Funktionen Kohlenhydrate
der wichtigste Energielieferant
Energiespeicher und können in Lipide umgewandelt werden
Gerüstsubstanz der EZM im Bindegewebe
Benstandteile der RNA und DNA
entscheidend für die Struktur und Funktion von Proteinen und Lipiden
Einteilung der Kohlenhydrate
Monosaccharide:
-> Aldosen: Gluc, Galac, Mannose
-> Ketosen: Fruc
Disaccharide:
-> (Iso-)Maltose: Gluc-Gluc
(α1-4 - Maltose, α1->6 - Isomaltose)
-> Lactose: Galac-Gluc
(β1-4)
-> Saccharose: Gluc-Fruc
(α1-β1)
-> Cellobiose: Gluc-Gluc
(β1-4)
Polysaccharide:
-> Homoglykane (zB nur Gluc)
- Glykogen (α1-4, α1-6)
- Stärke (α1-4, α1-6)
- Cellulose (β1-4)
-> Heteroglykane
- Glykosaminoglykane
Dissacc aus Glucuronsäure und Aminozucker
- Glykoproteine
Hauptanteil: Protein
N-glykosidisch: Asparagin
O-glykosidisch: Serin, Threonin
- Glykolipide
Ceramidanker mit KH-Ketten
Isomere
Isomere haben gleiche Summenformel
Strukturisomere:
= Konstitutionsisomere, haben untersch. Struktur
- z.B. D-Gluc und D-Fruc
Stereoisomere:
- gleiche chemische Struktur, aber unterschiedliche räumliche Anordnung
-> weitere Einteilung:
Konfigurationsisomere:
- lassen sich durch das Lösen und Neuknüpfen von Bindungen ineinander überführen
Enantiomere
- verhalten sich wie Bild und Spiegelbild, unterscheiden sich in ALLEN chiralen C-Atomen,
- untersch. Enzymaffinität, gleiche chem. und physik. Eigenschaften!
- liegen beide Substanzen in gleicher Konz. vor: Racemat (D- und L-Gluc)
Diastereomere
- Spiegelbildanordnung nicht für alle chiralen C (z.B. L-Gluc und D-Galac)
Epimere
- Spiegelbild nur an einem C (z.B. D-Gluc und D-Mannose)
Konformationsisomere:
- lassen sich durch Rotation um eine oder mehrere ihrer Einfachbindungen ineinander umwandeln. Normalerweise in Sessel- oder Wannenform dargestellt
Definition D-/L-Reihe
Durch Lage des am weitesten von der funktionellen Carbonylgruppe (Aldehyd- oder Ketogruppe) entfernten Chiralitätszentrum bestimmt
Polysaccharide - Definition
Mehr als 10 Monosaccharideinheiten (1-10: Oligosaccharid).
Werden auch Glykane genannt. Man unterscheidet:
Homoglykane
Heteroglykane
Homoglykane
Glykogen
- Glucosespeicherung in Leber und Muskel
- Glykogenspeicher der Leber reicht etwa 12-48h
- Leber: 150g
- Muskel: 250g
Stärke
- Amylopektin (80%) a1-4, a1-6 (jede 30.)
- Amylose (20%) a1-4 helikale Kette
- Speicherstoff der Pflanzen
Cellulose
- β1-4
- faserige Struktursubstanz der Pflanzen
- Ballaststoff in der Nahrung
Glykosaminoglykane
- Ohne Proteine
- repititive Disaccharideinheiten
- hoher Gehalt an sauren Gruppen, sehr polar
- Wasserbindungskapazität
-> Glucoronsäure - β-Verknüpfung mit einem Aminozucker!
- Aminozucker: Aminogruppe von Glutamin erhalten, Aminogruppe wird häufig durch Acetyl-CoA acetyliert
Hyaluronat:
Proteoglykane
Glykosaminoglykane kovalent an Core-Protein gebunden
Glykananteil überwiegt sehr deutlich
hoher Anteil an verestertem Sulfat durch 20-40 sulfatierte repititive Disaccharideinheiten
wichtige Funktion in EZM
! höchster %ualer Anteil an verestertem Sulfat
Glykoproteine
- glykosylierte Proteine, Zuckerrest meist nur weniger Monosaccharideinheiten, Protein überwiegt
- KEINE repititive Monosaccharidmuster
- Ketten können verzweigt sein
- !! Bei Synthese werden Zucker O- oder N-glykosidisch verbunden:
-> N-glykosidisch: Asparaginrest
-> O-glykosidisch: Serin- oder Threoninrest
-> O: Synthese der Zuckerkette schrittweise im Golgi direkt am Protein
-> N: an Innenseite der ER-Membran am Lipidanker Dolicholphosphat aufgebaut und dann komplett auf das Protein übertragen
Beispiele: Zellmembranproteine auf Zellaußenseite (Glykokalix), Kollagene, extrazell. Enzyme (zB Acetylcholinesterase), Transportproteine (zB Transferin), Plasmaproteine des Blutes (AUSSER Albumin)
!! Bei den Plasmaproteinen ist endständige Monosaccharideinheit der Glykosylierung häufig ein negativ geladenes N-Acetylneuraminsäuremolekül (NANA, eine Sialinsäure)
! Endständige NANA schützt das Plasmaprotein vor dem Abbau
Glykolyse
Definition, Ablauf
= kataboler, energieliefernder Stoffwechselweg, dessen Enzyme im Zytosol lokalisiert sind
-> in JEDER Zelle
Funktion: Energiegewinn in Form von ATP durch den Abbau von Glucose zu Pyruvat oder Lactat
-> hierfür entscheidende Reaktion: Substratkettenphosphorylierung
Reaktionen:
- das Enzym der Leber wird Glukokinase genannt
-> Esterbindung wird gebildet
- Glucose-Ph kann Zelle nicht mehr verlassen (gibt keinen Transporter)
- Reaktion exergon und damit irreversibel
!! Bei Blutglucosekonzentration > 5mM -> Glukokinase und GLUT2 sorgen für Insulinfreisetzung (?)
Monosaccharide - Schreibweisen, Ringschluss
Fischer-Projektion
- höchst oxidiertes C steht oben
Haworth-Formel
- Fischer rechts, Haworth unten
- Halbacetal: Aldehyd an C1 und Hydroxyl an C5 verbinden sich
-> Sechsring entsteht: Pyranose
-> an C1 entsteht neues chirales Zentrum mit Hydroxylgruppe die halbacetalisch oder glykosidisch genannt wird
!! -> ist dort eine Hydroxylgruppe frei = REDUZIEREND
-> wenn diese ↑ = β
-> wenn diese ↓ = α
-> diese Anomere wandeln sich ineinander um
-> zB α-D-Gluc und β-D-Gluc (β:α = 2:1) !!
-> Mutarotation !!
! -> Halbacetale können mit OH-Gruppe (O-glykosidisch), oder NH-Gruppe (N-glykosidisch) binden
- Halbketal: Ketogruppe an C2 reagiert mit OH an C5 (Fructose zur Fructofuranose)
-> neues chirales Zentrum an C2
Monosaccharide - Einteilung
Funktionelle Gruppe:
- Aldose: Carbonylgruppe = Aldehydgruppe am C1-Atom
- Ketose: Carbonylgruppe = Ketogruppe am C2-Atom
Anzahl der C-Atome:
- z.B. Triose, Pentose, Hexose
Ringgröße:
- Furanose = Fünfring
- Pyranose = Sechsring
Glycerinaldehyd:
Dihydroxyacetonphosphat:
D-Ribose:
D-Glucose:
D-Mannose:
D-Fructose:
D-Galactose:
Disaccharide
Zwei Monosaccharide können über O-glykosidische Bindung verknüpft werden
-> steht glykosidische OH-Gruppe senkrecht zur Ringebene = α-glykosidisch
-> steht OH-Gruppe Richtung Ringebene = β-glykosidisch
Beispiele:
Maltose (Malzzucker):
- Glc α1-4 Glc
- reduzierend (Pfeil)
- Baustein in Stärke und Glykogen
Lactose (Milchzucker):
- Gal β1-4 Glc
- reduzierend (Pfeil)
- Bestandteil der Milch
Cellobiose:
- Glc β1-4 Glc
- reduzierend
- Baustein in Cellulose
! Saccharose (Rohrzucker, Rübenzucker):
- Glc α1-β2 Frc
- NICHT reduzierend
Isomaltose:
- Glc α1-6 Glc
- reduzierend
- Baustein in Stärke und in Glykogen an den Verzweigungen