Monosaccharid Definition

Et monosaccharid er den mest basale form af kulhydrater. Monosaccharider kan ved hjælp af glykosidbindinger kombineres til større kulhydrater, der kaldes oligosaccharider eller polysaccharider. Et oligosaccharid med kun to monosaccharider kaldes et disaccharid. Når mere end 20 monosaccharider kombineres med glykosidbindinger, bliver et oligosaccharid til et polysaccharid. Nogle polysaccharider, som f.eks. cellulose, indeholder tusindvis af monosaccharider. Et monosakkarid er en type monomer eller et molekyle, der kan kombineres med lignende molekyler for at skabe en større polymer.

Monosakkariders funktion

Monosakkarider har mange funktioner i cellerne. Først og fremmest bruges monosaccharider til at producere og lagre energi. De fleste organismer skaber energi ved at nedbryde monosaccharidet glukose og høste den energi, der frigives fra bindingerne. Andre monosakkarider bruges til at danne lange fibre, som kan bruges som en form for cellestruktur. Planter skaber cellulose til at tjene denne funktion, mens nogle bakterier kan producere en lignende cellevæg af lidt forskellige polysaccharider. Selv dyreceller omgiver sig med en kompleks matrix af polysaccharider, der alle er fremstillet af mindre monosaccharider.

Monosaccharidstruktur

Alle monosaccharider har den samme generelle formel (CH2O)n, som betegner et centralt kulstofmolekyle bundet til to hydrogener og et oxygen. Oxygenet vil også binde sig til et hydrogen, hvorved der dannes en hydroxylgruppe. Da kulstof kan danne 4 bindinger, kan flere af disse kulstofmolekyler bindes sammen. Et af kulstofferne i kæden vil danne en dobbeltbinding med et oxygen, hvilket kaldes en carbonylgruppe. Hvis denne carbonylgruppe forekommer i slutningen af kæden, tilhører monosaccharidet aldosefamilien. Hvis carboxylgruppen befinder sig midt i kæden, er monosakkaridet i ketosefamilien.

Ovenfor er et billede af glukose. Glukose er et af de mest almindelige monosaccharider i naturen, som anvendes af næsten alle former for liv. Dette enkle monosakkarid består af 6 kulbrinter, som hver er mærket på billedet. Det første kulstof er carbonylgruppen. Fordi den befinder sig i slutningen af molekylet, tilhører glukose aldosefamilien. Typisk findes monosakkarider med mere end 5 kulstofatomer som ringe i vandopløsninger. Hydroxylgruppen på det femte kulstof vil reagere med det første kulstof. Hydroxylgruppen afgiver sit hydrogenatom, når den danner en binding med det første kulstof. Det dobbeltbundne oxygen på det første kulstof binder sig med et nyt hydrogenatom, når den anden binding med kulstoffet brydes. Dette danner en fuldt forbundet og stabil kulstofring.

Eksempler på monosakkarider

Glucose

Glucose er et vigtigt monosakkarid, idet det giver både energi og struktur til mange organismer. Glukosemolekyler kan nedbrydes i glykolysen, hvilket giver energi og forstadier til celleatmningen. Hvis en celle ikke har brug for mere energi i øjeblikket, kan glukose lagres ved at kombinere det med andre monosaccharider. Planter lagrer disse lange kæder som stivelse, som senere kan skilles ad og bruges som energi. Dyr gemmer kæder af glukose i polysaccharidet glyocogen, som kan lagre meget energi.

Glukose kan også forbindes i lange strenge af monosaccharider for at danne polysaccharider, der ligner fibre. Planter producerer typisk dette som cellulose. Cellulose er et af de hyppigst forekommende molekyler på planeten, og hvis vi kunne veje det hele på én gang, ville det veje millioner af tons. Hver plante bruger cellulose til at omgive hver enkelt celle og skaber stive cellevægge, som hjælper planterne med at stå højt og forblive svulmende. Uden monosaccharidernes evne til at kombinere sig til disse lange kæder ville planterne være flade og makuløse.

Fruktose

Og selv om det er næsten identisk med glukose, er fruktose et lidt anderledes molekyle. Formlen ((CH2O)6) er den samme, men strukturen er meget anderledes. Nedenfor er et billede af fruktose:

Bemærk, at i stedet for at carbonylgruppen er i slutningen af molekylet, som i glukose, er den det andet kulstof nedefter. Dette gør fructose til en ketose i stedet for en aldose. Ligesom glukose har fructose stadig 6 kulstofatomer, hver med en hydroxylgruppe tilknyttet. Men fordi det dobbeltbundne ilt i fruktose findes et andet sted, dannes der en lidt anderledes formet ring. I naturen gør dette en stor forskel i den måde, hvorpå sukkeret forarbejdes. De fleste reaktioner i cellerne katalyseres af specifikke enzymer. Forskelligt formede monosakkarider har hver især brug for et specifikt enzym for at blive nedbrudt.

Fructose kan, fordi det er et monosakkarid, kombineres med andre monosakkarider for at danne oligosakkarider. Et meget almindeligt disaccharid, der fremstilles af planter, er saccharose. Saccharose er et fruktosemolekyle, der er forbundet med et glukosemolekyle gennem en glykosidbinding.

Galaktose

Galaktose er et monosaccharid, der produceres i mange organismer, især pattedyr. Pattedyr bruger galaktose i mælk for at give energi til deres afkom. Galaktose kombineres med glukose for at danne disaccharidet laktose. Bindingerne i laktose indeholder meget energi, og nyfødte pattedyr danner særlige enzymer til at bryde disse bindinger fra hinanden. Når de bliver vænnet fra modermælken, går de enzymer, der nedbryder laktose til glukose- og galaktose-monosakkarider, tabt.

Mennesker, som er den eneste pattedyrart, der indtager mælk i voksenalderen, har udviklet nogle interessante enzymfunktioner. I befolkninger, der drikker meget mælk, er de fleste voksne i stand til at fordøje laktose det meste af deres liv. I populationer, der ikke drikker mælk efter fravænning, lider næsten hele populationen af laktoseintolerance. Selv om monosacchariderne kan nedbrydes enkeltvis, kan molekylet laktose ikke længere fordøjes. Symptomerne på laktoseintolerance (mavekramper og diarré) skyldes toksiner, der produceres af bakterier i tarmene, som fordøjer den overskydende laktose. De toksiner og overskydende næringsstoffer, de skaber, hævede den samlede mængde af opløste stoffer i tarmene, hvilket får dem til at tilbageholde mere vand for at holde en stabil pH-værdi.

• Disaccharid – To monosaccharider forbundet med en glykosidbinding.
• Oligosaccharid – 3-20 monosaccharider forbundet med glykosidbindinger, bruges typisk til at flytte monosaccharider og opbevare dem i korte perioder.
• Polysaccharid – Mange (20+) monosaccharider, normalt forbundet i lange kæder, bruges til opbevaring eller strukturel støtte.
• Kulhydrat – Sukkerarter og stivelse, alle fremstillet af monosaccharider.

Quiz

1. Sucralose, et almindeligt kunstigt sødemiddel, har samme form som saccharose, et sukkerstof, der produceres af planter. Men i stedet for hydroxylgrupper (OH), der er bundet til alle kulstofferne, har sucralose nogle kloratomer (Cl) i sin struktur. Undersøgelser har vist, at mens størstedelen af den sucralose, der indtages, passerer gennem en person, metaboliseres 2-8 % af den. Hvorfor kan dette udgøre et problem for den person, der fordøjer sucralose?
A. Det giver ikke så mange kalorier som saccharose.
B. Uden hydroxylgrupperne kan kroppen ikke fungere.
C. Kroppens enzymer er ikke tilpasset til at omdanne sucralose.

2. En aminosyre er et enkeltstående molekyle, der kan tilføjes i en kæde for at skabe et protein. En aminosyre er ikke et kulhydrat. Hvilke af følgende udtryk beskriver en aminosyre?
A. Monomer
B. Monosaccharid
C. Polymer