Samenvatting - Biomoleculen (Biochemie 2)

Biomoleculen
1. Koolhydraten
Synoniemen voor koolhydraten: sachariden, glyciden
Synoniemen voor suikers: gluciden, zoetsmakende glyciden
 Alle suikers zijn koolhydraten, maar niet alle koolhydraten zijn suikers

Algemene formule: C n ¿ ¿

Glucose is de meest voorkomende suiker in de natuur

Namen van suikers eindigen op -OSE


1.1. Monosachariden
Kleinste eenheid die nog de eigenschappen van suiker vertoont

Voorbeelden: glucose (aldohexose), fructose (ketohexose)


1.1.1. Indeling en nomenclatuur
Monosachariden zijn enkelvoudige suikers  ze zijn niet te splitsen door
hydrolyse

Het zijn polyhydroxyaldehyden of polyhydroxyketonen
 ze hebben meerdere alcoholgroepen (-OH)
 ze hebben één aldehydegroep of één ketongroep

 Polyfunctionele verbindingen:
o Verbindingen met meerdere functionele groepen
o Functionele groep = dat gedeelte in de molecule dat O
verantwoordelijk is voor de reactie
H OH
HO H
De eenvoudigste monosacharide = glyceraldehyde (3 C-atomen) H OH
H OH
Karakteristieken van een monosacharide, molecule heeft minstens:
OH
 Eén asymmetrisch C-atoom
D-Glucose
 Twee hydroxygroepen O
 Eén carbonylgroep H OH OH
HO H O
H OH HO H
Een aldose is een suiker die een aldehyde-functie bevat
H OH H OH
Een ketose is een suiker die een keton-functie bevat H OH
OH
D-Glucose OH
Figuur 1:
aldose OH
D-Fructose
O 1
Figuur 2: ketose

HO H
H OH
H OH

,Aantal C-atomen Aldose Ketose
4 Aldotetrose Ketotetrose
5 Aldopentose Ketopentose
6 Aldohexose Ketohexose
7 Aldoheptose Ketoheptose
8 Aldoctose Ketooctose


1.1.2. Stereochemie
Fischerprojectie wordt vooral gebruikt bij monosachariden

Regels:

 Hoofdketen van koolstofatomen  verticaal
 Hoofdfunctie  bovenaan
 De verticale C – C bindingen wijzen naar achter
 De horizontale bindingen wijzen naar voren

Bepalen van D- of L-suiker: kijk naar de OH-groep op het hoogste
genummerde asymmetrisch C-atoom
 OH-groep recht = D – suiker (de meeste natuurlijke suikers (ossen))
 OH-groep links = L – suiker (de meeste synthetische ossen)

D- of L-configuratie zegt niet iets over draaiing van licht, maar over de
absolute configuratie.

Enantiomeren (moleculen die elkaars spiegelbeeld zijn) van
glyceraldehyde:

Glyceraldehyde heeft 1 asymmetrisch
C-atoom

 hierdoor bestaan er 2 vormen met
verschillende configuratie
(spiegelbeeld):
D – en L – glyceraldehyde




Structuurisomeren: dezelfde formule, andere plaatsing van atomen of
groepen



1.1.3. Voorbeelden
Zie PowerPoint Les 1  dia 13 – 25




2

,Stereo-isomeren: een molecule met n chirale centra kan 2n sterio-isomeren
hebben
 Epimeren: als ze stereo-isomeren van elkaar zijn en in precies één
asymmetrisch koolstofatoom de configuratie omgekeerd is.
 Enantiomeren: spiegelbeeld
 Diastereoisomeren: alle stereo-isomeren die verschillen in configuratie
op 1 of meerdere chirale centra


Aldopentosen:

In totaal zijn er 8 aldopentosen  suikers met 5 C-atomen en een
aldehydegroep

 4 behoren tot de D-serie
 4 tot de L-serie


Namen:
ribose, arabinose, xylose, lyxose


Ketopentosen:

Zijn suikers met 5 C-atomen die een ketongroep bevatten, meestal op C-2
in de keten

Belangrijkste keto – hexose: D-Fructose




1.1.4. Belangrijkste monosachariden
 Glucose
 Galactose
 Fructose




3

,1.1.4.1. Glucose
Glucose = druivensuiker = dextrose

Het is een aldohexose  heeft 6 C-atomen en een aldehydegroep
Glucose is een reducerende suiker, omdat de aldehydegroep gemakkelijk
e- kan afstaan

Het chirale centrum met de hoogste nummering (5de C-atoom) bepaalt of
het een D- of L-vorm is  D-vorm is meest voorkomend in de natuur


Bij glucose komt de D-vorm overeen met de
(+)-vorm
 (+) geeft aan dat de molecule gepolariseerd
licht rechtsom laat draaien
 (-) geeft aan dat de molecule gepolariseerd
licht linksom laat draaien




1.1.4.2. Galactose

1.1.4.3. Fructose
Fructose = vruchtensuiker = levulose

Fructose heeft dezelfde brutoformule als glucose, maar het is een
ketohexose
 de ketongroep bevindt zich meestal op C-2

Ook van fructose bestaan er verschillende vormen:

 D- en L-fructose
 Ringvormen: α- en β-fructopyranose (zesring) en fructofuranose
(vijfring)
 In oplossing komen hoofdzakelijk de zesringstructuur voor,
gevormd door ringsluiting tussen C-2 en C-6




4

,1.1.5. Cyclische structuur van monosachariden




Monosachariden met een
aldehyde- of ketongroep en
een hydroxylgroep elders in het molecuul kunnen intramoleculair een
hemiacetaal (bij aldehyden) of hemiketaal (bij ketonen) vormen
 hierdoor ontstaat een cyclische structuur

 Zesringen = pyranose (afgeleid van de structuur van pyraan)
 Vrijfring = furanose (afgeleid van de structuur van furaan (C4H4O))




Het evenwicht licht naar rechts  vijfring is stabieler




Anomere koolstof:

Na ringsluiting  hemiacetaal of hemiketaal  hierdoor ontstaat een
nieuwe AKA op C1 = anomere koolstof

Deze koolstof kan 2 verschillende configuraties aannemen: α- en β-vorm


Een anomeer = een stereo-isomeer van een koolhydraat in de ringvorm,
waarbij het enige verschil de configuratie van de hemiacetaal of
hemiketaal is

Bij D-suikers geldt:


5

,  α-anomeer: OH-groep op de anomere koolstof naar beneden gericht
 β-anomeer: OH-groep naar boven gericht



1.1.6. Mutarotatie
= een verschijnsel waarbij er een evenwicht ontstaat tussen de α- en β-
anomeren van een suiker

 dit evenwicht wordt beïnvloed door het zogenaamde anomeer effect
Door sterke dipool – dipoolinteracties tussen het O-atoom en de
equatoriaal geplaatste OH-groep komt de α-vorm vaker voor dan
theoretisch verwacht



1.1.7. Acetaalvorming / glycosiden
Glycosiden ontstaan door acetaalvorming
 een suiker bindt aan een alcohol (aglycon): R – OH

Afhankelijk van de ringvorm wordt een furanoside of pyranoside gevormd

De suiker kan deel uitmaken van een di-, tri- of polysacharide




= een condensatiereactie
 de OH-groep verdwijnt, hierdoor is ringopening van de suiker niet meer
mogelijk en kan er geen mutarotatie meer optreden


1.1.8. Desoxysachariden
Suikers waarbij één OH-groep vervangen is door een H-atoom


1.1.9. Aminosachariden
Suikers waarbij één OH-groep vervangen is door een aminogroep (NH2)



1.2. Oligosachariden
Zijn opgebouwd uit een beperkt aantal monosachariden
Disachariden = twee monosachariden aan elkaar gekoppeld

6