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2.1 Von Molekülen zum Stoffwechsel
O
CC
O
R
H
H
HH
N
Kohlenstoffatome können vier kovalente Bindungen bilden.
Kohlenstoff ist wichtig für alle organischen Verbindungen
Organische Moleküle
Kohlenhydrate
Monosaccharide
Glukose
Ribose
Fruktose
Disaccharide
Saccharose (Glukose + Fruktose)
Maltose(Glukose + Glukose)
Laktose(Glukose + Galaktose)
Polysaccharide
Stärke (Pflanzen)
Amylose
Amylopectin
Glykogen (Tiere) Zellulose (Zellwand)
Lipide
Fettsäuren + Glycerin
Gesättigte FettsäurenUngesättigte
Fettsäuren
monoungesättigt
polyungesättigt
cis
trans
z.B. Phospholipide,
Steroide, Triglyceride
Proteine
Aminosäuren
Dipeptide
Polypeptide
Nukleinsäuren
Nukleotide
DNA
RNA
organisch - anorganisch
• Alle organischen Verbindungen haben Kohlenstoff.
• Aber: nicht alle Kohlenstoffverbindungen sind organisch, z.B.– CO2
– Carbonate
Organische Verbindungen können auch künstlich produziert werden.
z.B. Harnstoff (urea)
Stoffwechsel(Metabolismus)
Anabolismus• Synthese komplexer
Moleküle aus einfacheren Molekülen, auch die Bildung von Makromolekülen aus Monomeren durch Kondensationsreaktionen.
Katabolismus• Auflösung komplexer
Moleküle zu einfacheren Molekülen, auch die Hydrolyse von Makromolekülen zu Monomeren.
Kondensation
• kleine Moleküle (Monomere) verbinden sich mit anderen Monomeren durch eine Kondensationsreaktion. Dabei wird Wasser abgespalten.
Hydrolyse
• Große Moleküle (Polymere) werden in kleine Moleküle gespalten. Wasser wird angelagert.
KondensationAminosäuren
Monosaccharide (z.B. Glukose)
Fettsäuren und Glycerin
Kondensation
Kondensation
Dipeptide, Polypeptide
Disaccharide, Polysaccharide
Lipide
Hydrolyse
Hydrolyse
Hydrolyse
Kondensation
Aminosäure
H
HN C
H
R
C
O
OH
Aminosäure
H
HN C
H
R
C
O
OH
Kondensation
Aminosäure
H
HN C
H
R
C
O
OH
Aminosäure
H
HN C
H
R
C
O
OH
Kondensation
Aminosäure
H
HN C
H
R
C
O
AminosäureH
N C
H
R
C
O
OH
WASSERPeptidbindung
OH H
Kohlenhydrate
H
H
CH2OH
HO
OH
OH
O
H H
OH H
Glukose C6H12O6
Monosaccharid
Kohlenhydrate
HOCH2
CH2OH
HO
HO
H
HORibose
Monosaccharid
H
CH2OH
O
HO
H
OH H
OH
CH2OHO
HO
H
OH H
OH
CH2
O
HO
H
OH H
OH
CH2OH
OH
H
OH H
OH
CH2OH
OH
H
OH H
OH
O
CH2OH
OH
O
H
OH H
OH
H H H H
H H HH
O
H HH
Stärkekörner
100 micrometer Kohlenhydrate
Polysaccharid
Stärke
C OHHH
C OHH
C OHHH
Glycerin
CHCO
CO
CO
C OHH
C OH
OHH
Triglycerid
CH
CH2
etc.
etc.
etc.C
CH2CH2
CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2
CO
HO
CO
HO
Fettsäuren
CHCO
HOCH
etc.
etc.
etc.CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH2
CH2
CH2Lipide
gesättigte Fettsäuren(ohne C=C Doppelbindungen)
Lipide
ungesättigte Fettsäuren(mit C=C Doppelbindungen)
Lipide
cis
trans
mono-ungesättigt
poly-ungesättigt
HC
HC
HO
CH3
CH3
CH2
CH2
CH2
CH3
CH3
CH3
Lipide
Cholesterin, ein Steroid
polarer Kopf FettsäurenGlycerin
CH3 O
OO
CH2 -CH2 -CH2 -CH2
(hydrophob)(hydrophil)
C-N-CH2-CH2 -O-P-O-CH2 O
HC-O-C-
C-O-C-
CH3
H3
H2 CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3
-CH2 -CH2 -CH2 -CH2
CH2CH2
CH2CH2
CH2CH2
CH2CH3
CH2=-
- --
- - --
Lipide
Phospholipid, in allen Membranen
Aminogruppe
variableRestgruppe
Carboxyl-gruppe
O
CC
O
R
H
H
HH
N
Proteine
Aminosäure
WasserDipeptid
Peptidbindung
Aminosäure Aminosäure
Proteine
gly
leuleu
val
val
lys
lys
lys
lys
gly
gly
his
his
ala
ala
lys
lys
val
lys
pro
val
lyspro
Proteine