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Die Chemie der Kohlenhydrate

Kohlenhydrate oder Saccharide sind die am häufigsten vorkommende Klasse von Biomolekülen. Kohlenhydrate werden zur Speicherung von Energie verwendet, erfüllen aber auch andere wichtige Funktionen. Dies ist ein Überblick über die Kohlenhydratchemie, einschließlich eines Blicks auf die Arten von Kohlenhydraten, ihre Funktionen und die Klassifizierung von Kohlenhydraten.

Liste der Kohlenhydratelemente

Alle Kohlenhydrate enthalten die gleichen drei Elemente, unabhängig davon, ob es sich bei den Kohlenhydraten um einfache Zucker, Stärken oder andere Polymere handelt. Diese Elemente sind:

Verschiedene Kohlenhydrate werden durch die Art und Weise, wie diese Elemente aneinander binden, und die Anzahl der einzelnen Atomtypen gebildet. Normalerweise beträgt das Verhältnis von Wasserstoffatomen zu Sauerstoffatomen 2: 1, was dem Verhältnis in Wasser entspricht.

Was für ein Kohlenhydrat ist

Das Wort „Kohlenhydrate“ kommt vom griechischen Wort Sakharon , was „Zucker“ bedeutet. In der Chemie sind Kohlenhydrate eine übliche Klasse einfacher organischer Verbindungen. Ein Kohlenhydrat ist ein Aldehyd oder ein Keton mit zusätzlichen Hydroxylgruppen. Die einfachsten Kohlenhydrate werden Monosaccharide genannt , die die Grundstruktur (C · H 2 O) n haben , wobei n drei oder mehr beträgt.

Zwei Monosaccharide verbinden sich zu einem  Disaccharid . Monosaccharide und Disaccharide werden Zucker genannt und haben typischerweise Namen, die mit dem Suffix -ose enden . Mehr als zwei Monosaccharide verbinden sich zu Oligosacchariden und Polysacchariden.

Im täglichen Gebrauch bezieht sich das Wort „Kohlenhydrate“ auf alle Lebensmittel, die einen hohen Gehalt an Zucker oder Stärke enthalten. In diesem Zusammenhang umfassen Kohlenhydrate Haushaltszucker, Gelee, Brot, Getreide und Nudeln, obwohl diese Lebensmittel andere organische Verbindungen enthalten können. Zum Beispiel enthalten Getreide und Nudeln auch einen gewissen Eiweißgehalt.

Die Funktionen von Kohlenhydraten

Kohlenhydrate erfüllen verschiedene biochemische Funktionen:

  • Monosaccharide dienen als Brennstoff für den Zellstoffwechsel.
  • Monosaccharide werden in mehreren Biosynthesereaktionen verwendet.
  • Monosaccharide können in platzsparende Polysaccharide wie Glykogen und Stärke umgewandelt werden. Diese Moleküle liefern gespeicherte Energie für pflanzliche und tierische Zellen.
  • Kohlenhydrate werden zur Bildung von Strukturelementen wie Chitin bei Tieren und Cellulose bei Pflanzen verwendet.
  • Kohlenhydrate und modifizierte Kohlenhydrate sind wichtig für die Befruchtung, Entwicklung, Blutgerinnung und Funktion des Immunsystems eines Organismus.

Beispiele für Kohlenhydrate

  • Monosaccharide: Glucose, Fructose, Galactose
  • Disaccharide. Saccharose, Lactose
  • Polysaccharide: Chitin, Cellulose

Kohlenhydratklassifizierung

Drei Merkmale werden verwendet, um Monosaccharide zu klassifizieren:

  • Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül
  • Ort der Carbonylgruppe
  • Die Chiralität des Kohlenhydrats
  • Aldose – Monosaccharid, bei dem die Carbonylgruppe ein Aldehyd ist
  • Ketons – Monosaccharid , in dem die Carbonylgruppe ein Keton
  • Triose- Monosaccharid mit 3 Kohlenstoffatomen
  • Tetrose – Monosaccharid mit 4 Kohlenstoffatomen
  • Pentose – Monosaccharid mit 5 Kohlenstoffatomen
  • Hexose – Monosaccharid mit 6 Kohlenstoffatomen
  • Aldohexose – 6-Kohlenstoff-Aldehyd (z. B. Glucose)
  • Aldopentose – 5-Kohlenstoff-Aldehyd (z. B. Ribose)
  • Ketohexose – 6-Kohlenstoff-Hexose (z. B. Fructose)

Ein Monosaccharid ist D oder L, abhängig von der Orientierung des asymmetrischen Kohlenstoffs, der am weitesten von der Carbonylgruppe entfernt ist. In einem D-Zucker befindet sich die Hydroxylgruppe rechts vom Molekül, wenn sie als Fischer-Projektion geschrieben wird. Befindet sich die Hydroxylgruppe links vom Molekül, handelt es sich um einen L-Zucker.

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