3 Karbonhidratın Başlıca Sınıflandırılması ve Önemi

Karbonhidratların kimyasal yapılarına ve fonksiyonlarına bölündüğü ana gruplardan bazıları şunlardır:

Karbonhidratlar veya sakaritler en basit şekilde polihidroksi aldehitler veya ketonlar ve bunların türevleri olarak tanımlanmaktadır.

Bu gruptaki organik bileşikler, 2: 1 oranında son ikisi olan karbon hidrojen ve oksijenden oluştukları için adlandırılır.

Karbonhidratlar, hem hayvansal hem de bitki dokularında yaygın şekilde dağıtılmaktadır. Hayvan hücrelerinde, esas olarak glikoz ve glikojen formunda ortaya çıkarlar, oysa bitkilerde, selüloz ve nişasta ana temsilcileridir.

Sınıflandırma:

Karbonhidratlar üç ana gruba ayrılır:

(I) Monosakaritler,

(II) Disakaritler ve

(III) Polisakaritler.

I. Monosakaritler (Basit Şekerler):

Monosakaritler, daha basit bir forma hidrolize edilemeyen şekerlerdir. Ampirik formüllere sahipler (CH2O) n. En basit monosakarit, üç karbon üçlü-gliseraldehid ve dihidroksiasetondur.

Sahip oldukları karbon atomlarının sayısına bağlı olarak, basit şekerler, üçlüler, tetrosler, pentozlar, heksozlar veya heptozlar gibi farklı sınıflara bölünebilir; ve aldehit veya keton gruplarının mevcut olup olmadığına bağlı olarak aldozlar veya ketozlar olarak. Örnekler:

Her kategori içinde, şekerler, H ve OH gruplarının, terminal birincil alkol karbonuna (örneğin glikozdaki karbon 5) bitişik karbon atomu etrafındaki sol veya sağ hizasına göre ayrılır. Bu karbondaki OH grubu sağda olduğunda, şeker D (Dekstrorotatör) serisinin bir üyesidir; solda olduğunda L (Laevorotatory) serisinin bir üyesidir.

Memeli metabolizmasında meydana gelen monosakaritlerin çoğu D konfigürasyonundadır. Aynı yapısal formüle sahip, ancak atomik konfigürasyonda farklı olan bileşikler stereoizomerler olarak bilinir.

Fizyolojik Önemdeki Monosakaritler:

A. Üçlüler:

Heksozların metabolik parçalanması sırasında vücutta oluşurlar. Örnekler gliseraldehit ve dihidroksiasetondur.

B. Pentozlar:

Bunlar, nükleik asitlerin ve birçok koenzimin önemli bileşenleridir. Ayrıca belirli metabolik süreçler sırasında ara ürünler olarak oluşurlar. Örnekler, ATP, nükleik asitler ve koenzimler NAD, NADP ve flavo-proteinlerin yapısal bir elemanı olan Riboz; ribuloz; Arabinoz ve Ksiloz.

C. Heksozlar:

Fizyolojik olarak mono-sakaritlerin en önemlileridir, örneğin, Glukoz, Fruktoz, Galaktoz ve Mannoz.

(i) Glikoz:

Meyve sularında normal olarak bulunur ve nişasta, şeker kamışı, maltoz ve laktozun hidrolizi ile vücutta oluşur. Glikoz vücudun “Şekeri” dir. Glikozun yapısı, bir zincir veya halka şeklinde (beş karbon ve bir oksijen içeren -piranoz-altıgen yapı; ve furanoz-dört karbon ve bir oksijen içeren bir beşgen yapıya sahip) olarak tasvir edilebilir.

(ii) Fruktoz:

Meyve sularında ve balda doğal olarak bulunur. Şeker kamışı vücuttaki hidrolizi de fruktoz verir.

(iii) Galaktoz:

Glikolipitler ve glikoproteinlerin bir bileşeni, meme bezlerinde sentezlenir ve sütün laktozunu yapmak için hidrolize edilir.

(iv) Mannoz:

Bitki manosanlarının ve diş etlerinin hidrolizi ile elde edilir. Mannoz, albüminlerin, globülinlerin ve mukoproteinlerin protetik polisakkaritinin bir bileşenidir.

Pentozlar ve heksozlar hem açık zincirlerde hem de halka formlarında bulunur.

Türetilmiş Monosakaritler:

Monosakaritler, bir dizi farklı madde oluşturmak için çeşitli şekillerde modifiye edilir. Önemli türevler:

(i) Deoksi Şeker:

Ribozun oksijeni deoksiriboz üretir. Sonuncusu, DNA'da bulunan deoksiribotitlerin bir bileşenidir.

(ii) Amino Şekerleri:

Monosakaritler bir amino gruba sahiptir - (NH2). Glukozamin, kitin, mantar selülozu, hyaluronik asit ve kondriotin sülfat oluşturur. Galaktosamin benzer şekilde kondriotin sülfatın bir bileşenidir.

(iii) Şeker Asidi:

Askorbik asit bir şeker asididir. Glukuronik asit ve galakturonik asit, mukopolisakkaritlerde ortaya çıkar.

(iv) Şeker Alkolü:

Gliserol, lipit sentezinde rol oynar; Mannitol, bazı meyvelerdeki depo alkolü ve kahverengi alglerdir.

II. disakkaritler:

Disakaritler, bir glikosidik bağ (COC) ile birleştirilen iki monosakaritten oluşur. Genel formülleri Cn (H20) _n-1'dir . En yaygın disakaritler, maltoz, laktoz ve sukrozdur.

(i) Maltoz:

Amilazların nişasta üzerindeki etkisinin bir ara ürünü olarak oluşturulur ve 1, 4 bağlantısında iki D-glikoz kalıntısı içerir. Nişastanın parçalandığı çoğu çimlenmekte olan tohum ve dokularda tespit edilebilir miktarda bulunur.

(ii) Laktoz:

Sütte bulunur, ancak aksi takdirde doğada oluşmaz. Hidrolizde D-galaktoz ve D-glukoz verir. Glikoz kalıntısı üzerinde serbest bir anomerik karbon içerdiğinden, laktoz, indirgeyici bir disakarittir.

(iii) Sükroz veya şeker kamışı şekeri, glikoz ve fruktozun bir disakkaritidir. Sükrozun D-glukoz ve D-fruktoz'a hidrolizi, genellikle inversiyon olarak adlandırılır, çünkü glikozun eşmolar karışımı ve fruktozun eş molar karışımı oluştuğu için dekstrodan levoya optik bir değişim ile eşlik eder (bu karışım genellikle invert şeker olarak adlandırılır) . Bu reaksiyon invertaz adı verilen enzimler tarafından katalize edilir. Sükroz bitki dünyasında son derece bol bulunur ve sofra şekeri olarak bilinir.

(iv) Trehaloz:

İki D-glikoz kalıntısı içerir ve sukroz olarak indirgeyici olmayan bir disakkarittir. Pek çok böceğin haernolimfinde bulunan başlıca şekerdir.

III. trisakkaridler:

Bir dizi trisakarit doğada serbest olarak bulunur. Raffinoz, şeker pancarı ve diğer birçok bitkide bol miktarda bulunur. Melezitose, bazı iğne yapraklı ağaçların özünde bulunur.

IV. Polisakkaritler:

Doğada bulunan karbonhidratların çoğu, yüksek moleküler ağırlıklı polisakkaritler olarak ortaya çıkar. Çok sayıda monosakarit monomerinin polimerizasyonu ile oluşan kompleks karbonhidratlardır. Polisakaritler ayrıca glikanlar olarak da adlandırılır.

Dallanmış veya dallanmamış uzun zincirlidirler. Asit veya spesifik enzimlerle tamamen hidrolizde, bu polisakaritler monosakaritler ve / veya basit monosakarit türevleri verir. Kompozisyona bağlı olarak, polisakaritler iki tiptedir: homopolisakaritler ve heteropolisakaritler.

(i) Homopolisakaritler veya homojenler, sadece bir tür monosakarit monomerinin polimerizasyonu ile oluşan kompleks karbonhidratlardır. Örneğin, nişasta, glikojen ve selüloz, glukoz adı verilen tek tip bir monosakaritten oluşur.

İlgili monosakarit ünitesine bağlı olarak, polisakarit, glukan (glukozdan yapılmış), fruktan (fruktozdan yapılmış), ksilan (ksiloz içeren), araban (arabinozdan yapılmış), galaktan (galaktozdan oluşan), vb. Olarak adlandırılır.

(ii) Heterpolisakaritler veya heteroglisanlar, monosakarit türevlerinin veya birden fazla monosakarit monomerinin, örneğin, kitin, agar, peptidoglikan, arabanogalaktanların, arabanoksilatların, vb. yoğunlaştırılmasıyla üretilen kompleks karbonhidratlardır.

Biyolojik fonksiyonlarına bağlı olarak, polisakaritler, üç ana tip depolamaya sahiptir, yapısal ve mukopolisakaritlerdir.

A. Depolama Polisakkaritleri:

Bu polisakkaritler, rezerv gıda görevi görür. Bitkilerde en bol bulunan ve hayvanlarda glikojen olan nişasta, genellikle hücrelerin sitoplazmasında büyük granüller halinde depolanır.

1. Nişasta:

Nişasta (C6H10O5) x karbonhidratın en önemli besin kaynağıdır ve tahıllarda, patateslerde, baklagillerde ve diğer sebzelerde bulunur. Doğal nişasta suda çözünmez ve iyot çözeltisiyle mavi renk verir. Bu bir polglucan homosakarittir. Nişasta, iki bileşenden oluşur, amiloz ve amilopektin.

(a) Amiloz (% 15-20):

∞-1, 4 bağındaki glikoz kalıntılarından oluşan dallanmayan, sarmal bir yapıdır.

(b) Amilopektin (% 80-85):

Zincir başına 24-30 glikoz kalıntısına sahip çok dallı zincirlerden oluşur. Glikoz artıkları, zincirdeki ∞ (1-4) glikosidik bağlantı ile ve dal noktalarındaki ∞ (1-16) bağlantı ile birleştirilir.

2. Glikojen:

Bitki hücrelerinde nişastanın karşılığı olan hayvan hücrelerinin ana depolama polisakaritidir. Glikojen özellikle karaciğerde bol miktarda bulunur, burada ıslak ağırlığın% 10'una ulaşabilir. Amil-pektin gibi, glikojen, bir ∞ (1-4) bağlantısındaki bir D-glikoz polisakaritidir. Ancak, daha yüksek dallıdır; Dallar yaklaşık her 8 ila 12 glikoz kalıntısı meydana gelir.

Dal bağlantıları β (l -> 6). Düz kısım, her bir turda altı glikoz ünitesine sahip olacak şekilde helisel şekilde bükülür. İki dallanma noktası arasındaki mesafe 10-14 glikoz kalıntısıdır. Glikojen, sırasıyla glukoz ve maltoz elde etmek için ∞ ve β amilazlar tarafından kolayca hidrolize edilir.

3. İnülin:

Dahlia ve benzeri bitkilerin kökleri ve yumru köklerinin önemli bir depolama polisakkaritidir. İnülin insan vücudunda metabolize edilmez ve böbrekler yoluyla kolayca süzülür. Bu nedenle, böbrek fonksiyonunun testinde, özellikle glomelüler filtrasyonda kullanılır.

B. Yapısal polisakarit:

Bitkilerde ve hayvanların iskeletlerinde hücre duvarlarının yapısal çerçeve çalışmasının oluşturulmasında rol oynayan polisakaritlerdir. Yapısal polisakaritler iki ana tiptedir; kitin ve selüloz.

1. Chitin:

Mantar duvarlarının (mantar selülozu) ve böceklerin ve kabuklu deniz hayvanlarının dış iskeletinin yapısal bileşeni olarak bulunan heteropolisakkarit tipi bir kompleks karbonhidrattır. Chitin, dallanmamış bir konfigürasyona sahip bir N-asetil-D-glukozamin homopolimeridir (1 → 4).

2. Selüloz:

Bitki dünyasında en bol hücre duvarı ve yapısal polisakarit, β (1 → 4) bağlantısındaki lineer bir D-glikoz polimeri olan selülozdur. Selüloz, ayrıca bazı omurgasızlarda da bulunur. Neredeyse tamamen hücre dışı bir oluşumdur. Güçlü asitlere sahip tam hidrolizde, selüloz sadece D-glukozu verir, ancak kısmi hidroliz, D-glikoz birimleri arasındaki bağlantının β (1 → 4) olduğu indirgeyici disakarit selülozunu verir.

Selüloz, α veya β-amilaz tarafından bağlanmaz. Selülozun β (1 → 4) bağlarını hidrolize edebilen enzimler çoğu memelinin sindirim kanalında salgılanmaz; ve bu yüzden yiyecek için selüloz kullanamazlar. Bununla birlikte, ruminantlar, örneğin inek, yiyecek olarak selülozu kullanabilmektedir;

Selüloz molekülleri tek başlarına oluşmaz, bunun yerine yakın anti-paralel tarzda birkaç zincir düzenlenir. Moleküller, bir molekülün glukoz tortularının 6 pozisyonunda hidroksil grubu ile bitişik molekülün iki glikoz tortusu arasında glikosidik oksijen arasındaki moleküller arası hidrojen bağları ile bir arada tutulur. Ayrıca, üçüncü pozisyondaki hidroksil grubu ile bir sonraki tortunun oksijen atomu arasında hidrojen bağlarının oluşması ile zincirin intramoleküler olarak güçlendirilmesi de vardır.

C. Mukopolisakaritler:

Mukopolisakaritler veya müsilajlar, hem bitkilerde hem de hayvanlarda oldukça yaygındır. En bol miktarda asit mukopolisakariti, hücre katlarında ve omurgalıların bağ dokularının hücre dışı zemin maddesinde bulunan hyaluronik asittir.

Yinelenen hyaluronik asit ünitesi, β (l -> 3) bağlantısındaki D-glukoronik asit ve N-asetil-D glukosaminin bir disakarit bileşiğidir. Bir başka asit mukopolisakariti, sülfürik asit türevleri kondroitin -4-sülfat ve kondroitin 6 sülfat olan omurgalılarda hücre katlarının, kıkırdak, kemik ve diğer bağ dokusu yapılarının ana yapısal bileşenleri olan kondroitindir.

Karbonhidratların Biyolojik Önemi:

1. Başlıca enerji kaynağı:

Karbonhidratlar, hayvanları solunum yakıtları olarak kullandıklarından esastır. Hayvan hücrelerinde, glikoz ve glikojen formundaki karbonhidratlar hayati aktiviteler için önemli bir enerji kaynağı olarak görev yapar.

2. Hücrelerin yapısal bileşenleri:

Karbonhidratlar, bazı hayvanlarda ve selüloz çerçevesini oluşturdukları bitkilerde önemli bir yapısal materyal olarak görev yapar.

3. Metabolizmada anahtar rol:

Karbonhidratlar, amino asitlerin ve yağ asitlerinin metabolizmasında kilit bir rol oynar.

4. Özel fonksiyonlar:

Bazı karbonhidratlar, hücrelerin nükleoproteinlerinde riboz ve bazı lipidlerde galaktoz gibi oldukça spesifik fonksiyonlara sahiptir.