Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Molekulare Merkmale von Monosacchariden und Polysacchariden
- Verfügbarkeit und Speicherung von Energie
- Polysaccharidstrukturen und -funktionen
- Die Bedeutung von Monosacchariden und Polysacchariden
Kohlenhydrate verleihen Lebewesen Energie und Struktur. Sie bestehen aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff. Monosaccharide umfassen die einfachsten Kohlenhydrate, die Bausteinmoleküle, und enthalten einzelne Zuckereinheiten. Disaccharide bestehen aus zwei Zuckereinheiten und Polysaccharide enthalten mehrere solcher Einheiten. Monosaccharide sind in der Natur selten, während Polysaccharide vorherrschen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Monosaccharide und Polysaccharide umfassen Kohlenhydrate. Monosaccharide sind einfache Zuckereinheitenmoleküle, während Polysaccharide enorm sind und Tausende von Zuckereinheiten verbinden. Monosaccharide versorgen Zellen mit kurzfristiger Energie. Polysaccharide bieten Zellwänden und Exoskeletten von Tieren eine langfristige Energiespeicherung und eine starre Struktur.
Molekulare Merkmale von Monosacchariden und Polysacchariden
Monosaccharide enthalten mindestens drei Kohlenstoffatome. Hexosen, die häufigsten Monosaccharide, enthalten sechs Kohlenstoffe. Beispiele für Hexosen umfassen Glucose, Galactose und Fructose. Glukose ist die wichtigste Energiequelle für die Zellatmung, da sie aufgrund ihrer geringen Größe in die Zellmembranen eindringen kann. Fruktose dient als Speicherzucker. Pentosen enthalten fünf Kohlenstoffe (wie Ribose und Desoxyribose) und Triosen enthalten drei Kohlenstoffe (wie Glycerinaldehyd). Monosaccharide sind ziemlich klein und bilden entweder Ketten- oder Ringstrukturen. Polysaccharide enthalten jedoch Hunderte oder sogar Tausende von Monosacchariden und ein hohes Molekulargewicht.
Verfügbarkeit und Speicherung von Energie
Während Monosaccharide wie Glucose kurzfristige Energie liefern, liefern Polysaccharide längere Energiespeicher. Zellen verwenden schnell Monosaccharide. Die Moleküle können an Zellmembranlipide binden und die Signalübertragung unterstützen. Für eine längere Lagerung müssen Monosaccharide jedoch entweder durch Kondensationspolymerisation in Disaccharide oder Polysaccharide umgewandelt werden. Die Polysaccharide werden zu groß, um eine Zellmembran zu durchdringen, daher ihre Lagerfähigkeit. Stärken stellen Polysaccharide dar, die von Pflanzen und ihren Samen zur Speicherung von Energie verwendet werden. Stärken werden aus den Glucosepolymeren Amylose und Amylopektin hergestellt. Polysaccharide können in der Zelle abgebaut oder hydrolysiert werden, da Energie in Form von Monosacchariden benötigt wird. Auf diese Weise verwenden Tiere Pflanzenstärken, um Glukose für den Stoffwechsel herzustellen.
Polysaccharidstrukturen und -funktionen
Cellulose, das am häufigsten vorkommende Polysaccharid und organische Molekül, kann 50 Prozent des Kohlenstoffs der Welt enthalten. Das Basismonosaccharid von Cellulose ist Glucose. Die geraden Cellulosemoleküle bilden über die schwachen, aber vorherrschenden Wasserstoffbrückenbindungen zwischen ihnen Reihen in stabiler Form. Cellulose wird von Pflanzen, Pilzen und Algen hergestellt und bildet die starre Struktur von Pflanzenzellwänden, die auch vor Krankheiten schützen. Viele Tiere können Cellulose nicht verdauen, aber diejenigen, die Darmmikroorganismen und -enzyme für die Aufgabe verwenden können. Die Fermentation erfolgt im Dickdarm anderer Tiere und Menschen, die Cellulose nicht verdauen können. Tiere produzieren ein ähnliches Polysaccharid, Chitin, das aus einem modifizierten Monosaccharid hergestellt wird. Chitin umfasst Exoskelette. Sowohl Zellulose als auch Chitin bilden kompakte Energiespeicher.
Ein anderes Polysaccharid, Glykogen, kann aus seiner kompakten Form schnell in seine Glucosemonosaccharidbestandteile zerlegt werden. Der Mensch speichert Glykogen als schnelle Energiequelle in der Leber und in den Muskeln. Pektine, Arabinoxylane, Xyloglucane und Glucomannane stellen zusätzliche komplexe Polysaccharide dar. Monosaccharide sind in Wasser löslich, aber viele Polysaccharide haben eine schlechte Wasserlöslichkeit in Wasser. Polysaccharide können je nach Löslichkeit Gele bilden. Aus diesem Grund werden sie häufig zum Eindicken von Lebensmitteln verwendet.
Die Bedeutung von Monosacchariden und Polysacchariden
Sowohl Monosaccharide als auch Polysaccharide liefern Energie. Die Monosaccharide liefern schnell Energie für die Zellen, während Polysaccharide eine längere Energiespeicherung und strukturelle Stabilität bieten. Beides ist für alle Lebewesen als größte Nahrungsquelle und Nahrungsenergie unverzichtbar. Polysaccharide aus Zellwänden machen die Faser aus, die Menschen essen, während Monosaccharide die Süße in Lebensmitteln liefern. Wenn Menschen essen, zerlegt das Kauen Polysaccharide in kleinere Partikel, die schließlich durch Verdauung die einfachen Monosaccharide freisetzen, die in die Blutbahn gelangen können.