KARBOHİDRATLAR

 

 

 

Karbohidratlar,hayvansal organizmaların (omurgalılar)%5 ini (karaciğer,kas gibi) oluştururlarsa da,bitkilerde varlıkları (konsantrasyon ) çok değişkendir.Kimi bitkilerde konsantrasyonları (kuru madde üzerinden ) %70’i  (kuru üzüm gibi)bile aşabilir. Karbohidratlardan  monosakkaridler en küçük yapılardır. Disakkaritler,polisakkaridler ise hidrolizle monosakkarid yapı taşlarını verirler.Bu ikinci grup (hidroliz olabilen )karbohidratlar,sadece monosakkaridlerden kurulursa “homopolisakkaridler”adını alırlar.

 

Farklı monosakkaridler veya monosakkaridten  başka,karbohidrat olmayan bir madde de bulunduruyorlarsa,bunlara”heteropolisakkaridler”denmektedir.

 

            Karbohidrat yapılar,canlı organizmalarda metabolik enerji kaynağı  olarak esas öneme sahiptir.Dünyada temel enerji döngüsünün çoğu, karbohidrat metabolizması üzerine kurulmuştur.

 

            Karbohidratlar güneş enerjisinin kullanılmasıyla  sudan CO2 ‘ten itibaren yeşil bitkilerde  sentezlenirler;bu proses  fotosentez olarak bilinir.Böylece ,bitkilerin çoğu besin rezervi olarak büyük miktarda  karbohidrat bulundururlar ve ve bu karbohidratlar daha sonra insan  ve öteki hayvanlar tarafından yenir.Yenilmeleriyle, bütün karbohidratlar  önce monosakkaridlere  parçalanır,ardından karaciğerde ,kasta ve öteki dokularda depolanır ve böylece bitkisel karbohidratlar insan ve hayvanlardaki karbonun ana kaynağı olur.

 

  İnsanda glukoz  hücrelere taşınır.Glukoz hücrelerde CO2 ‘e ve suya (hücre solunumunda ;respiration ) oksitlenir veya glikojen şeklinde depo edilir.

 

            Karbohidratların faonksiyonları,sadece enerji deposu olmalarıyla sınırlı değildir.Canlı organizmaların birçok yapısal meteryalinin önemli yapıtaşı durumundadırlar.Bitkilerdeki hücre duvarları  bakterilerin kapsüllerindeki polisakkaridler,derinin ve hayvanlardaki bağ dokunun mükopolisakkaridleri başlıca örnekleridir.Dahası monosakkaridler,nükleik asitler,koenzimler ve flavoproteinler gibi biyokimyasal yapıların önemli kısımlarıdırlar.Karbohidratlar ayrıca ,hücre tanımasına ,temas inbihisyonuna  ve kan grubu maddelerinin antijenik özelliklerinde de rol oynar.

 

            En basit karbohidratlar olan monosakkaridler veya basit şekerler –glukoz gibi –küçük,monomerik moleküllerdir.En önemli karbohidratlarını çoğu ,bu monosakkaridlerin  beraber bağlanmasıyla  oluşturulur. Buna örnek olarak, 2 glukoz molekülünün  bağlanmasıyla oluşan bir disakkarid  olan maltoz verilebilir. Monosakkridlerin uzun polimerlerine –nişasta  amilozu gibi polisakkaridler denir. Monosakkaridlerin birçok çeşitleri olduğu için,polisakkaridler oldukça kompleks polimerlerdir.Bazı şekerler amino,sülfat ve fosfat grupları taşırlar.

 

 

 

MONOSAKKARİDLER

 

        Basit monomerik şekerler olan monosakkaridlerin en basit formülü (CH2O) n olarak düşünülür;ancak n=1 olunca,formaldehid de (H2C=O) aynı formüle sahip görünmekle birlikte ,bir şeker değildir.Monosakkaridlerin en küçük molekülü olarak n=3 olan gliseraldehid ve dihidroksiaseton kabul edilir.

 

            Gliseraldehid ,monosakkaridlerin aldozlar sınıfından  bir aldehidtir.(oz eki şeker yapıları adlandırırken kullanılır).Dihidroksiasaton  ketozlar olarak adlandırılan monosakkaridlerdendir ve keton yapısına sahiptir.Ayrıca karbon yapısı açısından gliseraldehid ve dihidroksiaseton triozlar olarak adlandırılır.

 

Stereoizomerizm

 

            Bir moleküldeki karbon atomunun dört valansına değişik atom veya atom grupları bağlanmışsa,buna asimetrik karbon atomu denir.Gliseraldehin 2.Catomuna 4 farklı yapı bağlanmıştır. Bu nedenle, gliseraldehidin 2 enantiomeri vardır.Bunlar birbirlerinin ayna hayali olup, D ve L yapıları olarak belirtilir.

 

 

        CHO                                                           CHO

        │                                                                 │

 H –  C  – OH                                              HO –C- H

        │                                                                 │

        CH2OH                                                       CH2OH

 

D- Gliseraldehid                                      L- Gliseraldehid

 

 

1. ve 3.karbon asimetrik olmadığından,yazılış şekli özel bir durum göstermez,ancak 2. karbon üzerindeki  grupların yönü önemlidir.

 

Polarize ışığı sağa çevirenler için (+),sola çevirenler için (-) işaretleri kullnılır.:örnek;D (+) glukoz

 

 

Pozisyon izomerisinde: -CO – karbonil grubu durumunaki değişiklik söz konusudur.Aldozlardan ketozlara geçişte gözlenir.

 

……………………. CHOH – CHO (1) Aldoz

……………………. CO – CH2 OH (2) Ketoz

 

Enantiomerler :Optik izomeri özelliğine sahiptirler. Birbiri ile ayna görüntüsü durumunda konum  verirler (D-L)

 

Epimerler : Bu tip , birçok asimetrik karbondan sadece birininsöz konusu olduğu izomerdir.Epimer tipte ayna görüntü yoktur.Karbohidrattan birinin üzerindeki grubun yerleşim yönü farklıdır.

            Mannoz  _________________ Glukoz (C2)

Galaktoz _________________ Glukoz (C4)

 

Anomerler : Düzleme göre,hemiasetal durumda  – OH pozisyonuyla ilgili değişiklik tipini kapsar. Çözeltideki monosakkaridin aldığı formdur. Anomerik C üzerindeki –OH yönü

halka düzleminde aşağıdaysa α ,yukarıdaysa β

 

Konformerler : Sandalye formu – Kayık formu. Sandalye formu enerji yönünden daha stabildir.

      

      4C’lu şekeler Tetrozlardır , 5C’lu şekerler pentozlar , 6C’lular hegsozlar olarak adlandırılır. Aldopentoz yapısı 3 asimetrik C atomu taşır.Bu nedenle 23 =8 stereoizomerleri vardır. Ketopentozların 2 asimetrik Catomu vardır, bu nedenle 4 izomeri söz konusudur. D – Ribuloz , D-Ksiluloz pentozlara örnek verilebilir. Genelde bir monosakkaridin stereoizomer sayısı 2n ile gösterilir; n,moleküldeki asimetrik karbon sayısıdır.

 

İnsan organizmasında monosakkaridlerin genellikle D – formları rol alır.

 

 

MONOSAKKARİDLERİN TÜREVLERİ

 

A.Fosfat Esterleri

 

AMP,ATP,nükleik asitler gibi birçok yapılarla şekerler fosfat esterleri halindedir.Ayrıca monosakkaridlerin metabolizmasında şekerlerin fosfat esterleri vital rol alırlar.Şeker fosfat esterleri oldukça asidiktir.İyonizasyonlarının  ilk iki safhasında pKa değerleri 1-2 ve 6-7 civarındadır.

Bu nedenle,fizyolojik ortamda bu yapılar mono ve dianyon karışımı şeklindedir.

 

B.Asitleri ve Laktonları

 

            Monosakkaridlerin oksidasyonu,kullanılan okside edici ajana bağlı olarak,değişik şekilde olur. Örneğin bir aldozun,alkali Cu (II) ile (fehling solusyonu) hafif oksidasyonu,aldonik asit oluşumuna yol açar.Reaksiyon sonucu kırmızı renkli Cu2O çökeleği oluşumu,şeker ölçümü için klasiktir.Oksidasyon 6. C üzerinde olursa ,bunlara üronik asitler adı verilir.

 

C.Alditolleri

 

Şekerdeki karbonil grubunun redüksiyonu polihidroksi yapılar verirki bunlar alditoller olarak adlandırılır.Doğada bulunan önemli alditollerden eritritol, D – mannitol, D-glukitol (Sorbitol) sayılabilir

 

 

D.AMİNO ŞEKERLER

 

E.GLİKOZİDLER

belgesi-471