Kohlenhydrate Flashcards
(111 cards)
1
Q
Grundstruktur von Kohlenhydraten
A
(HCOH)n mit n ≥ 3
2
Q
Funktion von Kohlenhydraten
A
- Energielieferant und -speicher
- Zell‐Zell‐Kommunikation
- Struktur, Funktion von Proteinen und Lipiden
- Bestandteile Nucleinsäuren RNA und DNA
3
Q
Welche funktionellen Gruppen enthalten Kohlenhydrate?
A
- Aldehyd- oder Ketogruppe
- mehrere Hydroxygruppen
4
Q
Aldehydgruppe
A
endständige Carbonylgruppe
5
Q
Ketongruppe
A
eingebaute Carbonylgruppe in Kohlenstoffkette
6
Q
Carbonylgruppe
A
funktionelle Gruppe mit Doppelbindung zwischen C=O
=> C kann noch 2 weitere Bindungen eingehen
=> O hat 2 freie Elektronenpaare
7
Q
Aldose
A
Kohlenhydrate mit Aldehydgruppe
8
Q
Ketose
A
Kohlenhydrate mit Ketongruppe
9
Q
Fischer-Projektion
A
- lineare, 2D Moleküldarstellung
- Carbonylgruppe oben
10
Q
Aldehydgruppe bei Fischer-Projektion
A
Aldehydgruppe an C-1 Atom
11
Q
Ketogruppe bei Fischer-Projektion
A
Ketogruppe an C-2 Atom
12
Q
Was versteht man unter der D-Reihe bei der Fischer-Projektion?
A
Hydroxygruppe unterstes chirales C-Atom zeigt in Fischer-Projektion nach rechts
13
Q
Wofür steht dexter?
A
rechts
14
Q
Was versteht man unter der L-Reihe bei der Fischer-Projektion?
A
Hydroxygruppe unterstes chirales C-Atom zeigt in Fischer-Projektion nach links
15
Q
Wofür steht laevus?
A
links
16
Q
Haworth-Projektion
A
ringförmige Darstellung von mehrgliedrigen Molekülen
17
Q
Aus wie viele C-Atomen bestehen die Ringe bei der Haworth-Projektion?
A
5 oder 6
18
Q
Wie nennt man einen 5er Ring?
A
Furanose
19
Q
Wie nennt man einen 6er Ring?
A
Pyranose
20
Q
Wie werden die Kohlenstoffatome in der Haworth-Projektion gezählt?
A
Beginnend rechts hinten (nach O-Molekül) im Uhrzeigersinn
21
Q
Wie werden die Kohlenstoffatome in der Fischer-Projektion gezählt?
A
oben nach unten
22
Q
Was ist die Sesselform?
A
Darstellungsform von Sechsringverbindungen mit äquatorial ausgerichteten Substituenten
23
Q
Warum liegen Pentosen und Hexosen fast nie offenkettig vor?
A
Sesselform ist energetisch günstiger
24
Q
In was wird der Großteil an Kohlenhydraten zur Energiegewinnung überführt?
A
Glucose
25
Woraus können alle endogenen Monosaccharide hergestellt werden?
Glucose
26
Isomere
gleiche Molekülformel, unterschiedliche Struktur
27
Konstitutionsisomere
Atome in unterschiedlicher Reihenfolge verknüpft
28
Beispiel von Konstitutionsisomeren
Glycerinaldehyd und Dihydroxyaceton
29
Stereoisomere
Atome in gleicher Reihenfolge verknüpft, unterschiedlich räumliche angeordnet
| Isomere, Abweichung in räumlicher Anordnung
30
# Stereoisomere
Enantiomere
Isomere mit nicht übereinanderlegbaren Spiegelbildern
31
Beispiel von Enantiomeren
D-Glycerinaldehyd und L-Glycerinaldehyd
32
# Stereoisomere
Diastereoisomere
nicht spiegelbildliche Isomere
33
Beispiel von Diastereoisomeren
D-Altrose und D-Glucose
34
Was bildet ein Aldehyd und ein Alkohol?
Halbacetal
35
Was bildet ein Keton und ein Alkohol?
Halbketal
36
# Diastereoisomere
Was versteht man unter Anomer?
jene Epimere, die bei der Bildung eines ringförmigen Halbacetals (Ring-Ketten-Tautomerie) von Kohlenhydraten (Aldosen und Ketosen) neu entstehen
37
2 Formen der Haworth-Projektion
* Sesselform
* Wannen-/ Bootform
38
Welche der zwei Formen in der Haworth-Projektion ist energetisch begünstigt?
Sesselform
39
Warum ist die Sesselform gegenüber der Wannenform stabiler?
sterische Behinderung geringer, da axiale Positionen von H-Atomen besetzt
40
Wie ist die Sesselform ausgerichtet?
äquatorial
41
Wie ist die Wannenform ausgerichtet?
axial
42
Was versteht man unter Briefumschlag-Konformation?
* Struktur von Monosacchariden, die Briefumschlag ähnelt
* **4 Atome** liegen auf **einer Ebene**
43
Mutarotation
Gleichgewicht zwischen anomeren Formen in wässriger Lösung
44
Beispiel Mutarotation Glucose
**64% β**‐D-Glucose und **36% 𝛼**-D-Glucose
45
Was versteht man unter β in β‐D‐Glucose?
OH-Gruppe zeigt nach oben
46
Was versteht man unter 𝛼 in 𝛼‐D‐Glucose?
OH-Gruppe zeigt nach unten
47
Was passiert bei der Umsetzung mit Methanol?
Führt Methyl-Glucosid, durchläuft keine Mutarotation mehr
48
# Stereoisomere: Diastereoisomere
Epimere
unterscheiden sich in nur einem von mehreren asymmetrischen C-Atmon
| nur ein Unterschied, alles andere gleich
49
# Stereoisomere: Diastereoisomere
Anomere
Isomere, die sich in einem neuen asymmetrischen C-Atom unterscheiden, das durch Ringschluss entsteht
50
Beispiel Anomere
𝛼-D-Glucose und β‐D-Glucose
51
Beispiel Epimere
D-Glucose und D-Mannose
52
# Wichtige Hexosen (Monosaccharide)
Vorkommen und biologische Bedeutung: D-Glucose
***Vorkommen***
in Fruchtsäften, Bestandteil von Stärke, Glycogen, Saccharose, Lactose
***Biologische Bedeutung***
* Wichtigstes vom Organismus verwertetes Monosaccharid
* Blutzucker
53
# Wichtige Hexosen (Monosaccharide)
Vorkommen und biologische Bedeutung: D-Galactose
**Vorkommen**
Bestandteil von Lactose, des wichtigsten Kohlenhydrats der Milch
**Biologische Bedeutung**
* Wird vom Organismus in Sphingolipide und Glykoproteine eingebaut
* Abbau erst nach Umwandlung in Glucose möglich
54
# Wichtige Hexosen (Monosaccharide)
Vorkommen und biologische Bedeutung: D-Mannose
**Vorkommen**
Bestandteil von tierischen und pflanzlichen Glykoproteinen
**Biologische Bedeutung**
* Dient zur Sortierung von lysosomalen Proteinen
* Abbau erst nach Umwandlung in Glucose
55
# Wichtige Hexosen (Monosaccharide)
Vorkommen und biologische Bedeutung: D-Fructose
**Vorkommen**
in Fruchtsäften, Bestandteil von Saccharose
**Biologische Bedeutung**
* Biosynthese aus Glucose in verschiedenen Geweben
* Abbau erst nach Umwandlung in Glucose; in Leber jedoch direkter Abbau möglich
56
# Wichtige Pentosen (Monosaccharide)
Vorkommen und biologische Bedeutung: D-Ribose
**Vorkommen**
in Ribonukleinsäuren (RNA) und Ribonucleotiden (ATP)
**Biologische Bedeutung**
Strukturelement von Coenzymen, Biosynthese aus Glucose
57
# Wichtige Pentosen (Monosaccharide)
Vorkommen und biologische Bedeutung: D-Desoxyribose
**Vorkommen**
in Desoxyribonukleinsäuren (DNA) und Desoxyribonucleotiden (dATP)
**Biologische Bedeutung**
Biosynthese aus Ribose
58
# Wichtige Pentosen (Monosaccharide)
Biologische Bedeutung: D-Ribulose
Stoffwechselzwischenprodukt im Glucoseabbau über Pentosephosphatweg
59
# Wichtige Pentosen (Monosaccharide)
Biologische Bedeutung: D-Arabinose/D-Xylose
Vorkommen in Proteoglykanen
60
Welche Modifizierungen von Monosacchariden gibt es?
1. Reduktion von Aldosen/ Ketosen (an C1) zu Zuckeralkoholen (Bsp: Glucose zu Sorbitol)
2. Oxidation an C6 führt zu Uronaten (Uronsäuren)
3. Phosphorsäureester (= intrazellulär metabolisch aktive Form der Glukose)
4. Aminozucker und N‐Acetyl‐Derivate: Austausch einer/ mehrerer Hydroxygruppen gegen eine Aminogruppe (vor allem an C2)
5. Lactone und C1‐Carbonsäuren (z.B. Gluconat)
61
# Aminozucker und N‐Acetyl‐Derivate
Physiologisch relevante C2‐Amine und Vorkommen
* Glucosamin, Galactosamin, Mannosamin
* Vorkommen in Glycoproteinen, Proteoglycanen, bakteriellen Zellwänden, Chitin
62
Dissacharide
Glycosidische Bindung aufgrund von Aldehyd‐ oder Ketogruppen
63
Oligosaccharide
Mehrfach-Kohlenhydrate mit 3-20 Monosacchariden
64
Polysaccharide
Mehrfach-Kohlenhydrate mit >20 Monosacchariden
65
Wie nennt man den Nicht-Zuckerrest eines O- oder N-Glycosids?
Aglycon
66
Was ist der Unterschied dem Maltose- und dem Trehalosetyp?
**Maltosetyp**
Bindung zwischen Halbacetal-C-Atom 1 und alkoholischen Hydroxyl-Gruppe (nicht des Halbacetals)
=> Deshalb: noch freie halbacetalische Hydroxylgruppe mit reduzierenden Eigenschaften, kann weitere glycosidische Bindungen eingehen
**Trehalosetyp**
Bindung zwischen 2 Halbacetalen, und daher ist keine weitere Bindung möglich.
67
Beispiele Maltosetyp
* Maltose: 𝛼-Glucosyl-(1-4)-Glucosid
* Lactose: β-Glucosyl-(1-4)-Glucosid
68
Beispiele Trehalosetyp
* Trehalose: 𝛼-Glucosyl-(1-1)-Glucosid
* Saccharose: 𝛼-Glucosyl-(1-2)-β-Fructosid
69
Beispiel Glycosids in Pharmazie
Digitoxin und Digoxin
70
Unterschied zwischen Digitoxin und Digoxin
* Digitoxin (R-H): lipophil, hepatische Elimination
* Digoxin (R-OH): hydrophil, renale Elimination
71
Wie sind Digitoxin und Digoxin aufgebaut?
* ungesättigtes 𝛾-Lacton
* Steroidgrundgerüst/ Aglycon
* 3 Zuckerreste (Digitoxose)
72
Was ist die Sialinsäure?
Oberbegriff für N- oder O-acetlyierte Neuraminsäurederivate
73
Was ist die häufigste vorkommende Sialinsäure?
N-Acetylneuraminsäure
74
Wo kommt Sialinsäure vor?
Glycoproteinen und Gangliosiden (Glycolipiden)
75
Wo findet man freie Oligosaccharide?
Pflanzen u. Milch
76
Anomeres C-Atom
* Chiralitätszentrum, das bei Bildung cyclisches Halb-/ Vollacetals /-ketals aus prochiralen Carbonylkohlenstoffatom der offenkettigen Form entsteht
* ist Ringsauerstoff von Zuckern benachbart
=> resultierenden Diastereomere sind Anomere
77
Chiralität
Spiegelung an einer Molekülebene, führt nicht zu Selbstabbildung
78
Stereozentrum
Atome, die mind. 4 unterschiedliche Substituenten tragen
79
Wo findet man gebundene Oligosaccharide?
Glycoproteinen und Gangliosiden
80
Unterschied zwischen Homoglycanen und Heteroglycanen
* Homoglycane: gleicher Kohlenhydrat-Baustein (WH gleiches MS)
* Heteroglycane: verschiedene Kohlenhydrat-Bausteine (WH von mind. 2 verschiedene MS)
| MS = Monosaccharide
81
Bestandteile pflanzliche Stärke
* Amylose: 20–30% 𝛼-(1-4); 6 Glu/Windung
* Amylopektin: >50% 𝛼-(1-4) und 𝛼-(1-6)
=> an jedem 25. Glucose-Baustein
| Mr = 10^6
82
Abkürzungen für Kohlenhydrate
Glc ... Glucose
Gal ... Galactose
Fuc ... Fucose
Man ... Mannose
Sia ... Sialinsäure
Gal/NAc ... N-Acetylgalactosamin
Glc/NAc ... N-Acetylgalactosamin
83
Bestandteile Glykogen
(tierische Stärke)
**𝛼-(1-4)** und **𝛼-(1-6)**
=> an jedem 6.–10. Glucose-Baustein
| Mr = 1×106 ‐ 2×107
## Footnote
dh. sehr starke Verzweigungen
84
Aufbau Cellulose
| *Pflanzen
* **Glucose: β-(1-4)-Bindungen**
* Fadenförmig
* Ausbildung von Fasern über intermolekulare H‐Brücken
85
Aufbau und Vorkommen Dextrane
| Bakterien
**Glucose: (1-6)**
auch (1-2), (1-3) und (1-4)
| in Bakterien
86
Wann werden Dextrane eingesetzt?
* Molekularsieb zur Gelchromatographie
* Blutplasmaersatz
87
Zwischen welchen 4 Gruppen unterscheidet man Heteroglykane?
1. Glycoproteine
2. Proteoglycane
3. Peptidoglycane
4. Glycolipide
| Oligo‐ und Polysaccharide aus unterschiedlichen Monosacchariden
88
# Heteroglykane
Bestandteile u. Funktion: Glycoproteine
**Bestandteile**
* Oligosaccharide aus 2-20 unterschiedlichen Monosacchariden
* verschiedene Proteine
**Funktion**
vielseitig und vom Protein abhängig
Beispiel: Proteinfaltung, /-sortierung
89
# Heteroglykane
Bestandteile u. Funktion: Proteoglycane
**Bestandteile**
* Glycosaminglycane mit sich wiederholenden Disacchariden
* einfach aufgebaute Proteinskelette (*core*-Protein)
**Funktion**
Bestandteil der extrazellulären Matrix
90
# Heteroglykane
Bestandteile u. Funktion: Peptidoglycane
**Bestandteile**
* Disaccharid aus N-Acetylglucosamin und N-Acetylmuraminsäure
* Peptide aus 4–5 Aminosäuren
**Funktion**
Bildung bakterieller Zellwand
91
# Heteroglykane
Bestandteile u. Funktion:
Glykolipide
**Bestandteil**
Oligosaccharide und Ceramid, Polyisoprenol, Phosphatidylinositol
**Funktion**
* Bauteil zellulärer Membranen
* Zwischenprodukt bei Glykoproteinbiosynthese
* Membrananker von Proteinen (GPI-Anker)
92
Glycosaminoglycane
lange, unverzweigte **Heteroglycane**, meist aus **Hexosamin** und **Uronsäure**
93
Beispiele von Glycosaminoglycanen
* Hyaluronsäure: Bestandteil Bindegewebe
* Chondroitin-4-Sulfat: Knorpel, Aorta
* Chondroitin-6-Sulfat: Herzklappen
* Dermatansulfat: Haut, Blutgefäße, Herzklappen
* Heparin: Hemmstoff Blutgerinnung
* Heparansulfat: Blutgefäße, Zelloberfläche
94
Hauptbestandteil bakterielle Zellwand
Peptidoglycan/Murein
95
Wie schützt sich das Bakterium?
Bildung käfigartiker Hülle
96
Grundaufbau Murein
* Lineare Ketten alternierendes Disaccharids aus N‐Acetyl‐Glucosamin und N‐Acetyl-Muraminsäure
* Kopplung Muraminsäure‐Reste über Tetrapeptid => Verbrückung über Gly5‐Pentapeptid*
| *(über Lys und D‐Ala)
97
Wie schützt sich unser Körper vor Bakterien?
Spaltung Muraminsäureketten durch Lysozym (u.a. in Tränenflüssigkeit, Nasenschleimhaut)
98
Was sind Lectine?
Klasse an glykanbindenden Proteinen
99
Beispiele von Lectinen
1. Selectine
2. Calnexin & Calreticulin
3. Mannose-6-Phosphat-Rezeptor
100
Welcher Typ von Lectinen sind Selectine?
C‐Typ Lectine (Ca2+ abhängig)
101
# C‐Typ Lectine
Wie sind Selectine aufgebaut?
Ca2+ als Brücke zwischen Glu des Proteins und OH‐Gruppen des Zuckers
102
# C‐Typ Lectine
Funktion Selectine
binden Immunzellen an verletzte Stellen
103
# C‐Typ Lectine
Zwischen welchen drei Arten von Selectinen unterscheidet man und wo werden diese gebildet?
E-Selectin ... Endothelzellen
L-Selectin ... Leukozyten
P-Selectin ... Thrombozyten, Endothelzellen
104
# Selectine/C‐Typ Lectine
Woran sind andere C-Typ-Lectine beteiligt (Nicht-Selectine)?
* rezeptorvermittelte Endozytose
* Zell‐Zell‐Erkennung
105
Welcher Typ von Lectinen sind Calnexin und Calreticulin?
L‐Typ Lectine
106
# Lectine
Funktion von Calnexin, Calreticulin
Chaperone* im ER
## Footnote
*Proteine, die bei neu synthetisierten, größeren Enzymen dafür sorgen, dass diese sich nicht an andere Proteine anlagern und damit funktionsuntüchtig werden
107
Welcher Typ von Lectinen sind Mannose-6-Phosphat-Rezeptoren?
P-Typ-Lectine
108
# Lectine
Funktion Mannose-6-Phosphat-Rezeptor
Bindet Enzyme im Golgi‐Apparat und dirigiert sie zu Lysosomen
109
# Influenza: Bindung von Sialinsäureresten
Warum sind Sialinsäurereste bei Influenza relevant?
| Zelluläre Aufnahme Virus
1. Virale Protein Hämagglutinin erkennt Sialinsäurereste von Glycoproteinen Zelloberfläche
2. Endocytotische Aufnahme des Virus
3. Bindungsspezifität Hämagglutinins trägt vermutlich zur Artspezifität Virus bei
110
# Influenza: Bindung von Sialinsäureresten
Wie wird das Influenzavirus wieder abgespaltet?
1. Nach Abknospung Viruspartikels bleiben neue Vironen über Hemagglutinin mit Zelloberfläche verbunden
2. Virale Enzym Neuramidase spaltet glykosidischen Bindungen zwischen Sialinsäure und Glycoprotein
## Footnote
Umkehr des Aufnahmeprozesses
111
Wie wird Neuramidase als Arzneimittel eingesetzt?
Als antivirales Arzneistoff-Target (Oseltamivir, Zanamivir, usw.)
