BİY 315 KARBOHİDRATLAR. Yrd. Doç. Dr. Ebru SAATÇİ Güz Yarı Dönemi

Transkript

1 BİY 315 KARBOHİDRATLAR Yrd. Doç. Dr. Ebru SAATÇİ Güz Yarı Dönemi

2 Karbohidratlar Karbohidratlar, temel elementleri C,H ve O olan, aktif aldehit veya keton grupları içeren polihidroksi alkollerdir. O O H OH -C-H C R C OH (Primer alkol) R C CH3 (Sekonder alkol) Aldehit keton H H Genel formülleri C n (H 2 O) n yada C n H 2n O n dir. Basit k.h. adlarının sonuna OZ eki konularak adlandırılır (Glukoz,Eritroz, Riboz, v.b.).

3 Fonksiyonları Önemli enerji kaynağıdırlar (ATP). DNA ve RNA sentezinde (riboz ve deoksiriboz) önemlidirler. Polisakkaritler bitki ve bakterilerin hücre duvarlarında yapısal unsurudurlar (selüloz kitin). Yağlar ve proteinlerle birlikte değişik kompleksler kurarlar (glikolipit - glikoprotein). Kan gruplarının oluşumuna katkı sağlarlar (glikolipitler). Hücrelerin birbirlerini tanımalarını sağlar (glikoproteinler). İskelet eklemlerini kayganlaştırırlar ve hücreler arası yapışmayı sağlarlar (mukopolisakkaritler).

4 Beyin dokusu enerji ihtiyacı açısından büyük ölçüde karbohidratlara bağımlıdır ve kan glukozunun düşüklüğü (hipoglisemi) bu organda ciddi fonksiyon bozukluklarına yol açar (beynin 1 saatte ki glukoz ihtiyacı 6 g dır).

5 Sınıflandırılmaları Karbohidratlar, polimerizasyon derecesine göre üç sınıfa ayrılırlar. Monosakkaritler, karbohidratların en basitleridirler. İki monosakkaritin birleşmesiyle disakkaritler oluşurlar. Oligosakkaritler, 3-9 arasında aynı ya da farklı monosakkaritlerin birleşmesiyle oluşurlar; serbest olarak bulunmazlar. Polisakkaritler, monosakkarit polimerleridirler; 10 ve daha fazla monosakkarit içerirler.

6 Monosakkaritler Hidroliz yoluyla daha küçük moleküllü basit karbohidratlara ayrışmazlar; oligosakkaritlerin ve polisakkaritlerin alt ünitelerini oluştururlar. Monosakkarit moleküllerinin omurgası, tüm karbon atomlarının tek bağlarla bağlandığı dallanmamış bir karbon zinciridir. C C C C C C Karbonil grubu karbon zincirin bir ucunda ise, monosakkarit bir aldehittir ve aldoz olarak isimlendirilir. Karbonil grubu karbon zincirin bir ucunda değilse monosakkarit bir ketondur ve ketoz olarak isimlendirilir.

7 Monosakkaritler, moleküllerindeki toplam karbon sayılarına göre de sınıflandırılırlar.

8 Aldo ve Keto Şekerler Aldo şekerler D-Gliseraldehitten türerler. Keto şekerler Dihidroksiasetondan türerler.

9 D-ALDEHİT AİLESİ

10 D-KETOZ AİLESİ

11 Doğada monosakkaritlerin çeşitli izomer formları vardır. D- ve L-izomerler (enantiyomerler) epimer şekerler enol şekerler α-ve β- formları (anomerler)

12 Enantiyomerler Monosakkaritlerin D- ve L- izomerleri optikçe aktiftirler. Birinin çözeltisi polarize ışığın düzlemini sağa (+) çevirir, diğerinin çözeltisi ise aynı derecede sola (-) çevirir. Canlı organizmada bulunan heksozların çoğu D- izomerlerdir. Örneğin kandaki glukoz, D-glukozdur.

13 Glukozun, D- ve L- izomerleri (enantiyomerler) optikçe aktiftir. D- glukoz polarize ışığın düzlemini sağa (+) çevirir, L-glukoz ise aynı derecede sola (-) çevirir. D- ve L- izomerleri eşit miktarlarda içeren karışımın optik aktivitesi yoktur. Böyle karışımlara rasemik karışım veya rasemat denir.

14 Epimerler Epimer şekerler ismi, yalnızca bir asimetrik karbon atomu etrafındaki konfigürasyon bakımından farklı olan iki monosakkarit için kullanılır. Glukozun C-2 de epimeri mannozdur; C-4 de epimeri ise galaktozdur.

15 Enoller Enol şekerler ismi, enolleşme (enolizasyon) ara basamağından geçerek birbirlerine dönüşebilen monosakkaritler için kullanılır. Glukoz, mannoz ve fruktoz, enol şekerler olarak da bilinirler.

16 α- ve β- formları Monosakkaritlerin α- ve β- formları, 5 ve daha fazla karbonlu monosakkaritlerin sulu çözeltilerde halkalı yapılar meydana getirmeleri sonunda ortaya çıkar.

17 D-Glukoz, piran halkasına benzeyen halkalı yapıda, hafifçe farklı optik özellikleri olan, α-d-glukopiranoz ve β-d- Glukopiranoz diye adlandırılan iki farklı forma sahiptir.

18 D-Galaktoz, piran halkasına benzeyen halkalı yapıda, hafifçe farklı optik özellikleri olan, α-d-galaktopiranoz ve β-d- Galaktopiranoz diye adlandırılan iki farklı forma sahiptir.

19 D-Fruktoz, furan halkasına benzeyen halkalı yapıda, hafifçe farklı optik özellikleri olan, α-d-fruktofuranoz ve β-d- Fruktofuranoz diye adlandırılan iki farklı forma sahiptir.

20 D-riboz ve diğer beş karbonlu monosakkaritler, furanoz ve piranoz halka yapılarının birinde olabilirler.

21 Monosakkaritlerin halka formlarını göstermek için, genellikle Haworth perspektif formülleri kullanılır. Piranoz halkası, gerçekte düzlemsel değil, sandalye veya kayık şeklini alma eğilimindedir.

22 Glukoz Karbonhidratların önemli bir kısmı glukoza çevrilir Glukoz hayvanların ve insanların kanında dolaşan karbohidrat formudur Tabiatta en çok bulunan şekerdir, meyvelerde bulunur, özellikle üzümde üzüm şekeri olarak bilinir Ticari olarak glukoz nişastanın hidrolize edilmesi ile elde edilir

23 Galaktoz Doğada serbest halde bulunmaz, yağlarla bileşik oluştururlar (galaktolipitler). Bitkilerde kloroplastların yapısında yer alır fotosentez olayında önemli rol oynar. Hayvanlarda beyin ve sinir dokunun önemli yapı taşlarındadır. Laktozun hidrolizi sonucu açığa çıkar. Laktoz glukoz + galaktoz

24 Früktoz Doğal olarak oluşan bir ketoheksozdur. Balda serbest olarak bulunur ve bala tat verir. Sükrozun yarısını oluşturur. Früktozun değişik fosforik asitlerle oluşturduğu bileşikler metabolizma olaylarında önemlidir.

25 Mannoz Bitkisel kaynaklı besinlerde çoğunlukla diğer moleküllere bağlı olarak bulunur. Hayvanlarda ince barsak hücre zarının barsak boşluğuna bakan kısmında yer alan mannanları oluşturur. Kan gruplarını tayin eden maddelerin oluşumunda yer alır.

26 MONOSAKKARİTLER, P VE N gibi gruplarla ester bileşikler oluştururlar.

27 Disakkaritler İki şeker molekülünün bir araya gelerek GLİKOZİDİK BAĞ oluşturmasıyla meydana geliler. Şekerler değişik şekillerde bir araya gelebilir (α-ve β-glikozidik bağ) α-glikozidik bağ

28 Sükroz Glukoz ve früktozdan meydana gelir Şeker pancarı ve kamışında bolca bulunur. Çay şekeri olarak bilinir. İnce barsak hücreleri tarafından salgılanan SUKRAZ veya İNVERTAZ enzimi ile D-glukoz ve D-fruktoza hidroliz edilir. α- D-Glukoz β (1-2) D- Fruktoz

29 Maltoz ve izomaltoz Maltoz Serbest halde bulunmazlar, nişastanın ağız içinde ve ince barsakta hidrolizi neticesinde oluşurlar.

30 Selobiyoz Selüloz molekülünün hidrolizi sonucu ara madde olarak açığa çıkar Selobiyoz, selobiyaz enzimi vasıtasıyla iki molekül glukoza hidrolize edilir

31 Laktoz Glukoz ve galaktozdan oluşur Süt şekeridir ve yeni doğanlar için enerji kaynağıdır. Sindirim kanalını uyarır, fizyolojik gelişimi sağlar. Patojen bakterilerin çoğalmasını önler. Laktoza toleransı olmayan bireyler mevcuttur. β (1,4) glikozidik bağ

32 Polisakkaritler Bir çok şeker molekülünün bir araya gelmesi ile oluşur. Glukoz yapıda en çok bulunan şekerdir ve polisakkaritin tipini (formu) tayin eder. Bir çok polisakkarit tek tip şekerden meydana gelir ve HOMOPOLİSAKKARİT olarak adlandırılır (nişasta, selüloz, glikojen). Birden çok şeker tipi içerenlere HETEROPOLİSAKKARİT denir (hemiselüloz, pektin).

33 Bazı polisakkaritler dallanma gösterir, bu tür yapılara DEPO POLİSAKKARİTLER denir (nişasta, glikojen) Dallanma göstermeyenlere ise YAPISAL POLİSAKKARİTLER denir (selüloz)

34 Depo Polisakkaritleri Nişasta Depo polisakkarit, homopolisakkarit Tahıl ve yumrularda bol bulunur. Amiloz ve amilopektin kısımlarından oluşur. Amiloz, adet glikozun α-(1-4) glikozidik bağla oluşturduğu dallanmamış yapıdır (%20-30). Amilopektin, dallanmış yapı gösterir. Amilozdan her 8-9 glukoz ünitesinden sonra α-(1-6) glikozidik bağla ayrılır. Her dalda yaklaşık adet glukoz bulunur.

35 Nişastanınmolekül yapısı

36 Glikojen Hayvanlarda karaciğer ve kaslarda yer alan bir depo polisakkarittir. Nişastaya benzer dallanma gösterir, fakat dallanma daha sık aralıklarla gerçekleşir (3-5 glikoz). Glikojen yapısında glikoz taşır. Glikojen metabolizması hormonal kontrol altındadır (insülin x glukagon).

37 α-(1-4)-d-glukoz polimeridir.

38 Yapısal Polisakkaritler Selüloz β-d- Glukoz polimeridir. Doğada en çok bulunan polisakkarittir. Bitkilerde organik maddenin %50 sini oluşturur. Hayvanlar ve insanlar bu polimeri hidrolize edecek enzimleri üretemez. Ruminant hayvanların ön mide (rumen ve retikulum) adı verilen kısmında yaşayan mikroorganizmalar tarafından salgılanan enzimler hidrolize eder (selülaz enzimi).

39

40 Kitin - mantar,böcek ve kabukluların hücre duvarı bileşeni

41 GLİKOPOLİSAKKARİTLER Mikroorganizmaların hücre duvarının yapısal bileşenleridir. NAM ve NAG monosakkarit ve peptidlerle kompleks oluşturur.

42 GRAM POZİTİF HÜCRE DUVARI

43 GRAM NEGATİF HÜCRE DUVARI

44 ASİT MUKOPOLİSAKKARİTLER 1-HİYALÜRONİK ASİT (HA): Eklemlerde kayganlığı sağlayan, organizmayı bakteri ve diğer mikroorganizmalara karşı koruyan HA, dokularda ve diğer vücut sıvılarında (deri, göbek bağı, kemik, sinovial sıvı gibi ) serbest veya proteinlere bağlı olarak bulunurlar.

45 2-HEPARİN: Antikoagülan özelliği olan heparin, genellikle mast hücreleri tarafından sentez edilirler. Karaciğer, akciğer, dalak ve timus gibi organlarda bulunur, dolaşımda bazofiller tarafından taşınır.

46 3-KONDROİDİN SÜLFAT A,B,C: A ve C kornea, kartilaj, tendon ve göbek bağının yapısında bulunur. Akciğerlerden izole edilen kondroidin sülfat antikoagülan özelliği nedeni ile β-heparin olarak bilinir. H COO - H OH O H β O OSO 3 CH 2 OH H O H O β-1-4 H H O H H OH H HN C CH 3 GlcUA GalNac

47

48 ZAR BİLEŞENLERİ Lektin: insan eritrositlerini aglutine eder.

49 Selektin Hücre-hücre tanınmasına ve adezyona aracılık eden plazma zarında bulunan lektin ailesidir. Bir enfeksiyon veya yara bölgesine lenfosit hareketinde lektinligand etkileşmesi rol oynar.

50 Karbohidratların Analizi Monosakkaritler yapılarındaki aldehit ve keton gruplarından ötürü İNDİRGEN özellik gösterirler. FEHLİNG ve BENEDİCT gibi ayıraçlarla NİCEL ve NİTEL tayinleri yapılabilmektedir. Enzimatik analizlerde vardır (Glukoz oksidaz, gibi). Aldehit ve Keton grupları DİFENİL HİDRAZİN molekülü ile etkileşerek OSAZON ları oluştururlar. Her biri farklı osazonları oluşturdukları için osazon yöntemi ile birbirlerinden kolaylıkla ayrılırlar.

51 OSAZON

52 Benedikt Testi Glukoz, alkalen ortamda hazırlanmış Cu 2+ içeren bir ayraçla ısıtılırsa bakır Cu 1+ haline indirgenir, glukoz da glukonik aside dönüşür. Bu sırada ortamın rengi maviden sarı-kırmızıya döner. Bu reaksiyon Benedict testinin esasını oluşturur. Benedict Ayracı, CuSO 4, sodyum karbonat ve sodyum sitrat kullanılarak hazırlanır ve Benedict ayracında bakır iki değerlikli Cu(OH) 2 halinde ve çökelmemiş olarak bulunur. Bakırın çökelmesini engelleyen sodyum sitrattır.

53

54 GLİKOLİPİTLER Tüm vücuda dağılmış olarak bulunan glikolipitler (Glikosfingolipitler), karbohidratların lipitlere bağlanması ile meydana gelirler. FONKSİYONLARI: Membran yapısının idamesinde önemlidirler. Sinir hücrelerinin önemli bileşenleridir. Hücre-hücre etkileşiminde belirleyicilerdir (antijen). Mikroorganizmaların (virus, mikrobial toksinlerin) bağlanmalarına aracılık eder. Çeşitli kanser türlerinde koruyucu kimyasal ajan ve kimyasal marker olarakta görev alırlar. Growth faktörler, sitokinler gibi sinyal ileitimnde İKİNCİL MESAJCI lar gibi fonksiyon gösterirler.

55 Kan grubu antijenleri Kan grubu antijenleri: Glukoz, galaktoz, N-asetil-galaktozamin ve fükozdan oluşan karbonhidrat yapısı, eritrosit membranlarında sfingolipitlere bağlanarak kan grubu antijenlerini meydana getirir. Eritrositlerdeki temel kan grubu antijeni O grubu antijenidir. Bu antijenin karbonhidrat kısmı glukoz-galaktoz-nasetilgalaktozamin-galaktoz ve fükoz dan oluşur. Lipit kısmında ise sfingozin(amino-alkol) ve yağ asidi bulunur. O grubu antijenine N-asetilgalaktozamin eklenmesiyle A grubu antijeni, galaktoz eklenmesiyle B grubu antijeni meydana gelir.

56

57 Glikosfingolipitler -Shingomiyelin (Şeker kalıntısı yok) Önemli Glikosfingolipitler: -Serebrosid:(tek şeker) -Globosid: (oligosakkarit) -Sulfatidler (asit şeker) -Gangliosidler (çoklu asit şeker)

58 Kompleks gangliositler doku-organ özgüllüğünde ve sinirlerde impuls iletiminde etkilidirler.