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