Thisbe K Lindhorst CAU Kiel Vorlesungsnetz Biologische Chemische

Thisbe K. Lindhorst, CAU Kiel Vorlesungsnetz Biologische Chemische Biologie I Kohlenhydratstrukturen

Kohlenhydrate kommen als Aldosen (Polyhydroxyaldehyde) und Ketosen (Polyhydroxyketone) vor. Die Kettenlänge der Aldosen und Ketosen variiert. Durch den formalen Einschub von stereogenen (HCOH)–Gruppen jeweils zwischen C 1 (Carbonylkohlenstoffatom) und C 2 ergibt sich ausgehend von Glycerinaldehyd die Reihe der Aldotetrosen, Aldopentosen und Aldohexosen. In gleicher Weise kann die Gruppe der Ketosen aus 1, 3 -Dihydroxyaceton gebildet werden, was zu Tetrulosen, Pentulosen und Hexulosen führt.

Die offenkettigen Formen der D-Aldosen in der Fischerprojektion

Die offenkettigen Formen der D-Ketosen in der Fischerprojektion

Monosaccharide liegen in cyclischer Form vor. Durch intramolekularen, nukleophilen Angriff eines Hydroxylsauerstoffatoms an das Carbonylkohlenstoffatom der acyclischen Form bilden sich cyclische Halbacetale und Halbketale. 5 -Ringe nennt man Furanosen, 6 -Ringe Pyranosen.

1 * * 6 Cyclisierung 6 * * * 1

Darstellung von Monosaccharidstrukturen Verschiedene Projektionen der offenkettigen und der cyclischen Struktur von –D–Glucose: In Bezug auf ihre absolute Konfiguration sind alle identisch, wie leicht durch die Anwendung der CIP-Regeln auf jedes Stereozentrum gezeigt werden kann.

Cyclische Formen der D-a-Aldosen

Konfiguration am anomeren Zentrum Das neue Stereozentrum, das durch den Ringschluss bei der Halbacetalbildung entsteht, heisst anomeres Zentrum. Die beiden möglichen Stereoisomere werden Anomere genannt und mit oder bezeichnet. Anomere sind Diastereomere. Weisen die Hydroxygruppe am anomeren Zentrum und diejenige am weitest entfernten Stereozentrum in dieselbe Richtung (cis), wird das Anomer –Anomer genannt, zeigen die beiden Gruppen in unterschiedliche Richtungen (trans), wird es mit bezeichnet.

Ringkonformationen Neben der Sesselkonformation (C) sind bei Pyranosen der Halbsessel (H) möglich, das Boot (B) und die Skew (S)-Konformation. Die möglichen Konformationen der Furanosen sind Briefumschlag (E) und Twist (T)–Formen.

Ringkonformationen Sesselkonformationen (C): werden mit 1 C 4 and 4 C 1 bezeichnet. Der Buchstabe C steht für „Chair“, die Zahlen bezeichnen die Kohlenstoffatome, die über bzw. unter Der Bezugsebene, aufgespannt durch C– 2, C– 3, C– 5 und dem Ringsauerstoffatom, liegen.

Wichtige modifizierte Monosaccharide

Alditole Cyclitole

Monosaccharide Disaccharide Oligosaccharide reducing end

Konformation von Oligosacchariden

Wichtige modifizierte Monosaccharide

Polysaccharide Cellulose: Stärke: Energielieferant; Amylopektin und Amylose: helical Faserstruktur; für den Menschen unverdaulich

Kohlenhydratbausteine -im Vergleich mit Proteinen und Nukleinsäuren AB-Typ Monomere ergeben lineare Polymere * * * Kohlenhydrate bilden verzweigte Oligomere

Biodiversität

Kohlenhydrate -Bestandteile aller Zellmembranen BACTERIEN Gram-positiv Gram-negativ PFLANZEN Lipopolysaccharide Protein Peptidoglycan Cellulose Microfibrillen Xyloglucan Netzwerk Pectin Gelmatrix

EUKARYONTISCHE ZELLEN Glycocalix auf eukaryontischen Plasmamembranen OH Glycoconjugate -Glycoproteine -Glycolipide O OH OH O OH HN O O HO OH OH