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

• 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 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

Durch Lage des am weitesten von der funktionellen Carbonylgruppe (Aldehyd- oder Ketogruppe) entfernten Chiralitätszentrum bestimmt

• Mehr als 10 Monosaccharideinheiten (1-10: Oligosaccharid).
• Werden auch Glykane genannt. Man unterscheidet:
• Homoglykane
• Heteroglykane

• 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

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• - 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:

• 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

• - 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

• = 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 (?)

• 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

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• 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:
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• Dihydroxyacetonphosphat:
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• D-Ribose:
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• D-Glucose:
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• D-Mannose:
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• D-Fructose:
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• D-Galactose:
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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

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• Lactose (Milchzucker):
• - Gal β1-4 Glc
• - reduzierend (Pfeil)
• - Bestandteil der Milch

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• Cellobiose:
• - Glc β1-4 Glc
• - reduzierend
• - Baustein in Cellulose

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• ! Saccharose (Rohrzucker, Rübenzucker):
• - Glc α1-β2 Frc
• - NICHT reduzierend

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  Isomaltose:
• - Glc α1-6 Glc
• - reduzierend
• - Baustein in Stärke und in Glykogen an den Verzweigungen

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