Carbohydrate Lecture Notes PDF 2012

Lecture  4:  Biological  Molecules   BIOL  211  Spring  2012   1    Overview   Macromolecules   – Monomers  and  polymers   The  four  classes  of  biological  molecules   – Lipids  ...

Lecture  4:  Biological  Molecules   BIOL  211  Spring  2012   1    Overview   Macromolecules   – Monomers  and  polymers   The  four  classes  of  biological  molecules   – Lipids   Saturated,  unsaturated,  trans  fats   Phospholipids   Steroids   – Carbohydrates   Monosaccharides,  disaccharides,  polysaccharides   – Proteins   Amino  acids   Primary,  secondary,  terGary,  quarternary  structure   – Nucleic  acids   NucleoGdes   DNA  and  RNA   BIOL  211  Spring  2012   2    The  four  classes  of  biological   molecules   All  living  things  are  made  up  of  four  classes  of  large   biological  molecules:  carbohydrates,  lipids,  proteins,   and  nucleic  acids   These  are  macromolecules  -­‐  large  molecules   composed  of  thousands  of  covalently  connected   atoms   Molecular  structure  dictates  func0on   “Macro”   =  “large”   All  four  classes  are  organic  molecules!   Not  all  organic  molecules  are  part  of  one  of  the   four  classes  of  biological  molecules!   BIOL  211  Spring  2012   3   What  do  macromolecules  look  like?   BIOL  211  Spring  2012   4    What  do  they  do?   Type  of  macromolecule   Example   Func3on   Lipids   Fat   Cell  membranes,  energy   storage   Carbohydrates   Starch,  sugar   Energy  storage,   structure   Nucleic  acids   DNA,  RNA   Store  geneGc  material   Proteins   Trypsin   Cell  machinery   BIOL  211  Spring  2012   5    Polymer  -­‐  a  long  molecule  consisting  of  many   similar  building  blocks   Monomer  –  the  building  block   Three  of  the  four  classes  of  life’s  organic  molecules   are  polymers   – Carbohydrates   – Proteins   – Nucleic  acids   BIOL  211  Spring  2012   6    Polymers  and  monomers   (of  both  nonbiological  type)   Monomer   Polymer   BIOL  211  Spring  2012   7   Polymers  and  monomers   (of  the  nonbiological  type)   Nylon  monomer   Nylon  polymer   A  monomer  is  a  single   pa_ern  repeated  over   and  over.  It  can  be   composed  of  many   atoms   Nylon  polymer   BIOL  211  Spring  2012   8    Kevlar   Polyethylene   BIOL  211  Spring  2012   9   BIOL  211  Spring  2012   10   Monomer     Monomer     Polymer     Polymer      Class  I:  Carbohydrates   Sugars  and  the  polymers  of  sugars   Simplest  carbohydrate  monomers  are   monosaccharides   More  complex  carbohydrate  polymers  are  called   polysaccharides   Purpose:  fuel  and  fuel  storage,  building  material   – Sugar   – Cellulose   BIOL  211  Spring  2012   12    Examples  of  carbohydrates   Sugar,  starch,  cellulose,  glucose   BIOL  211  Spring  2012   13    Sugars   Carbo  =  carbon,   Hydrate  =  water   Monosaccharides  have  molecular  formulas  that  are   usually  multiples  of  CH2O   Glucose  (C6H12O6)  is  the  most  common   monosaccharide   Monosaccharides  are  named  by   – The  number  of  carbons  in  the  carbon  skeleton   3,  5,  or  6  carbons  and  where  the  OHs  are   BIOL  211  Spring  2012   14    Structure  of  carbohydrates   Composed  of  carbon,  hydrogen,  and  oxygen   Though  often  drawn  as  linear  skeletons,  in   aqueous  solutions  many  sugars  form  rings   15    Monosaccharides   Some  common  carbohydrate  monomers…   – Fructose   Fruit  sugar   – Glucose   Produced  by  photosynthesis,  used  as  energy  storage   – Ribose   Important  in  RNA  (ribonucleic  acid)   Glucose   BIOL  211  Spring  2012   19    High  fructose  corn  syrup   Primary  sweetener  in  the  U.S.  due  to  corn   subsidies  and  foreign  sugar  tariffs   FDA  says  GRAS,  but  sGll  health  concerns  on  the   rise   Normal  corn  syrup  is  all  glucose   – EnzymaGc  processing  converts  glucose  into  fructose   HFCS  is  24%  water,  the  rest  sugar   – 55%  fructose,  45%  glucose  HFCS  used  in  soda   – Fructose  is  much  sweeter  than  glucose   BIOL  211  Spring  2012   29    2   Disaccharides   Two  monosaccharides  bond  together  to  create  a   disaccharide   Examples  of  disaccharides:   – Sucrose   Table  sugar   – Lactose   Sugar  found  in  milk   BIOL  211  Spring  2012   18    Lactose  intolerance   Inability  to  digest  the  sugar  in  milk   Caused  by  a  lack  of  the  enzyme  lactase,  which   hydrolyzes  lactose  into  its  monosaccharides  glucose   and  galactose   Bacteria  in  your  gut  can  metabolize  it  through   fermentaGon  though,  which  produces  hydrogen,   carbon  dioxide,  and  methane   BIOL  211  Spring  2012   19    Many   Polysaccharides   Many  monosaccharides  linked  together   through  glycosidic  bonds   The  structure  and  function  of  a  polysaccharide   are  determined  by  its  sugar  monomers  and   how  they  are  connected   Two  types  of  polysaccharides:  storage   and  structural   BIOL  211  Spring  2012   20    Examples  of  polysaccharides   Storage-­‐These    are  oken  branched   – Starch   Found  in  plant   – Glycogen   found  in  animals     BIOL  211  Spring  2012   21    Structural  polysaccharides   One  structural  polysaccharide  is  cellulose   The  polysaccharide  cellulose  is  a  major  component   of  the  tough  wall  of  plant  cells   BIOL  211  Spring  2012   22   BIOL  211  Spring  2012   23    What  are  the  two  main  types  of   polysaccharides?  What  are  some  examples  of   each?   BIOL  211  Spring  2012   24