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