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.

⏰ Tento článek je aktuální k datu 17.12.2025