Karbohydrater

Monosaccharider

Isomerer
Stereoisomerer
Nummerering af kulstofatomer
Asymmetriske kulstofatomer
Trioser og pentoser
Hexoser

Isomerer

Monosacchariderne kan opdeles i grupper baseret på antallet af kulstofatomer i molekylerne, således: trioser har 3-C-atomer, tetroser har 4-C-atomer, pentoser har 5-C-atomer, og hexoser har 6-C-atomer. Inden for hver af disse grupper findes der forskellige forbindelser, som alle har den samme molekylformel. F.eks. er både glukose og fructose hexoser (C6H12O6), men de har forskellige kemiske og fysiske egenskaber. Disse typer forbindelser kaldes isomerer.

Back to top

Stereoisomerer

Nogle isomerer adskiller sig kun ved den måde, hvorpå atomerne er anbragt i 3D-rummet, dvs. at atomerne er bundet til hinanden på samme måde, men er anbragt forskelligt i 3D-rummet. Derfor kan sukkerarter eksistere som parvis af stereoisomerer eller enantiomerer, som er spejlbilleder af hinanden. Det centrale C-atom i glycerose kaldes et asymmetrisk C-atom, fordi det kan omarrangeres i rummet, så der dannes to forskellige strukturer. Disse forskelle påvirker ikke de fysiske egenskaber, men kan påvirke de biokemiske egenskaber ved at ændre molekylets form. En L-isomer har OH til venstre for det centrale kulstof:

og D-isomeren har OH til højre for det centrale kulstof.

For at skelne mellem isomerne betegnes de som L- og D-isomerer. L er taget fra det latinske ord for venstre, Laever, og D er taget fra det latinske ord for højre, Dexter.

Tilbage til toppen

Nummerering af kulstofatomer

Nummereringstransskription:

Kulstofatomer nummereres begyndende fra den reaktive ende af molekylet, CHO (aldehyd) eller den “C” dobbeltbundne “O” (carbonyl) ende af molekylet. Hvert kulstofatom nummereres derefter i rækkefølge gennem enden af kæden. Ved nummerering af stereoisomerer med mere end tre kulstofatomer ser vi på OH-gruppens position på det næstsidste eller næstsidste kulstofatom, da dette er afgørende for, om det er en L- eller D-stereoisomer. I dette eksempel vil vi se på nummereringen af D-glucose. Først skal vi finde den reaktive ende af molekylet og tildele dets kulstof nummer et. Derefter nummererer vi de resterende kulstofatomer i rækkefølge gennem enden af kæden.

Back to top

Asymmetriske kulstofatomer

I teorien kan man i glukose vende på OH-gruppens position på hvert af de asymmetriske kulstofatomer, nummer to, tre, fire og fem, og derved producere en bestemt stereoisomer hver gang, hvilket giver i alt 16 eller 24 stereoisomerer. Men ikke alle disse findes i virkeligheden i naturen. For fruktose er der kun tre asymmetriske kulstofatomer, så der kan kun dannes 8 eller 23 stereoisomerer.

Glucose har en aldehydgruppe (-CHO) på kulstofatom nummer et og kaldes derfor en “aldose”, desuden har den seks kulstofatomer (en hexose), så den kan kaldes en “aldohexose”. Den reaktive gruppe på fructose er imidlertid en ketongruppe (-C=0) på kulstof nummer to. Den kaldes derfor en “ketose” eller en “ketohexose”.”

Der findes kun nogle få af monosacchariderne frit i naturen. De fleste af dem findes normalt som sukkerenheder i polysaccharider eller i mere komplekse molekyler. De kan så fås ved hydrolyse (nedbrydning) af de komplekse CHO’er. Monosaccharider kaldes ofte simple sukkerstoffer og er underinddelt efter antallet af C-atomer.

Back to top

Trioser og pentoser

1. Trioser: (C3H6O3)
Glycerose- har to isomerer, glyceraldehyd, der indeholder en aldehydgruppe (-CHO), og dihydroxyacetone, der indeholder en ketongruppe (-C=0). Disse forbindelser er vigtige metaboliske mellemprodukter i oxidationen af glukose for at producere energi. Konfigurationen af glycerose bruges til at fastslå D & L-formerne af andre sukkerarter.

2. Pentoser (C5H10O5)
Tre vigtige pentoser er:

D-ribose – en bestanddel af RNA, ribonukleinsyre, vitaminer (riboflavin) og coenzymer. Den er også vigtig i de energirige forbindelser, ATP og ADP. I sin reducerede form, deoxyribose, er det en bestanddel af DNA.

L-arabinose – forekommer i nåletræets kernetræ og er en bestanddel af hemicelluloser, hvor det forekommer sammen med xylose. Det er også en komponent i pektin og kan være en vigtig komponent i gummi (gum arabic). Bakterier i forbindelse med ensilering kan give fri arabinose. Arabaner er polymerer af arabinose.

D-xylose – der er små mængder af D-xylose frit i frugter, men det forekommer hovedsagelig i hemicellulose, som xylaner og hetero-xylaner. Hemicellulose er et polysaccharid af xylose og arabinose (en heteroxylan). Forholdet mellem xylose og arabinose synes at påvirke fordøjeligheden, idet fordøjeligheden reduceres, når andelen af xylose stiger.

Hæmicelluloser udgør en betydelig del af planternes cellevægge, så planteædere spiser store mængder af dem. Disse sukkerarter er alle aldopentoser.

Back to top

Hexoser

3. Hexoser (C6H12O6)

D-glucose – en aldohexose med forskellige fællesnavne, bl.a. druesukker, dextrose, majssukker (fremstillet af majsstivelse). Forekommer frit i planter, frugter, honning, kropsvæsker, herunder CSF, blod, lymfe. Det er det vigtigste slutprodukt af CHO-fordøjelsen hos ikke-drøvtyggere og er derfor en primær energiform for ikke-drøvtyggere. Det er en vigtig komponent i mange oligosaccharider (sammen med galactose danner det lactose) og polysaccharider (såsom stivelse og cellulose).

D-Glucose Ring Transcript:

I opløsning eksisterer D-glucose som en ligevægtsblanding af den lige kædeform med to pyranose-ringformer. Faktisk reagerer kulstofatom nummer et med kulstofatom nummer fem og danner en ring. Der findes faktisk to former af strukturen, kaldet anomere. Hvis hydrogenatomet er over kulstofatom et, kaldes det en alfa-anomer, men hvis hydrogenatomet er under kulstofatomet, kaldes det en beta-anomer.

Denne strukturelle information er meget vigtig, fordi den styrer, hvordan glukosemolekyler slutter sig sammen til større molekyler. Stivelse er en polymer af a-formen og er vandopløselig og kan fordøjes af animalske enzymer. Cellulose er en polymer af b-formen, den er ikke opløselig og kan ikke fordøjes af animalske enzymer.

Overgang fra a til b via en åben kædestruktur kaldes mutarotation, og det kræver, at O-C-bindingen brydes, så C’et kan dreje H og OH på hovedet. Derefter laves bindingen igen. De andre monosakkarider danner også ringformer.

Tilbage til toppen

D-Fruktose – en ketohexose, der findes i honning, grønne blade, frø og stængler af mange planter, som hovedenhed i fructaner, der er almindelige i unge græsser, i rødder som lagringspolysakkaridet inulin og som en komponent i disakkaridet saccharose (sammen med glukose).

Det danner også pyranoseringe, men når det reagerer for at danne oligo- eller polysaccharider, gør det det som en FURANOSE-ringstruktur (som FURAN). I dette tilfælde er det anomeriske kulstofatom C-2, og CH2OH er enten over det anomeriske kulstofatom (alfa-anomer) som i saccharose eller under som i FRUCTANS (beta-anomer).

D-Galactose – en aldohexose, der ikke findes frit, vigtigst som en bestanddel af disaccharidet lactose, mælkesukker (sammen med glucose). Den forekommer også i andre komplekse CHO’er og komplekse lipider i hjerne og nervevæv (galactoglycerider og cerebrosider).

D-Mannose – hovedsageligt som mannaner i gær, skimmelsvampe og bakterier.

Tilbage til toppen

Hexose-reaktioner

Hexoseforbindelser kan gennemgå en række kemiske reaktioner.

1. Oxidation til syrer
   • f.eks. glukose, oxidation af CH2OH til COOH giver glucuronsyre, som er en vigtig bestanddel af heteropolysaccharider, f.eks. pektiner.
2. Kombineres med NH3 til hexosaminer, f.eks. glucosamin – en bestanddel af chitin.
3. Bildelse af alkoholer, f.eks. glukose danner sorbitol.
4. Fosforylering til hexosephosphater, f.eks. glukose-l-fosfat og glukose-6-fosfat; som er vigtige mellemprodukter i oxidationen af glukose til CO2 + H2O for at give energi.
5. Glykosiddannelse til fremstilling af di-, tri-, tetra-, oligo- og polysaccharider.

Glykosiddannelse

Kombination af H af en hydroxylgruppe på et sukker med en alkoholgruppe eller en anden hydroxylgruppe forårsager en esterificerings- eller kondensationsreaktion for at give et glykosid. Dette sker på C-atom et, det anomeriske C-atom.

Da sukkerstoffer indeholder alkoholgrupper og hydroxylgrupper, kan de kombinere sig med andre sukkerstoffer for at danne disaccharider, tri, tetra, osv. og polysaccharider, der alle er forbundet med glykosidiske bindinger.

Eksempler:

• Gluc-Gluc, a-1-4 er Maltose
• Kan reagere i a- eller b-form for at danne a- eller b-bindinger
• Kan også reagere i 6-positionen og give a-1, 6-bindinger. Dette er et forgreningssted i polymerer.

Tilbage til toppen