Kohlenhydrat

Aldotriose, Ketotetrose

Aldotetrose, Ketopentose

Aldopentose, Ketohexose

Aldohexose, Ketoheptose

Zahl der stereogenen C*

Anzahl der Stereoisomeren

1

2

3

4

2

4

8

16

Aldosen, Ketosen und ihre stereogenen Zentren

Intramolekulare Halbacetalbildungbei Kohlenhydraten

ROH

OHH

R

H O

RO R'H

O R''

RO R'

OH

H

C H2

O OH

HO

HO OH

C H2

OH

HO

HO OH

HC

O

OHOH2C

OH OH

OHCH2OH

OH OH

OH OC

H

H

Pyranose

Furanose

–HOH + HO-R' + HOR''

(–H2O)

Projektionsarten für D-Glucose

O OH

HOOH

OH

O

HOOH

OH

HC

-Pyranose

OHHO H

OHHOHH

CH2OH

HOH

OHHO H

OHHH

CH2OH

HOHH

O

CH2OH

O

H

CH2OH

O

OHHOOH

OH-Pyranose

CH2OH

offenkettig Halbacetalformnach TOLLENS

O

OHOH

CH2OH

HOHO

O

OH

CH2OH

HOHO

OH

Halbacetalform als Sessel

Halbacetalform nachHAWORTH

Anomerer Effekt – MO-Theorie

O

O

H

nO

CH3*C-O

nO

*C-O

endo

exo

E

nO

*C-O

C-O

CH2OH

CHO

OHCHCHO

CH2OH

CHO

CH2OH

CH2OH

CHO

CH2OH

CHO

CH2OH

CHO

CHO

CH2OH

CHO

CH2OH

CHO

CH2OH

D-Erythrose

D-Arabinose

D-GlucoseD-Mannose

D-Ribose

D-AlloseD-Altrose

D-Glycerinaldehyd D-Threose

CH2OH

CHO

CHO

CH2OH

CH2OH

CHO

CH2OH

CHO

D-Talose D-Galaktose

D-Lyxose

D-Xylose

CHO

CH2OH

CHO

CH2OHD-Idose D-Gulose

„Stammbaum“ der D-Aldohexosen

HO

OHOHO

OH

OH

OHOHO

HO

OHOH

OHO

HO

HOOH

OH

OHOHO

HOOH

OH

OHOHO

NHAc

OH

OHO

HO

HONHAc

OH

OH

OHOHO

OH

COOH

OH

OOH

HOHO

H3C

OH

O

HO

AcHN OH

COOHHOOH

glucose (Glc) galactose (Gal)mannose (Man) xylose (Xyl)

N-acetylglucosamine N-acetylgalactosamine fucose (Fuc)

glucuronic acid (GlcA)

N-acetylneuramicic acid/

(GlcNAc) (GalNAc) sialic acid(Sia)

OHOHO

OHCOOH

OH

iduronic acid (IdoA)

Monosaccharide der Säugetiere

OHOHO

OH

COOH

OH

OHO

HO COOH

OH

HO

HO

HO

O

HO

HO OH

COOHHOOH

KDNDAH KDO

O

OHHO

HOH3C

OH

L-Rhamnose (Rha)

O

NH2HO

H3C

OH

Daunosamine

OHOHO

H3C

OH

Olivose

OHO

OHOH

OH

D-Arabinose (Ara)

O

HO

HO

CH3

OHOH

D-Fucose

O

HO

HO

CO2H

OHOH

D-Galacturonic Acid

Beispiele bakterieller Monosaccharide

Weitere Beispiele bakterieller Monosaccharide

OHO

HO COOH

OH

HO

HO

Kdo

(Escherichia coli)

OHOAcHN

HO2C

OH

NHAc

2,3-diacetamido-2,3-dideoxy-D-mannuronic acid

(Pseudomonas aeruginosa)

O

NH2HO

H3C

OHCH3

vancosamine

(Amycolatopsis orientalis)

ONHHO

H3C

MeO

O

HO

OH

anthrose

(Bacillus anthracis)

O

HO

H3C

OH

L-rhodinose

(Streptomyces cyanogenus)

(Salmonella enteritidis)

OHOHO

OH

OH

HO

HO

L-glycero-D-mannoheptose

O OH

OH

HO

OHHO

D-galactofuranose

(Mycobacterium tuberculosis)

CHOOHH

OHCH2OH

HHO

OH

CH2OHOHH

OHCH2OH

HHO

OHH

COOHOHH

OHCH2OH

HHO

OHHH

COOHOHH

OHCOOH

HHO

OHHH

CHOOHH

OHCOOH

HHO

OHHH

Oxidation

z. B. Tollens Reagenz, Fehling'sche Lösung

Reduktion

H2/Ni

GlucoseSorbit

Zuckeralkohol"Süßstoff"

Gluconsäure

Glucoronsäure Zuckersäure(Glucarsäure)

Oxidation in der Leber

HHH

Oxidations- und Reduktionsreaktionen der Zucker

Oxidations- und Reduktionsreaktionen der Zucker

Osazon-Bildung

CH2OHOHOH

HOOH

D-Glucose

H

HHH O

CH2OHOHOH

HOOH

H

H

H N H

HH

N H

CH2OHOHOH

HOO

H

H

H NH

H

CH2OHOHOH

HOH

H

HHO

H O

H

CH2OHOHOH

HO

H

H

H N H

H

N H

HO

CH2OHOHOH

HOO

H

H

H NH

H

CH2OHOHOH

HON

H

H

H N

H

NHNH

CH2OHOHOH

HOO

H

H

CH2OH

H

CH2OHOHOH

HO

H

H

CHOH

H

CH2OHOHOH

HONH

H

H

CHO

H

N N

Enol des Phenylhydrazons

PhNHNH 2

–PhNH 2

PhNHNH 2

PhNHNH 2

–PhNH 2

–PhNH 2

2 PhNHNH 2

–NH3

–H2O

Osazon

2 PhNHNH 2

–NH3

–H2O

–NH3

–H2O

2 PhNHNH 2

Enol des Phenylhydrazons

Enol des PhenylhydrazonsD-Fructose

D-Mannose

N

NN

N

NH2

O

O

POO

O

O

XN

NH2

ONO

O X

Replication

X = H (DNA)

TranscriptionX = OH (RNA)

Translation

HN

NH

Nucleic Acids

HN

O

OH

S

O

O

NH

O

Proteins

O

O

HOOH

OH

OOHO

OH

OH

O

HO

OHO

OH

Oligosaccharides / Glycoconjugates

Glycosyltransferases

Genomics

Proteomics

Glycomics

Wie kommt es biochemisch zu Oligosacchariden?

Disaccharide

O

OH

OHHO

O

OHHO

HO

OO

OHOH

HO

OH

HO

O

OH

OHHO

OO

HOHO

OH

HO

OH

OH

O

OHHO

O

OH

HO HO

HO

OH

OO

OHOH

OH

O

-Maltose -MaltoseREDUZIEREND

-LactoseREDUZIEREND

SaccharoseNICHT REDUZIEREND

(durch enzymatische Hydrolyse von Stärke)

HO

OH

O

OHO

HOHO

OH

OOH

OH

OH

OH

HO

OHO

HO

OH

OOH

OH

Cl

Cl

H

Cl

6 Stufen

Saccharose

(auch Sucrose)

Sucralose

600 süsser als Saccharose

Sucralose (Handelsname: Splenda®)

Natürliche Glycoside

HOO

HOHO

OH

HOO

OHHO

O

CN

O

O+

OMe

OH

O

OH

OH

OH

HO

OHO

O

HOHO

OH

O O

O

HO

O

OH

NMe2

OO

OHO

O OMe

OH

GlycosidHydrolyse

Glycon + Aglycon

Amygdalin(R)--[6-O--D-Glucopyranosyl--D-glucopyranosyl)oxy]-phenylacetonitril

Päonin (dunkelrote Pfingstrose) Erythromycin (Makrolid-Antibiotikum)

Zuckerphosphate

HOO

HOHO

OH

O O O

OO

P

O–

P

O–

O

NH

N O

O

OHHO

HO

O

OHHO

OHEnzymgruppe

O

OHHO

OH

O O

OHHO

OH

O

HO

+

n

O

OHHO

OH

O O

OHHO

OH

O

n

OO

OH

HO

OH

HO

Glykogen-Synthase

Uridinphosphatglucose

Glykogen

Aufbau von Glykogen

Natürlich vorkommende Polysaccharide

O

HOHO

OH

O O

HO

OH

O

OO

HO

OH

O

OH

HO

OH

O

O

OOH

HO

OH

O

O O

HO

O

O

OHO

OH

HO

O

HO

OH

OHO

O

Cellulose (-glykosidische 1,4-Verknüpfung)

Amylose (-glykosidische 1,4-Verknüpfung)

Amylopektin

Verzweigungspunkt

OHHO

OH

O

OH

O O

OH

OH

OHO

O

(-glykosidische 1,4- und 1,6-Verknüpfung)

O

OH

OH

CH2OH

O

OH

CH2OHO

OHOO

O

OH

NHCOMe

CH2OH

O

NHCOMe

CH2OHO

OHOO

O

HOOH

NHCOMe

CH2OHOH

O

OH

OH

CH2OH

O

OH

CH2OHO

OHO

O

OH

O

CH2OH

O

O

CH2

O

OHOO

O

OH

OH

CH2OH

O

COMe

O COMeCOMe

O

OH

O

CH2OH

O

OH

CH2

O

OHOO

O

OH

OH

CH2OH

O

OH

CH2

O

OHO

SNaS

OSNa

SO

SNa

S

RO SNa

SH2SO4+ R OH + CS2 + NaHSO4

N-Acetylglucosamin Chitin

Cellulose

partiell acetylierte Cellulose

Cellulosexanthogenat

O

OH

NHCOMe

CH2OH

O

Technische Produkte auf Cellulose-Basis

Cellulose

HNO3

NaOH/CS2

[Cu(NH3)4](OH)2

(H3C-CO)2O/H2SO4

CH3Cl, C2H5Cl/NaOH

Cl-CH2-COO–Na+/NaOH

H2SO4 oder HCl

Cellulosenitrat: Schießbaumwolle, Cellulid, Collophonium

Cellulosexanthogenat Viskose-Reyon, -Seide, Cellophan

LösungH2SO4

Kupfer-Reyon (Glanzstoff)

Carboxymethylcellulose: Verfestiger, Chromatographiematerial

D-Glucose: Ethanol-Produktion, Tierfütterung

Methyl- und Ethyl-Cellulose: Emulgatoren, wasserfestes Papier

Cellulose-Acetat: Acetatseide, Filme, Plastikmaterial

Papierindustrie, Zellwolle

Verschiedene Verknüpfungsarten bei Polysacchariden

lineares Polysaccharid

verzweigtes Polysaccharid

cyclisches Polysaccharid

Helicale Form der Amylose

Modellstrukturdes Lignins

( ein Phenolkörper –gibt Holz Festigkeit!)

(Cellulose gibtHolz Elastizität!)

Aufbau einer Zellmembran (schematisch)

Aufbau eines Glycolipids und Beispiele

O(HO)

OO

n

OO O

HN

O

OH

oligosaccharide part ceramide

fatty acid

sphingosin

O

O

HOOH

OH

OOHO

OHOCeramide

OH

O

HO

OHO

OH

O

HO

HO

OH

OH

O

HO

AcHN

OH

O

O

OH

OOH

OH

OOHO

OHOCeramide

OH

HO

O

HO

AcHN

HOOCHOOH

GM3

Gb-5

Grundstruktur (rot) N-glycosidisch gebundener Glycoproteine

O

HOAcHN

OH

OOHO

AcHN

OH

HN

O

HN

O

OO

OO

OH

OHO

HO

O

HO

OOH

HO

HO

O

HO

OHO

OH

OH

OOHO

AcHN

OHHO

OHO

OH

OH

OOHO

AcHN

OHHO

O

HO

OOH

OH

OOHO

OHOR

OH

OHO

AcHN

OH

OO

OH

O

O

OH

OOH

OHHO

H3C

O

HO

AcHN

OH

HO

O

HO

OOH

OH

OOHO

OHOR

OH

OHO

AcHN

OH

OO

OH

O

O

OH

OOH

OHHO

H3C

O

HO

HO

OH

HO

GalNAc

Gal

A

B

O

HO

OOH

OH

OOHO

OHOR

OH

OHO

AcHN

OH

OO

OH

HO

O

OH

OOH

OHHO

H3C

H

Blutgruppenantigene im AB0(H)-System

Glycosaminoglucane, Bsp.: Heparin

O

HOOSO3

CO2H

O OHO

O3SHN

OSO3

O

O

HOOSO3

CO2H

O OHO

O3SHN

OSO3

O

O

HOOH

CO2H

OO

Heparin D-GlcA/L-IdoA-(1 4)D-GlcNAc-(1 4)n

Hochsulfatiertes Polysaccharid aus Glucuronsäure/Iduronsäure und Glucosamin,

wird als Blutverdünnungsmittel eingesetzt

Impfungen mit Kohlenhydrat-Antigenen

Carbohydrate Antigen

Carrier /Immunostimulans

Synthetic Vaccine

Immunization

Activation of B-Cells and/ or T-Cells

Target Cell

B-Cell /T-Cell

Target CellElimination

CarbohydrateAntigen