Thisbe K. Lindhorst, CAU Kiel Vorlesungsnetz Biologische Chemie

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

2 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 C1 (Carbonylkohlenstoffatom) und C2 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.

3 Die offenkettigen Formen der D-Aldosen
in der Fischerprojektion

4 Die offenkettigen Formen der D-Ketosen in der Fischer- projektion

5 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.

6 1 * 6 Cyclisierung * * * * * * * 1 * 6

7 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

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

9 Cyclische Formen der D-a-Aldosen

10 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.  

11 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.

12 Sesselkonformationen (C): werden mit 1C4 and 4C1 bezeichnet.
Ringkonformationen Sesselkonformationen (C): werden mit 1C4 and 4C1 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 Ringsauerstoff- atom, liegen.

13 Wichtige modifizierte Monosaccharide

14 Alditole Cyclitole

15 Monosaccharide  Disaccharide  Oligosaccharide
reducing end

16 Konformation von Oligosacchariden

17 Wichtige modifizierte Monosaccharide

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

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

20 Biodiversität

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

22 EUKARYONTISCHE ZELLEN Glycocalix auf eukaryontischen Plasmamembranen
Glycoconjugate -Glycoproteine -Glycolipide