1. Öğretmen Kılavuzu a. Konu b. Kullanıcı Kitlesi c. Deney Süresi d. Materyaller e. Güvenlik f. Genel Bilgi g. Deney Öncesi Hazırlık h. Ön Bilgi i. Deneyin Yapılışı (Prosedür) j. Deney Sonuçları k. Öğrenci Kılavuzundaki Soruların Cevapları l. Kaynaklar 2. Öğrenci Kılavuzu a. Genel Bilgi b. Deney Süresince Uyulması Gereken Kurallar c. Deneyin Yapılışı d. Sorular 1
Karbonhidratlar insan, hayvan ve mikroorganizmalar için önemli enerji kaynaklarıdır. Fotosentez yapamayan canlıların enerji ve karbon kaynağını, fotosentez yapan yeşil bitki ve organizmaların sentezlediği nişasta ve diğer karbonhidratlar oluşturur. Karbonhidratlar ayrıca, glikojen ve nişasta şeklinde, geçici glikoz depoları olarak hizmet görürler. Karbonhidratlar enerji kaynağı olmalarının yanı sıra, canlılarda yapısal ve destekleyici element olarak da fonksiyon görürler. Örneğin, suda çözünmeyen karbonhidrat polimerleri, bakteri ve bitkilerin hücre duvarında, hayvansal hücre kılıfında ve bağ dokusunda yapısal ve destekleyici element olarak görev yapar. Diğer bazı karbonhidratlar ise eklemleri kayganlaştırır, hücrelerin birbirine tutunmalarını sağlar ve hayvan hücrelerinin yüzeyine biyolojik özgüllük kazandırır. Yapılacak olan üç farklı deneyle, indirgeyici olan ve olmayan şekerlerin, pentozlar ile heksozların, ketoz şekerleri ve son olarak da nişastanın ayırımı yapılacaktır. Kit içeriği 10 öğrencinin her bir deneyi yapabileceği şekilde dizayn edilmiştir. a) Konu Öğrenciler; 1. deneyde redüktör (indirgeyici) şekerlerle, redüktör olmayan şekerleri birbirinden ayıracak, (Benedict testi) 2. deneyde pentozlar ile heksozların ayırımını gerçekleştirecek, (Bial testi) 3. deneyde yapısında ketoz içeren şekerlerin ayırımını yapacaklardır. (Seliwanoff testi) 4. deneyde nişastanın ayıracı ile ayırımını gerçekleştirecek, (İyot testi) b) Kullanıcı Kitlesi Karbonhidrat kiti, 9 yaş ve üstü çocukların kullanımına uygundur. c) Deney Süresi 1. deney: 15 dakika 2. deney: 15 dakika 3. deney: 15 dakika 4. deney: 15 dakika 2
d) Materyaller 1.Deney Benedict reaktifi: 140 ml Karbohidrat çözeltileri D-ksiloz: 10 ml D-fruktoz: 10 ml Nişasta: 10 ml D-glikoz: 10 ml Sakkaroz: 10 ml Cam tüp: 60 tane Pastör pipeti: 60 tane Eldiven: 15 tane 2.Deney Bial reaktifi: 160 ml Karbohidrat çözeltileri D-ksiloz: 20 ml D-fruktoz: 20 ml Nişasta: 20 ml D-glikoz: 20 ml Sakkaroz: 20 ml 3.Deney Seliwanoff reaktifi: 260 ml Karbohidrat çözeltileri D-ksiloz: 20 ml D-fruktoz: 20 ml Nişasta: 20 ml D-glikoz: 20 ml Sakkaroz: 20 ml 3
4.Deney İyot reaktifi: 35 Karbohidrat çözeltileri D-ksiloz: 40 ml D-fruktoz: 40 ml Nişasta: 40 ml D-glikoz: 40 ml Sakkaroz: 40 ml Kit içerisinde bulunmayan kullanılacak aletler Bunsen beki ya da sıcak su banyosu 3 ayak Tahta maşa Isıya dayanıklı kap Tüplük e) Güvenlik Laboratuvarda uyulması gereken genel kurallara dikkat edilmelidir. Deney süresince öğrenciler eldiven kullanmalıdır. Deney süresince kullanılan kimyasallar ile istenmeyen bir temas olması durumunda bulaşan bölge bol sabun ve su ile yıkanmalıdır. Kullanılan kimyasalların solunmamasına özen gösterilmeli, deneyin yapıldığı laboratuvar havalandırılmalıdır. Laboratuvar sorumlusu olmadan kit kullanılmamalıdır. f) Genel Bilgi Karbonhidratlar, doğada en bol bulunan makromoleküllerden biridir. Karbonhidrat genel olarak C, H ve O elementlerinden oluşur ve C n(h 2O) n formülüyle adlandırılır. Bu genel formüle uyduğu halde karbonhidrat olmayan asetik asit C 2H 4O 2, laktik asit C 3H 6O 3 gibi veya genel formüle uymadığı halde karbonhidrat olan deoksiriboz C 5H 10O 4, ramnoz C 6H 12O 5 gibi bileşikler de vardır. Bazı karbonhidratlar ise yapılarında C, H ve O elementlerinin dışında azot, fosfor ve kükürt elementlerini de bulundurmaktadır. Karbonhidratlar birçok insan, hayvan ve mikroorganizma için çok önemli enerji kaynaklarıdır. Fotosentez yapamayan canlıların enerji ve karbon kaynağını, fotosentez yapan yeşil bitki ve organizmaların sentezlediği nişasta ve diğer karbohidratlar oluşturur. 4
Karbohidratlar ayrıca, glikojen ve nişasta şeklinde, geçici glikoz depoları olarak hizmet görürler. Karbohidratlar enerji kaynağı olmaları yanı sıra, canlılarda yapısal ve destekleyici element olarak da fonksiyon görür. Örneğin, suda çözünmeyen karbohidrat polimerleri, bakteri ve bitkilerin hücre duvarında, hayvansal hücre kılıfında ve bağ dokusunda yapısal ve destekleyici element olarak görev yapar. Diğer bazı karbohidratlar ise eklemleri kayganlaştırır, hücrelerin birbirine tutunmalarını sağlar ve hayvan hücrelerinin yüzeyine biyolojik özgüllük kazandırır. 1. Karbonhidratların Sınıflandırılması Karbonhidratlar değişik şekillerde sınıflandırılabilir. Karbon Zincirinin Uzunluğuna Göre Reaktif Gruplarına Göre Moleküldeki Basit Şeker Ünitelerinin Sayısına Göre Trioz (3C lu) Tetroz (4C lu) Pentoz (5C lu) Hekzos (6C lu).. Aldozlar Ketozlar Monosakkaritler Disakkaritler Polisakkaritler Homopolisakkaritler Heteropolisakkaritler Tüm sınıflandırmaları içine alan ve en çok kullanılan sınıflandırma; moleküldeki basit şeker ünitelerinin sayısına göre yapılan sınıflamadır. Monosakkaritler Daha basit şekerlere hidroliz edilemeyen karbonhidratlara monosakkaritler adı verilmektedir. Monosakkaritler renksiz ve kristal halde katıdırlar. Suda kolayca çözünürken, polar olmayan (nonpolar) çözücülerde çözünmezler ve çoğu tatlıdır. Molekül yapılarında; aldehit grubu bulunan monosakkaritlere aldoz, keton grubu bulunanlara ise ketoz adı verilmektedir. Monosakaritler içerdikleri karbon sayısına göre ise trioz (3C lu), tetroz (4C lu), pentoz (5C lu), hekzos (6C lu) şeklinde sınıflandırılırlar. En önemli monosakkaritler; 5 C lu pentozlar içerisinde riboz (ATP ve RNA nın yapısında bulunur) ve deoksiriboz (DNA nın yapısında bulunur); 6C lu heksozlar içerisinde glikoz, fruktoz ve galaktozdur. 5
Tüm canlı organizmalarda temel yapıyı oluşturan karbon atomu 4 bağ yapabilme kabiliyetine sahiptir. Eğer karbon atomuna 4 farklı atom veya molekül bağlı ise bu durumda karbon atomuna asimetrik karbon atomu adı verilir. Asimetrik karbon atomuna aynı zamanda kiral karbon atomu da denmektedir. Dihidroksiaseton dışındaki tüm monosakkaritler bir ya da daha fazla asimetrik (kiral) karbon atomu içerirler ve böylece optik olarak aktif izomerik formlar oluşur. Asimetrik karbon atomuna bağlı -H ve -OH in uzaydaki ayna görüntüsüne göre dizilişi iki şekilde olmaktadır. Bu dizilişlere göre D- gliseraldehit ve L-gliseraldehit olarak adlandırılmaktadır. Hidroksil grubu D-gliseraldehit ile aynı yönde olan basit şekerlere D-, L-gliseraldehit ile aynı yönde olanlara da L- takısı eklenir. Gliseraldehit tüm stereoizomerik bileşiklerin D- ve L-formlarının belirlenmesinde referans bileşik olarak kabul edilmektedir. Disakkaritler İki monosakkaritin birbirine glikozidik bağ (kovalent) ile bağlanmasıyla oluşurlar. Glikozidik bağ oluşumu sonrasında, bir molekül H 2O açığa çıkar. Disakkaritler suda çözünürler ve doğada bol olarak bulunurlar. Bunlar arasında en çok rastlananı da maltoz, laktoz ve sükrozdur. 6
Polisakkaritler Karbonhidratların çoğu doğada orta ve yüksek molekül ağırlıklı polimerler olan polisakkaritler olarak bulunur. Polisakkaritler, çok sayıda monosakkarit veya monosakkarit türevi molekülün art arda glikozidik bağla bağlanmasıyla oluşmuş molekül yapısındaki karbonhidratlardır. Glikanlar olarak da adlandırılan bu moleküller suda çözünmezler. Tekrarlayan monosakkarit birimleri, zincirler uzunlukları, birimlerin bağlanma tipleri ve bağlanma derecelerine bağlı olarak farklılık gösterirler. Aynı tip monosakkaritten meydana gelmiş olan polisakkaritlere homopolisakkaritler, farklı monosakkaritlerden oluşmuş polisakkaritlere ise heteropolisakkkaritler adı verilmektedir. Bazı homopolisakkaritler monosakkaritlerin depo formu olarak hizmet ederler. Doğadaki en önemli depo homopolisakkaritler bitki hücrelerinde nişasta, hayvan hücrelerinde ise glikojendir. Diğer homopolisakkaritler (örneğin selüloz ve kitin) bitkilerin hücre duvarında ve hayvanların dış iskeletinde yapısal eleman olarak bulunurlar. Heteropolisakkaritler tüm hayvanlar aleminde hücre dışı desteği sağlamaktadır. Örneğin bakteri hücre duvarının sert tabakası (peptidoglikan) kısmen alternatif iki monosakkarit biriminden oluşmaktadır. Hayvan dokularında hücre dışı boşluk birkaç tip heteropolisakkarit tarafından doldurulur. Bu şekilde hücreleri bir arada tutarak korur ve şekil verir. Ayrıca hücrelere, dokulara ve organlara destek oluşturur. Hiyalüronik asit, heparin, keratan sülfat, kondrotin sülfat heteropolisakkaritlerin başlıca örnekleridir. Ayrıca şeker birimlerinin lipit ve proteinlerle oluşturduğu kompleks yapılar da bulunmaktadır (glikolipit ve glikoprotein). g) Deney Öncesi Hazırlık 1. Kit kitapçığı öğretmen ve öğrenci kılavuzu olmak üzere 2 kısımdan oluşmaktadır. Uygulama öncesi öğrenci kılavuz bölümü öğrencilere çoğaltılıp verilerek öğrencilerin deney öncesi çalışmaları sağlanmalıdır. 7
2. Deneyde kullanılan ayırma yöntemlerinde gerçekleşen reaksiyonların bilgisi sadece öğretmen kılavuzuna koyulmuştur. Öğrenci kılavuzunda deney sonunda reaksiyonlar ile ilgili sorular verilerek, öğrencilerin akıl yürütmesi ve araştırma yapması hedeflenmiştir. h) Ön Bilgi 1. Deney: Benedict Testi Redüktör (indirgeyici) şekerlerle, redüktör olmayan şekerleri birbirinden ayırt etmek için kullanılır. Bir şekerin redükleyici olması için karbonil grubu serbest yani bağ yapısına katılmamış olmalıdır. Redükleyici şekerler; ferrisiyanit, hidrojen peroksit ve bakır iyonu (Cu ++ ) gibi yükseltgeyici ajanları indirgerler. Şekerlerin karbonil grubu yükseltgenirken, yükseltgeyici ajanlar indirgenir. (Hatırlanmalıdır ki indirgeyici ajanlar elektron vericisi, yükseltgeyici ajanlar ise elektron alıcısıdır). Bu reaksiyon sırasında oluşan kiremit renkli çökelek (Cu 2 O) şekerlerin analizinde kullanılmaktadır. 2. Deney: Bial Testi Pentozları (5C şekerler) heksozlardan (6 C şekerler) ayırmak için Bial reaktifi kullanılır. Pentozlar Bial reaktifi ile furfural, heksozlar ise hidroksimetilfurfural meydana getirirler. Oluşan furfural ve hidroksimetilfurfural, fenolik bileşiklerle (Orsinol) renkli çözeltiler verir. Pentozlarda mavi-yeşil kondensasyon ürünü oluşurken, heksozlarda sarıkahverengi ürünler oluşur. 3. Deney: Seliwanoff Testi 8
Ketoheksozların ayrımında kullanılır. Ketoheksozlar Seliwanoff reaktifi ile muamele edildiğinde, levulinik asit ve hidroksimetilfurfurala çevrilmektedir. Hidroksimetilfurfural reaktifi ve Resprsinol renkli kondensasyon ürünleri vermektedir. 4. Deney: İyot Testi Nişastalar, birbirinden ayrılabilen iki tip bileşiğin karışımıdırlar. Uzun dallanmamış zincire sahip olan ve bu bakımdan selüloza benzeyen kısmı amiloz adını alır. Nişastanın amiloz bölümü spiral yapmaya meyilli uzun zincirler şeklindedir. Amilopektin ise dallanmış zincirli bir polisakkarittir. İyot çözeltisi ile amiloz koyu mavi, amilopektin mavi menekşe renk verir. Nişasta ise iyot ile kompleks renk (mavi-menekşe moru) verir. Polisakkaritler ve onların indirgenme ürünlerinin karakteristik renginin nedeni, iyodin kompleksinin oluşması ve iyodindeki potasyum iyodürle nişastanın ve nişasta bileşenlerinin sıcak suda koyu renkli bir kompleks oluşturmasıdır. i) Deneyin Yapılışı 1. Deney: Benedict Testi 5 adet cam tüp içerisine 2,5 ml Benedict reaktifi pastör pipeti yardımıyla eklenir. Üzerlerine 0,5 şer ml karbonhidrat çözeltilerinden pastör pipeti yardımıyla eklenir. Tüpler bunsen beki üzerinde, ısıya dayanıklı kap içerisinde, kaynar suda ~ 5 dakika bekletilir (Tüpler tahta maşa yardımıyla tutulmalıdır.). Deney sonucu elde edilen renk değişimleri tabloya kaydedilir. Renk değişimi olan ve olmayan tüplerde bulunan çözeltiler arasındaki farklar tartışılır. 2. Deney: Bial Testi 5 adet cam tüp içerisine 3 ml Bial reaktifi pastör pipeti yardımıyla eklenir. 9
Üzerlerine 1 er ml karbonhidrat çözeltilerinden pastör pipeti yardımıyla eklenir. Tüpler bunsen beki üzerinde, ısıya dayanıklı kap içerisinde, kaynar suda ~ 5 dakika bekletilir (Tüpler tahta maşa yardımıyla tutulmalıdır.). Deney sonucu elde edilen renk değişimleri tabloya kaydedilir. Renk değişimi olan ve olmayan tüplerde bulunan çözeltiler arasındaki farklar tartışılır. 3. Deney: Seliwanoff Testi 5 adet cam tüp içerisine 5 er ml Seliwanoff ayıracı pastör pipeti yardımıyla eklenir. Üzerlerine 1 er ml karbonhidrat çözeltilerinden pastör pipeti yardımıyla eklenir. Tüpler bunsen beki üzerinde ısıya dayanıklı kap içerisinde kaynar suda ~ 5 dakika bekletilir (Tüpler tahta maşa yardımıyla tutulmalıdır.). Deney sonucu elde edilen renk değişimleri tabloya kaydedilir. Renk değişimi olan ve olmayan tüplerde bulunan çözeltiler arasındaki farklar tartışılır. 4. Deney: İyot Testi 5 adet cam tüp içerisine 4 damla iyodin çözeltisi pastör pipeti yardımıyla eklenir. Üzerlerine 3 er ml karbonhidrat çözeltilerinden pastör pipeti yardımıyla eklenir. Tüpler bunsen beki üzerinde, ısıya dayanıklı kap içerisindei kaynar suda ~ 5 dakika bekletilir (Tüpler tahta maşa yardımıyla tutulmalıdır.) Deney sonucu elde edilen renk değişimleri tabloya kaydedilir. Renk değişimi olan ve olmayan tüplerde bulunan çözeltiler arasındaki farklar tartışılır. j. Deney Sonuçları D-Ksiloz D-Fruktoz Nişasta D-Glikoz Sakkaroz Kiremit rengi Kiremit rengi mavi Kiremit rengi mavi Benedict Testi Bial Testi Mavi-yeşil İyot Testi Sarı Sarı Seliwanoff Testi Sarı kahverengi Sarı Mavi menekşe moru Sarı kahverengi Sarı Sarı kahverengi Sarı Saydam Kırmızı Saydam Saydam Kırmızı 10
Not: Testlerdeki renk değişimleri tartışılırken monosakkaritlerin ve disakkaritlerin suda eridiği, polisakkaritlerin ise suda erimediği göz önünde bulundurularak açıklamalar yapılmalıdır. k. Öğrenci Kılavuzundaki Soruların Cevapları 1. Karbonhidratlar değişik şekillerde sınıflandırılabilir. Karbon Zincirinin Uzunluğuna Göre Reaktif Gruplarına Göre Moleküldeki Basit Şeker Ünitelerinin Sayısına Göre Trioz (3C lu) Tetroz (4C lu) Pentoz (5C lu) Hekzos (6C lu).. Aldozlar Ketozlar Monosakkaritler Disakkaritler Polisakkaritler Homopolisakkaritler Heteropolisakkaritler 1. Aynı tip monosakkaritten meydana gelmiş olan polisakkaritlere homopolisakkaritler, farklı monosakkaritlerden oluşmuş polisakkaritlere ise heteropolisakkkaritler adı verilmektedir. Bazı homopolisakkaritler monosakkaritlerin depo formu olarak hizmet ederler. Doğadaki en önemli depo homopolisakkaritler bitki hücrelerinde nişasta, hayvan hücrelerinde ise glikojendir. Diğer homopolisakkaritler (örneğin selüloz ve kitin) bitkilerin hücre duvarında ve hayvanların dış iskeletinde yapısal eleman olarak bulunurlar. Heteropolisakkaritler tüm hayvanlar aleminde hücre dışı desteği sağlamaktadır. Örneğin bakteri hücre duvarının sert tabakası (peptidoglikan) kısmen alternatif iki monosakkarit biriminden oluşmaktadır. Hayvan dokularında hücre dışı boşluk birkaç tip heteropolisakkarit tarafından doldurulur. Bu şekilde hücreleri bir arada tutarak korur ve şekil verir. Ayrıca hücrelere, dokulara ve organlara destek oluşturur. Hiyalüronik asit, heparin, keratan sülfat, kondrotin sülfat heteropolisakkaritlerin başlıca örnekleridir. Ayrıca şeker birimlerinin lipit ve proteinlerle oluşturduğu kompleks yapılar da bulunmaktadır (glikolipit ve glikoprotein). l. Kaynaklar Biochemistry ;Fifth Edition; Jeremy M.Berg, John L.Tymoczko, Lubert Stryer. Biyokimya II; Prof. Hikmet Geçkil; Şubat 2012. Lehninger Principles of Biochemistry; Fifth edition; David L. Nelson, Michael M. Cox. 11
Ad-Soyad: Öğrenci Kılavuzu Tarih: Karbohidratlar insan, birçok hayvan ve mikroorganizma için çok önemli bir enerji kaynağıdır. Fotosentez yapamayan canlıların enerji ve karbon kaynağını, fotosentez yapan yeşil bitki ve organizmaların sentezlediği nişasta ve diğer karbohidratlar oluşturur. Karbohidratlar ayrıca, glikojen ve nişasta şeklinde, geçici glikoz depoları olarak hizmet görürler. Karbohidratlar enerji kaynağı olmaları yanı sıra, canlılarda yapısal ve destekleyici element olarak da fonksiyon görür. Örneğin, suda çözünmeyen karbohidrat polimerleri, bakteri ve bitkilerin hücre duvarında, hayvansal hücre kılıfında ve bağ dokusunda yapısal ve destekleyici element olarak görev yapar. Diğer bazı karbohidratlar ise eklemleri kayganlaştırır, hücrelerin birbirine tutunmalarını sağlar ve hayvan hücrelerinin yüzeyine biyolojik özgüllük kazandırır. 1. deneyde indirgeyici olan ve olmayan şekerler, 2. deneyde pentozlar ile heksozlar, 3. deneyde ketoz şelkerlerin ayırımı, 4. deneyde ise nişasta gerçekleştirilecektir. a) Genel Bilgi Karbonhidratlar, doğada en bol bulunan makromoleküllerden biridir. Karbonhidrat genel olarak C, H ve O elementlerinden oluşur ve C n(h 2O) n formülüyle adlandırılır. Bu genel formüle uyduğu halde karbonhidrat olmayan asetik asit C 2H 4O 2, laktik asit C 3H 6O 3 gibi veya genel formüle uymadığı halde karbonhidrat olan deoksiriboz C 5H 10O 4, ramnoz C 6H 12O 5 gibi bileşikler de vardır. Bazı karbonhidratlar ise yapılarında C, H ve O elementlerinin dışında azot, fosfor ve kükürt elementlerini de bulundurmaktadır. Karbonhidratlar birçok insan, hayvan ve mikroorganizma için çok önemli enerji kaynaklarıdır. Fotosentez yapamayan canlıların enerji ve karbon kaynağını, fotosentez yapan yeşil bitki ve organizmaların sentezlediği nişasta ve diğer karbohidratlar oluşturur. Karbohidratlar ayrıca, glikojen ve nişasta şeklinde, geçici glikoz depoları olarak hizmet görürler. Karbohidratlar enerji kaynağı olmaları yanı sıra, canlılarda yapısal ve destekleyici element olarak da fonksiyon görür. Örneğin, suda çözünmeyen karbohidrat polimerleri, bakteri ve bitkilerin hücre duvarında, hayvansal hücre kılıfında ve bağ dokusunda yapısal ve destekleyici element olarak görev yapar. Diğer bazı karbohidratlar ise eklemleri kayganlaştırır, hücrelerin birbirine tutunmalarını sağlar ve hayvan hücrelerinin yüzeyine biyolojik özgüllük kazandırır. 12
Öğrenci Kılavuzu 2. Karbonhidratların Sınıflandırılması Karbonhidratlar değişik şekillerde sınıflandırılabilir. Karbon Zincirinin Uzunluğuna Göre Reaktif Gruplarına Göre Moleküldeki Basit Şeker Ünitelerinin Sayısına Göre Trioz (3C lu) Tetroz (4C lu) Pentoz (5C lu) Hekzos (6C lu).. Aldozlar Ketozlar Monosakkaritler Disakkaritler Polisakkaritler Homopolisakkaritler Heteropolisakkaritler Tüm sınıflandırmaları içine alan ve en çok kullanılan sınıflandırma; moleküldeki basit şeker ünitelerinin sayısına göre yapılan sınıflamadır. Monosakkaritler Daha basit şekerlere hidroliz edilemeyen karbonhidratlara monosakkaritler adı verilmektedir. Monosakkaritler renksiz ve kristal halde katıdırlar. Suda kolayca çözünürken, polar olmayan (nonpolar) çözücülerde çözünmezler ve çoğu tatlıdır. Molekül yapılarında; aldehit grubu bulunan monosakkaritlere aldoz, keton grubu bulunanlara ise ketoz adı verilmektedir. Monosakaritler içerdikleri karbon sayısına göre ise trioz (3C lu), tetroz (4C lu), pentoz (5C lu), hekzos (6C lu) şeklinde sınıflandırılırlar. En önemli monosakkaritler; 5 C lu pentozlar içerisinde riboz (ATP ve RNA nın yapısında bulunur) ve deoksiriboz (DNA nın yapısında bulunur); 6C lu heksozlar içerisinde glikoz, fruktoz ve galaktozdur. 13
Öğrenci Kılavuzu Tüm canlı organizmalarda temel yapıyı oluşturan karbon atomu 4 bağ yapabilme kabiliyetine sahiptir. Eğer karbon atomuna 4 farklı atom veya molekül bağlı ise bu durumda karbon atomuna asimetrik karbon atomu adı verilir. Asimetrik karbon atomuna aynı zamanda kiral karbon atomu da denmektedir. Dihidroksiaseton dışındaki tüm monosakkaritler bir ya da daha fazla asimetrik (kiral) karbon atomu içerirler ve böylece optik olarak aktif izomerik formlar oluşur. Asimetrik karbon atomuna bağlı -H ve -OH in uzaydaki ayna görüntüsüne göre dizilişi iki şekilde olmaktadır. Bu dizilişlere göre D- gliseraldehit ve L-gliseraldehit olarak adlandırılmaktadır. Hidroksil grubu D-gliseraldehit ile aynı yönde olan basit şekerlere D-, L-gliseraldehit ile aynı yönde olanlara da L- takısı eklenir. Gliseraldehit tüm stereoizomerik bileşiklerin D- ve L-formlarının belirlenmesinde referans bileşik olarak kabul edilmektedir. Disakkaritler İki monosakkaritin birbirine glikozidik bağ (kovalent) ile bağlanmasıyla oluşurlar. Glikozidik bağ oluşumu sonrasında, bir molekül H 2O açığa çıkar. Disakkaritler suda çözünürler ve doğada bol olarak bulunurlar. Bunlar arasında en çok rastlananı da maltoz, laktoz ve sükrozdur. Polisakkaritler Karbonhidratların çoğu doğada orta ve yüksek molekül ağırlıklı polimerler olan polisakkaritler olarak bulunur. Polisakkaritler, çok sayıda monosakkarit veya monosakkarit türevi molekülün art arda glikozidik bağla bağlanmasıyla oluşmuş molekül yapısındaki karbonhidratlardır. Glikanlar olarak da adlandırılan bu moleküller suda çözünmezler. 14
Öğrenci Kılavuzu Tekrarlayan monosakkarit birimleri, zincirler uzunlukları, birimlerin bağlanma tipleri ve bağlanma derecelerine bağlı olarak farklılık gösterirler. Aynı tip monosakkaritten meydana gelmiş olan polisakkaritlere homopolisakkaritler, farklı monosakkaritlerden oluşmuş polisakkaritlere ise heteropolisakkkaritler adı verilmektedir. Bazı homopolisakkaritler monosakkaritlerin depo formu olarak hizmet ederler. Doğadaki en önemli depo homopolisakkaritler bitki hücrelerinde nişasta, hayvan hücrelerinde ise glikojendir. Diğer homopolisakkaritler (örneğin selüloz ve kitin) bitkilerin hücre duvarında ve hayvanların dış iskeletinde yapısal eleman olarak bulunurlar. Heteropolisakkaritler tüm hayvanlar aleminde hücre dışı desteği sağlamaktadır. Örneğin bakteri hücre duvarının sert tabakası (peptidoglikan) kısmen alternatif iki monosakkarit biriminden oluşmaktadır. Hayvan dokularında hücre dışı boşluk birkaç tip heteropolisakkarit tarafından doldurulur. Bu şekilde hücreleri bir arada tutarak korur ve şekil verir. Ayrıca hücrelere, dokulara ve organlara destek oluşturur. Hiyalüronik asit, heparin, keratan sülfat, kondrotin sülfat heteropolisakkaritlerin başlıca örnekleridir. Ayrıca şeker birimlerinin lipit ve proteinlerle oluşturduğu kompleks yapılar da bulunmaktadır (glikolipit ve glikoprotein). b) Deney süresince uyulması gereken kurallar Laboratuvar dersinde uyulması gereken genel kurallar dışında kit içerisinde bulunan kimyasal malzemeler eldiven kullanılmaksızın kullanılmamalıdır. Deney süresince kullanılan kimyasallar ile istenmeyen bir müdahale olması durumunda bulaşan bölge bol sabun ve su ile yıkanmalıdır. Kullanılan kimyasalların solunmamasına özen gösterilmeli, deneyin yapıldığı laboratuvar havalandırılmalıdır. Deney sırasında kullanılacak olan bunsen beki laboratuvar sorumlusu gözetiminde kullanılmalıdır. Deneyler tamamlandıktan sonra verilen tablolara sonuçları yazılmalı ve üzerinde tartışılmalıdır. Deney sonu verilen sorular işlenen konuyu ve yapılan deneyi pekiştirici niteliktedir. Deney tamamlandıktan sonra soruların çözülmesi ve cevaplarının tartışılması önerilmektedir. 15
Öğrenci Kılavuzu Laboratuvar sorumlusu olmadan kit kullanılmamalıdır. c) Deneyin Yapılışı 1. Deney: Benedict Testi 5 adet cam tüp içerisine 2,5 ml Benedict reaktifi pastör pipeti yardımıyla eklenir. Üzerlerine 0,5 şer ml karbonhidrat çözeltilerinden pastör pipeti yardımıyla eklenir. Tüpler bunsen beki üzerinde, ısıya dayanıklı kap içerisinde, kaynar suda ~ 5 dakika bekletilir (Tüpler tahta maşa yardımıyla tutulmalıdır.). Deney sonucu elde edilen renk değişimleri tabloya kaydedilir. Renk değişimi olan ve olmayan tüplerde bulunan çözeltiler arasındaki farklar tartışılır. 2. Deney: Bial Testi 5 adet cam tüp içerisine 3 ml Bial reaktifi pastör pipeti yardımıyla eklenir. Üzerlerine 1 er ml karbonhidrat çözeltilerinden pastör pipeti yardımıyla eklenir. Tüpler bunsen beki üzerinde, ısıya dayanıklı kap içerisinde, kaynar suda ~ 5 dakika bekletilir (Tüpler tahta maşa yardımıyla tutulmalıdır.). Deney sonucu elde edilen renk değişimleri tabloya kaydedilir. Renk değişimi olan ve olmayan tüplerde bulunan çözeltiler arasındaki farklar tartışılır. 3. Deney: Seliwanoff Testi 5 adet cam tüp içerisine 5 er ml Seliwanoff ayıracı pastör pipeti yardımıyla eklenir. Üzerlerine 1 er ml karbonhidrat çözeltilerinden pastör pipeti yardımıyla eklenir. Tüpler bunsen beki üzerinde ısıya dayanıklı kap içerisinde kaynar suda ~ 5 dakika bekletilir (Tüpler tahta maşa yardımıyla tutulmalıdır.). Deney sonucu elde edilen renk değişimleri tabloya kaydedilir. Renk değişimi olan ve olmayan tüplerde bulunan çözeltiler arasındaki farklar tartışılır. 4. Deney: İyot Testi 5 adet cam tüp içerisine 4 damla iyodin çözeltisi pastör pipeti yardımıyla eklenir. 16
Öğrenci Kılavuzu Üzerlerine 3 er ml karbonhidrat çözeltilerinden pastör pipeti yardımıyla eklenir. Tüpler bunsen beki üzerinde, ısıya dayanıklı kap içerisindei kaynar suda ~ 5 dakika bekletilir (Tüpler tahta maşa yardımıyla tutulmalıdır.) Deney sonucu elde edilen renk değişimleri tabloya kaydedilir. Renk değişimi olan ve olmayan tüplerde bulunan çözeltiler arasındaki farklar tartışılır. Benedict Testi Bial Testi İyot Testi Seliwanoff Testi D-Ksiloz D-Fruktoz Nişasta D-Glikoz Sakkaroz d) Sorular 1. Karbonhidratlar kaç şekilde sınıflandırılırlar? 2. Homopolisakkarit ve heteropolisakkarit nedir, örnek vererek açıklayınız. 17