Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

3.5: Uitdrogingssynthese
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Dehydration Synthesis
 
TRANSCRIPT

3.5: Dehydration Synthesis

3.5: Uitdrogingssynthese

Overview

Dehydration synthesis is the chemical process in which two molecules are covalently linked together with the release of a water molecule. Many physiologically important compounds are formed by dehydration synthesis, for example, complex carbohydrates, proteins, DNA, and RNA.

Dehydration Synthesis Creates the Building Blocks of Life

Sugar molecules can be covalently linked together by dehydration synthesis, also called condensation reaction. The resulting stable bond is called a glycosidic bond. To form the bond, a hydroxyl (-OH) group from one reactant and a hydrogen atom from the other form water, while the remaining oxygen links the two compounds. For each additional bond that is formed, another molecule of water is released, literally dehydrating the reactants. For example, individual glucose molecules (monomers) can undergo repeated dehydration synthesis to create a long chain or branched compound. Such a compound, with repeating identical or similar subunits, is called a polymer. Given the diverse set of sugar monomers, and variation in the location of the linkage, a virtually unlimited number of sugar polymers can be built.

The Multiple Functions of Carbohydrates in Living Organisms

Plants produce simple carbohydrates from carbon dioxide and water in a process called photosynthesis. Plants store the resulting sugars (i.e., energy) as starch, a polysaccharide that is created from glucose molecules by dehydration synthesis. Cellulose is likewise built from glucose monomers and is the building block of the cell wall in plants.

Animals consume complex carbohydrates and break them down. The monosaccharides are then used for energy production or stored in the form of glycogen. Glycogen is a branched polysaccharide made from glucose monomers by dehydration synthesis. Furthermore, monosaccharides are used as raw material for small organic building blocks like nucleic acids, amino acids, and fatty acids.

Most animals cannot digest cellulose that is synthesized by plants. Instead, the insoluble fiber passes through the digestive system with very beneficial side effects: it helps pass food along and increases the amount of water that is retained in the intestine. Some animals, such as cows, have bacteria in their gut that produce enzymes to break down cellulose, thereby making glucose available to the cow.

Amylose, Glycogen, and Cellulose All Consist of Glucose

How can amylose (the linear part of starch), glycogen, and cellulose all be made of the same base component but differ in their properties? The difference lies in the type of linkage between individual glucose molecules. Cellulose has β-1,4 linkages of glucose, meaning that a glucose monomer with carbon number one in β-form (i.e., the hydroxyl group at carbon number one is pointing up) is linked to carbon number 4 in the neighboring glucose monomer. The glucose monomers in amylose are connected with α-1,4 linkages. Glycogen also has α-1,4 linkages, but additional side chains with α-1,6 linkage.

Overzicht

Uitdrogingssynthese is het chemische proces waarbij twee moleculen covalent met elkaar worden verbonden met het vrijkomen van een watermolecuul. Veel fysiologisch belangrijke verbindingen worden gevormd door dehydratatiesynthese, bijvoorbeeld complexe koolhydraten, eiwitten, DNA en RNA.

Dehydratiesynthese creëert de bouwstenen van het leven

Suikermoleculen kunnen covalent met elkaar worden verbonden door dehydratatiesynthese, ook wel condensatiereactie genoemd. De resulterende stabiele binding wordt een glycosidebinding genoemd. Om de binding te vormen, vormt een hydroxylgroep (-OH) uit de ene reactant en een waterstofatoom uit de andere water, 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 dehydratiesynthese ondergaan om een lange keten of vertakte verbinding te creëren. Zo'n verbinding, met repeaidentieke of vergelijkbare subeenheden gebruiken, wordt een polymeer genoemd. Gezien de diverse set suikermonomeren en variatie in de locatie van de koppeling, kan een vrijwel onbeperkt aantal suikerpolymeren worden gebouwd.

De meerdere functies van koolhydraten in levende organismen

Planten produceren eenvoudige koolhydraten uit kooldioxide en water in een proces dat fotosynthese wordt genoemd. Planten slaan de resulterende suikers (dwz energie) op als zetmeel, een polysaccharide dat wordt aangemaakt uit glucosemoleculen door dehydratatiesynthese. 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 energieproductie of opgeslagen in de vorm van glycogeen . Glycogeen is een vertakt polysaccharide gemaakt van glucosemonomeren door dehydratatiesynthese. Bovendien worden monosacchariden gebruikt als grondstof voor kleine organische bouwstenen zoals nucleïnezuurids, aminozuren en vetzuren.

De meeste dieren kunnen cellulose die door planten wordt gesynthetiseerd, niet verteren. In plaats daarvan passeert de onoplosbare vezel het spijsverteringsstelsel met zeer gunstige bijwerkingen: het helpt voedsel door te geven en verhoogt 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 deel van zetmeel), glycogeen en cellulose allemaal gemaakt worden uit dezelfde basiscomponent maar verschillen in hun eigenschappen? Het verschil zit in het type koppeling tussen individuele glucosemoleculen. Cellulose heeft β-1,4-bindingen van glucose, wat betekent dat een glucosemonomeer met koolstof nummer één in β-vorm (dwz de hydroxylgroep op koolstof nummer één wijst naar boven) is gekoppeld aan koolstof nummer 4 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.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter