Es gibt viele Isomere von Glucose, einschließlich Galactose und Fructose. Haben sie unterschiedliche chemische Energieniveaus und warum? Was macht Galactose und Fructose nützlich im Vergleich zu Glucose, und wären sie bei der Energiespeicherung mehr oder weniger energieeffizient?
Können Isomere grundsätzlich mehr oder weniger chemische Energie haben als andere?
Die gewöhnlichen Hexosen unterscheiden sich nicht wesentlich im Energiegehalt (gemeint ist Gibbs Formationsenergie, ). Aber sie haben unterschiedliche Strukturen und chemische Eigenschaften. Glucose und Galactose sind Aldehyde, wenn sie in linearer Form vorliegen (sie sind Tautomere ), während Fructose ein Keton ist, das etwas andere Eigenschaften verleiht. Sie werden auch in verschiedenen Makromolekülen und anderen Stoffwechselprodukten verwendet. Galactose ist beispielsweise Bestandteil von Hemicellulose in Pflanzen, während Glucose beim Menschen für Glykoproteine verwendet wird.
Glukose hat sich zum wichtigsten Blutzucker bei Wirbeltieren entwickelt, und andere Zucker aus der Nahrung werden schnell in Glukose umgewandelt. Diese Anordnung ist nützlich, da sie eine "gemeinsame Währung" von Kohlenhydraten bereitstellt, die zwischen den Körperzellen ausgetauscht werden können, und die Anzahl der im zentralen Stoffwechsel benötigten Enzyme verringert. Die Umwandlung von Fruktose und Galaktose in Glukose ist mit geringen biochemischen Kosten verbunden, daher liefern diese Zucker in diesem Sinne den menschlichen Zellen etwas weniger Energie als Glukose. Aber auch dies liegt nicht an einem inhärenten Unterschied im Energiegehalt, sondern eher an der Struktur des metabolischen Netzwerks mit Glukose als "zentralem", bevorzugtem Metaboliten.
Im Allgemeinen können Isomere chemischer Verbindungen jedoch unterschiedliche Energieniveaus haben, da einige Konfigurationen energetisch günstiger sind als andere. Das klassische Beispiel ist der Unterschied zwischen den Triosen Glyceraldehyd/Dihydroxyaceton und ihrem Isomer Lactat, die sich energetisch genug unterscheiden, um die Synthese von 2 ATP in der unteren Glykolyse zu unterstützen.