidy (Glykany)
Jsou tvořené velkým počtem kovalentně vázaných monosacharidových jednotek, dosahují molekulové hmotnosti až několik milionů daltonů (Da). Jsou základní složkou buněčných stěn rostlin a bakterií a plní podpůrnou funkci.
- Škrob: Hlavní polysacharid rostlin, nachází se v obilovinách, bramborách a luštěninách.
- Glykogen: Zásobní forma sacharidů u živočichů a člověka, ukládá se v játrech a svalech.
- Celulóza: Stavební polysacharid rostlinných buněčných stěn, pro člověka nestravitelná vláknina.
- Inulin: Nahrazuje škrob u některých rostlin, je zdrojem energie pro střevní mikrobiom a funguje jako rozpustná vláknina.
Podle biologické funkce rozlišujeme stavební polysacharidy (např. celulóza, chitin) a zásobní polysacharidy (např. škrob, glykogen).
Cyklické Formy Monosacharidů
Karbonylová skupina monosacharidů je velmi reaktivní, a tak se při dostatečné délce uhlíkového řetězce (pentózy, hexózy) na ni může adovat hydroxylová skupina té dané molekuly, t.j. intramolekulárně, a vytvoří cyklickou hemiacetálovou nebo hemiketálovou formu. Sacharidy se šestičlenným kruhem se označují jako pyranózy, s pětičlenným kruhem jako furanózy. Cyklizací monosacharidů se vytváří nové centrum asymetrie na uhlíku C1, výsledné dva diastereoizomery se označují jako anomery.
Čtěte také: Jednoduché sacharidy a jejich funkce
Chemické Vlastnosti Sacharidů
Sacharidy podléhají různým chemickým reakcím, včetně oxidace, redukce a esterifikace. Oxidací aldóz se aldehydová skupina mění na karboxylovou a vznikají kyseliny aldonové. Redukcí karbonylové skupiny vznikají alkoholové cukry - alditoly. Hydroxylové skupiny v molekulách monosacharidů se i esterifikují (např. s kyselinou fosforečnou).
Glykosidová Vazba
Hydroxylová skupina na anomerním uhlíku monosacharidu může reagovat s jinou molekulou za vzniku glykosidové vazby. Tato vazba je obdobou peptidové vazby proteinů a je štěpena glykosidázami.
Funkce Sacharidů v Organismu
Sacharidy plní v organismu řadu důležitých funkcí:
- Zdroj energie: Sacharidy jsou hlavním zdrojem energie pro tělo. Glukóza je základní monosacharid využívaný jako zdroj energie pro buňky. Mozek spotřebuje až 130 g glukózy denně.
- Zásobní látka: Přebytečné množství glukózy se ukládá ve formě glykogenu v játrech a svalech.
- Stavební funkce: Sacharidy jsou součástí mnoha tkání a molekul, například glykolipidů a glykoproteinů.
- Prekurzor: Sacharidy slouží jako prekurzory pro biosyntézu dalších necukerných sloučenin.
- Ochrana svalové hmoty: Sacharidy mohou podpořit udržení množství svalové hmoty, protože tělo nemusí využívat aminokyseliny pro tvorbu glukózy.
- Podpora trávení: Vláknina, nestravitelný polysacharid, má pozitivní vliv na trávení a zdraví trávicího traktu. Rozpustná vláknina zvyšuje pocit sytosti a snižuje vstřebávání cukru v krvi.
Metabolismus Sacharidů
Sacharidy se dostávají do těla v potravě a jsou metabolizovány v několika krocích. Většina tkání živého organismu má aspoň minimální spotřebu glukózy. Stanovení koncentrace glukózy v krvi je důležité v klinicko-biochemické laboratoři, normální hodnota je 3,6-6,1 mmol/l.
Glykogenózy
Glykogen představuje zásobní formu sacharidů pro živočichy a člověka. Nadměrné ukládání glykogenu v tkáních (v játrech, srdci a ve svalech) narušuje jejich funkci a vede k onemocněním zvaným glykogenózy.
Čtěte také: Kompletní seznam sacharidů
Diabetes Mellitus (Cukrovka)
Diabetes mellitus je onemocnění charakterizované nedostatečným přesunem glukózy z krve do buněk. Důsledkem je hyperglykémie a glykosurie.
Poruchy Metabolizmu Fruktózy a Galaktózy
Defekty enzymů sacharidového metabolizmu vedou k vrozeným chorobám. Poruchy metabolizmu fruktózy můžou mít různou medicínskou závažnost. Galaktozémie jsou enzymové defekty s autozomálně recesivní dědičností.
Intolerance Disacharidů
Nedostatečná aktivita enzymů štěpících disacharidy (např. laktáza) vede k intoleranci některého disacharidu.
Glykace Proteinů
Neenzymová glykace proteinů je reakce sacharidů s aminoskupinami proteinů za vzniku Schiffovy báze. Důsledky neenzymové glykace proteinů jsou např. při diabetu.
Sacharidy v Potravě a Doporučený Denní Příjem
Sacharidy by měly tvořit 45-60 % celkového denního energetického příjmu. V jídelníčku by měly převažovat komplexní sacharidy (polysacharidy). Jednoduché cukry by neměly tvořit více než 10 % celkového příjmu energie, což je 50 g při referenčním příjmu. Co se týká vlákniny, té bychom měli do sebe denně dostat minimálně 25 g.
Glykemický Index
Glykemický index (GI) udává rychlost, za jakou se sacharidy v jídle přemění na glukózu a ta se dostane do krevního oběhu. Faktory ovlivňující GI jsou typ sacharidu, vzájemný poměr živin, způsob zpracování a obsah vlákniny.