KARBONHİDRATLAR Doç.Dr. Emine DIRAMAN
Makromoleküllerin en yoğun olanıdır Polihidroksi-alkollerin veya onların hidroliz ürünlerinin aldehit veya keton türevleridir Karbon, hidrojen ve oksijen içerir: 1:2:1(CH 2 O)n Suda kolayca çözünür Hücreler KH ları; Yapısal materyaller Taşınabilir enerji Enerjinin depolanabilir şekli olarak kullanırlar
Karbonhidratlar denildiğinde şekerlerden bahsedilir. Şekerler genel olarak oz eki ile tanımlanan bileşiklerdir. Glukoz, ksiloz, laktoz, fruktoz vs gibi. Şekerler, yakıt ve karbon kaynağı olarak hizmet ederler Karbonhidratlar, şekerleri ve polimerleri kapsar. Basit karbonhidratlar, monosakkaritler ya da basit şekerlerdir. Disakkaritler, bir kondenzasyon reaksiyonuyla iki monosakkaritden oluşurlar. Polisakkaritler, monosakkaritlerin polimerleridir
Karbonhidratlar içerdiği kimyasal içeriğe göre, konfigürasyonlarına göre çeşitli şekillerde sınıflandırılırlar. Karbonhidratları oluşturan monomerler, monosakkaritler olarak adlandırılırlar. İki monosakkaritin birleşmesiyle oluşan bileşiklere disakkaritler, 3 lü gruba trisakkaritler (triozlar), monsakkaritlerin polimer halindeki şekline de polisakkaritler denir. Karbonhidratlar yapılarındaki C sayısına göre de triozlar, tetrozlar, pentozlar, heksozlaar olarak isimlendirilirler. Karbonhidrat türevleri de vardır. Örneğin C vitamini, siyatik asit(bakteri duvarında yer alır ) bakterilerle mücadelede kullanılan sitrositibisin, şeker asitlerinden glukolinik asit vb.
MONOSAKKARİTLER Daha küçük birimlere hidroliz edilemeyen karbonhidrat birimleridir. Bunlar ya 1.C atomunda bir aldehit grubu taşırlar ya da 2.C atomlarında bir keto grubu bulundururlar. Genel olarak CH 2 O nun katları şeklinde bir molekül formüle sahiptirler. Monosakkaridler bir karbonil grubuna ve çok sayıda hidroksil gruplarına sahiptirler. karbonil grubu sonda ise şeker bir aldozdur, değilse şeker bir ketozdur. Aldehit grubu Keton grubu
Monosakkaridler basit karbonhidratlardır - Monosakkaridler tek başlarına bir şeker birimidirler - Her molekül hidroksil grupları ile bir karbonil grubu içerir - Monosakkaridler 3-7 karbon atomlu basit şekerlerdir - Ortak tipler 5-6 karbon içerirler: glikoz, galaktoz, riboz, deoksiriboz - Monosakkaridler hücresel işler için en önemli yakıttırlar - Monosakkaridler, ayrıca diğer monomerlerin (amino asitler, yağ asitleri) sentezi için ham madde olarak da görev alırlar.
Ketozlar Aldozlar Trioz şekerler Pentoz şekerler Heksoz şekerler
Bazı monosakkaritler tabiatta serbest halde bulunurlar. Örnek: kanda glikoz; meyvelerde fruktoz Bazı monosakkaritler (uzun zincirliler) aşağıda glikoz için verilende görüldüğü gibi sulu çözeltilerde halkasal yapıda olabilirler
Monosakkaridlerden glikoz ve fruktoz izomerdirler Glukoz, bir aldoz ve fruktoz bir ketoz olup yapısal izomerdirler. Bunlar aynı atomlara sahipler fakat bu atomların düzenlenişleri farklıdır Glukoz Fruktoz
ALDOŞEKERLER
KETOŞEKERLER
Stereoizomerizm Stereoizomerizm gösteren maddeler boşlukta birbirinin ayna hayali durumda yer alan maddelerdir. Bunların sahip oldukları atom veya atom grupları birbirine benzerler. Fakat bunlar aynı maddeler değildir. Atomların boşluktaki durumlarına göre bir molekül iki çeşit izomerizm gösterebilir. Buna stereoizomerizm, optik izomerizm veya geometrik izomerizm denir.
Glikoz, galaktoz ve mannoz altı C lu monosakkaritlerdir. Aldehit grubu taşırlar. Kapalı formülleri aynıdır. Fakat bu monosakkaritler birbirlerinden farklı aldohekzozlardır. Bunun nedeni molekülü kuran grupların konfigürasyonundan kaynaklanmaktadır. Kapalı formülleri aynı olan fakat taşıdıkları asimetrik C atomundan dolayı farklı olan bu bileşiklere geometrik izomerler, stereoizomerler veya enantiomorflar denir.
Şekerlerin yalnız bir C atomuna bağlı gruplarının konfigürasyonları farklı olan optik izomerlere de epimerler denir. Yani iki bileşik birbirinden 1 C atomu konfigürasyonlarına göre ayrılıyor ise bunlar birbirinin EPİMERİ dir Şekerlerin diğer C atomlarındaki grupları tamamen aynıdır. Böyle şekerlere epimer şeker denir. Bu şekerler hayvanların karaciğerindeki epimeraz adlı enzim tarafından kolayca birbirlerine çevrilir. Bu olaya da epimerizasyon denir. Glukoz ile galaktoz ve glukoz ile mannoz birer epimer şekerdir.
Eğer iki bileşik birbirinin epimeri ise örneğin glukoz ve galaktoz 4.C atomu etrafındaki konfigürasyona göre belirlenir. Eğer 4.C atomuna bağlı olan OH grubu solda olursa galaktoz, sağda olursa glukozdur. Böylece Glukoz ve galaktoz 4. C atomuna göre birbirinin epimeridir. Eğer 2.C atomundaki -OH grubu solda ise mannoz, sağda ise glukozdur. Glukoz ve mannoz 2.C atomuna göre birbirinin epimeridir.
Bir bileşiğin optik izomer sayısı asimetrik C atomlarının sayısına bağlıdır. Asimetrik C atomuna n dersek : optik izomeri sayısı = 2 n dir. Bir aldotetrozda iki asimetrik karbon atomu, bir aldopentozda ise üç asimetrik karbon atomu bir aldohekzozda ise 4 asimetrik karbon atomu vardır. Bir bileşikte n kadar asimetrik C atomu varsa bu bileşiğin 2 n kadar stereoizomeri vardır. Buna göre bir aldohekzoz olan glikozun 4 asimetrik karbon atomu olduğuna göre 2 4 yani 2x2x2x2=16 stereoizomeri vardır.
Optik izomer sayısı= 2 4 =16 değil Optik izomer sayısı= 2 3 =8
OPTİKÇE AKTİFLİK Polarize ışık sadece tek bir düzlem üzerinde dalgalanan ışıktır. Asimetrik C atomu ihtiva eden maddeler polarize ışığı sağa veya sola çevirme özelliğine sahiptirler. Bu nedenle bu maddelere optikçe aktif maddeler de denir. Polarize ışık düzlemini sağa saptıranlara dekstrorotatör(d), sola saptıranlara da levorotatör (L) denir. D ve L nin kullanılması monosakkaridler arasındaki konfigürasyona ait farklılıklara dayandığını daha önce belirtmiştik. Fakat, eğer spesifik bir monosakkaridin optik rotasyon işareti bileşiğinin isimlendirilmesine dahil ediliyorsa, bu takdirde rotasyon d ve l italik harflerle, veya (+) ve (-) işaretiyle gösterilir.
Optikçe aktif olmalarından dolayı glikoz, galaktoz ve mannoz aynı zamanda optik izomerlerdir. Şekerlerin bu özelliklerinden yararlanılarak polarimetre adı verilen özel aletlerde şeker miktarı tayini yapılabilmektedir. Optik izomerler arasında tek fizikokimyasal fark polarize ışık düzlemini aksi yöne çevirmeleridir.
En basit monosakkaritler gliseraldehid(gal) ve Dihidroksiasetondur(DHA). Hemen hemen bütün basit şekerler bu iki ana yapıdan türetilmiştir
b a c d c Bir karbonhidratın kimyasal aktifliği içerdiği asimetrik C atomuna bağlıdır. C 4 bağ yapar, valansı 4 tür. C atomunun bağlarının herbirine farklı grup bağlanmışsa bu C atomu asimetriktir. DHAP dışındaki tüm monosakkaritler asimetrik C atomu içerirler. Bundan dolayı optikçe aktiflikleri farklıdır. Bunu belirlemek için en basit başvuru bileşiği GAL tir. GAL 1 tane asimetrik C atomu içerir. Bu C atomuna bağlı -H ve -OH in uzaydaki ayna görüntüsüne göre dizilişi iki şekilde olur. Bu dizilişlere göre de D- GAL ve L-GAL olarak adlandırılır.
Herhangi bir monosakkaridin konfigürasyonunun D- ve L- ile gösterilmesinde, aldozlar için molekülün aldehid grubundan en uzakta bulunan asimetrik C atomuna bağlı OH grubuna bakılır. Bu C atomu, heksozlarda 5 karbon atomudur. Bu C atomundaki konfigürasyon, D-GAL deki asimetrik C atomunun konfigürasyonuna benziyorsa o monosakkarid D serisine, L-GAL deki asimetrik C atomuna benzerse L-serisine dahil edilir. 5 C una bağlı -OH grubu, D-gliseraldehit ile aynı yönde olan basit şekerlere D-, L-gliseraldehit ile aynı yönde olanlara da L- takısı eklenir.
GAL, tüm stereoizomerik bileşiklerin D- ve L-formlarının belirlenmesinde referans bileşik olarak kabul edilir. Gliseraldehit (GAL) ve dihidroksiaseton (DHA) üç C lu monosakkaridlerdir. Bunlara trioz lar denir. Trioz şeker olan GAL (D veya L) aynı zamanda bir aldozdur. Dolayısı ile buna kısaca aldotrioz da denir. DHA ise bir ketotrioz dur. İsimler sadece önemli fonksiyonel grupları ve aynı zamanda karbon atomu sayılarını gösterirler. Aldozların sınıflandırmadaki isimleri moleküldeki C atomu sayısını gösterir. Buna göre tetrozlar, pentozlar, heksozlar, heptozlar, oktozlar ve nanozlar sırası ile 4, 5, 6, 7, 8 ve 9 C atomu içerirler. Ketozların sınıflandırma isimleri, ketoza tekabül eden aldozların isimleri içerisine ul hecesi koymak suretiyle kurulur. Mesela, pentuloz, heksuloz ve heptuloz gibi.
Monosakkaritler iki şekilde gösterilebilirler: 1- Fischer projeksiyonu (çizgisel formu ) 2- Haworth projeksiyonu (halkasal formu ) Glukoz Aldoz (Aldoheksoz) Fruktoz Ketoz (Ketoheksoz) Walter Norman Haworth Emil Fischer
Aldoz ve Ketozların Halka Yapıları Aldehit bir alkol molekülü ile birleşirse meydana gelen ürün bir hemiasetaldir. Hemiasetaller gibi hemiketaller de vardır. Bu defa reaksiyon keton grubu ile alkol grubu arasında meydana getirilmektedir.
Şekerlerin oluşturdukları hemiasetallerde aldehidi şekerin aldehit grubu, alkolü ise molekülün geri kalan kısmı oluşturur. Bu molekül içi bir hemiasetaldir. Hemiketallerde ise aldehit grubu yerine keton grubu bulunmaktadır
Monosakkaritler suda çözününce hemiasetal yapı oluşturmak üzere reaksiyona giren gruplar (karbonil grupları ile alkol grupları) aynı molekül içerisinde bulunduklarından dolayı halkalı bir yapı oluştururlar. Bir ve beş numaralı karbon atomları bir oksijen köprüsü ile birleşirlerse altı atomlu halka şeklinde görünürler. Böyle bir halkaya sahip şekerlere piranoz lar denir. Bu ismin verilmesine sebep bunların piran halkasına benzemesidir. Bu tip halkaya sahip aldozlara aldopiranozlar denir. Buna göre α-d-glukoz ve β-d glukoz sırasıyla α-d-glukopiranoz ve β-d-glukopiranoz diye gösterilebilir.
Eğer beşgen bir halka yapısı meydana gelmiş ise bu halkaya da furan halkası ve furan halka yapısında olan şekerlere de furanozlar denilmektedir. Ayrıca aldozlar büyük ölçüde furan benzeri, dayanıklı, 5 atomlu bir halka şeklinde de bulunurlar ve aldofuranozlar olarak kabul edilirler. Beş atomlu halkalar aldopentozlar arasında yaygındır ve oligosakkaridlerde bu şekilde bulunurlar. Böylece β-d-arabinoz, β-d-arabino furanoz olarak ve β-d-riboz, β-d-ribofuranoz olarak isimlendirilebilir. Ketoheksozlar da dayanıklı 5 atomlu halkalar teşkil ederler. Bunun için β -D-fruktoz β -D fruktofuranoz dur
1- Fischer projeksiyonu (çizgisel formu )
2- Haworth projeksiyonu (halkasal formu ) Monosakkaritler fonksiyonel gruplarına bağlı olarak halkasal yapı oluştururlar. Aldoz şekerlerinde bu halkasal yapı moleküldeki 5 C atomuna (fonksiyonel -aldehit- gruba en uzak asimetrik C atomu) bağlı OH grubu ile moleküldeki 1 C atomu(aldehitin C atomu) arasında oksijen köprüsü kurulmasıyla olur. Aldozlarda bu oksijen köprüsü bağına Hemiasetal Bağ denir. Bu şekilde moleküldeki 1. C atomu asimetrik bir yapı kazanmaktadır. Bu C atomu anomerik C atomu olarak adlandırılır.
Glukoz Anomerik C atomu
Ketoz şekerlerinde ; bu halkasal yapı 5 C atomuna (fonksiyonel -aldehit- gruba en uzak asimetrik C atomu) bağlı -OH grubu ile 2 C atomuna (ketonun C atomu) bağlı karbonil grubu arasında yer alan bir oksijen köprüsü oluşmasıyla olur. Ketozlardaki bu oksijen köprüsü bağına Hemiketal Bağ denir,. Böylece 2.C atomu asimetrik bir yapı kazanmaktadır. Bu C atomuna anomerik C atomu denir.
Fruktoz Anomerik C atomu
Hemiasetal ve hemiketal bağları oluştuktan sonra glukozun ve fruktozun optik izomer sayısıda değişir. Çizgisel formda glukozun asimetrik C atomu sayısı 4 tane iken halkasal formda 5 tane olur. Optik izomeri sayısı ise (2 5 ) = 32 olur. Çizgisel formda fruktoz asimetrik C atomu sayısı,3 tane iken halkasal formda 4 tane olur. Optik izomeri sayısı ise (2 4 ) = 16 olur.
Mutarotasyon Monosakkaritler sulu çözeltilerinde α, β şekillerinin karışımı şeklinde bulunurlar. Açık zincir formunda, hem α-d glukopiranoz hem de β- D glukopiranoz halinde bulunurlar. Bu davranışı fruktoz ve diğer şekerler de göstermektedir. Glukoz molekülü suda çözündüğünde çözeltinin optiksel çevrimi yavaş yavaş değişir denge konumuna erişir. Bu tamamen glukozun kimyasal karekteridir. Optiksel çevrimindeki bu değişim Mutorotasyon yani rotasyon değişimi adını alır. Örneğin: Glukoz içinde yapılan ölçümlerde glukozun çözeltilerinde β şeklinin %60 ; α şeklinin %36, çizgisel formunun %1 olduğu görülür. Formların birbirine çevrilmesi gittikçe azalır ve sabit bir denge haline gelir.
OH α OH β
Altı elemanlı glukopiranoz halkasının tüm elemanları aynı düzlem üzerinde bulunmaz, yani glukopiranoz halkası planar(düzlemsel) bir yapıya sahip değildir. Bunun nedeni karbon atomuna bağlı grupların birbirlerini itmeleri veya çekmeleridir.
Sonuçta glukopiranoz halkasının iki konformasyonu ortaya çıkar. Bunlar sandalye(chair) ve kayık(boat)) konformasyonlarıdır. Sandalye yapısı grupların geçimli olması nedeniyle daha dayanıklıdır.
MONOSAKKARİTLERİN KİMYASAL REAKSİYONLARI Monosakkaritler çok OH li bileşiklerdir. Bu grubun konumundaki değişiklik bileşiğin farklı moleküllerle bağlantı kurmasının sağlar. Yani değişik kimyasal fonksiyon kazandırır. Karbonhidratların kimyasal reaksiyonları metabolizma için önemlidir. 1- Hemiasetal ve hemiketal bağlarının oluşumu
2- Glikozit oluşumu Şeker-şeker, şeker-protein, şeker-lipit, arasındaki bağlantı glikozit bağlantıdır. Bu bağlantı ile oluşan bileşiklere glikoprotein, glikolipit adı verilir. Şeker-şeker bağlantısı genel olarak aynı monosakkaritlerin polimeri şeklindedir. Doğadaki k.h. polimerleri genellikle aynı cins monosakkarit polimerleridir. İki şeker molekülü arasındaki glikozit bağı şeker tipine göre ifade edilir. İki tane glikoz molekülü : 1.C ile 4.C arasında bağ oluşumu en uygun alandır. Oluşan bu bağa α 1-4 glikozit bağı denir. -OH grubu yukarıda olsaydı β 1-4 glikozit bağı olacaktı.
Basit şekerler kovalent glikozidik bağlarla birleşirler
İki monosakkarid bir glikozidik bağ ile birleşerek (su çıkışı ile) disakkarid oluşturabilir Maltoz, malt şeker, iki glikoz molekülünün birleşmesiyle oluşur. Glukoz Glukoz Maltoz
Sukroz ya da sakkaroz (kesme şeker), glikoz ve fruktoz moleküllerinin birleşmesiyle oluşur ve bitkilerde şekerin en büyük taşınma şeklidir. Glukoz Fruktoz Sukroz
-Disakkaridler iki monosakkaridin su kaybetmesi ile oluşur (dehidrasyon sentez) -Disakkaridler hidroliz ile parçalanırlar.
3- Mineral asitleriyle dehidrasyon Sıcak sulu mineral asitleriyle şekerler tepkimeye sokulursa şekerlerin dayanıklı olduğu gözlenir. Derişik asitler şekerlerin dehidrasyonuna (su kaybına ) neden olurlar. Böylece furfural adı verilen bileşikler oluşur. Örneğin : D-glukoz, derişik HCI ile ısıtılırsa 5-hidroksimetil furfural oluşur. Bu canlılar için toksiktir. KH ların nitel ve nicel analizlerinde bu yöntem kullanılır. Furfural renksizdir. Bunlar renk verici maddelerle (örn.// α-naftol) tepkimeye sokulur. Her monosakkaritin furfuralı farklıdır.
4- Monosakkaritlerin Bazlarla Reaksiyonları Seyreltik baz çözeltileri, oda ısısında momosakkaritlerin anomerik C atomu ve ona komşu C atomu çevresinde yeni düzenlemelere sebep olurlar. Enodiol ara yapı oluşur. D-glukoz seyreltik alkalilerle muamele edilirse D-glukoz, D-Fruktoz ve D-mannozun denge karışımı oluşur. Bu dönüşüme Lobry de Bruyn-Alberta van Eckenstein dönüşümü denir.
5- Monosakkaridlerin indirgenmesi: Monosakkaridler, metal katalizör eşliğinde H + ile veya enzimatik olarak indirgendikleri zaman bünyelerindeki karbonil grubunun hidroksil grubuna dönüşmesi ile şeker alkolleri oluşur. Böylece Kh lardan şeker alkoller oluşur. Glukoz 2H + Sorbitol Bu tepkime enzimatik olarak gerçekleştirilir. Böylece glukozdan... sorbitol, mannozdan... mannitol, galaktozdan... dulsitol, fruktozdan... mannitol ve sorbitol meydana gelir.
6- Monosakkaridlerin yükseltgenmesi: Monosakkaridlerde yükseltgenmeye elverişli gruplar; 1.C daki aldehid ve 6.C daki alkol gruplarıdır. Aldehid grubunun yükseltgenmesi ile aldonik, alkol grubunun yükseltgenmesi ile üronik, her iki grubun beraberce yükseltgenmesi ile sakkarik asitler meydana gelir. Aldehit grubunun C atomu üzerinde, bazı yükseltgen ajanlar veya özgül enzimler kullanılarak aldozlar ilgili oldukları karboksilli asitleri verirler. Bu tepkime aldozlar için ayırıcıdır.
glukozun yükseltgenme ürünleri D-Glukoz OHBr D-Glukonik asit OHBr D- Fruktoz Tepkime olmaz
6- Monosakkaridlerin fosforik asit esterleri Monosakkaridler organizmadaki metabolik reaksiyonlara tek başlarına giremezler. Bu nedenle evvela aktifleşmeleri gerekir. Monosakkaridlerin aktif formu, fosforik asitle yaptığı esterlerdir. Bu nedenle metabolizmada monosakkaritlerin esterifikasyonu çok önemlidir. Monosakkaritler normal diffüzyon ile emilir ve dışarı çıkabilirler. Yüklü bileşiklerin dışarı çıkışı durur. Bunlar fosfat esterleri şeklinde bulunurlar. Böylece monosakkaritler hücre içinde tutulmuş, korunmuş olurlar. Fosforlaşma sayesinde enzimler substratları ile daha kolay ilişki kurarlar. P grupları tanıyıcı olarak işlev görürler. Ayrıca P esterlerinin oluşumu triozlar, tetrozlar, pentozlar içinde geçerlidir.
Bu sayede monosakkaridler hem reaksiyonlara katılma yeteneği kazanır hem de hücre içinde tutulabilir konuma geçerler. Monosakkaridlerin fosforik asitle yaptıkları önemli esterler aşağıda gösterilmiştir.
7- Osazon oluşumu Serbest aldehid veya keton grubuna sahip tüm monosakkaridler, fenilhidrazin ile ısıtıldıkları zaman fenil osazon adı sarı renkli kristaller oluştururlar. Bu oluşan yapılara osazon denir ve suda çözünmezler. Kolaylıkla kristalleşirler. Fenil osazonlar aldehit ve keto gruplarının özelliğidir. Bunlar da daha sonra mikroskobik olarak ayrılırlar. Osazon; tepkimeleri türediği şekeri tanımlamada kullanılır.
Osazon oluşumu iki aşamada olur. *1. Bir molekül fenilhidrazin monosakkaridin aldehid grubuna bağlanır ve fenilhidrazon meydana gelir. *2. aşamada, iki molekül fenilhidrazinden biri monosakkaridin 2 C a bağlanır ve osazon oluşumu tamamlanır.
Yukarıdaki formüllerden anlaşılacağı gibi osazon yapısı monosakkaridin 1. ve 2. C atomlarını içine almaktadır. Bu nedenle 3., 4. ve 5.C atomlarına bağlı grupların konumları birbirinden farklı olan şekerler farklı özellikte osazon oluşturacaklarından birbirlerinden kolayca ayrılabilirler. Örneğin// Glukosazon kristalleri ekin demeti, galaktosazon kristalleri at kestanesi görüntüsü verir ve bu osazonların erime sıcaklıkları da farklıdır
Buna karşılık, 1. ve 2. C a bağlı yapıları farklı, 3., 4., 5.C yapıları benzer olanlar osazon deneyi ile ayırt Edilemezler. Çünkü hepsi aynı tip osazon oluştururlar. Örneğin// Glukoz, Mannoz ve Fruktoz D- Fruktoz
Monosakkaridlerin türevleri: Monosakkaridlerdeki OH gruplarının bir başka yapıyla yer değiştirmesi sonucu monosakkarid türevleri meydana gelir. ÖRNEKLER// Aminoşekerler: Glukoz, galaktoz ve mannoz da 2.C a bağlı OH grubunun -NH2 grubu ile yer değiştirmesi sonucu sırasıyla glukozamin, galaktozamin ve mannozamin meydana gelir. Bu bileşiklere amino şekerler denir.
Bunların en çok bulunduğu yerler bakteri duvarlarıdır. Amino şekerlere örnek : N-asetil muramik asit (NAMA), N-asetil glukoz amin (NAGA) dir. -D-glukozamine -NH2 grubu üzerinden asetil grubu bağlamasıyla da N-Asetil- -D-glukozamin (NAGA) oluşur. (NAGA)
Sialik asit: Söz edilmesi gereken bir diğer monosakkarit türevi de N-Asetilnöraminik asittir(sialik asit). Nöraminik asit, 9 C lu bir yapı olup mannozamin ve pirüvattan türer ve asetil eklentisi ile N-Asetilnöraminik aside dönüşür. Siyalik asit glikoprotein ve gangliosidlerin yapı taşıdır
C vitamini de bir monosakkarid türevi olup glukuronattan türer. Aşağıda C vitamini(askorbik asit) ve çeşitli formları görülmektedir.
DİSAKKARİTLER Disakkaritler, iki monosakkaritin reaktif aldehit veya keton gruplar ile alkolik hidroksil grubunun birleşmesi sonucu bir molekül H 2 O çıkışıyla oluşur. Bu şekliyle iki monosakkaridi bağlayan bağ glikozidik bağdır. Serbest aldehid veya keton grubuna sahip bir disakkarit redüktiftir ve osazon oluşturur. Buna karşılık disakkaritlerde aldehit veya keton gruplarının serbest halde bulunması ya da glikozidik bağa katılması disakkaritin davranışını belirler. Eğer bu gruplar bağa katılmışsa o disakkarit redüktif değildir ve osazon teşkil etmez. Önemlileri Maltoz, Laktoz, Sükroz (sakkaroz) dur.
SUKROZ ( -D-glukopiranozil(1-2) β -D- fruktofuranozid): Glukoz ve Fruktoz arasında α 1-2 glikozit bağı ile oluşan bir disakkarittir. Sakkaroz olarak ta bilinir. Doğa da en çok bulunan disakkarit olup özellikle bitkilerde yaygındır. Masamızda bulunan tatlı ve kolay eriyen bir şekerdir. Şeker pancarı ve şeker kamışından elde edilir.
Serbest anomerik karbon atomu olmadığında dolayı mutorotasyon göstermez. Fenil hidrazin ile tepkime vermez ve indirgen şeker olarak davranmaz.
Laktoz (β -D-galaktopiranozil-(1-4)-D-glukopiranoz): Süt şekeri olarak ta isimlendirilir. Sadece memelilerin süt bezlerinde sentezlenir. Glukoz ile Galaktoz arasında β 1-4 glikozit bağı ile oluşan bir disakkarittir. Laktoz glikoz biriminde serbest anomerik C atomuna sahip olduğundan indirgen bir şekerdir ve osazon oluşturur.
Glukoza ait hemiasetal hidroksili serbest olduğu için bu grubun konumuna göre laktozun ve β formları ortaya çıkar. Bu iki anomer, fizyolojik şartlarda 2/3 oranında bulunur. Ancak laktoz kristalleştiği zaman sadece -formundadır. Laktoz diğer şekerler kadar tatlı değildir ve suda çözünürlüğü azdır. OH OH
MALTOZ (α-d-glukopiranozil-(1-4)-glukopiranoz): Disakkaritlerin en basiti ve en önemlisidir. Nişastanın asitle veya enzimatik olarak hidrolizi sırasında meydana gelir. Birbirine α(1-4) glikozidik bağ ile bağlanmış iki glukoz molekülünden oluşmuştur Serbest anomerik C atomuna sahip olduğundan indirgen bir şekerdir ve osazon oluşturur.
Glukozlardan birinin hemiasetal hidroksili bağa katılır diğer glukozun ki ise serbesttir. Bu nedenle maltozun da laktozda olduğu gibi ve β formları vardır ve β formuna daha çok rastlanır. OH OH
SELLOBİOZ : Sellobioz, insan organizması için önemi olmayan ancak bitkilerde yaygın olarak bulunur. Sellülozun hidrolizi sırasında meydana gelen bir disakkariddir. Glukoz ve glukoz arasında β 1-4 glikozit bağının oluşmasıyla meydana gelen birimlerdir. α ve β formları vardır. OH OH
CENTİOBİOZ : Glukoz-glukoz arasındaki β 1-6 glikozit bağı ile oluşan birimlerdir. Yaygın olarak bitkilerde bulunur. Sellobioz ve centiobioz şekerleri serbest anomerik C atomuna sahip oldukları için indirgen şekerlerdir
OLİGOSAKKARİTLER İki veya daha fazla monosakkaritin birbirine glikozidik bağ ile bağlanmasıyla polimerize olmasından oligosakkaritler meydana gelir. Genellikle 10 şeker ünitesinden daha az monosakkaritlerin polimerleşmesiyle meydana gelen kısa zincirli karbonhidrat polimerlerine oligosakkarit adı verilmektedir. Bu özellikle oligosakkaritleri polisakkaritlerden ayırır.
POLİSAKKARİTLER Polisakkaridler glikozidik bağ ile birleşmiş yüzlerce binlerce monosakkaridin polimerleridirler. Polisakkaritlere glikan da denilmektedir. Aynı tip monosakkaritlerin glikozit bağlarla bağlanmasıyla meydana gelmiş olan polisakkaritlere homopolisakkaritler, farklı monosakkaritlerden oluşanlara heteropolisakkaritler adı verilir. Polisakkaridlerin bir görevi enerji deposu makromolekül olmalarıdır ki hidroliz olması gerekir. Diğer polisakkaridler hücre ya da organizma için yapı materyalleri olarak hizmet ederler.
Glikojen: Hayvanların depo polisakkaritidir. Nişasta : Bitkilerde depo polisakkaritidir. Selüloz : Dünyada en çok bulunan organik bileşik olup yapısal polisakkarittir. Bitki hücre duvarında yoğun, odun Sindirilemez, çünkü glikoz monomerlerine ulaşılamaz
Monosakkaridlerin depolanmış formları Depopolisakkaritler olarak adlandırılır. Başlıcaları şunlardır: 1. Nişasta: Bitkisel kaynaklıdır. Nişasta glikoz monomerlerinden oluşmuş bir depo polisakkarittir. Amiloz ve amilopektinden oluşur. Amiloz, nişastanın dallanmamış şekli olup molekülün % 20-30 unu meydana getirir.
Nişastanın içeriğindeki ikinci yapı amilopektin dir. Amilopektin dallanmış yapıda olup çok karmaşıktır ve molekülün % 70-80 idir. Yapısında düz ve dallı zincirleri birarada içerir. Birbirlerine -(1-4) ve -(1-6) bağlanmış glukoz rezidülerinden meydana gelmiştir, suda erimez Amilopektinde iki dallanma noktası arasında ortalama 25 glukoz rezidüsü bulunur. Nişasta soğuk suda erimez. Sıcak su ile süspansiyon haline gelir ve ısıtılmaya devam edildiğinde giderek jel kıvamını kazanır.
Bitkiler kloroplastları kapsayan plastidler içinde nişasta depolarlar. Bitkiler glukoz fazlasını nişasta içinde depolar ve enerji ya da karbon gerektiğinde geri döner.
2. Glikojen: Hayvanlar glikozu da glikojen denen bir polisakkaridde depolarlar. Glikojen yüksek oranda dallanmıştır, amilopektin gibi. İnsanlar ve diğer omurgalılar karaciğer ve kasta glikojen depolarlar fakat sadece bir günlük desteğe sahiptirler.