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Funktionen 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
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Einteilung der Kohlenhydrate
- 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
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Isomere
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
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Definition D-/L-Reihe
Durch Lage des am weitesten von der funktionellen Carbonylgruppe (Aldehyd- oder Ketogruppe) entfernten Chiralitätszentrum bestimmt
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Polysaccharide - Definition
- Mehr als 10 Monosaccharideinheiten (1-10: Oligosaccharid).
- Werden auch Glykane genannt. Man unterscheidet:
- Homoglykane
- Heteroglykane
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Homoglykane
- 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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Glykosaminoglykane
- - 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:
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Proteoglykane
- 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
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Glykoproteine
- - 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
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Glykolyse
Definition, Ablauf
- = 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 (?)
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Monosaccharide - Schreibweisen, Ringschluss
- 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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