HEKSOZ: ÖZELLIKLER, FONKSIYONLAR, TÜREVLER - COĞRAFYA - 2024

Bir heksoz olan ampirik formülü C altı karbon atomuna sahip olan karbonhidrat ve bir ₆ H ₁₂ O ₆ . Karbonhidratlar veya sakkaritler (Yunanca, sakcharon = şeker) polihidroksi-aldehitler veya polihidroksi-ketonlardır.

Doğada en bol bulunan monosakkarit, dekstroz olarak da adlandırılan altı karbonlu bir şeker olan glikozdur. Glikoz biyosentezi, fotosentez yoluyla karbondioksit ve sudan gerçekleşir.

Kaynak: NEUROtiker

Bitkilerde, glikozdan, yapısal bir polisakkarit olan selülozun ve bir yedek polisakkarit olan nişastanın sentezi meydana gelir. Heterotrofik organizmalarda, glikoz oksidasyonu, enerji üretimi için merkezi metabolik yoldur.

karakteristikleri

Heksozlar iki tipte olabilir: 1) aldozlar (veya aldoheksozlar), burada karbon 1 (C-1) bir aldehit fonksiyonudur; veya 2) karbon 2'nin (C-2) keto fonksiyonu olduğu ketozlar (veya aldocetozlar). Karbonların geri kalanı ikincil veya birincil alkollerdir.

Aldoheksozlarda, karbon 1 (C-1) ve karbon 6 (C-6) dışında tüm karbonlar kiraldir, yani dört asimetrik merkeze sahiptirler. Ketoheksozlarda C-3, C-4 ve C-5 olmak üzere üç asimetrik merkez vardır.

Doğada, L konfigürasyonuna sahip heksozlar gibi şekerler, D konfigürasyonuna sahip şekerlere göre daha az miktarda bulunur.

Aldehit işlevi veya heksozların keto işlevi, siklik hemiasetaller veya hemiketaller oluşturmak için molekül içi bir reaksiyonda ikincil bir hidroksil grubu ile reaksiyona girer. Altı üyeli siklik şekerler piranözdür ve beş üyeli şekerler furanozdur.

Siklik şekerde, aldehit ve keto gruplarının karbonil karbonu, anomerik karbon adı verilen yeni bir kiral merkez haline gelir. Bu karbonun konfigürasyonu alfa veya beta olabilir, yani iki anomer üretir.

Heksozların farklı biçimleri vardır

Piranozları oluşturan altı atom düzlemsel değildir, ancak büyük ikame edicilerin işgal ettiği iki sandalye benzeri şekle sahiptir: a) ekvator pozisyonları veya b) eksenel pozisyonlar. Bu biçimler, kovalent bağlar kopmadan birbirine dönüştürülebilir.

Halka ikame edicileri arasındaki stereokimyasal etkileşimler, bu konformasyonların göreceli kararlılığını etkiler. Bu nedenle, en kararlı konformasyon, en büyük grubun ekvator pozisyonunda olduğu konformasyondur.

Belirli bir grubun kimyasal reaktivitesi, konformasyonel konumundan etkilenir. Bir örnek, ekvatoryal konumu işgal ettiğinde, eksenel konumu işgal ettiğinden daha kolay esterlenen hidroksil grubudur (-OH).

Bir aldoheksoz olan Β-D-glikoz, tüm ikame edicilere ekvator pozisyonunda sahiptir ve bu da onları esterleşmeye daha duyarlı hale getirir. Bu reaksiyon, şekerler arasında kovalent bağların oluşumu için önemlidir. Bu, β-D-glikozun neden doğadaki en bol şeker olduğunu açıklayabilir.

Heksozlar glikosidik bağlar oluşturabilir

Heksozlar gibi monosakkarit birimleri, bir şeker molekülünün anomerik karbonu başka bir şeker molekülünün hidroksil grubu ile reaksiyona girdiğinde oluşan O-glikosidik bağlar yoluyla kovalent olarak bağlanabilir. Bu reaksiyonun sonucu, bir hemiasetalden bir asetal oluşumudur.

Bir örnek, a-D-glikopiranozun anomerik karbonu olan C-1'in, başka bir β-D-glikopiranozun C-4 hidroksil grubu ile reaksiyonudur. Ondan α -D-glikopiranosil- (1®4) -D-glikopiranoz oluşur.

Glikozidik bağlanma reaksiyonu, yoğunlaşma reaksiyonu adı verilen bir su molekülünün uzaklaştırılmasını içerir. Ters reaksiyon, glikosidik bağın hidrolizi ve kırılmasıdır.

Heksozlar ve oksidasyon-indirgeme reaksiyonları

Anomerik karbon atomu glikosidik bağlar oluşturmayan şekerlere indirgeyici şekerler denir. Heksoz glikoz, mannoz ve galaktoz gibi tüm monosakkaritler şekerleri indirgiyor. Bunun nedeni, aldozların veya ketozların bir oksitleyici maddeye elektron bağışlaması veya indirgeyebilmesidir.

Fehling (veya Benedict) ve Tollens reaktifleri ile şekerleri azaltmak için klasik bir test yapılır. Örneğin, indirgeyici bir şeker, bir amonyum çözeltisinde (Tollens reaktifi) bulunan Ag ⁺ 'yı azaltabilir . Bu reaksiyon, reaksiyonun gerçekleştiği kabın dibinde metalik gümüş üretir.

Glikoz oksidaz enzimi tarafından katalize edilen bir reaksiyon yoluyla, D-glikozun anomerik karbonu bir çift elektron kaybedilerek oksitlenir ve oksijen bir çift elektron alarak azaltılır. Bu reaksiyonun iki ürünü vardır: D-glukono-d-lakton ve hidrojen peroksit.

Şu anda, kandaki glikoz konsantrasyonu, glikoz oksidaz ve peroksidaz kullanan bir testle belirlenmektedir. Bu son enzim, bir oksidasyon-indirgeme reaksiyonunu katalize eder.

Peroksidaz substratları, hidrojen peroksit ve oksitlenmiş bir kromojenik maddedir. Bu reaksiyon, bir spektrofotometre kullanılarak ölçülebilir.

Heksoz türevleri

Hidroksil grubu başka bir ikame edici ile değiştirilen birçok heksoz türevi vardır. Örneğin, glukoz, galaktoz ve mannozun C-2 hidroksil grubu, sırasıyla glukozamin, galaktozamin ve mannosamin oluşturan bir amino grubu ile değiştirilir.

Sıklıkla amino grubu asetik asitle yoğunlaşarak N-asetilglukozamin oluşturur. Bu glukozamin türevi, bakterilerin hücre duvarında bulunur.

N-asetilmannosamin türevi, sialik asit olarak bilinen N-asetilnöraminik asittir. İkincisi, hücrelerin yüzeyindeki glikoproteinlerde ve glikolipidlerde bulunur ve diğer hücreler tarafından tanınmada rol oynar.

Aldoheksoz glikoz, galaktoz ve mannozun birincil alkol grubu olan C-6'nın spesifik oksidasyonu, üronik asitler üretir. Bu ürünler, birçok polisakkaridin parçası olan D-glukuronik asit, D-galakturonik asit ve D-mannuronik asittir.

Üronik asitler, molekül içi esterleşmeye uğrayabilir. Beş veya altı atomlu laktonlar oluşturur. Örneğin askorbik asit (C vitamini) bitkiler tarafından sentezlenir.

Hidroksil grubunun (-OH) L-galaktoz veya L-mannozun C-6'sında bir hidrojen atomu ile ikame edilmesi, sırasıyla L-fukoz veya L-ramnoz üretir. L-fukoz, glikoproteinlerde ve glikolipidlerde bulunur. L-ramnoz, bitkilerdeki polisakkaritlerde bulunur.

Doğada en yaygın olan heksozlar ve işlevleri

glikoz

Sembol: Glc. Aldoheksoz veya glukoheksozdur. D-glikoz enantiyomeri (sembol D-Glu), L-Glc enantiyomerinden daha yaygındır. D-Glc bitkilerde, balda, üzümlerde ve hayvanların kanında bulunur. Canlılar için bir enerji kaynağıdır. Glikojen, selüloz, nişasta ve laktoz sentezi için bir öncü görevi görür.

Fruktoz

Sembol: Fru. Bir ketoheksoz veya fruktoheksozdur. D-fruktoz enantiyomeri genellikle fruktoz olarak bilinir. Bu şeker, örneğin meyvelerde, balda ve menide bulunur.

Galaktoz

Gal sembolü. Aldoheksoz veya galatoheksozdur. D-galaktoz, L-galaktozdan daha yaygındır. D-galaktoz beyin şekeridir. Nadiren ücretsizdir. Genellikle bitkilerde, hayvanlarda ve mikroorganizmalarda oligosakkaritler ve polisakkaritler formunda bulunur.

mannoz

Sembol: İnsan, aldoheksoz veya mannoheksozdur. D-mannoz formu, manna ve hemiselülozda yaygın olarak dağılmıştır. Dalları oluşturan glikoproteinlere N-bağlı oligosakkarit olarak bulunur.

Ramnosa

Sembol: Rha. Bitkilerin glikozitlerinde, zamk ve müsilajların polisakkaritlerinde, bitkilerin hücre duvarlarında ve flavonoidlerde bulunan bir aldoheksozdur.

Referanslar

1. Cui, SW 2005. Gıda karbonhidratları: kimya, fiziksel özellikler ve uygulamalar. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger biyokimya ilkeleri. WH Freeman, New York.
3. Rastall, RA 2010. Fonksiyonel oligosakkaritler: uygulama ve üretim. Gıda Bilimi ve Teknolojisinin Yıllık İncelemesi, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Karbonhidrat kimyası ve biyokimya yapısı ve mekanizması. Kraliyet Kimya Derneği, Cambridge.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbonhidratlar: yaşamın temel molekülleri. Elsevier, Amsterdam.
6. Tomasik, P. 2004. Gıda sakkaritlerinin kimyasal ve fonksiyonel özellikleri. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biyokimyanın temelleri - moleküler düzeyde yaşam. Wiley, Hoboken.