Monosaccharide – Was ist das?
Ein Monosaccharid ist die einfachste Form von Kohlenhydraten. Monosaccharide können durch glykosidische Bindungen kombiniert werden, um größere Kohlenhydrate zu bilden, die als Oligosaccharide oder Polysaccharide bekannt sind. Ein Oligosaccharid mit nur zwei Monosacchariden wird als Disaccharid bezeichnet. Wenn mehr als 20 Monosaccharide mit glykosidischen Bindungen kombiniert werden, wird ein Oligosaccharid zu einem Polysaccharid. Einige Polysaccharide, wie Zellulose, enthalten Tausende von Monosacchariden. Ein Monosaccharid ist eine Art Monomer oder Molekül, das sich mit ähnlichen Molekülen verbinden kann, um ein größeres Polymer zu bilden.
Funktion von Monosacchariden
Monosaccharide haben viele Funktionen innerhalb von Zellen. Monosaccharide dienen in erster Linie der Energiegewinnung und -speicherung. Die meisten Organismen erzeugen Energie, indem sie das Monosaccharid Glucose abbauen und die aus den Bindungen freigesetzte Energie ernten. Andere Monosaccharide werden verwendet, um lange Fasern zu bilden, die als eine Form von Zellstruktur verwendet werden können. Pflanzen erzeugen Zellulose, um diese Funktion zu erfüllen, während einige Bakterien eine ähnliche Zellwand aus leicht unterschiedlichen Polysacchariden herstellen können. Sogar tierische Zellen umgeben sich mit einer komplexen Matrix aus Polysacchariden, die alle aus kleineren Monosacchariden bestehen.
Beispiele für Monosaccharide
Glucose
Glukose ist ein wichtiges Monosaccharid, da es vielen Organismen sowohl Energie als auch Struktur verleiht. Glukosemoleküle können in der Glykolyse abgebaut werden und liefern Energie und Vorläufer für die Zellatmung. Benötigt eine Zelle gerade keine Energie mehr, kann Glukose gespeichert werden, indem sie mit anderen Monosacchariden kombiniert wird. Pflanzen speichern diese langen Ketten als Stärke, die später abgebaut und als Energie genutzt werden kann. Tiere speichern Glukoseketten im Polysaccharid Glykogen, das viel Energie speichern kann.
Glucose kann auch in langen Ketten von Monosacchariden verbunden werden, um Polysaccharide zu bilden, die Fasern ähneln. Pflanzen produzieren dies typischerweise als Zellulose. Zellulose ist eines der am häufigsten vorkommenden Moleküle auf dem Planeten, und wenn wir alles auf einmal wiegen könnten, würde es Millionen Tonnen wiegen. Jede Pflanze verwendet Zellulose, um jede Zelle zu umgeben, wodurch starre Zellwände entstehen, die den Pflanzen helfen, aufrecht zu stehen und prall zu bleiben. Ohne die Fähigkeit von Monosacchariden, sich zu diesen langen Ketten zu verbinden, wären Pflanzen flach und matschig.
Fruktose
Obwohl Fruktose fast identisch mit Glukose ist, ist sie ein etwas anderes Molekül. Die Formel ((CH 2 O) 6) ist dieselbe, aber die Struktur ist sehr unterschiedlich.
Beachten Sie, dass sich die Carbonylgruppe nicht am Ende des Moleküls befindet, wie bei Glucose, sondern am zweiten Kohlenstoff nach unten. Dadurch wird Fructose zu einer Ketose statt zu einer Aldose. Wie Glukose hat Fruktose noch 6 Kohlenstoffe, an denen jeweils eine Hydroxylgruppe angebracht ist. Da jedoch der doppelt gebundene Sauerstoff in Fructose an einer anderen Stelle vorhanden ist, wird ein etwas anders geformter Ring gebildet. In der Natur macht dies einen großen Unterschied in der Verarbeitung des Zuckers. Die meisten Reaktionen in Zellen werden durch spezifische Enzyme katalysiert. Unterschiedlich geformte Monosaccharide benötigen jeweils ein spezifisches Enzym, um abgebaut zu werden. Da Fruktose ein Monosaccharid ist, kann sie mit anderen Monosacchariden kombiniert werden, um Oligosaccharide zu bilden. Ein sehr verbreitetes Disaccharid, das von Pflanzen hergestellt wird, ist Saccharose. Saccharose ist ein Fructose Molekül, das durch eine glykosidische Bindung mit einem Glucosemolekül verbunden ist.
Galaktose
Galaktose ist ein Monosaccharid, das in vielen Organismen, insbesondere Säugetieren, produziert wird. Säugetiere verwenden Galaktose in der Milch, um ihren Nachwuchs mit Energie zu versorgen. Galaktose wird mit Glukose zum Disaccharid Laktose kombiniert. Die Bindungen in Laktose enthalten viel Energie und spezielle Enzyme werden von neugeborenen Säugetieren geschaffen, um diese Bindungen aufzubrechen. Sobald sie von der Muttermilch entwöhnt sind, gehen die Enzyme, die Laktose in Glukose- und Galaktose-Monosaccharide zerlegen, verloren.
Der Mensch hat als einzige Säugetierart, die im Erwachsenenalter Milch konsumiert, einige interessante Enzymfunktionen entwickelt. In Bevölkerungsgruppen, die viel Milch trinken, sind die meisten Erwachsenen in der Lage, Laktose die meiste Zeit ihres Lebens zu verdauen. In Bevölkerungsgruppen, die nach dem Abstillen keine Milch trinken, ist fast die gesamte Bevölkerung von Laktoseintoleranz betroffen. Obwohl die Monosaccharide einzeln abgebaut werden konnten, kann das Molekül Laktose nicht mehr verdaut werden. Die Symptome einer Laktoseintoleranz (Bauchkrämpfe und Durchfall) werden durch Toxine verursacht, die von Bakterien im Darm produziert werden, die die überschüssige Laktose verdauen. Die Toxine und überschüssigen Nährstoffe, die sie erzeugen, erhöhten die Gesamtmenge an gelösten Stoffen im Darm, wodurch sie mehr Wasser zurückhalten, um einen stabilen pH-Wert zu halten.
