Kohlenhydrate Flashcards

Question

Darstellung nach Haworth

Answer 1

Darstellung der cyclischen Halbacetalform, die Substituenten stehen senkrecht zur Ringebene. a = OH sieht nach unten b = OH sieht nach oben

Answer 2

Räumlich liegen bei den Pyranosen ähnliche Verhältnisse wie beim Cyclohexan vor. Die durch den Heterosauerstoff bedingte Asymmetrie ermöglicht 2 Sessel- und sechs Wannenformen. Hauptsächlich liegen Pyranosen aber in der energetisch günstigeren Sesselform vor. Ganz allgemein sind die einem Cyclohexan 10 Substituenten an 5 Ringatomen, wobei 5 axial und 5 äquatorial angeordnet sind. Bei der b-D-Glucose sind z.B. alle Hydroygruppe und die Hydroxymethylgruooe äquatorial angeordnet, was energetisch sehr günstig ist, da sich die Hydroxygruppe bei einer äquatorialen Anordnung streich befinden (würde sie axial stehen kämen sie nähre zusammen und würden sich gegenseitig behindern). Die Konformationsformeln in Sesselform kommen der Wirklichkeit am nächsten, da sie die räumliche Anordnung der Substituenten am besten zum Ausdruck bringen.

Answer 3

Sowohl in Kristallform als auch in Lösung liegen Monosaccharide so gut wie immer in ihrer cyclischen Form als Halbacetale bzw. Halbmketale vor. Ein Halbacetal entsteht bei der Reaktion von einem Alkohol mit einem Aldehyd (als Zwischenprodukt). Diese Kohlenhydrate liegen also kaum als offene Ketten vor. Allgemein kann ein Aldehyd mit einem Alkohol zu einem Halbaceatal reagieren. Die C1-Aldehydgruppe der offenen Kettenform der Glucose reagiert mit der C5-Hydroxylgruppe und bildet so ein intramolekulares Halbacetal. Der so entstehende sauerstoffhaltige 6-gliedrige Zuckerring wird wegen seiner Ähnlichkeit mit dem Pyran als Pyranose bezeichnet. Die meisten Monocsaccharide liegen als Pyranosen vor. Genauso wie ein Aldehyd kann auch ein Keton mit einem Alkohol reagieren, dabei bildet sich ein Halbketal. Bei der Fructose reagiert beispielsweise die C2-Ketogruppe der offenen Kettenform mit der C5-Hydroxygruppe unter Bildung eines intramolekularen Halbketals. Der so entstehende 5-gliedrige Ring wird auf Grund seiner Ähnlichkeit zum Furan als Furanose bezeichnet. Die furanoide Form von Monosacchariden ist eher selten und tritt z.B. in manchen Oligosacchariden auf. Durch die Cyclisierung von Monosacchariden entsteht ein zusätzliches Asymmetriezentrum (C1-Atom bei Almosen und C2-Atom bei Ketosen). Diese C-Atome, die durch die Ringform zu einem asymmetrischen Zentrum werden, werden als anomere Kohlenstoffatome bezeichnet. Dadurch können 2 verschiedene Ringformen entstehen, und zwar eine a-Form (Hydroxylgruppe am C1-Atom liegt unterhalb der Ringebene = axial) und eine b-Form (Hodroxylgruppe liegt Oberhalt der Ringebene = äquatorial). Bei der a-D-Glucose steht das acetalische OH also axial, bei der b-D-Glucose befindet sich das acetalische OH in äquatorialer Position. Weiters muss man bei der Sesselform zwischen der stabileren 4C1-Konformation (C4 liegt über der Ringebene und C1 unter der Ebene) und der weniger stabilen und energetisch schlechteren 1C4-Konformation unterscheiden.

Answer 4

Die chemischen Eigenschaften der Monosaccharide beruhen auf dem Vorhandensein von reaktionsfähigen Keto- bzw. Aldehydgruppen und alkoholischen Hydroxylgruppen. - Aldosen und Ketosen, Charakterisierung der verschiedenen Monosaccharide durch: Osazon-Bildung mir Phenylhydrazin, Oximbildung mit Hydroxylamin (gut für die Charakterisierung) - die glykosidische Hydroxylgruppe des Halbacetals ist besonders reaktiv und reagiert mit OH-, NH- und SH-Gruppen zu Glykosiden (Zucker + Alkohol), es entstehen also ein Vollacetal - die alkoholischen hydroxylgruppen können Ester oder Eher bilden

Answer 5

Eine milde Oxidation von Monosacchariden führt zu Aldonsäuren (Aldehydfunktion wird zur Carbonsäure oxidiert). Eine starke Oxidation ergibt Aldarsäure (C1 und ds terminale C werden oxidiert). Die Oxidation von Glykosiden, bei denen die empfindliche Carbonylfunktion am C1 geschützt ist, ergibt Uronsäuren (nur Terminales C oxidiert). Die Reduktion eines Glykosids unter Aufnahme von zwei Molekülen Wasserstoff ergibt Zuckeralkohole

Answer 6

Definition: spontane Änderung des Drehwinkels einer Lösung eines optisch aktiven Stoffes zum Zeitpunkt des Ansetzens der Lösung bie zum Einsetzen eines festen Wertes. In Wasser können sich die a- und b-Form über die offene Kettenform (Oxo-Form) schnell ineinander umwandeln. Man nennt sie Mutarotation. Kohlenhydrate sind in der Regel optisch aktiv. Wenn man also z.B. von einer frischen Glucose-Lösung den optischen Drehwert misst, wird sich dieser ständig verändern und nicht konstant bleiben, solange bis sich das GGW eingestellt hat, dann bleibt der Drehwert konstant. Der Drehwert einer Glucose-Lösung beträgt, wenn sich das GGW konstant eingestellt hat, +52,7° Eine GGW-Mischung besteht zu ca. 1/3 aus dem a-Anomer, zu 2/3 aus dem b-Anomer und zu einem sehr geringen Anteil aus der offenen Kettenform. Die Umwandlung anomerer Zucker Kann in einigen Zellen durch Mutarotasen (Enzyme) beschleunigt werden. Die a- und b-Form der Glucose besitzen nämlich trotz des sehr geringen strukturellen Unterschieds einen sehr unterschiedlichen Drehwert: a-D-Glucose = +112,2° b-D-Glucose = +18,7° --> in Lösung +52,7°

Answer 7

Durch chromatigraphische Methoden (HPLC) oder Elektrophorese

Answer 8

Alle Nachweisreaktionen für Monosaccharide beruhen auf den reduzierenden Eigenschaften der acetalischen Hydroxylgruppe oder auf der Dehydratisierung durch Einwirkung von Säuren. - Farbnachweis: mit a-Naphtol violett (Molisch-Reaktion), mit Recorcinol grün (funktioniert bei Ketosen viel schneller viel schneller --> Unterscheidung Aldosen/ Ketosen) - biochemischer Nachweis: Alkoholische Vergärung (Bildung von Alkohol) von Zuckern mit Hilfe von Hefe, dadurch Unterscheidung zwischen Hexosen und Pentosen möglich, da nur Hexosen vergoren werden können und Pentosen nicht - Nachweis rereduzeriender Zucker: Kupfer(II)-Ionen werden zu Kupfer(I)-Ionen reduziert, es entsteht ein roter Niederschlag von Kupfer(I)-Oxid --> Fehling - Nachweis von Ketosen: mit HCl entsteht das 5-Hydroxymethylfurfural (durch Dehydratisierung), das mit Resorcin zu einer farbigen Verbindung reagiert. - Nachweis von Pentosen: mit HCl entsteht wieder das Hydroxylmethylfurfural - mit Eisen(III)-chlorid und Orcin entsteht ein grün gefärbtes Produkt

Answer 9

Glucose kommt in freier Form in jeder Zelle vor. Fructose findet man gebunden in Oligo- und Polysacchariden und Glykosiden Pentosen und Hexosen kommen z.T. mit Phosphorsäure verestert im Kohlenhydratstoffwechsel als Zwischenprodukt vor. In der Pflanze kommen Zucker als Monosaccharide, Glykosin (Aglykon = apolarer Teil und Zucker hängt dran) vor.

Answer 10

Monographien: - Glucosum anhydricum: wasserfreie Glucose, ein Wassergehalt von 7-9,5% ist zulässig - Glucosum monohydricum: Glucosemonohydrat - Glucosum liquidum: Glucose-Sirup, sprühgetrocknet; Glucose-Sirup ist eine wässrige Lösung, eine Mischung aus Glucose und verschiedenen Di- und Polysacchariden. Glucose-Sirup muss einen bestimmten Gehalt an freier Glucose beinhalten Auskristallisation der Glucose: - durch Auskristallisation aus heißer Lösung erhält man die b-Form - durch Auskristallisation mir Eisessig/ Pyridin erhält man die a-Form - durch Auskristallisation aus Wasser unter 50°C erhält man Glucosemonohydrat - durch Auskristallisation aus absolutem Ethanol bei einer Temperatur unter 50°C erhält man wasserfreie Glucose Reaktionen: - mit starken Alkalien unverträglich: eine Braunfärbung entsteht - mit Vitamin-B-Komplex: Reaktion der Aldehydgruppe mit NH2-Gruppe - mit Amiden, Aminosäuren, Peptiden, Proteinen: Reaktion mit der Aminosäuren-Funktion (NH2-Gruppe) - Glucose ist vergärter Vorkommen: Glucose ist die in der Natur am häufigsten vorkommende Verbindung nach der Cellulose. Sie ist das wichtigste natürliche Monosaccharid und kommt vor in süßen Früchten (Weintrauben, Feigen), Honig, Nektar und Blut. Im menschlichen Organismus liegen physiologisch kontrollierte Glucosekonzentrationen vor (0,1%). Der Blutzuckerspiegel beträgt normalerweise 0,6-1,2g/l. Bei Konzentrationen von über 1,2-1,8 g/l liegt eine Hyperglykämie vor (pathologisch bei Diabetes mellitus). Außerdem ist die Glucose auch der Baustein für viele höhenmolekulare Kohlehydrate, wie Saccharose, Maltose, Laktose, Stärke, Cellulose, Glykolen und Glykoside. Die phosphorylierten (aktivieren) Formen der Glucose (ADP-Glucose, UDP-Glucose) dienen im Stoffwechsel als Glucose-Donatoren. Gewinnung: Gewinnung wird durch die saure oder enzymatische Hydrolyse von Polysacchariden gewonnen. Abgebaut wird dabei entweder Stärke (v.a. Kartoffel- und Maisstärke) oder Cellulose (Holzverzuckerung) Anwendung: - parenterale Ernährung: für Infusionen darf nur sterile, pyrogenfreie Glucose verwendet werden. Glucose-Infusionen haben eine Konzentration zwischen 5-40%. Eine 5,51%ige Lösung von wasserfreier Glucose ist isoosmotisch mit dem Blutserum. Glucose-Infusionen werden hauptsächlich zur künstlichen Ernährung verwendet. - Therapie und Prophylaxe einer Dehydratation - Therapie der Hypersaliämie (erhöhter Salzspiegel, v.a. NaCl im Blut) - Infusion zur kurzfristigen Erhöhung des Blutvolumens (bei Hypovolämie) - Beseitigung eines hypoglykämischen Komas (bei Hypoglykämie zur Anhebung des Blutzuckerspiegels) - Therapie von Schwächezuständen - Mastkuren: direkte Wirkung --> Glucose wird sofort resorbiert und erhöht dadurch den Blutzuckergehalt; indirekte Wirkung --> die Sekretion von Insulin steigt, danach kommt es zu einem starken Abfall des Blutzuckerspiegel (Hyperglykämie) - man verspürt dadurch ein Hungergefühl und isst (Gewichtszunahme) - Glucosemonohydrat als Füll- und Bindemittel zur Herstellung von Kau-, Lutsch-, und Vaginaltabletten (in der pharmazeutischen Technologie) - Glucosemonohydrat zur Isotonisierung von Injektionslösungen - Glucosesirup als Süßungsmittel für Getränke und viele flüssige Arzneimittel

Answer 11

Eigenschaften: Die Fructose kommt in Verbindungen hauptsächlich als b-D-Fructofuranose vor. In freier, kristalliner Form liegt sie hingegen vor allem als Pyranose vor. Es herrscht daher ein sehr empfindliches Gleichgewicht zwischen den 5 verschiedenen Formen (a-Pyranose, b-Pyranose, a-Furanose, b-Furanose und offenkettiger Form). In freier Form liegt die Fructose zu 2/3 als b-Pyranose vor. Fructose ist süßer als alle anderen Kohlenhydrate, sie besitzt hohe Süßkraft. Fructose wird von Hefe vergoren Umbau im Körper: Fructose --> Sorbit --> Glucose Vorkommen: in süßen Früchten, in Honig, als Bestandteil von Oligosacchariden (Saccharose-Gentianose), gebunden in Polysacchariden (Inulin, Laevulan) Anwendung: - bei Leberintoxikationen (Fructose besitzt angeblich eine Leberschutzwirkung) - Nährfusionen, Dauerinfusionen - akute Alkoholvergiftung - Zuckeraustuaschstoff/ Süßstoff für Diabetiker (Fructose erhöht kaum den Blutzuckerspiegel, bis ca. 30g/d). Fructose wird insulinunabhängig in die Zellen aufgenommen und metabolisiert. Die normal tolerierbar Tagesdosis an freier Fructose beträgt für den Erwachsenen ca. 50g/ d - peroral als Energetik und Tonikum: die Fructose peroral anzuwenden ist vorteilhaft, da so mehr Fructose in die Leber gelandet und verwendet werden kann. Fructose. wird nach peroraler Aufnahme vollständig, jedoch langsamer als Glucose, resorbiert - -> Fructose wurde erst als Glucose-Ersatz gesehen (Diabetiker) --> später fand man heraus, dass sie Diabetes Typ II auslöst --> gleich schlecht wie Glucose Reaktionen: bei der Reduktion der Fructose entstehen die Zuckeralkohole D-Sorbit und D-Mannit genau im Verhältnis 1:1. Aus den in der Leber gebildeten Zuckeralkoholen entsteht dann Glucose.