Prečo je aj cukor nad zlato?

18.08.2007 15:00
cukor
ilustračné foto Autor:

Prečo je soľ nad zlato je nám všetkým už určite celkom dobre známe. Teda aspoň tak, ako to bolo podané v dobre známej rovnomennej slovenskej ľudovej rozprávke, ktorú napísal Pavol Dobšinský, a ktorú aj úspešne sfilmoval v roku 1982 režisér Martin Hollý. Aj keď téma: Prečo je aj cukor nad zlato, bola motivovaná spomínanou rozprávkou, určite nie je rozprávková, ale naopak, veľmi realistická.

Koľko cukrov poznáme

Prečo je teda aj cukor nad zlato? Na to, aby sme mohli vyčerpávajúco odpovedať, musíme si najprv ozrejmiť niekoľko odborných výrazov, ktoré budeme v nasledujúcich riadkoch používať častejšie. Cukry (glycidy) je spoločný názov pre monosacharidy (jednoduché cukry) a oligosacharidy (zlúčeniny zložené z niekoľkých monosacharidov).

Videozáznam z prednášky

Autor: T-Com – www.detskauniverzita.sk

V gréčtine, z ktorej boli tieto odborné výrazy odvodené, slovo sakkharon znamená cukor a slovo glukus sladký. Cukry sú sladké a výraz sacharidy alebo jeho synonymické formy – karbohydráty, uhľohydráty či uhľovodany – je spoločný názov pre monosacharidy, oligosacharidy, polysacharidy (polyméry jednoduchých cukrov) a glykokonjugáty, ako sú glykoproteíny alebo glykolipidy, zmiešané zlúčeniny cukrov a iných prírodných látok, ktorými sú v týchto prípadoch bielkoviny a tuky.

Poznáme viacero cukrov. Najznámejší je náš každodenný stolový cukor, ktorý je podľa zdroja pôvodu nazývaný aj repný či trstinový cukor. Poznáme ho vo viacerých úžitkových formách, najčastejšie ako kryštálový, kockový či práškový cukor. Odborne sa tento cukor nazýva sacharóza a je to disacharid zložený z glukózy a fruktózy. V súčasnosti je to najbežnejšie sladidlo a pri charakterizácii sladivosti iných sladidiel, či už prírodných alebo umelých, sa tieto uvádzajú v relatívnych jednotkách sladivosti sacharózy. Hroznový cukor alebo glukóza je známa aj pod historickým názvom dextróza. Je to monosacharid a je najrozšírenejšou organickou látkou na našej planéte. Ako voľný cukor sa nachádza v mede a v ovocí a ako viazaný v škrobe, energeticky zásobnom polysacharide mnohých rastlín. Je podstatnou zložkou medicinálnej umelej výživy. Sladivosť hroznového cukru dosahuje asi 0,6 jednotky sladivosti sacharózy.

Iným veľmi významným jednoduchým cukrom so sladivosťou 1,5 jednotky je ovocný cukor alebo fruktóza, nazývaná tiež levulóza. Keďže je podobne ako glukóza jednoduchý cukor, je to výhodné prírodné sladidlo, pretože stačí použiť iba približne jednu tretinu jej váhového množstva na dosiahnutie rovnakého osladenia, ako sa dosahuje stolovým cukrom. Z tohto dôvodu sa používa v nízkokalorických nápojoch. Voľná sa nachádza v mede a ovocí.

Laktóza alebo mliečny cukor je zložkou mlieka cicavcov. Najmenej laktózy, 0,1 percenta je v mlieku tuleňov a najviac v ľudskom mlieku, až 7 percent. Kravské mlieko obsahuje 4,8 percenta laktózy. Je to disacharid zložený z glukózy a galaktózy. Galaktóza, nazývaná niekedy aj ako mozgový cukor, pravdepodobne hrá veľmi dôležitú úlohu v rýchlom rozvoji mozgu dojčiat.

V prírode sacharidy vznikajú v zelených rastlinách v procese fotosyntézy z oxidu uhličitého, vody a svetelnej energie za katalytického účinku chlorofylu a enzýmov. Ročne fotosyntézou a následnými biochemickými premenami vzniká asi 200 miliárd ton biomasy, z ktorej asi 75 percent tvoria sacharidy. Primárnymi produktami fotosyntézy sú monosacharidy glukóza a fruktóza a zásobný polysacharid škrob. Z nich je potom biosyntetizovaná celulóza, ale aj ďalšie prírodné látky, ako sú tuky či bielkoviny. Rastlinné sacharidy sú základom potravinového reťazca a sú zdrojom chemickej energie pre živočíchy aj pre rastliny samotné. Celulóza je základná štrukturálna a stavebná zložka zelených rastlín. Celulóza spolu s lignínom a hemicelulózou patrí medzi hlavné zložky dreva. Chitín, ktorý sa chemicky len málo odlišuje od celulózy a aj preto sa niekedy nazýva ako živočíšna celulóza, je stavebným materiálom takých bezstavovcov, ako je hmyz alebo kôrovce a vytvára ich vonkajšiu kostru.

Prečo je cukor nad zlato? Vysvetľuje docent...
Prečo je cukor nad zlato? Vysvetľuje docent Petruš. Autor: Robert Hüttner

Cukry vo výžive

Energetický obsah stráviteľných sacharidov v potravinách je 1 kJ na gram a je približne rovnaký ako pri proteínoch, kým energetický obsah tukov je vyšší, 2,25 kJ na gram. Medzinárodné organizácie zaoberajúce sa výživou a zdravím odporúčajú, aby 55 až 75 percent celkovej energie získavanej z potravy pochádzalo zo sacharidov, pričom iba desatina z tohto množstva by mala pochádzať z voľných cukrov (monosacharidov a disacharidov). Stráviteľnými sacharidmi sú monosacharidy glukóza, fruktóza a galaktóza, disacharidy sacharóza a laktóza a polysacharid škrob, ako aj z neho pripravené dextríny, bonbónový, škrobový a fruktózový sirup. Čiastočne stráviteľnými sacharidmi sú alditoly a niektoré oligosacharidy, ale aj retrogradované škroby, ktoré vďaka neškodnej fyzikálnej úprave menej podliehajú účinku tráviacich enzýmov.

Nestráviteľnými sacharidmi sú potom všetky ostatné sacharidy obsiahnuté v potrave. Z nich je najvýznamnejšia celulóza, ktorá slúži ako výživová vláknina a objemová zložka stolice. Preto rovnako dôležité vo výžive ako stráviteľné sacharidy sú aj sacharidy nestráviteľné, ktoré pomáhajú pri čistení tráviaceho traktu a vynášajú z tela nežiaduce látky.

Odporúčaná denná dávka stráviteľných sacharidov je 4 až 6 gramov na 1 kg telesnej hmotnosti. K nežiaducim vplyvom vyššej spotreby cukrov okrem hroziacej nadváhy a obezity, ktorá môže spôsobiť cukrovku druhého typu, je aj vznik zubného kazu. Zapríčiňujú ho baktérie Staphylococcus mutans, ktoré sú prirodzenou zložkou ústnej mikroflóry, a ktoré využívajú fruktózovú časť stolového cukru ako zdroj energie a jeho glukózovú časť premieňajú na polysacharid dextrán, ktorý na zuboch vytvára povlak obkolesujúci kolónie baktérií. Pretože pod týmto povlakom je nedostatok kyslíka, prevažujúce anaeróbne metabolické produkty baktérií, ako je kyselina mliečna a niektoré ďalšie organické kyseliny, sa tam akumulujú a demineralizujú (rozpúšťajú) zubnú sklovinu za vzniku zubného kazu. Nekariogénne sladidlo je také, ktoré nespôsobuje vznik zubných kazov (caries je latinské slovo a znamená zubný kaz), napríklad alditolové sladidlá xylitol a sorbitol, ktoré sa používajú v žuvačkách a zubných pastách.

Cukrový kód buniek

Sacharidy, okrem ich už dávno známych úloh, ktorými sú spomínané štrukturálno-stavebné a energeticko-zásobné funkcie, majú aj ďalšie, životne dôležité úlohy, ktoré veda spoznáva len v posledných desaťročiach. Vďaka svojej štrukturálnej rozmanitosti, ktorá mnohonásobne prevyšuje štrukturálnu rozmanitosť nukleových kyselín a proteínov, sú sacharidy zodpovedné aj za rozpoznávacie procesy vnútri bunky, ako aj na jej povrchu, ale aj za špecializáciu buniek a s tým spojenú diferenciáciu tkanív a vývoj jednotlivých orgánov živých organizmov.

Azda najdemonštratív­nejším príkladom takého bunkového rozpoznávania je rozdelenie krvných skupín podľa AB0 systému, ktorý je najznámejšou a medicínsky najdôležitejšou klasifikáciou krvných skupín, a určite stojí za to, aby sme si ho ozrejmili aj bližšie.

Krvné skupiny A, B, AB a 0 objavil začiatkom 20. storočia rakúsky lekár Karl Landsteiner, keď zisťoval príčinu, prečo transfúzia krvi niekedy spôsobí smrť a niekedy pacienta zachráni. Roku 1930 dostal za tento objav Nobelovu cenu.

Ľudia s krvnou skupinou A majú na povrchu červených krviniek antigén A. Preto ich imunitný systém neprodukuje bielkovinové protilátky proti tomuto antigénu, anti-A protilátky, pretože tie by spôsobili zničenie vlastnej krvi. Krv skupiny A však obsahuje protilátky proti antigénu krvnej skupiny B. Podobne ľudia s krvnou skupinou B majú na povrchu červených krviniek antigén B, neprodukujú protilátky proti svojmu antigénu B (anti-B protilátky) a v ich krvi sú prítomné protilátky proti krvnej skupine A, anti-A protilátky. Ďalším prípadom sú ľudia s krvnou skupinou AB, ktorí majú na povrchu červených krviniek aj antigén A, aj antigén B, a preto ich krv neobsahuje ani anti-A protilátky, ani anti-B protilátky. No a štvrtým prípadom sú ľudia s krvnou skupinou 0, ktorých červené krvinky nemajú ani jeden z týchto dvoch antigénov A a B, ale zato ich krv obsahuje oboje, anti-A aj anti-B protilátky. No a determinantami týchto krvných skupín A, B, AB a 0 vrátane antigénov A a B sú cukry zložené zo štyroch alebo piatich rôznych monosacharidov.

Týmto je predurčená vzájomná miešateľnosť týchto krvných skupín pri transfúziách. Preto je krvná skupina 0 všeobecný darca a krvná skupina AB je všeobecný príjemca. Iné kombinácie sú potom obmedzené alebo vylúčené. Cukrový kód determinantov ľudských krvných skupín AB0 systému rozpoznávajú bielkovinové protilátky na princípe kľúča a zámky. Rovnaký princíp biologického rozpoznávania na bunkovej úrovni, najčastejšie medzi sacharidami a bielkovinami, funguje aj v mnohých ďalších normálnych i chorobných procesoch v živých organizmoch. Bunky navzájom svoju interakciu začínajú prostredníctvom viacnásobného viazania ich povrchových cukrov s proteínovými receptormi iných buniek a tento proces prebieha napríklad aj pri oplodnení vajíčka spermiou.

Cukry a zdravý vývoj organizmu

Imunitný systém organizmu produkuje bielkovinové protilátky proti všetkým ním rozpoznaným antigénom, ktoré sú cudzie danému organizmu. Keďže 70 % všetkých protilátok je produkovaných proti sacharidom, sacharidy sú najvýznamnejšie antigény, a preto musíme sacharidy, aj napriek tomu, že sú to najzložitejšie prírodné látky, brať vo všetkých zreteľoch naozaj vážne.

Na rozdiel od nukleových kyselín a proteínov, cukry môžu vytvárať aj rozvetvené štruktúry. Napríklad deväť bežných monosacharidov, ktoré sa nachádzajú v ľudskom organizme, môže byť poskladaných do viac ako 15 miliónov možných tetrasacharidov, z ktorých každý môže byť považovaný za relatívne jednoduchý, ale jedinečný kód. Glykozylácia (viazanie sacharidov) sa takto stala flexibilným evolučným nástrojom, ktorý slúži na široký rad účelov v zložitých organizmoch.

Rôzne typy buniek spôsobujú produkciu rôznych súprav glykozylačných enzýmov, a zároveň majú rozličné súbory proteínov, ktoré môžu byť glykozylované. Glykozylácia bunkových štruktúr navyše závisí aj od biologického veku bunky. Glykozylačné procesy však niekedy v dôsledku niektorých rušivých činiteľov zlyhávajú. Dnes je už známy celý rad rôznych vážnych vrodených vývojových porúch spôsobených nedostatočnou alebo zlyhanou glykozyláciou. Pozmenená glykozylácia je charakteristická aj pre nádorové bunky. Keďže sacharidy sú výsledkom činnosti enzýmov katalyzujúcich vznik a premeny sacharidov, čiže proteínov s týmito špeciálnymi katalytickými schopnosťami, poznanie štruktúry a funkcií sacharidov v jednotlivých organizmoch predstavuje dôležitú súčasť proteomiky, postgenomickej fázy výskumu živej hmoty. Samotná náuka o štruktúre a funkciách sacharidov v živej hmote sa nazýva glykomika. Poznanie štruktúry a funkcií sacharidov umožňuje diagnostiku normálneho, ale aj chorobného vývoja organizmov a zároveň ponúka nové prístupy na vývoj liečiv novej generácie na najrozličnejšie, doteraz často ešte ani neliečiteľné choroby. Takými sú napríklad dva nedávno, na báze cukrov vyvinuté lieky proti vtáčej chrípke, Relenza a Tamiflu.
Po tomto nevyhnutnom predstavení cukrov sme sa konečne dostali k odpovedi na otázku položenú v úvode. Aby sa dalo na ňu odpovedať naozaj vyčerpávajúco, jej pôvodnú formuláciu treba zmeniť na: Prečo sú teda cukry nad zlato? Odpoveď znie: pretože majú celý rad nesmierne dôležitých biologických funkcií nevyhnutných pre zdravý život človeka, ako aj ostatných živých organizmov.

Doc. Ing. Ladislav Petruš, DrSc. (1950)

Je vedúcim vedeckým pracovníkom Chemického ústavu SAV, Centra pre glykomiku, kde vedie oddelenie glykochémie a laboratórium cukrov a glykomimetík. Venuje sa rozvoju syntetických metód chémie sacharidov s cieľom vytypovať na báze sacharidov nové liečivá proti sepse a tuberkulóze. Vychoval šesť vedeckých ašpirantov a doktorandov. Je hosťujúcim docentom na Prírodovedeckej fakulte UK, kde prednáša chémiu sacharidov. Bol výkonným redaktorom časopisu Chemical Papers (1995 – 2000), predsedom Slovenskej chemickej spoločnosti (2000 – 2001) a vedeckým sekretárom koordinácie európskej vedeckej spolupráce v chémii COST (2000 – 2004).

Ladislav Petruš
Ladislav Petruš
DUK 2008 obálka
DUK 2008 obálka

Článok vznikol na základe prednášky uskutočnenej v rámci projektu Detská univerzita Komenského. Vydavateľstvo PEREX z každého ukončeného ročníka vydáva zborník vo forme pestro ilustrovanej knižky sumarizujúcej obsah prednášok z daného ročníka. Knižka z prvého ročníka (2003) je už vypredaná, vydania z ročníkov 2004, 2005, 2006, 2007 a 2008 si môžete objednať za cenu 5€ (151 Sk) + poštovné na tel. čísle 02/4959 6270 od 8. do 14. hodiny, alebo emailom na adrese predplatne@pravda.sk.

Sleduj najnovšie články na našom Facebooku
Ponuky zo Zľavy.Pravda.sk