Kohlenhydrate

= Zucker – also Energiequellen für den Körper

—> Kohlenhydrate werden oxidiert, dabei wird ATP hergestellt

z.B. Saccharose, Fructose & Glucose, Starke, Cellulose, Glykoproteone, Glycosamino-glykane (in Knochen z.B.), Chitin (bei eksoskelett der Insekten)

Summenformel: Cn(H2O)n

Molekul gehort zur Stoddklasse der Kohlenhydrate, wenn:

• mind. 3 C-Atome (Triosen)

• eine Carboxylgruppe

• mind. 2 Hydroxylgruppe an den restlichen C-Atomen (ausnahmen moglich)

• Endung -ose = Zucker

Aldoese (z.B. Glucose):

• chirales C-Atom ( = nicht deckungsgleich mit seinem Spiegelbild ist)

• 2 Enantomiere

Ketose (z.B. Fructose):

• kein Chiralitatszentrum

Bei nahrung Kauen:

-> bei speicheldruse: alpha Amylase wandel Polysaccharide in Oligosaccharide und Disaccharide um

Im Darm:

-> alpha amylase &

-> Enzyme (Disaccharideasen Maltase-Gluco-amylase) werden aus Mukosazelle freigesezt

—> Oligosaccharide und Disaccharide werden in Monosaccharide umgewandelt

Im Blutsystem :

-> Monosacharide landen in Blutsystem

-> z.B. Glusoce kann als energie benutzt werden

—> Gruppe mit hochster Oxidationsstufe steht oben

—> an jeden chiralitatszentrum (Kohlenstoffatom, das vier verschiedene Gruppen gebunden hat):

-> Alles, was oben oder unten am Kohlenstoffatom hängt, zeigt nach hinten

-> Alles, was links oder rechts am Kohlenstoffatom hängt, zeigt nach vorne

—> OH steht rechts (D) oder links (L)

-> D/L gilt fur das am weitesten von der Aldehyd/Keto-Gruppe entfernte asymetrische C-Atom (=chirales C-Atom)

= unterschieden sich nur in der Sterochemie an einem einzigen asymmetrischen C-Atom

z.B. (auf dem Bild gibts ein Fehler; Stern soll an den fruheren C sein)

—> Unterschied bei C-2

oder

=> INTRAMOLEKULARE REAKTIONEN FUHREN ZUR RINGBILDUNG

—> Grundleage fur Ringbildung bei, Ribose, Glucose, Fructose ist, dass Aldehyd + Alkohol zu einem Hemiacetal reagieren kann

—> Keton + Alkohol kann zu einem Hemiacetal reagieren

-> Pentosen zyklisieren zu Furanose

z.B. Zyklisierung von Fructose zu einer Furanose

—> Fructose kann 4 verschiedene Ringstrukturen bilden:

-> Hexosen zyklisieren zu Pyranosen

z.B. Zyklisierung von Glucose zu Pyranose:

—> Steht in Haworth-Projektion:

• Heterozyklisches O steht hinten

• D-Zucker: hemiacetalische OH-Gruppe am C_1 (anomeres Zentrum) nach unten (alpha)/ oben (beta) (“Anomare”: Enantomerie von Ringstrukturen)

  -> anomere Zentrum = neue chirale C-Atom, das bei der Ringbildung eines Zuckers aus der ehemaligen Carbonylgruppe entsteht.

—> zentraler Baustein der Nukleinsauren

WICHTIGER UNTERSCHIED:

-> Sessel- und Bootform

Sessel Form

• Das ist die stabilste Form.

• Es gibt zwei Arten von Positionen für Atome:

  • Axial: nach oben oder unten aus dem Ring heraus

  • Equatorial: zur Seite, entlang der Ringebene

• In der β-D-Form der Glukose sitzen die größeren Gruppen (z. B. OH) in der equatorialen Position → mehr Platz → weniger Spannung → stabiler

Boat Form

• Diese Form ist weniger stabil.

• bestimmte Atome oder Gruppen zu nah aneinander sind → sterische Hinderung (das bedeutet: sie stoßen sich gegenseitig)

-> Envelope-Konformation der beta-D-Ribose

=> In Furanosen wie Ribose steht entweder C₂ oder C₃ leicht aus dem Ring raus – je nachdem, ob es sich um C₂-endo oder C₃-endo handelt.

Kohlenhydrate + Alkohol/Amin -> Addukten mit O- oder N-glycosidischen Bindungen

REDUZIEREND:

—> Ein Zucker ist reduzierend, wenn er eine freie Aldehydgruppe (-CHO) hat

NICHT REDUZIEREND:

—> Wenn am C1 die Aldehydgruppe versteckt oder chemisch verändert ist (z. B. durch Verknüpfung mit einem anderen Molekül), kann sie nicht reagieren → kein Farbwechsel bei Fehlingsche Losung→ nicht reduzierend

Wie Identifiziert man es ?

-> Mit hilfe von Fehling’sche Losung (Cu²⁺)

1. Die blaue Fehling-Lösung enthält Kupfer(II)-Ionen (Cu²⁺).

2. Wenn ein reduzierender Zucker da ist, reduziert dieser die Cu²⁺-Ionen zu rotem Kupfer(I)-oxid (Cu₂O)

3. Ergebnis: Die Lösung färbt sich von blau zu rot → positiver Nachweis!

—> Modifizierten Zucker kommen oft auf Zelloberflächen vor

Die roten Gruppen zeigen, wo chemisch etwas verändert wurde, z. B.:

• Fucose: ein H wurde durch eine CH₃-Gruppe (Methyl) ersetzt.

• GalNAc & GlcNAc: sie haben eine Acetylgruppe (HN–CO–CH₃).

• Sialinsäure (Sia): hat eine komplexe Seitenkette mit Carboxy- und Acetylgruppen.

—> Zwei Monosaccharide werden durch O-glykosidische Bindungen unter

Vollacetalbildung verknüpft → Disaccharid

—> Mind. 10 Monosaccaride uber glykosidische Bindungen miteinander verknupft

—> ein POLYSACCHARID

—> Speicherform der Glukose in Tieren

—> die vernetzenden 1,6-Bindungen treten etwas alle 10 Glukosenienhaeiten auf

—> ein POLYSACCHARID

—> Speicherform der Glucose in Pflanzen

—> 1,6-Bindungen treten nicht (Amylose) oder seltener, nur etwa alle 30 Glukoseeinheiten auf (Amylopektin)

= Proteine mit Zucker dran

-> Proteine mit glykosidischen Bindungen

Kohlenhydrate (schwarz) konnen an Proteine uber Asparagin (N-linked) oder Serin-Reste (O-linked) angeknupft werden (blau).

-> Dabei entstehen glykosidische Bindungen (rot)

= die Bindung läuft über das Stickstoff-Atom (N) der Seitenkette von z.B. Asparagin.

—> Diese Art ist häufig in Zelloberflächenproteinen

2 Arten:

1. high mannose Typ ( = ein N-verknüpfter Zucker der viele Mannose-Reste enthält)

2. complex Typ (= ein N-verknüpfter Zucker, der komplexe, verzweigte Seitenketten enthält – nicht nur Mannose!)

= die Bindung läuft über das Sauerstoff-Atom (O) der OH-Gruppe von z.B. Serin.

—> Diese Art kommt z. B. bei Schleimstoffen (Muzinen) vor.

= Enzym der glykosidische Bindungen, also Zucker-Zucker- oder Zucker-Protein-Verbindungen, bildet

Wie passiert es?

1. UPD

• Der Zucker (Glukose, rot) ist aktiviert – er hängt an einem Molekül namens UDP (= Uridin-Diphosphat, schwarz).

• UDP macht den Zucker „bereit“, weitergegeben zu werden.

2. Das Substrat (XH)

• XH ist ein beliebiges Molekül (z. B. ein anderer Zucker, Protein oder Lipid), das eine freie OH-Gruppe hat.

• Die OH-Gruppe ist der Angriffspunkt für den Zucker.

3. Reaktion

• Die Glukose wird von UDP abgespalten und an XH angehängt → es entsteht eine glykosidische Bindung.

• UDP bleibt übrig

=> veranschaulicht die Wirkung der Glykosyltransferasen fur die Bildung der Glykoproteine

—> Blutgruppen A, B und 0 unterscheiden sich nur durch den letzten Zucker, der an die Zelloberfläche angehängt wird (=Antigene)

-> Alle haben das gleiche Grundgerüst (O-Antigen)

—> Menschen bilden Antikörper gegen fremde Antigene, die sie selbst nicht habe

—> Wenn das Blut mit dem falschen Antigen in Kontakt kommt (z. B. durch falsche Spende), reagieren die Antikörper → Blut verklumpt (Agglutination)

Also:

= regt die Bildung roter Blutkorperchen in der Hamatopoese an

—> Bindet EPOR-Rezeptor, aktiviert JNK2 Kinase & STAT Transkriptionsfaktor (-> aktiviert Gene die fur Bildung von Hamoglobin verantwortlich sind)

—> Vieren konnen spezifische Zelltypen befallen aufgrund der Erkennung von Glykoproteine