3.5: Uitdrogingssynthese
Overzicht
Uitdroging is het chemische proces waarbij twee moleculen covalent met elkaar verbonden worden waarbij een watermolecuul vrijkomt. Veel belangrijke fysiologisch verbindingen worden gevormd door dehydratatie, zoals complexe koolhydraten, eiwitten, DNA en RNA.
Dehydratie vormen de bouwstenen van het leven
Suikermoleculen kunnen covalent met elkaar worden verbonden door dehydratatie, ook wel een condensatiereactie genoemd. De resulterende stabiele binding wordt een glycosidebinding genoemd. Om een glycosidebinding te vormen, wordt water gevormd uit een hydroxylgroep (-OH) van de ene reactant en een waterstofatoom van de ander reactant, terwijl de resterende zuurstof de twee verbindingen met elkaar verbindt. Voor elke extra binding die wordt gevormd, komt een ander watermolecuul vrij, waardoor de reactanten letterlijk worden gedehydrateerd. Individuele glucosemoleculen (monomeren ) kunnen bijvoorbeeld herhaalde dehydratie ondergaan om een lange keten of vertakte verbinding te creëren. Zo'n verbinding, met identieke subeenheden die herhaald worden, wordt een polymeer genoemd. Bijna een onbeperkt aantal suikerpolymeren kan worden gemaakt, omdat suikermonomeren in talloze manieren verbonden kunnen worden.
De meerdere functies van koolhydraten in levende organismen
Planten produceren eenvoudige koolhydraten uit koolstofdioxide en water in een proces dat fotosynthese wordt genoemd. Planten slaan de resulterende suikers (dwz energie) op als zetmeel, een polysaccharide dat wordt gemaakt uit glucosemoleculen door dehydratatie. Cellulose is eveneens opgebouwd uit glucosemonomeren en is de bouwsteen van de celwand in planten.
Dieren consumeren complexe koolhydraten en breken deze af. De monosacchariden worden vervolgens gebruikt voor het genereren van energie of het wordt opgeslagen in de vorm van glycogeen . Glycogeen is een vertakt polysaccharide gemaakt van glucosemonomeren door dehydratatie. Bovendien worden monosacchariden gebruikt als grondstof voor kleine organische stoffen, zoals nucleïnezuren, aminozuren en vetzuren.
De meeste dieren kunnen cellulose die door planten wordt gesynthetiseerd, niet verteren. Onoplosbare vezels passeren het spijsverteringsstelsel en hebben zeer gunstige bijwerkingen: ze bevorderen de doorvoer van voedsel en ze verhogen de hoeveelheid water die in de darm wordt vastgehouden. Sommige dieren, zoals koeien, hebben bacteriën in hun darmen die enzymen produceren om cellulose af te breken, waardoor glucose beschikbaar komt voor de koe.
Amylose, glycogeen en cellulose bestaan allemaal uit glucose
Hoe kunnen amylose (het lineaire gedeelte van zetmeel), glycogeen en cellulose allemaal gemaakt worden uit hetzelfde basiscomponent, terwijl ze verschillende eigenschappen hebben? Deze verschillen komen doordat de individuele glucosemoleculen anders aan elkaar gebonden zijn. Cellulose heeft β-1,4-bindingen van glucose, wat betekent dat een glucosemonomeer het eerste koolstofatoom in β-vorm (dwz de hydroxylgroep op koolstof nummer één wijst naar boven) is gekoppeld aan het vierde koolstofatoom in het naburige glucosemonomeer. De glucosemonomeren in amylose zijn verbonden met α-1,4-koppelingen. Glycogeen heeft ook α-1,4-bindingen, maar aanvullende zijketens met α-1,6-bindingen.
