KARBOHİDRATLAR

Karbohidratlar C, H ve O den meydana gelmişlerdir. H ve O, suyun yapısında bulunduğu oranda yer alır. Karbohidratlar, CnH2nOn genel formülü ile gösterilir. Üç ayrı sınıflamaya tabi tutulurlar 1- Karbon sayısına göre 2C dioz 4C tetroz 6C hekzos 3C trioz 5 C pentoz

2- Yapılarındaki aldehit ve keton gruplarına göre Fonksiyonel aldehit grubu içeren şekerlere aldozlar denir. Aldozların en basit üyesi Gliseraldehit. Bütün aldehitler gliseraldehitten türemiştir. İkinci C atomunda keton grubu içeren şekerlere ketozlar denir. En basit üyesi dihidroksiasetondur.

Aldoz Ailesi

Ketoz Ailesi

3- Karbohidratların yapısında bulunan basit şeker sayısına göre Monosakkaritler Disakkaritler Polisakkaritler

Monosakkaritler Monosakkaritler Daha küçük şekerlere hidroliz edilemeyen şekerlerdir. Gliseraldehit,glukoz, dihidroksiaseton, fruktoz, riboz, deoksiriboz gibi. Glukozu inceleyecek olursak; 6 C’lu bir şekerdir, ve aldehit grubu içerir dolayısı ile Aldoz olarak adlandırılan bir monosakkarittir.

Karbohidratların Genel Yapı Özellikleri Stereoizomerizm: Dihidroksiaseton dışında bütün monosakkaritlerde bir yada daha fazla asimetrik C atomu bulunur. Bu atomlara Chiral (Şiral) merkez de denir. Asimetrik C atomu: Dört bağına farklı atom yada grup bağlanmış C (karbon) atomuna denir. Asimetrik C atomuna sahip bileşikler polarize ışığın düzlemini saptırma özelliğine sahiptirler. Gliseraldehit, 1 asimetrik C atomuna (şiral merkez) sahiptir. Bu nedenle 2 stereoizomeri veya diğer bir deyişle enantiomeri vardır. Bu iki moleküle stereoizomer, bu tip ilişkiye de stereoizomerizm denir. Enantiomerlerin erime ve kaynama noktaları, yoğunlukları gibi tüm fiziksel özellikleri birbirinin aynıdır. Aynı hızda, aynı şekilde tepkimeye girip, aynı ürünleri oluştururlar. Bu yüzden klasik yöntemlerle enantiomerleri ayırmak mümkün değildir. Optikçe aktif özelliğe sahip yardımcı etken kullanılarak ayrılabilinir. Bu tip izomerlere optik izomerlerde denir. Eğer molekül ışığı sola saptırıyorsa yani Levorotatory L-stereoizomer sağa saptırıyorsa yani Dextrorotatory D-stereoizomer adını alır.

Moleküllerin bu düz zincir formüllerine Fisher formülü denir. Ancak 5 ve daha yukarı sayıda C içeren karbohidratlar düz zincir değil, halkasal yapı oluşturma eğilimindedir. Bu halkasal yapıda karbonil grubu serbest olmayıp, zincirdeki bir OH grubuna kovalent bağlıdır. Bu halkasal yapıyı oluşturmak için aldehit grubu içeren şekerler hemiasetal bağ, keton grubu içeren şekerler hemiketal bağ ile halkasal yapıyı oluştururlar. İki temel halkasal yapı oluştururlar. 5’li halka yapısı Furan halkası ve 6’lı Piran halkası. Bu halkasal form Haworth formu ile gösterilir. 5’li halka yapısına sahip şekerler Furanoz, 6’lı halka yapısına sahip şekerler de Piranoz olarak adlandırılır.

Hidroksil grubunun yönüne göre; OH grubu aşağı bakarsa a yukarı bakarsa b olarak adlandırılır

Sandalye A formu. Sandalye B formu Sandalye A formu Sandalye B formu Sandal formu Halkasal formlar 3 şekilde bulunabilir

Disakkaritler İki monosakkaritin birbirine kovalent bağlanması ile disakkaritler meydana gelir. İki monosakkarit arasındaki bağ Glikozidik bağdır. Glikozidik bağ bir şekerdeki OH(hidroksil) grubu ile diğer şekerdeki karbonil grubu arasında bir su çıkışıyla meydana gelen kovalent bir bağdır. Glikozidik bağ asidik ortamda kaynatıldığında hidroliz olur ve monosakkaritler açığa çıkar. Disakkaritler doğada bol olarak bulunur ve bunlardan en yaygın olanları Maltoz (Malt şekeri), Sakkaroz (Sukroz= Çay şekeri) ve Laktoz (süt şekeri) dur.

Maltoz: Disakkaritlerin en basit olanıdır ve 2 glukoz ünitesinin birbirine glikozidik bağ ile bağlanması sonucu oluşur. İlk glukoz’un 1. C atomuna bağlı OH grubu ile ikinci glukoz’un 4. C atomuna bağlı OH grubuna ait hidrojen atomunun, bir su molekülü çıkararak birleşmesi ile oluşur. Oluşan bağa, a(1 4) glikozidik bağı denir.

Glikoz ve fruktoz gibi basit şekerlerin yapısında içerdiği kimyasal grup, kimyasal bir reaksiyonla analiz edildiğinde, bakır (Cu) iyonlarını indirger. Bu tür şekerlere indirgen (redüktör) şeker denir. Maltoz redükleyici (indirgeyici) bir şekerdir. Bir şekerin redükleyici olması için karbonil grubu serbest olmalı, bağ yapısına katılmamış olmalıdır. Maltoz’un 2. glukozunun karbonil grubu serbesttir ve redükleyici şeker özelliği gösterir. Maltoz, tükürük enzimi olan amilazın nişastayı parçalaması ile oluşur. Maltoz ise ince bağırsak enzimi olan Maltaz tarafından Glukoz monomerlerine ayrılır. Maltaz enzimi a(1 4) glikozidik bağları yıkar.

a(1 2) gikozidik bağ b(1 4) gikozidik bağ

OLİGOSAKKARİTLER 8-10 monosakkarit biriminden meydana gelir

POLİSAKKARİTLER

Polisakkaritlerin belirli molekül ağırlıkları yoktur. Çok sayıda monosakkaritin glikozidik bağ ile birleşmesi ile oluşur. Polisakkaritler aynı zamanda Glikanlar olarakta adlandırılır. Polisakkaritlerin belirli molekül ağırlıkları yoktur. Belirli bir dizi içermezler. Tek tip monosakkarit biriminden oluşan polisakkaritlere Homopolisakkaritler denir. (Nişasta ve Glikojen= Glukoz monomerlerinden oluşur) İki veya daha fazla monosakkarit biriminden oluşan polisakkaritlere Heteropolisakkaritler denir. (Hemiselüloz=D-Ksiloz, L-Arabinoz, D-Glukuronik asit, 4-O-Metil-Glukuronik, D ve L- Galaktoz, D-Mannoz, L-Ramnoz ve L-Fruktoz dan oluşur).

Bazı homopolisakkaritler depo enerji kaynağı olarak görev görür(Nişasta ve Glikojen gibi) Selüloz ve Kitin gibi diğer homopolisakkaritler bitki hücre duvarı ve hayvan dış iskeletinde yapısal olarak görev alır. Heteropolisakkaritler yaşayan tüm canlılarda ekstrasellüler destek sağlar. Örn. Bakterilerde peptidoglikon tabaka hücre duvarı yapısında yer alırken, bazı heteropolisakkaritler hücreleri bir arada tutup, koruyup, şekil verebilir.

Nişasta: a-D-Glukoz polimeri yiyeceklerde enerji depo materyali olarak bulunur Selülozun aksine nişasta insanlar tarafından metabolize edilebilir. Patates ve benzeri yumrulu bitkilerde, mısır buğday ve fasulyede bol miktarda bulunur. Hücre içinde granüller halinde bulunur Amiloz Amilopektin

Glikojen: a-D-Glukoz polimeri bakterilerde ve hayvan dokularında enerji depo materyali olarak bulunur Her 8-12 glukoz monomerinde bir dallanma gösterir. Amiloz ve amilopektin zincirleri içerir.

Selüloz: Glukozdan oluşan yapısal Polisakkarit Ayrıca bazı bakteri, alg, fungus ve hayvanlarda bulunur. Glukoz monomerleri arasında (b 1-4) bağı bulunur. Selüloz mikrofibrilleri Odun hücre (fiber) duvarı selüloz + lignin ve hemiselülozdan oluşur

İnsanların bağırsaklarında Selülozu parçalayacak selülaz enzimi yok Ancak geviş getiren hayvanların sindirim kanallarında selülaz enzimi salgılayan bakteriler bulunur. Termitlerin sindirim kanalında Trichonympha isimli mikroorganizma tarafından selülaz salgılanır. Selülozun Mol. Ağ. 50-500.000 daltondur. Selülozun yapısında bulunan polisakkarit zincirleri birbirine H bağı ile bağlıdır.

Kitin

Peptidoglikon

Ekstrasellüler Matriks: Hyaluronik asit N-asetil glukozamin ve Glukronik asit polimeri. Diz, omuz, deri ve bağ dokusunda bulunur.

Polisakkarit Bileşikleri Mukopolisakkaritler Glikolipitler Glikoproteinler

Mukopolisakkaritler Glikolipitler Pek çoğu tekrar eden disakkarit birimlerinden meydana gelmiştir. Kondriotin sülfat A ve C; N-asetil D- galaktozamin ve D glukoronik asit’in b (1-3) glikozidik bağı ile bağlanmasıyla meydana gelmiştir. Glikolipitler Karbohidratların lipitlere bağlanması ile meydana gelmiştir. Serebrosidler ve Gangliosidler örnek verilebilir. Lipopolisakkaritlerde polisakkarit zinciri daha kısadır.Lipopolisakkaritler pekçok Gram (-) bakterinin hücre duvarından izole edilmiştir.

Glikoproteinler Karbohidrat ünitelerinin proteinlere bağlanması ile oluşan kompleks moleküllerdir. Proteine tek bir karbohidrat ünitesi bağlandığı gibi, bir oligosakkaritte proteine bağlanabilir. Eritrosit hücre zarında bulunan glikoferin en iyi bilinen glikoproteindir.