Monomere von Kohlenhydraten sind einfache Zucker und die Grundbausteine von Kohlenhydraten, sie sind auch als Monosaccharide bekannt und werden von den Zellen von Lebewesen verwendet, um Energie zu speichern und zu produzieren.
Welche Struktur haben Monosaccharide? Wie nutzen Zellen sie für Energie?
Definieren von Monosacchariden
Bevor wir uns mit den feineren Details von Monosacchariden befassen, nehmen wir uns einen Moment Zeit, um sie zu definieren., Ein Monosaccharid ist ein einfacher Zucker, und sie sind auch die Grundeinheiten oder Bausteine von Kohlenhydraten. Monosaccharide sind Formen von Monomeren, Molekülen, die sich mit anderen ähnlichen Molekülen kombinieren können, um komplexere Polymere zu erzeugen.
“ Im Zweifelsfall Kohlenhydrate zu sich nehmen.“— Rachel Cohn
Die typische Chemische Formel ein Monosaccharid ist CnH2nOn. Mit anderen Worten, sie werden aus einer Hydroxylgruppe (OH) sowie einer Carbonylgruppe (C=O) erzeugt., Es gibt verschiedene Formen von Monosacchariden, die jeweils dadurch definiert werden, wie viele Kohlenstoffatome das Molekül hat. Ein Diosemolekül hat zwei Kohlenstoffatome,ein Triosemolekül drei, eine Tetrose vier usw. Einige der wichtigsten Monosaccharide sind Fructose (sechs Kohlenstoff) und Fructose (auch sechs Kohlenstoff).
Monosaccharide verbinden sich zu Kohlenhydraten, die entweder als Polysaccharide oder Oligosaccharide bezeichnet werden., Wenn ein Oligosaccharid nur zwei Monosaccharide zusammensetzt, wird es als Disaccharid bezeichnet. Die Kombination von mehr als 20 Monosacchariden erzeugt ein Polysaccharid, ein komplexes Kohlenhydrat.
Die Monosaccharidstruktur
Monosaccharide werden aus Hydroxylgruppen und Carbonylgruppen erzeugt. Die Carbonylgruppe besteht aus Kohlenstoff, die bis zu vier Bindungen bilden können., Diese Kohlenstoffmoleküle verbinden sich auf verschiedene Arten, und einer der Kohlenstoffkohlen in der Kohlenstoffkette bildet eine Doppelbindung mit einem Sauerstoffatom. Das Vorhandensein dieser Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindung erzeugt die Carbonylgruppe. Wenn die Carbonylgruppe am Ende der Kette gefunden wird, bedeutet dies, dass sich das Monosaccharid innerhalb der Aldosefamilie befindet. Wenn der Kohlenstoff-Sauerstoff in der Mitte der Kette gefunden wird, bedeutet dies, dass das Monosaccharid Teil der Ketosefamilie ist.
Moleküle, die identische Formeln, aber unterschiedliche Strukturen haben, werden als strukturelle Isomere bezeichnet., In der Zwischenzeit werden isomere Moleküle, die sowohl die gleiche Molekülformel als auch die gleiche Reihenfolge gebundener Atome haben, jedoch eine andere Ausrichtung in einem 3D-Raum haben, als Stereoisomere bezeichnet.
Monosaccharide mit acht oder mehr Kohlenstoffmolekülen werden selten beobachtet, da sie ziemlich instabil sind und sehr schnell auseinanderbrechen.
Die Funktion von Monosacchariden
Monosaccharide spielen in den Zellen von Tieren und Pflanzen eine Vielzahl unterschiedlicher Rollen. Die Funktion von Monosacchariden besteht darin, Energie zu speichern und Energie zu produzieren., Die meisten Organismen leiten ihre Energie ab, indem sie das als Glukose bekannte Monosaccharid aufbrechen und die Energie nutzen, die durch die chemischen Bindungen von Glukose freigesetzt wird.
Einige Monosaccharide werden verwendet, um Fasern zu erzeugen, die zu verschiedenen zellulären Strukturen zusammenkommen. Ein Beispiel für diesen Prozess ist die Erzeugung von Cellulose durch Pflanzen. Einige Formen von Bakterien können auch eine Zellwand aus einer anderen Art von Polysaccharid bilden. Die Zellen von Tieren hüllen sich auch in eine Struktur aus Polysacchariden ein, die, wie zuvor erwähnt, aus kleineren Monosacchariden stammen.,
Monosaccharide erfordern keine Darmverdauung, obwohl Oligosaccharide zuerst zu Monosacchariden hydrolysiert werden müssen, bevor sie absorbiert werden können.
Wichtige Monosaccharide
Drei der wichtigsten Monosaccharide sind drei Zucker, die als Glucose, Fructose und Galactose bekannt sind. Jedes dieser Monosaccharide hat die gleiche chemische Formel: C6H12O6. Die Tatsache, dass die drei gemeinsamen Zucker alle sechs Kohlenstoffatome haben, bedeutet, dass sie alle Hexosemoleküle sind., Während die gleiche molekulare Formel in den drei Zuckern gefunden wird, hat jeder der Zucker eine andere Anordnung von Atomen.
Glucose
Glucose ist ein Monosaccharid, das Organismen sowohl Struktur als auch Energie liefert. Moleküle von Glukose werden durch den Prozess der Glykolyse abgebaut, und als Ergebnis des Prozesses erzeugt es sowohl Energie als auch chemische Vorläufer, die in der Zellatmung verwendet werden., Wenn eine Zelle die gesamte Energie hat, die sie benötigt, kann überschüssige Glukose von der Zelle zur späteren Verwendung gespeichert werden. Glukose wird gespeichert, indem sie mit Monosacchariden kombiniert wird, und einige Pflanzen erzeugen lange Ketten von gespeicherter Glucosestärke. Diese Stärke wird dann später zerlegt, wenn die Pflanze Energie benötigt. Tiere haben eine ähnliche Speichermethode, Glukose als Polysaccharid Glucose zu speichern.
“ Die bevorzugte Brennstoffquelle des Gehirns ist Glukose/Kohlenhydrate. Und wenn Sie eine kohlenhydratarme, proteinreiche Diät einhalten, verwendet Ihr Gehirn Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl. Du wirst ein wenig groggy, ein wenig mürrisch sein.,“- Jack LaLanne
Galactose
Galactose wird von vielen verschiedenen Organismen, vor allem aber von Säugetieren produziert. Säugetiere haben Galaktose in ihrer Milch, und wenn junge Säugetiere die Milch trinken, erhalten sie die darin gespeicherte Energie. Galaktose wird häufig mit Glukose kombiniert, um ein Disaccharid zu erzeugen, das als Laktose bekannt ist. Laktose kann eine erhebliche Menge an Energie aufnehmen und junge Säugetiere bilden spezielle Enzyme, um die Bindungen von Laktose abzubauen., Wenn ein Tier von seiner Muttermilch entwöhnt wird, beginnt es langsam, die Produktion der Enzyme einzustellen, die Glukose und Galaktose abbauen können.
Der Mensch ist das einzige Säugetier, das im Erwachsenenalter weiterhin Milch trinkt, und infolgedessen verfügt die menschliche Spezies über Enzyme, die in der Lage sind, ihr ganzes Leben lang Laktose abzubauen. Diejenigen, die laktoseintolerant sind, haben Probleme, die Laktose in der Milch richtig zu verdauen, weil ihnen die Enzyme fehlen.
Fructose
Fructose ist Glucose sehr ähnlich, obwohl sie eine andere Struktur hat., Während Glucose am Ende des Moleküls eine Carbonylgruppe hat, hat Fructose eine Carbonylgruppe im mittleren Teil der Kette. Ähnlich wie Glucose hat Fructose sechs Kohlenstoffe mit Hydroxylgruppen, die an sie gebunden sind. Da Fructose eine andere Ringform hat, wird Fructose anders verarbeitet als Glukose. Verschiedene Monosaccharide benötigen unterschiedliche Enzyme, um sie abzubauen. Ähnlich wie die anderen Monosaccharide kann Fructose mit anderen Monosacchariden kombiniert werden. Wenn Fructose kombiniert, entstehen Oligosaccharide., Ein Beispiel dafür ist Saccharose, die aus einem Fructosemolekül besteht, das mit einem Glukosemolekül verbunden ist.
Es gibt Ausnahmen von der allgemeinen Regel, dass Monosaccharide als CnH2nOn Formel folgen. Eine Ausnahme bildet das Monosaccharid Desoxyribose, das die chemische Formel hat: H – (C=O)−(CH2)−(CHOH)3−H
2-Desoxyribose spielt eine entscheidende Rolle in der Biologie, da es Teil des Moleküls ist, das als Desoxyribonukleinsäure (DNA), die Bausteine des Lebens, bekannt ist.
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