KARBONHIDRAT SINIFLANDIRMASI (RESIMLERLE) - BESLENME - 2025

Karbonhidrat sınıflandırma türevleri ve gıdalara göre göre onları oluşturan birimlere göre, karbonil grubunun konumuna bağlı olarak, karbon atomu sayısına uygun olarak, işlevlerine göre yapılabilir.

Karbonhidratlar, karbonhidratlar veya sakkaritler, yanması sonucunda karbondioksit ve bir veya daha fazla su molekülünün açığa çıkmasına neden olan karbon, hidrojen ve oksijen atomlarından oluşan kimyasal bileşiklerdir. Doğada yaygın olarak dağılmış moleküllerdir ve hem yapısal hem de metabolik açıdan canlılar için temel öneme sahiptirler.

Bir heksoz olan glikozun döngüsel yapısı (Kaynak: Edgar181, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Genellikle, herhangi bir karbonhidratın formülünü temsil etmenin en iyi yolu Cx (H2O) 'dur ve bu, kısaca "hidratlanmış karbon" anlamına gelir.

Bitkilerde karbonhidratların büyük bir kısmı fotosentez sırasında karbondioksit ve sudan üretilir ve daha sonra yüksek moleküler ağırlıklı komplekslerde (örneğin nişastalar) depolanabilir veya yapı ve destek vermek için kullanılabilir. bitki hücreleri (örneğin selüloz).

Hayvanlar da karbonhidratlar (glikojen, glikoz, fruktoz vb.) Üretir, ancak bunu yağlar ve proteinler gibi maddelerden yaparlar. Buna rağmen, hayvan organizmaları için metabolize edilebilir karbonhidratların ana kaynağı bitkilerden gelen karbonhidratlardır.

İnsanlar için en önemli doğal karbonhidrat kaynakları, genellikle buğday, mısır, sorgum, yulaf ve diğerleri gibi tahıllardır; örneğin patates, manyok ve muz gibi yumrular; mercimek, fasulye, bakla vb. baklagil bitkilerinin pek çok tohumları

Etçil hayvanlar, yani diğer hayvanlarla beslenenler, hayatta kalmak için dolaylı olarak karbonhidratlara bağımlıdırlar, çünkü avları veya avlarının avı, bitkilerde bulunan yapısal ve depolayıcı karbonhidratlardan yararlanabilen otçul hayvanlardır. onları sindirip protein, kas ve diğer vücut dokularına dönüştürürler.

İşlevlerine göre sınıflandırma

Karbonhidratlar genel işlevlerine göre iki büyük sınıfa ayrılabilir: yapısal karbonhidratlar ve evrensel olarak sindirilebilir karbonhidratlar veya polisakkaritler.

Yapısal karbonhidratlar

Yapısal karbonhidratlar, tüm bitki hücrelerinin duvarının bir parçası olanların yanı sıra, farklı bitki türlerinin dokularını karakterize eden ve belirli bir destek ve "yapı iskelesi" işlevini yerine getiren ikincil birikintilerdir.

Selülozun genel yapısı (Kaynak: Vicente Neto, Wikimedia Commons)

Bunların arasında ana bitki polisakkariti selülozdur, ancak lignin, dekstranlar, pentozanlar, agar (alglerde) ve kitin (mantarlarda ve birçok eklembacaklıda) da öne çıkmaktadır.

Sindirilebilir karbonhidratlar

Sindirilebilir karbonhidratlar ise, heterotrofik organizmaların ("kendi besinlerini sentezleyen" ototroflar dışında) bitkilerden elde edebildiği ve hücrelerini farklı metabolik yollarla beslemek için kullanabildiği karbonhidratlardır.

Temel sindirilebilir karbonhidrat, bitkilerdeki yumru köklerde, tahıl tohumlarında ve diğer birçok depolama yapısında bulunan nişastadır. Bu, iki benzer polisakkarit türü, amiloz ve amilopektinden oluşur.

Bununla birlikte, örneğin, birçok bitki türünün meyvelerinde büyük miktarlarda bulunan fruktoz gibi daha basit şekerler de çok önemlidir.

Arılar tarafından üretilen ve önemli ticari değeri olan bir madde olan bal aynı zamanda zengin bir sindirilebilir karbonhidrat kaynağıdır, ancak hayvansal kökenlidir.

Glikojen, hayvanlarda önemli bir yedek polisakkarittir (Kaynak: Alejandro Porto, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Pek çok durumda "hayvan nişastası" olarak kabul edilen glikojen, hayvanlar tarafından sentezlenen yedek bir polisakkarittir ve sindirilebilir karbonhidratlar grubuna dahil edilebilir.

Karbon atomu sayısına göre sınıflandırma

Karbon atomlarının sayısına bağlı olarak karbonhidratlar şunlar olabilir:

- Üç karbonlu triozlar (örnek: gliseraldehit)

- Dört karbonlu tetrosas (örnek: eritroz)

- Beş karbonlu pentozlar (örnek: riboz)

- Altı karbonlu heksozlar (örnek: glikoz)

- Yedi karbonlu heptozlar (örnek: sedoheptuloz 1,7-bifosfat)

Glikoz ve mannoz için olası hemiasetal yapıların diyagramı (Kaynak: Karlhahn, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Genel olarak pentazlar ve heksozlar, bir iç hemiasetal grubun oluşumu sayesinde, yani bir aldehit grubu veya bir alkol ile bir keton grubu arasındaki birleşim sayesinde stabil halkalar şeklinde bulunabilir.

Bu halkalar 5 veya 6 "bağlantıya" sahip olabilir, dolayısıyla bunlar furan tipi veya buna uygun olarak furanoz ve piranozun oluşturulduğu piran tipi olabilir.

Karbonil grubunun konumuna göre sınıflandırma

Karbonil grubunun (C = O) monosakkaritlerdeki konumu da sınıflandırılmaları için kullanılan bir karakterdir, çünkü buna bağlı olarak molekül bir ketozis veya bir aldoz olabilir. Bu nedenle, örneğin aldoheksozlar ve ketoheksozların yanı sıra aldopentozlar ve ketopentozlar vardır.

Aldosas ve Cetosas (Kaynak: Pjvelasco, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Karbonil grubunu oluşturan karbon atomu 1. pozisyonda (veya bir uçta) ise, o zaman bu bir aldehittir. Bunun yerine, eğer 2. pozisyondaysa (veya başka bir dahili karbon atomunda), bir keton grubudur, bu yüzden bir ketozis olur.

Bir önceki bölümün triozlarını, tetrozlarını, pentozlarını ve heksozlarını bir örnek olarak ele alırsak, bu basit şekerlerin aldozlarının gliseraldehit, eritroz, riboz ve glukoz olduğunu, bu arada ketozların dihidroksiaseton, eritruloz, ribuloz ve sırasıyla fruktoz.

Onları oluşturan birim sayısına göre sınıflandırma

Karbonhidratların sahip oldukları birim sayısına, yani hidrolizinden kaynaklanan şeker sayısına göre şu şekilde sınıflandırılabilirler:

Monosakkaridler

Tek bir "şeker biriminden" oluştukları için en basit sakaritler veya şekerlerdir. Bu grupta, metabolizması neredeyse tüm canlı organizmaların hücrelerinde ATP formunda enerji üretimini içeren glikoz kadar metabolik olarak ilgili şekerler vardır. Galaktoz, mannoz, fruktoz, arabinoz, ksiloz, riboz, sorboz ve diğerleri de göze çarpmaktadır.

disakkaritler

Disakkaritler, adlarından da anlaşılacağı gibi, iki şeker biriminden oluşan sakkaritlerdir. Bu moleküllerin ana örnekleri laktoz, sukroz, maltoz ve izomaltoz, selobiyoz, gentiobioz, melibiyoz, trehaloz ve turanozdur.

Bir disakkarit olan maltozun kimyasal yapısı (Kaynak: NEUROtiker, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Oligosakkaritler

Hidrolize edildiğinde ikiden fazla “şeker birimi” salan karbonhidratlara karşılık gelirler. Belki de çok iyi bilinmemekle birlikte, bu grupta rafinoz, stachyose ve verbascosa seçilebilir. Bazı yazarlar disakkaritlerin de oligosakkaritler olduğunu düşünmektedir.

Polisakkaritler

Polisakkaritler, 10'dan fazla şeker biriminden oluşur ve aynı monosakaritin (homopolisakkaritler) veya farklı monosakkaritlerin (heteropolisakkaritlerin) nispeten karmaşık karışımlarının tekrar eden birimlerinden oluşabilir. Polisakkarit örnekleri, nişasta, selüloz, hemiselüloz, pektinler ve glikojendir.

Genellikle, disakkaritlerin, oligosakkaritlerin ve polisakkaritlerin "şeker birimleri" arasındaki birleşme, bir su molekülünün kaybı sayesinde meydana gelen, glikosidik bağ olarak bilinen bir bağ yoluyla gerçekleşir.

Türevlerinin sınıflandırılması

Doğada büyük öneme sahip birçok molekülde olduğu gibi, karbonhidratlar benzer veya kökten farklı işlevleri yerine getirebilen diğer bileşikler için "yapı taşları" olarak işlev görebilir. Buna göre bu tür türevler özelliklerine göre şu şekilde sınıflandırılabilir:

Fosfat esterleri

Genellikle, fosforil grubunun bir ester bağı yoluyla sakkarite bağlandığı fosforile monosakaritlerdir. Bunlar, hidrolizi termodinamik açıdan olumlu olan "aktive edilmiş bileşikler" olarak davrandıklarından, hücresel metabolik reaksiyonların büyük bir kısmı için son derece önemli moleküllerdir.

Öne çıkan örnekler arasında gliseraldehit 3-fosfat, glukoz 6-fosfat, glukoz 1-fosfat ve fruktoz 6-fosfat yer alır.

Asitler ve laktonlar

Belirli monosakkaritlerin belirli oksitleyici maddelerle oksidasyonunun ürünüdür. Aldonik asitler, glikozun alkali bakır ile oksidasyonundan kaynaklanır ve bunlar çözelti içinde laktonlarla denge halindedir. Oksidasyon enzimatik kataliz tarafından yönlendirildiğinde, laktonlar ve üronik asitler üretilebilir.

Alditoller, polioller veya şeker alkolleri

Bazı monosakkaritlerin karbonil grubunun oksidasyonu ile oluşurlar; bunların örnekleri eritritol, mannitol ve sorbitol veya glusitoldür.

Amino şekerler

Genellikle 2. pozisyonun karbonunda (özellikle glikozda) bir amino grubunun (NH2) eklendiği monosakarit türevleridir. En belirgin örnekler, glukozamin, N-asetil glukozamin, muramik asit ve N-asetil muramik asittir; galaktozamin de var.

Glukozamin kimyasal yapısı (Kaynak: Edgar181, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Deoxysugars

Hidroksil gruplarından birinde oksijen atomu kaybettiklerinde üretilen monosakkarit türevleridir ve bu nedenle "deoksi" veya "deoksisugar" olarak bilinirler.

Bunların en önemlileri, DNA omurgasını oluşturan 2-deoksiribozdur, ancak 6-deoksmanopiranoz (ramnoz) ve 6-deoksigalaktofuranoz (fukoz) da vardır.

Glikozidleri

Bu bileşikler, bir monosakkaridin anomerik hidroksil grubu ile farklı bir hidroksile bileşiğin bir hidroksil grubu arasındaki birleşimle bir su molekülünün ortadan kaldırılmasından kaynaklanır.

Klasik örnekler ouabain ve amygdalin, bir Afrika çalılığından ve buna bağlı olarak acı badem tohumlarından elde edilen yaygın olarak kullanılan iki bileşiktir.

Gıda hazırlamada kullanımına göre sınıflandırma

Küp şeker (Kaynak: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / "Würfelzucker - 2018 - 3564" / CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Son olarak, karbonhidratlar, bir yemek hazırlama sırasında kendilerine verilebilecek kullanıma göre de sınıflandırılabilir. Bu anlamda, sükroz (bir disakkarit), fruktoz (bir monosakkarit) ve daha az ölçüde maltoz (başka bir disakkarit) gibi tatlandırıcı karbonhidratlar vardır.

Benzer şekilde, örneğin nişasta ve pektinlerde olduğu gibi, kalınlaşan karbonhidratlar ve jelleşen karbonhidratlar vardır.

Referanslar

1. Badui Dergal, S. (2016). Gıda Kimyası. Meksika, Pearson Education.
2. Chow, KW ve Halver, JE (1980). Karbonhidratlar. ln: Balık Yemi Teknolojisi. FAO Birleşmiş Milletler Kalkınma Programı, Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü, Roma, İtalya, 104-108.
3. Cummings, JH ve Stephen, AM (2007). Karbonhidrat terminolojisi ve sınıflandırılması. Avrupa klinik beslenme dergisi, 61 (1), S5-S18.
4. Englyst, HN ve Hudson, GJ (1996). Diyet karbonhidratlarının sınıflandırılması ve ölçülmesi. Gıda kimyası, 57 (1), 15-21.
5. Mathews, CK, Van Holde, KE ve Ahern, KG (2000). Biochemistry, ed. San Francisco: Benjamin Cummings
6. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA ve Rodwell, VW (2014). Harper'ın resimli biyokimyası. McGraw-Hill.