8.5 – Biokemiske forbindelser

Biokemiske forbindelser, er forbindelser der findes i levende organismer. Biokemiske processer og reaktioner, er en del af hver eneste celle, fra hvilke vi opnår energi og cellulære komponenter. Vores føde er rig på biokemiske forbindelser, inklusiv kulhydrater, fedtstoffer og proteiner. Alle de biokemiske forbindelser er meget store molekyler, men hver af dem, indeholde de samme funktionelle grupper, som findes i andre organiske forbindelser.

Kulhydrater

Kulhydrater indeholdt i for eksempel brød og pasta, leverer energi til kroppen.

Kulhydraterne, er en gruppe af biokemiske forbindelser, som består af monosaccharider, der kan indeholde mange alkoholgrupper og en aldehyd- eller ketongruppe, disaccharider og polysaccharider. Kulhydrater er det hyppigst forekommende af alle de organiske forbindelser i naturen. I planter, omdanner energi fra Solen kuldioxid og vand, til kulhydratet glucose. Mange af disse glucosemolekyler, sættes sammen til lange polymere kæder, kaldet stivelse som oplagrer energien, eller til cellulose der udgør det strukturelle skelet i planten. Omkring 65% af den mad vi indtager, består af kulhydrater.

Monosaccharider

Honning, er en blanding af glucose og fructose.

De simpleste kulhydrater er monosaccharider, der består af en kæde af carbonatomer. De indeholder adskillige hydroxylgrupper (#OH), såvel som en aldehydgruppe (#CHO) som det første kulstofatom, eller en ketongruppe (CO) som det andet kulstofatom. Den mest almindelige monosaccharid – glucose, også kendt som blodsukker – er en aldehyd. Fructose, den sødeste kulhydrat, er en keton. Både glucose og fructose, findes i honning.

Konceptforståelse 8.7

Funktionelle grupper i monosaccharider

Galactose, en monosaccharid der findes i mælkeprodukter, har strukturen vist her:

a. Hvad er den molekylære formel for galaktose?

b. Hvilke funktionelle grupper er tilstede i galaktose?

Svar

a. Det samlede antal af C atomer er 6, og H atomer 12, og O atomer 6. Dem molekylære formel er derfor C6H12O6.

b. De funktionelle grupper er en aldehydgruppe på carbonatom 1, og fem alkoholgrupper (hydroxyl) på de øvrige carbonatomer.

Disaccharider og polysaccharider

Et disaccharid består af to monosaccharider der er sat sammen. For eksempel er almindeligt strøsukker, et disaccharid som består af et molekyle glucose og et molekyle fructose. Polysaccharider er kulhydrater der er naturligt forekommende polymerer, som for eksempel amylose og cellulose, der består af mange monosaccharidenheder af glucose. Selvom vi har repræsenteret monosaccharider som en åben kæde, danner de fleste en seksatoms ring der dannes, når aldehyd- eller ketongruppen, reagerer med hydroxylgruppen i den anden ende af kæden. De cykliske repræsentationer af sacchariderne er vist herunder:

Lipider

Lipider, er en familie af biokemiske molekyler, som har den fælles egenskab, at de er opløselige i organiske opløsningsmidler, men ikke vand. Lipider er vigtige i cellemembranerne, fedtstoffer, kolesterol, og steroide hormoner.

Fedtsyrer

Fedtstofferne og olierne i vores mad, indeholder fedtsyrer, der er lange kæder af kulstofatomer, med en carboxylsyregruppe i den ene ende. Et eksempel er laurinsyre, en fedtsyre på 12 carbonatomer, der findes i kokosolie og kan skrives sådan:

Mættede fedtsyrer, er generelt er på fastform ved stuetemperatur, indeholder kun enkeltbindinger mellem carbonatomerne. Umættede fedtsyrer, har en eller flere dobbeltbindinger mellem carbonatomer i kæden, og er normalt flydende ved stuetemperatur. Tabel 8.6 viser nogle almindelige fedtsyrer.

Triglycerider

I en triglycerid (også kaldet triacylglycerol), bedre kendt som fedtstoffer eller olier, danner hydroxylgruppen på trialkoholglycerolen esterbindinger med carboxylgruppen af tre fedtsyrer. For eksempel glycerol og tre molekyler stearinsyre, danner en triglycerol:

Inden dvale, spiser en isbjørn føde, med et højt indhold af fedtstoffer og olier.

Triglycerider er en af de store former for energioplagring hos dyr. Dyr der går i dvale, spiser store mængder af planter, frø, og nødder, der indeholder store mængder af fedtstoffer og olier. Inden dvalen, øger dyr som for eksempel isbjørnen, dens vægt med så meget som 14 kg per uge. Efterhånden som udendørstemperaturen falder, går dyret i dvale. Dets kropstemperatur falder drastisk, og den cellulære aktivitet, respiration, og hjertefrekvensen, reduceres også drastisk. Dyr som lever i ekstremt kolde klimaer, går i dvale i 4 til 7 måneder. Under denne periode, er den oplagrede fedt, deres eneste kilde til energi.

Proteiner

Proteiner findes i fødevarer som æg, mælk, kød, og fisk, såvel som i planter som korn, bønner og nødder.

Proteiner er biologiske aktive polymerer, der består af kun 20 forskellige aminosyrer, som gentages utallige gange med forskellige sekvenser. Der er mange former for proteiner i kroppen. Nogle proteiner danner brusk, muskler, hår, og negle. Proteiner fungerer også som enzymer, der regulerer biologiske reaktioner, som for eksempel fordøjelsen og cellulær metabolisme. Andre proteiner, som for eksempel hæmoglobin og myoglobin, transporterer oxygen i blodet og i musklerne.

Aminosyrer

Aminosyrer, der er de molekylære byggesten for proteiner, indeholder en aminogruppe (#NH2) og en carboxylsyregruppe (#COOH) bundet til det centrale alfa-carbonatom. De unikke karakteristika af aminosyrerne, er grundet forskellige sidekæder (R). I biologiske systemer, er amino- og carboxylsyregrupperne til stede i ioniske former.

Strukturen, navne, og tre-bogstavsforkortelse for nogle almindelige aminosyrer der findes i proteiner, kan ses i tabel 8.7.

Peptider

Bindingen mellem to eller flere aminosyrer, danner en peptid. Peptider er en amidbinding som dannes, når —COO gruppen for den ene aminosyre, reagerer med H3N+# gruppen på en anden aminosyre. For eksempel, kombinationen af aminosyrerne glycin og alanin, som danner en amidbinding i dipeptidet Gly-Ala, Rækkefølgen af aminosyrer i peptidet, skrives som sekvensen af trebogstavsforkortelser fra højre mod venstre.

Kugle-pind-model af dannelsen af denne peptidbinding, vises således:

En peptidbinding, sammenføjer glycin og alanin, til dannelse af dipeptidet Gly-Ala.

Konceptforståelse 8.8

Tegning af dipeptider

Tegn den kompakte strukturformel for dipeptidet Val-Ser.

Svar

Valin sammenføjes med serin med en peptidbinding.

Aminosyrer bruges til at lave sukkererstatningen aspartam, markedsført som NutraSweet, og det er 180 gange sødere end sucrose (strøsukker). Det er et ikke-kulhydrat sødestof, lavet af aspartamsyre og en methylester af phenylalanin. Et af nedbrydningsprodukterne, phenylalanin, udgør imidlertid en fare for alle der ikke er i stand til at nedbryde det korrekt, en tilstand der kaldes phenylketonuri (PKU).

← Forsiden 9. Kemiske mængder i reaktioner →