szénhidrát molekulák
a szénhidrátok alapvető makromolekulák, amelyek három altípusba sorolhatók: monoszacharidok, diszacharidok és poliszacharidok.
tanulási célok
ismertesse a mono-, di-és poli-szacharidok szerkezetét
Key Takeaways
kulcspontok
- a monoszacharidok egyszerű, három-hét karbonból álló cukrok, és lineáris láncként vagy gyűrű alakú molekulákként létezhetnek.,
- a glükóz, a galaktóz és a fruktóz monoszacharid izomerek, ami azt jelenti, hogy mindegyiknek azonos kémiai képlete van, de szerkezetileg és kémiailag különböznek egymástól.
- diszacharidok akkor alakulnak ki, amikor két monoszacharid dehidrációs reakció (kondenzációs reakció) következik be; kovalens kötés tartja össze őket.
- a szacharóz (asztali cukor) a leggyakoribb diszacharid, amely glükóz és fruktóz monomerekből áll.,
- a poliszacharid a glikozidkötésekkel összekapcsolt monoszacharidok hosszú lánca; a lánc elágazó vagy elágazó lehet, és sokféle monoszacharidot tartalmazhat.
Key Terms
- izomer: a két vagy több, azonos molekulatömegű, de eltérő szerkezetű vegyület bármelyike.
- dehidratációs reakció: olyan kémiai reakció, amelyben két molekula kovalensen kapcsolódik egy olyan reakcióhoz, amely H2O-t generál második termékként.,
- biopolimer: egy élő szervezet bármely makromolekulája, amely kisebb entitások polimerizációjából képződik; egy élő szervezetben előforduló polimer vagy az életből származik.
a szénhidrátokat a sztöchiometrikus képlet (CH2O)n képviseli, ahol n a molekulában lévő karbonok száma. Ezért a szén-hidrogén oxigénhez viszonyított aránya szénhidrátmolekulákban 1: 2: 1. A “szénhidrát” kifejezés eredete összetevőin alapul: szén (“carbo”) és víz (“hidrát”)., A szénhidrátok három altípusba sorolhatók: monoszacharidok, diszacharidok és poliszacharidok.
monoszacharidok
a monoszacharidok (mono- = “egy”; sacchar- = “édes”) egyszerű cukrok. A monoszacharidokban a karbonok száma általában három-hét. Ha a cukornak van egy aldehidcsoportja (az R-CHO szerkezetű funkcionális csoport), akkor aldózként ismert, és ha ketoncsoportja van (az RC(=O)R szerkezetű funkcionális csoport), akkor ketóznak nevezik., A cukorban lévő karbonok számától függően triózok (három szén), pentózok (öt szén) és hexózok (hat szén) néven is ismertek. A monoszacharidok lineáris láncként vagy gyűrű alakú molekulákként létezhetnek; vizes oldatokban általában gyűrűformákban találhatók.
monoszacharidok: a monoszacharidokat karbonilcsoportjuk helyzete és a gerincben lévő karbonok száma alapján osztályozzák., Az aldózisoknak karbonilcsoportjuk van (zölden jelölve) a szénlánc végén, a ketózisoknak pedig karbonilcsoportjuk van a szénlánc közepén. A triózoknak, pentózoknak és hexózoknak három, öt, illetve hat szén-dioxid-gerincük van.
közös monoszacharidok
a glükóz (C6H12O6) gyakori monoszacharid és fontos energiaforrás. A sejtes légzés során az energia felszabadul a glükózból, és az energiát az adenozin-trifoszfát (ATP) előállítására használják., A növények szén-dioxiddal és vízzel szintetizálják a glükózt, a glükózt viszont az üzem energiaigényére használják.
a galaktóz (tejcukor) és a fruktóz (gyümölcsben található) egyéb gyakori monoszacharidok. Bár a glükóz, a galaktóz és a fruktóz mindegyike azonos kémiai képlettel rendelkezik (C6H12O6), szerkezetileg és sztereokémiailag különböznek egymástól. Ez különböző molekulákká teszi őket annak ellenére, hogy ugyanazon atomokat azonos arányban osztják meg, és ezek mind egymás izomerei, vagy izomer monoszacharidok. A glükóz és a galaktóz aldózis, a fruktóz pedig ketóz.,
diszacharidok
diszacharidok (di- = “kettő”) alakulnak ki, amikor két monoszacharid dehidrációs reakción megy keresztül (más néven kondenzációs reakció vagy dehidratációs szintézis). E folyamat során az egyik monoszacharid hidroxilcsoportja egy másik monoszacharid hidrogénjével kombinálódik, felszabadítva egy vízmolekulát, kovalens kötést képezve. A szénhidrátmolekula és egy másik molekula (ebben az esetben két monoszacharid között) között kovalens kötés glikozidos kötésként ismert. A glikozidos kötések (más néven glikozidos kötések) lehetnek alfa vagy béta típusúak.,
diszacharidok: a szacharóz akkor keletkezik, amikor a glükóz monomerje és a fruktóz monomerje dehidrációs reakcióban glikozidkötést képez. A folyamat során egy vízmolekula elvész. Konvenció szerint a monoszacharid szénatomjai a karbonilcsoporthoz legközelebb eső terminális szénből vannak számozva. Szacharózban glikozidos kapcsolat alakul ki a glükóz szén-1 és a fruktóz szén-2 között.
közös diszacharidok
a közös diszacharidok közé tartozik a laktóz, a maltóz és a szacharóz., A laktóz glükóz és galaktóz monomerekből álló diszacharid. Természetesen megtalálható a tejben. A maltóz vagy malátacukor egy diszacharid, amelyet két glükózmolekulák közötti dehidrációs reakció képez. A leggyakoribb diszacharid a szacharóz, vagy asztali cukor, amely a glükóz és a fruktóz monomerjeiből áll.
poliszacharidok
a glikozidkötésekkel összekapcsolt monoszacharidok hosszú láncát poliszacharidnak (poli- = “sok”) nevezik. A lánc elágazó vagy elágazó lehet, és különböző típusú monoszacharidokat tartalmazhat., A poliszacharidok elsődleges példái a keményítő, a glikogén, a cellulóz és a kitin.
a növények képesek glükóz szintetizálására, a felesleges glükózt keményítőként tárolják különböző növényi részekben, beleértve a gyökereket és a magokat is. A keményítő a cukrok növényekben tárolt formája, glükóz monomerekből áll, amelyeket α1-4 vagy 1-6 glikozidkötések kötnek össze. A magban lévő keményítő táplálékot biztosít az embriónak, mivel csírázik, míg az emberek által fogyasztott keményítőt enzimek bontják le kisebb molekulákra, például maltózra és glükózra. A sejtek ezután felszívják a glükózt.,
a közönséges poliszacharidok
a glikogén a glükóz tárolási formája emberekben és más gerincesekben. A glükóz monomerjeiből áll. A glikogén a keményítő állati megfelelője, és egy erősen elágazó molekula, amelyet általában máj-és izomsejtekben tárolnak. Amikor a vércukorszint csökken, a glikogén lebomlik, hogy felszabadítsa a glükózt egy glikogenolízisnek nevezett folyamatban.
a cellulóz a legelterjedtebb természetes biopolimer. A növények sejtfala többnyire cellulózból készül, és szerkezeti támogatást nyújt a sejtnek., A cellulóz glükóz monomerekből áll, amelyeket β 1-4 glikozidkötések kötnek össze. A cellulózban lévő összes többi glükóz-monomer átfordul, a monomerek pedig szorosan, hosszabb láncokként vannak csomagolva. Ez adja a cellulóz merevségét és nagy szakítószilárdságát—ami annyira fontos a növényi sejtek számára.
poliszacharidok: cellulózban a glükóz-monomereket nem elágazó láncokban β 1-4 glikozid láncokkal kapcsolják össze., A glükóz alegységek összekapcsolásának módja miatt minden glükóz monomer a következőhöz képest átfordul, ami lineáris, rostos szerkezetet eredményez.
szénhidrát funkció
a szénhidrátok különböző funkciókat szolgálnak fel különböző állatokban. Az ízeltlábúaknak van egy külső vázuk, az exoskeleton, amely védi belső testrészeiket. Ez az exoskeleton kitinből készül, amely poliszacharid tartalmú nitrogén. Az N-acetil-β-D-glükózamin, egy módosított cukor ismétlődő egységeiből készül. A kitin a gombás sejtfalak egyik fő összetevője.
