B7.3 Disaccharider og polysaccharider

NoteDet skal du kunne
  • forklare, hvordan to monosaccharider bindes sammen ved en kondensation
  • genkende en glykosidbinding i maltose, lactose og saccharose og aflæse, hvilke carbonatomer den forbinder
  • forklare forskellen på stivelse, glykogen og cellulose
  • skrive reaktionsskemaet for hydrolysen af et disaccharid
  • påvise stivelse med iod

Tyg længe på et stykke franskbrød uden at synke. Efter et minut begynder det at smage sødt. Brødet er fuldt af stivelse, som ikke smager af noget. I spyttet er der et enzym, som klipper stivelsen i mindre stykker, og de smager sødt.

Glykosidbindingen

To monosaccharider kan bindes sammen. En OH-gruppe fra hvert molekyle reagerer, og der fraspaltes et vandmolekyle. Det er en kondensation, ligesom når en ester dannes i afsnit B4.5.

Figur 1: To glucosemolekyler bliver til maltose og vand. De grønne grupper er dem, der reagerer.

De to ringe holdes sammen af et oxygenatom. Bindingen C−O−C mellem to sukkerenheder kaldes en glykosidbinding.

C6H12O6 + C6H12O6 → C12H22O11 + H2O

Læg mærke til molekylformlen for disaccharidet. Den er ikke C12H24O12, fordi der er gået et vandmolekyle fra.

Glykosidbindingen får navn efter de to carbonatomer, den forbinder. I maltose går bindingen fra carbonatom 1 i den ene ring til carbonatom 4 i den anden, og oxygenatomet på carbonatom 1 peger ned som i α-glucose. Bindingen hedder derfor en α-1,4-glykosidbinding.

Tre disaccharider

Figur 2: De tre vigtigste disaccharider. Oxygenatomet i glykosidbindingen er grønt.
  • Maltose er to glucoseenheder. Det dannes, når stivelse bliver spaltet, fx når korn spirer til malt.
  • Lactose er galactose og glucose. Det er sukkeret i mælk. Her peger oxygenatomet på carbonatom 1 op, så bindingen er en β-1,4-glykosidbinding. I figuren er glucoseenheden vendt om, så de to ringe kan tegnes ved siden af hinanden.
  • Saccharose er glucose og fructose. Det er det sukker, du køber i en pose. Bindingen går fra carbonatom 1 i glucose til carbonatom 2 i fructose. I figuren er fructoseenheden vendt om ligesom glucoseenheden i lactose. Carbonatom 2 sidder derfor til venstre, og bindingen peger ned, selv om den sidder på den plads, OH-gruppen har i β-fructose. Derfor hedder bindingen α-1,β-2.

Alle tre har molekylformlen C12H22O11 og er isomerer.

Saccharose skiller sig ud. I maltose og lactose har den ene ring stadig en fri OH-gruppe på carbonatom 1. I saccharose sidder både carbonatom 1 i glucose og carbonatom 2 i fructose i glykosidbindingen. Det er netop de to carbonatomer, der kunne åbne ringene. Det får betydning i afsnit B7.4.

Sukkerstofferne smager ikke lige sødt. Tabellen viser sødmen i forhold til saccharose. Tallene er omtrentlige.

Sukkerstof Sødme
fructose 1,5
saccharose 1,0
glucose 0,7
maltose 0,4
lactose 0,3

Polysaccharider

Kondensationen kan fortsætte. Hver glucoseenhed har flere OH-grupper, så den kan binde sig til en enhed i begge ender. Så bliver kæden ved med at vokse. Et polysaccharid er en kæde af hundreder eller tusinder af monosaccharider. Det er et makromolekyle, og det er dannet ved en polykondensation ligesom polyesteren i afsnit B4.5.

De tre vigtigste polysaccharider er alle bygget af glucose. Forskellen ligger i, hvordan enhederne er bundet sammen.

Figur 3: Tre måder, glucoseenheder kan sidde sammen på. Hver sekskant er en glucoseenhed.

Stivelse

Stivelse er planternes lager af energi. Det findes i korn, kartofler, ris og bønner. Stivelse er en blanding af to polysaccharider.

  • Amylose er en lang kæde uden forgreninger. Enhederne er bundet sammen med α-1,4-glykosidbindinger. Kæden snor sig som en spiral. Omkring en fjerdedel af stivelsen er amylose.
  • Amylopectin har også α-1,4-glykosidbindinger, men kæden deler sig med jævne mellemrum. I en forgrening går bindingen fra carbonatom 1 til carbonatom 6. Det er en α-1,6-glykosidbinding.
Figur 4: Et udsnit af amylose. Kæden fortsætter i begge ender.

Glykogen

Glykogen er dyrenes og menneskets lager af glucose. Det ligger i leveren og musklerne. Glykogen er bygget som amylopectin, men har endnu flere forgreninger. De mange ender gør, at kroppen hurtigt kan frigive glucose, når der er brug for energi.

Cellulose

Cellulose er det stof, planternes cellevægge er lavet af. Træ, papir og bomuld består mest af cellulose. Her er glucoseenhederne bundet sammen med β-1,4-glykosidbindinger.

Figur 5: Et udsnit af cellulose. Kæden fortsætter i begge ender.

Med β-bindinger bliver kæden helt lige. De lige kæder lægger sig tæt side om side og holdes sammen af hydrogenbindinger mellem OH-grupperne. Det giver stærke fibre, som ikke kan opløses i vand.

VigtigtSamme byggesten, forskellig binding

Stivelse og cellulose er begge lavet af glucose. Den afgørende forskel er, om glykosidbindingen er α eller β. Alligevel er det ene stof mad, og det andet er træ. Mennesket har enzymer, der kan spalte α-bindingerne i stivelse, men ingen, der kan spalte β-bindingerne i cellulose. Cellulose går derfor ufordøjet gennem tarmen som kostfibre.

Molekylformlen for stivelse og cellulose skrives (C6H10O5)n. Hver enhed har afgivet et vandmolekyle, og n er antallet af enheder. En kæde med n enheder har egentlig kun n − 1 bindinger, men når n er flere tusinde, betyder den ene ikke noget.

Hydrolyse

En glykosidbinding kan spaltes igen af vand. Det er en hydrolyse, det modsatte af en kondensation.

Figur 6: Hydrolyse af saccharose. Vandmolekylet bliver til de to grønne OH-grupper. Fructose er tegnet vendt om, som i saccharose.

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6

I rent vand går hydrolysen meget langsomt. Den skal have hjælp af en katalysator.

  • Syre og varme: Koges et disaccharid eller stivelse med en syre, spaltes glykosidbindingerne. Syrens H+ er katalysator.
  • Enzymer: I kroppen klarer enzymer hydrolysen ved 37 °C. Hvert enzym passer til én slags binding, som du lærte i afsnit B1.5.
Enzym Spalter Til
amylase stivelse maltose
maltase maltose glucose + glucose
lactase lactose galactose + glucose
saccharase saccharose glucose + fructose

Fordøjelsen af stivelse begynder i munden, hvor amylase i spyttet klipper kæderne i stykker. Mennesker, der mangler enzymet lactase, kan ikke spalte lactose. De får ondt i maven af mælk og kaldes lactoseintolerante.

For et polysaccharid skal der ét vandmolekyle til for hver binding, der spaltes:

(C6H10O5)n + n H2O → n C6H12O6

Iodprøven

Stivelse kan påvises med iod. En opløsning af iod i vand med kaliumiodid er gulbrun. Kommer den i kontakt med stivelse, bliver farven blåsort.

Figur 7: Iodprøven viser, om der er stivelse.

Farven opstår, fordi iod sætter sig inde i spiralen af amylose. Glucose, saccharose og cellulose har ingen spiral og giver ingen farve. Du kan selv prøve med en dråbe iod på en skive kartoffel og på en sukkerknald. Kartoflen bliver blåsort, og sukkerknalden bliver kun gulbrun.

Den blåsorte farve er så kraftig, at stivelse bruges som indikator, når man titrerer med iod.

NoteKort sagt
  • To monosaccharider bindes sammen ved en kondensation. Bindingen C−O−C mellem ringene hedder en glykosidbinding.
  • Maltose er glucose og glucose, lactose er galactose og glucose, og saccharose er glucose og fructose. Alle tre har formlen C12H22O11.
  • Stivelse, glykogen og cellulose er polysaccharider af glucose.
  • Stivelse og glykogen har α-glykosidbindinger. Cellulose har β-glykosidbindinger, lige kæder og hydrogenbindinger mellem kæderne.
  • Ved en hydrolyse spaltes glykosidbindingen af vand. Syre eller enzymer er katalysator.
  • Stivelse farves blåsort af iod.