Basiskennis chemie 2/Biomoleculen/Koolhydraten
Koolhydraten
Wat zichtbaarheid betreft vormen de koolhydraten de belangrijkste groep van de biomoleculen. De buitenkant van planten, en een groot deel van de structuren die bomen en planten hun stevigheid geven, worden gevormd door koolhydraten.
Ook in het dierenrijk nemen koolhydraten een belangrijke plaats in. In de vorm van suikers zijn ze een simpele bron van energie. In de vorm van chitine vormen ze de basis van het skelet van geleedpotigen als insecten, spinnen, krabben en kreeften.
Voorkomen in de natuur
Koolhydraten, moleculaire structuur
De moleculen van koolhydraten kunnen op twee manieren voorkomen: een open structuur en een ringstructuur. Hieronder links is de open structuur van het glucosemolecuul weergegeven. De gesloten structuur wordt gevormd als de OH-groep aan koolstofatoom 5 reageert met koolstofatoom 1. Er wordt een binding gevormd tussen het zuurstofatoom van de OH-groep en koolstof 1. Het waterstofatoom wordt aan het zuurstofatoom op koolstof 1 gekoppeld.
Figuur 1
moleculaire vormen
Koolhydraten, indeling
De koolhydraten vormen een grote groep verschillende stoffen. Vanwege de grootte van de groep worden een aantal onderverdelingen gebruikt:
- op basis van aantal koolstofatomen
- op basis van de grootte van het molecuul
- op basis van chemische reactiviteit
Indeling
Het aantal koolstofatomen
De indeling op basis van het aantal koolstofatomen maakt gebruik van de Griekse telwoorden gevolgd door de uitgang ~ose: triose, tetrose, pentose, hexose en heptose. De koolhydraten danken hun naam aan het feit dat de formule van deze stoffen geschreven kan worden als . De "n" heeft dan waarden tussen de 3 en de 7. Het hierboven getekende glucosemolecuul heeft 6 koolstofatomen en is dus een hexose.
Aantal koolstofatomen
De grootte van het molecuul
Koolhydraten zoals glucose kunnen aan elkaar gekoppeld worden tot grotere en zelfs hele grote moleculen.
Koppelen van koolhydraten
Net als de onderdelen van vet-moleculen en aminozuren kunnen koolhydraatmoleculen aan elkaar gekoppeld worden, waarbij ook een water-molecuul wordt gevormd. In figuur 2 is weergegeven hoe uit een molecuul glucose in zijn gesloten vorm (G) en een ook gesloten fructose-molecuul (F) een molecuul sacharose (S) ontstaat. Deze laatste stof is te koop bij de supermarkt, en heet dan kristalsuiker.
Tijdens de vorming van sacharose komt een molecuul water vrij. Dit wordt tijdens de vertering van sacharose weer toegevoegd, waarbij weer glucose en fructose ontstaan. In je dunne darm worden deze stoffen opgenomen en gebruikt als energiebron voor jouw cellen.
Kleine koolhydraatmoleculen worden ook wel sachariden genoemd. Omdat sacharose is opgebouwd uit twee kleinere koolhydraten heet het een disacharide.
Figuur 2
Koppelen koolhydraten
Monosacharide
Als een koolhydraatmolecuul uit één eenheid bestaat wordt het een monosacharide genoemd. Belangrijke voorbeelden uit deze groep zijn glucose, fructose en ribose.
Monosacharide
Disacharide
Zijn twee koolhydraateenheden aan elkaar gekoppeld dan wordt de stof een disacharide genoemd. Het bekendste disacharide is sacharose (zie figuur 2). Lactose, dat vooral in melk voorkomt, is een ander voorbeeld.
Disacharide
Oligosachariden
Bestaat een koolhydraatmolecuul uit 3 tot 9 eenheden dan wordt het een oligosacharide genoemd. Naast energie-opslag in bijvoorbeeld bonen, spelen oligosachariden een rol in het imuunsysteem.
Oligosacharide
Polysachariden
Is het aantal koolhydraateenheden 10 of groter, dan worden de stoffen aangeduid als polysachariden. Het bekendste voorbeeld daarvan is het voor mensen en vele dieren verteerbare zetmeel. Het voor mensen en het gros van de dieren niet verteerbare cellulose is wel voor een aantal bacteriën verteerbaar.
Polysachariden