Monosackarid Definition

En monosackarid är den mest grundläggande formen av kolhydrater. Monosackarider kan kombineras genom glykosidbindningar för att bilda större kolhydrater, så kallade oligosackarider eller polysackarider. En oligosackarid med endast två monosackarider kallas en disackarid. När fler än 20 monosackarider kombineras med glykosidbindningar blir en oligosackarid en polysackarid. Vissa polysackarider, som cellulosa, innehåller tusentals monosackarider. En monosackarid är en typ av monomer, eller molekyl som kan kombineras med liknande molekyler för att skapa en större polymer.

Monosackaridens funktion

Monosackarider har många funktioner i cellerna. Först och främst används monosackarider för att producera och lagra energi. De flesta organismer skapar energi genom att bryta ner monosackariden glukos och skörda den energi som frigörs från bindningarna. Andra monosackarider används för att bilda långa fibrer, som kan användas som en form av cellstruktur. Växter skapar cellulosa för att fylla denna funktion, medan vissa bakterier kan producera en liknande cellvägg av något annorlunda polysackarider. Även djurceller omger sig själva med en komplex matris av polysackarider, som alla är gjorda av mindre monosackarider.

Monosackaridstruktur

Alla monosackarider har samma allmänna formel (CH2O)n, som betecknar en central kolmolekyl som är bunden till två väteämnen och ett syre. Syret binder också till ett väte och skapar en hydroxylgrupp. Eftersom kol kan bilda 4 bindningar kan flera av dessa kolmolekyler binda ihop. En av kolvätena i kedjan kommer att bilda en dubbelbindning med ett syre, vilket kallas en karbonylgrupp. Om denna karbonylgrupp förekommer i slutet av kedjan hör monosackariden till aldosfamiljen. Om karboxylgruppen finns i mitten av kedjan hör monosackariden till ketosfamiljen.

Ovan är en bild på glukos. Glukos är en av de vanligaste monosackariderna i naturen och används av nästan alla former av liv. Denna enkla monosackarid består av 6 kolväten, vart och ett märkt i bilden. Det första kolet är karbonylgruppen. Eftersom den befinner sig i slutet av molekylen hör glukos till aldosfamiljen. Typiskt sett existerar monosackarider med mer än 5 kolväten som ringar i vattenlösningar. Hydroxylgruppen på det femte kolet reagerar med det första kolet. Hydroxylgruppen avger sin väteatom när den bildar en bindning med det första kolet. Det dubbelbundna syret på det första kolet binder sig med ett nytt väte när den andra bindningen med kolet bryts. Detta bildar en helt sammankopplad och stabil ring av kolväten.

Exempel på monosackarider

Glukos

Glukos är en viktig monosackarid eftersom den ger både energi och struktur till många organismer. Glukosmolekyler kan brytas ner i glykolysen, vilket ger energi och prekursorer för cellandning. Om en cell inte behöver mer energi för tillfället kan glukos lagras genom att den kombineras med andra monosackarider. Växter lagrar dessa långa kedjor som stärkelse, som kan delas upp och användas som energi senare. Djur lagrar kedjor av glukos i polysackariden glyokogen, som kan lagra mycket energi.

Glukos kan också kopplas samman i långa strängar av monosackarider för att bilda polysackarider som liknar fibrer. Växter producerar vanligtvis detta som cellulosa. Cellulosa är en av de mest rikliga molekylerna på planeten, och om vi kunde väga allt på en gång skulle det väga miljontals ton. Varje växt använder cellulosa för att omge varje cell och skapa stela cellväggar som hjälper växterna att stå högt och förbli svullna. Utan monosackaridernas förmåga att kombinera sig till dessa långa kedjor skulle växterna vara platta och klumpiga.

Fruktos

Och även om den är nästan identisk med glukos är fruktos en något annorlunda molekyl. Formeln ((CH2O)6) är densamma, men strukturen är mycket annorlunda. Nedan finns en bild av fruktos:

Bemärk att i stället för att karbonylgruppen är i slutet av molekylen, som i glukos, är den det andra kolet nedåt. Detta gör fruktos till en ketos i stället för en aldos. Precis som glukos har fruktos fortfarande 6 kolväten, vart och ett med en hydroxylgrupp knuten. Men eftersom det dubbelbundna syret i fruktos finns på en annan plats bildas en något annorlunda formad ring. I naturen gör detta en stor skillnad i hur sockret bearbetas. De flesta reaktioner i cellerna katalyseras av specifika enzymer. Olika formade monosackarider behöver var och en ett specifikt enzym för att brytas ner.

Fruktos kan, eftersom det är en monosackarid, kombineras med andra monosackarider för att bilda oligosackarider. En mycket vanlig disackarid som tillverkas av växter är sackaros. Sucros är en fruktosmolekyl som är kopplad till en glukosmolekyl genom en glykosidbindning.

Galaktos

Galaktos är en monosackarid som produceras i många organismer, särskilt däggdjur. Däggdjur använder galaktos i mjölken för att ge energi till sin avkomma. Galaktos kombineras med glukos för att bilda disackariden laktos. Bindningarna i laktos innehåller mycket energi, och nyfödda däggdjur skapar särskilda enzymer för att bryta sönder dessa bindningar. När de avvänjs från modersmjölken förloras de enzymer som bryter ner laktos till monosackariderna glukos och galaktos.

Människan, som är den enda däggdjursart som konsumerar mjölk i vuxen ålder, har utvecklat en del intressanta enzymfunktioner. I populationer som dricker mycket mjölk kan de flesta vuxna smälta laktos större delen av livet. I populationer som inte dricker mjölk efter avvänjning drabbas nästan hela populationen av laktosintolerans. Även om monosackariderna kan brytas ned individuellt kan molekylen laktos inte längre smältas. Symptomen på laktosintolerans (magkramper och diarré) orsakas av gifter som produceras av bakterier i tarmen som smälter överskottet av laktos. Toxinerna och överskottet av näringsämnen som de skapar höjde den totala mängden lösningsmedel i tarmarna, vilket gör att de behåller mer vatten för att hålla ett stabilt pH.

• Disackarid – Två monosackarider som är sammankopplade med en glykosidbindning.
• Oligosackarid – 3-20 monosackarider som är sammankopplade med en glykosidbindning, används vanligen för att förflytta monosackarider och för att lagra dem under kort tid.
• Polysackarid – Många (20+) monosackarider, vanligen sammankopplade i långa kedjor, används för lagring eller strukturellt stöd.
• Kolhydrater – Socker och stärkelse, alla tillverkade av monosackarider.

Quiz

1. Sukralos, ett vanligt artificiellt sötningsmedel, har samma form som sackaros, ett socker som produceras av växter. Men i stället för hydroxylgrupper (OH) som är bundna till alla kolväten har sukralos några kloratomer (Cl) i sin struktur. Studier har visat att även om majoriteten av det sukralos som konsumeras passerar genom en person, metaboliseras 2-8 % av det. Varför kan detta utgöra ett problem för den person som smälter sukralos?
A. Det ger inte lika många kalorier som sackaros.
B. Utan hydroxylgrupperna kan kroppen inte fungera.
C. Kroppens enzymer är inte anpassade för att metabolisera sukralos.

2. En aminosyra är en enskild molekyl som kan läggas till i en kedja för att skapa ett protein. En aminosyra är inte en kolhydrat. Vilka av följande termer beskriver en aminosyra?
A. Monomer
B. Monosackarid
C. Polymer

3. Som nämnts tenderar monosackarider som består av mer än 5 kolväten ofta att bilda ringar i naturen. Interaktionen som gör att de bildar ringar beror på de polära vattenmolekylernas krafter som verkar på monosackariderna. Om monosackarider placeras i en opolär lösning, vad kommer de då att bilda?
A. Spiraler
B. Linjära molekyler
C. Ringar