koolhydraatmoleculen
koolhydraten zijn essentiële macromoleculen die worden ingedeeld in drie subtypes: monosachariden, disachariden en polysachariden.
leerdoelstellingen
Beschrijf de structuur van mono-, di-en polysachariden
belangrijkste afhaalpunten
belangrijkste punten
- monosachariden zijn eenvoudige suikers die bestaan uit drie tot zeven koolstofatomen, en ze kunnen bestaan als een lineaire keten of als ringvormige moleculen.,
- Glucose, galactose en fructose zijn monosacharide-isomeren, wat betekent dat ze allemaal dezelfde chemische formule hebben, maar structureel en chemisch verschillen.
- disachariden vormen zich wanneer twee monosachariden een dehydratiereactie ondergaan (een condensatiereactie); ze worden door een covalente binding bij elkaar gehouden.
- Sucrose (tafelsuiker) is de meest voorkomende disacharide, die bestaat uit de monomeren glucose en fructose.,
- een polysacharide is een lange keten van monosachariden die is verbonden door glycosidebindingen; de keten kan vertakt of onvertakt zijn en kan vele soorten monosachariden bevatten.
sleuteltermen
- isomeer: elk van twee of meer verbindingen met dezelfde Molecuulformule maar met een andere structuur.
- dehydratiereactie: een chemische reactie waarbij twee moleculen covalent verbonden zijn in een reactie die H2O als tweede product genereert.,
- biopolymeer: elk macromolecuul van een levend organisme dat wordt gevormd door de polymerisatie van kleinere entiteiten; een polymeer dat voorkomt in een levend organisme of het resultaat is van leven.
koolhydraten kunnen worden weergegeven door de stoichiometrische formule (CH2O)n, waarbij n het aantal koolstoffen in het molecuul is. Daarom is de verhouding van koolstof tot waterstof tot zuurstof 1: 2: 1 in koolhydraatmoleculen. De oorsprong van de term “koolhydraten” is gebaseerd op de componenten: koolstof (“carbo”) en water (“hydraat”)., Koolhydraten zijn ingedeeld in drie subtypes: monosachariden, disachariden en polysachariden.
monosachariden
monosachariden (mono- = “on”; sacchar- = “zoet”) zijn enkelvoudige suikers. In monosachariden varieert het aantal koolstoffen meestal van drie tot zeven. Als de suiker een aldehydegroep heeft (de functionele groep met de structuur R-CHO), is het bekend als een aldose, en als het een ketongroep heeft (de functionele groep met de structuur RC(=O)R’), is het bekend als een ketose., Afhankelijk van het aantal koolstoffen in de suiker, kunnen ze ook bekend staan als triosen (drie koolstoffen), pentosen (vijf koolstoffen), en of hexosen (zes koolstoffen). Monosacchariden kunnen bestaan als een lineaire keten of als ringvormige moleculen; in waterige oplossingen worden ze meestal gevonden in ringvormen.
monosachariden: monosachariden worden ingedeeld op basis van de positie van hun carbonylgroep en het aantal koolstoffen in de ruggengraat., Aldosen hebben een carbonylgroep (aangegeven in het groen) aan het einde van de koolstofketen, en ketosen hebben een carbonylgroep in het midden van de koolstofketen. Triosen, pentosen en hexosen hebben respectievelijk drie, vijf en zes koolstofbeenderen.
veel voorkomende monosachariden
Glucose (C6H12O6) is een veel voorkomende monosacharide en een belangrijke energiebron. Tijdens cellulaire ademhaling, wordt de energie vrijgegeven van glucose en die energie wordt gebruikt om adenosinetrifosfaat (ATP) te helpen maken., Planten synthetiseren glucose met behulp van kooldioxide en water, en glucose, op zijn beurt, wordt gebruikt voor energie-eisen voor de plant.
Galactose (een melksuiker) en fructose (aangetroffen in fruit) zijn andere veel voorkomende monosachariden. Hoewel glucose, galactose en fructose allemaal dezelfde chemische formule (C6H12O6) hebben, verschillen ze structureel en stereochemisch. Dit maakt ze verschillende moleculen ondanks het delen van dezelfde atomen in dezelfde verhoudingen, en ze zijn allemaal isomeren van elkaar, of isomeer monosachariden. Glucose en galactose zijn aldosen, en fructose is een ketose.,
disachariden
disachariden (di- = “twee”) vormen zich wanneer twee monosachariden een dehydratiereactie ondergaan (ook bekend als een condensatiereactie of dehydratiesynthese). Tijdens dit proces, combineert de hydroxylgroep van één monosaccharide met de waterstof van een andere monosaccharide, die een molecuul van water vrijmaakt en een covalente band vormt. Een covalente binding tussen een koolhydraatmolecuul en een ander molecuul (in dit geval tussen twee monosachariden) wordt een glycosidebinding genoemd. Glycosidebindingen (ook wel glycosidebindingen genoemd) kunnen van het alfa-of het bèta-type zijn.,
disachariden: Sucrose wordt gevormd wanneer een monomeer van glucose en een monomeer van fructose worden samengevoegd in een dehydratatiereactie om een glycosidebinding te vormen. Daarbij gaat een watermolecuul verloren. De koolstofatomen in een monosaccharide zijn genummerd van de eindkoolstof die het dichtst bij de carbonylgroep ligt. In sucrose wordt een glycosideverbinding gevormd tussen koolstof 1 in glucose en koolstof 2 in fructose.
vaak voorkomende disachariden
vaak voorkomende disachariden zijn lactose, maltose en sucrose., Lactose is een disaccharide bestaande uit de monomeren glucose en galactose. Het komt van nature voor in melk. Maltose, of moutsuiker, is een disaccharide gevormd door een dehydratie reactie tussen twee glucose moleculen. De meest voorkomende disaccharide is sucrose, of tafelsuiker, die is samengesteld uit de monomeren glucose en fructose.
polysachariden
een lange keten van monosachariden verbonden door glycosidebindingen wordt polysacharide (poly- = “veel”) genoemd. De keten kan vertakt of onvertakt zijn, en het kan verschillende soorten monosachariden bevatten., Zetmeel, glycogeen, cellulose en chitine zijn primaire voorbeelden van polysacchariden.
planten zijn in staat glucose te synthetiseren en de overmaat glucose wordt als zetmeel opgeslagen in verschillende plantendelen, waaronder wortels en zaden. Zetmeel is de opgeslagen vorm van suikers in planten en bestaat uit glucosemonomeren die worden verbonden door α1-4 of 1-6 glycosidebindingen. Het zetmeel in de zaden levert voedsel voor het embryo als het ontkiemt, terwijl het zetmeel dat wordt geconsumeerd door mensen wordt afgebroken door enzymen in kleinere moleculen, zoals maltose en glucose. De cellen kunnen dan de glucose absorberen.,
gemeenschappelijke polysachariden
glycogeen is de opslagvorm van glucose bij mensen en andere gewervelde dieren. Het bestaat uit monomeren van glucose. Glycogeen is het dierlijke equivalent van zetmeel en is een sterk vertakte molecule die gewoonlijk wordt opgeslagen in lever-en spiercellen. Wanneer de bloedglucosespiegels dalen, wordt glycogeen afgebroken om glucose af te geven in een proces dat glycogenolyse wordt genoemd.
Cellulose is het meest voorkomende natuurlijke biopolymeer. De celwand van planten is meestal gemaakt van cellulose en biedt structurele ondersteuning aan de cel., Cellulose bestaat uit glucosemonomeren die verbonden zijn door β 1-4 glycosidebindingen. Om het even welke andere glucosemonomeer in cellulose wordt omgedraaid, en de monomeren worden strak ingepakt als verlengde lange kettingen. Dit geeft cellulose zijn stijfheid en hoge treksterkte—wat zo belangrijk is voor plantencellen.
polysachariden: in cellulose zijn glucosemonomeren in onvertakte ketens verbonden door β 1-4 glycosidebindingen., Door de manier waarop de glucosesubeenheden worden samengevoegd, wordt elk glucosemonomeer ten opzichte van de volgende omgedraaid, wat resulteert in een lineaire, vezelige structuur.
Koolhydraatfunctie
koolhydraten dienen verschillende functies bij verschillende dieren. Geleedpotigen hebben een buitenste skelet, het exoskelet, dat hun interne lichaamsdelen beschermt. Dit exoskelet is gemaakt van chitine, een polysaccharide bevattende stikstof. Het is gemaakt van herhalende eenheden van N-acetyl-β-d-glucosamine, een gemodificeerde suiker. Chitine is ook een belangrijk onderdeel van schimmelcelwanden.
