Wie entsteht Laktose aus Monosacchariden?

Laktose, ein Disaccharid, wird nicht aus Monosacchariden, sondern aus den beiden Monosacchariden Glucose und Galactose gebildet. Die Bildung von Laktose erfolgt während des Prozesses der Glykosylierung, einer Art chemischer Reaktion, bei der zwei Zucker miteinander verbunden werden. Im Fall von Laktose sind ein Glucosemolekül und ein Galactosemolekül durch eine bestimmte Art glykosidischer Bindung miteinander verbunden, die als β-1,4-glykosidische Bindung bezeichnet wird. Diese Bindung entsteht zwischen dem ersten Kohlenstoffatom des Glucosemoleküls und dem vierten Kohlenstoffatom des Galactosemoleküls.

Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Erklärung, wie Laktose aus den Monosacchariden Glucose und Galactose entsteht:

Aktivierung von Glukose:

Der Prozess beginnt mit der Aktivierung von Glukose. Glukose wird durch ein Enzym namens Glukokinase phosphoryliert, wodurch Glucose-6-phosphat entsteht. Dieser Aktivierungsschritt bereitet das Glucosemolekül auf weitere Reaktionen vor.

Epimerisierung von Glucose zu Galactose:

Glucose-6-phosphat durchläuft eine Reihe enzymatischer Reaktionen, einschließlich Isomerisierung und Epimerisierung, um es in Galactose-1-phosphat umzuwandeln. Bei der Epimerisierung geht es konkret um die Umwandlung der Hydroxylgruppe am zweiten Kohlenstoffatom der Glucose in eine Ketongruppe, was zur Bildung von Galactose-1-phosphat führt.

Uridyl-Übertragung:

Galactose-1-phosphat reagiert mit Uridindiphosphatglucose (UDP-Glucose), einem anderen aktivierten Zucker, in einer Reaktion, die durch das Enzym Galactose-1-phosphat-Uridyltransferase katalysiert wird. Bei dieser Reaktion wird die Uridylgruppe von UDP-Glucose auf Galactose-1-phosphat übertragen, wobei UDP-Galactose und Glucose-1-phosphat als Produkte entstehen.

Bildung des Laktosedisaccharids:

UDP-Galactose reagiert dann mit Glucose in einer Kondensationsreaktion, die durch das Enzym Lactose-Synthase katalysiert wird. Bei dieser Reaktion wird das Galaktosemolekül von UDP-Galaktose auf das Glukosemolekül übertragen, wodurch eine glykosidische Bindung zwischen dem ersten Kohlenstoffatom der Galaktose und dem vierten Kohlenstoffatom der Glukose entsteht. Dabei entsteht Laktose, ein Disaccharid aus Glucose und Galactose.

Laktose ist ein wichtiges Kohlenhydrat in Milch und Milchprodukten. Es trägt zum süßen Geschmack bei und liefert Nährwert. Der Prozess der Laktosebildung ist für die Synthese und Verfügbarkeit von Laktose in diesen Produkten von wesentlicher Bedeutung.