Metabolismus

Metabolismus je vysoce organizovaný sled chemických a energetických přeměn, které probíhají v živých organismech. Živý organismus tedy navenek vypadá jako klidný, uzavřený systém v rovnováze, při bližším zkoumání však vidíme, že tomu tak není. Dochází k výměně látek i energie s okolím, uvnitř organismu neustále probíhá mnoho chemických reakcí, které jsou vlastně známkou života. Jednotlivé reakce jsou katalyzovány pomocí enzymů a navzájem tak tvoří sled, zvaný metabolická dráha. Určité metabolické dráhy jsou lokalizovány na určitých místech v buňce (mitochondrie, cytoplasma...). V tomto článku si o metabolismu povíme spíše z obecnějšího hlediska

Dvěma enantiomerům přiřazujeme stejný triviální název, lišící se jen předponou D- či L-. Tak například existují čtyři aldotetrosy, a to D-erythrosa, L-erythrosa, D-threosa, L-threosa. Aldopentos již existuje osm, aldohexos šestnáct. Ketos je obecně méně, protože mají méně chirálních center. Nejjednodušší ketosa je dihydroxyaceton, který neobsahuje žádné chirální centrum. Ketotetrosy jsou dvě, ketopentosy čtyři, ketohexos máme osm.

Pro znázornění izomerie používáme Fischerových projekčních vzorců. To jsou vzorce, ve kterých každé chirální centrum značíme jako průsečík dvou úseček (vazeb), přičemž vazby jdoucí vodorovně směřují před nákresnu, vazby jdoucí svisle směřují za nákresnu. Vodíkové atomy zde často nezobrazujeme. Někdy bývá toto směřování vyznačeno, často se od toho však pro zjednodušení upouští. Potom nezbývá, než pravidla psaní těchto vzorců znát.

Ve skutečnosti se však monosacharidy málokdy vyskytují v těchto lineárních formách. Dochází u nich k vnitřní cyklizaci, jedna z přítomných hydroxyskupin, nejčastěji na čtvrtém nebo pátém uhlíku, reaguje s karbonylovou skupinou, přičemž dochází ke vzniku tzv. poloacetalové formy monosacharidu. Vzniká pak tzv. furanosa (značíme f), poloacetalová forma s pětičlenným kruhem, obsahujícím jeden kyslíkový heteroatom, nebo tzv. pyranosa (značíme p), poloacetalová forma s šestičlenným kruhem a jedním kyslíkovým heteroatomem. Aldehydická skupina se mění, vznikající hydroxylovou skupinu nazýváme poloacetalová neboli glykosidická hydroxyskupina. Tato hydroxyskupina je reaktivnější než ostatní, způsobuje redukční vlastnosti molekuly. Tuto formu monosacharidů vyjadřujeme pomocí Haworthových vzorců, kde uzavřený heterocyklus monosacharidu leží jakoby v rovině nákresny a jednotlivé skupiny směřují nad něj nebo pod něj. Jde-li o pyranosu (s těmi se setkáme častěji), rozpoznáme pomocí polohy skupiny -CH₂OH, zda jde o D-monosacharid, či o L-monosacharid. U D-řady tato skupina směřuje nad rovinu cyklu, u L-řady je tomu naopak. K převodu Fischerových vzorců na Haworthovy nám slouží jednoduchá pravidla. Hydroxyskupina, která ve Fischerově vzorci směřuje doprava, bude v Haworthově vzorci směřovat dolů a naopak. Skupina -CH₂OH směřuje v Haworthově vzorci v případě D-monosacharidu nahoru, v případě L-monosacharidu dolů.

Dochází však také ke vzniku nového typu izomerie - vznikající cyklická forma monosacharidu může existovat ve dvou podobách - α a β. U D-sacharidů se α-forma vyznačuje tím, že její poloacetalová hydroxyskupina směřuje ve Haworthově vzorci nahoru, u β-formy je tomu naopak. Tyto dva izomery nazýváme anomery. Oba anomery se liší svými fyzikálními vlastnostmi. V roztoku jsou přítomny většinou oba anomery, přičemž jeden v druhý může snadno přecházet.