1 KARBONHİDRATLAR

2 Karbonhidratlardaki fonksiyonel gruplar

3 Karbonhidratların fonksiyonları 1) insan diyetinin en önemli kısmını oluştururlar 2) çoğu nonfotosentetik hücrede temel enerji sağlayıcıdırlar 3) yapısal ve koruyucu elemanlar olarak fonksiyon görürler 4) iskelet eklemlerini kayganlaştırırlar ve hücreler arası yapışmayı sağlarlar 5) vücutta lipidlerin, bazı amino asitlerin, glikolipidlerin, glikoproteinlerin ve proteoglikanların ön maddesidirler

4 (C n H 2n O n ) veya C n (H 2 O) n kapalı formülüne sahiptirler.

5 Karbonhidratların sınıflandırılmaları

6 SINIFLANDIRMA VE ADLANDIRMA Sınıflandırma –Glukoz ve fruktoz gibi monosakkaritler, basit şekerlerdir. Monosakkarid molekülleri daha kompleks bileşikler oluşturmak üzere glikozidik bağlarla bağlanırlar. Maltoz ve sükroz gibi disakkaridler, iki monosakkaride hidrolizlenirler. Kan grubu antijenleri gibi oligosakkaridler, iki ile on monosakkarid biriminden oluşmuş polimerlerdir. Nişasta ve selüloz gibi polisakkaridler ondan fazla monosakkarid birimlerinden oluşan polimerlerdir.

7 Aldoz ve ketozlar: Bir karbohidratın yapısında reaktif grup (aldehit veya keton) bu karbohidratın aldoz veya ketoz olduğunu belirler. –Aldozlar, molekülün bir ucunda, reaktif grup olarak bir aldehit grubu (CHO) taşıyan monosakkaridlerdir (örn., glukoz). –Ketozlar, genellikle ikinci karbonda, reaktif grup olarak bir keton grubu (C=O) taşıyan monosakkaridlerdir (örn., fruktoz).

8 İsimlendirme –Karbon numaralandırma sistemi: Monosakkaridler, değişken ön ek olarak karbon atomlarının sayısını ve bunu izleyen son ek olarak şeker anlamını veren -oz takısını kullanan bir sisteme göre adlandırılır. C n H 2n O n genel formülünde n karbon atomlarının sayısını gösterir. Karbon atomları ardışık olarak numaralandırılır. Trioz: Üç karbonlu Tetroz: Dört karbonlu Pentoz: Beş karbonlu Heksoz: Altı karbonlu Heptoz: Yedi karbonlu

9 2. Reaktif gruplar ile adlandırma: Bileşiklerin tanımlanması için monosakkarid ve reaktif grubunun adları birleştirilir. Örneğin, glukoz bir aldoheksozdur. [yani, bir aldehid grubu (aldo-) içeren altı karbonlu bir monosakkarid (-heksoz)].

10 Monosakkaritler (basit şekerler) Karbonhidratların monomerik birimidirler

11 Monosakkaritlerin sınıflandırılmaları

12 Monosakkaritlerin izomerik formları D- ve L-izomerler (enantiomerler) epimer şekerler enol şekerler  - ve  - formları (anomerler)

13

14 İsimlendirme: İsimlendirme amacıyla diğer şekerlerin gliseraldehidden türediği kabul edilmektedir. Buna göre Bir D-şeker, aldehit veya keton grubuna en uzak asimetrik karbon atomuna en uzak olan asimetrik karbon atomuna bağlı hidroksil grubunun sağda bulunması, L-şeker ise solda bulunması olarak tanımlanır.

15 Glukozun zincir ve halka yapısı

16 Glukoz gibi monosakkaritlerin tanınması deneyleri: Trommer ve Fehling deneyleri: Serbest yarı asetal hidroksili içeren monosakkaritlerin, Cu 2+ ’ı Cu + ’a indirgemeleri özelliğine dayanır. sarı renkli çökelti CuOH kırmızı renkli çökelti Cu 2 O

17 Organizmadaki önemli heksoz türevleri Şeker fosfatları Amino şekerler Deoksi şekerler Şeker asitleri Şeker alkolleri

18 Disakkaritler O-glikozidik bağ vasıtasıyla birbirine bağlanmış iki monosakkarit molekülünden oluşmuş bileşiklerdir Maltoz Laktoz Sukroz (Sakkaroz) Trehaloz Sellobioz İki glukoz molekülünün Glc(  1  4)Glc biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip Bir galaktoz molekülü ile bir glukoz molekülünün Gal(  1  4)Glc biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip Bir glukoz molekülü ile bir fruktoz molekülünün Glc(  1  2)Fru biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip İki glukoz molekülünün Glc(  1  1)Glc biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip İki glukoz molekülünün Glc(  1  4)Glc biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip

19 depo homopolisakkaritler Nişasta Glikojen yapısal homopolisakkaritler Sellüloz Kitin İnulin Diğer homopolisakkaritler Agar-agar Dekstranlar Mannanlar Polisakkaritler (Glikanlar) Heteropolisakkaritler

20 Nişasta Bitki hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir.

21 Glikojen Hayvan hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir. özellikle karaciğerde ve kasta boldur

22 Heteropolisakkaritler (heteroglikanlar) Peptidoglikanlar Glikozaminoglikanlar (mukopolisakkaritler) Glikoproteinler Glikolipidler Proteoglikanlar bakteriyel hücre duvarlarının rijid komponentidirler Hiyaluronik asit, Kondroitin sülfatlar, Dermatan sülfat, Keratan sülfatlar, Heparan sülfat, Heparin Karbonhidrat ve protein birimlerinin birbirlerine kovalent bağlanmasıyla oluşmuş bileşiklerdir hücreler arası iletimden sorumludurlar. makromoleküller

23 Karbonhidratların vücuda alınması Günde yaklaşık 300 g karbonhidrat nişasta (  160 g) sakkaroz (  120 g) laktoz (  30 g) glukoz ile fruktoz (  10 g)

24 Karbonhidratların sindirimi ve emilimi İnce bağırsak lümeni içindeki glukoz ve galaktoz aktif transportla, fruktoz ise kolaylaştırılmış diffüzyonla ince bağırsak epitel hücresi içine alınırlar ve oradan kana geçerler

25 Kan şekeri düzeyi Kan şekeri deyince sıklıkla kan glukoz düzeyi anlaşılır Sağlıklı bir erişkinde 8-12 saatlik açlıktan sonra enzimatik yöntemlerle ölçüldüğünde kan glukoz düzeyi % mg ( mg/dL) kadardır. vücutta bazı olaylar kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olurken bazı olaylar kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olur ve bu olaylar arasındaki denge ile kan glukoz düzeyi ayarlanmaktadır. Bu ayarlamada insülin, glukagon ve epinefrin (adrenalin) gibi hormonlar önemli rol oynamaktadır.

26 Kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olaylar 1) Glukozun indirekt oksidasyonu; glukozun aerobik koşullarda glikoliz ve sitrik asit döngüsüyle yıkılımı. 2) Glukozun direkt oksidasyonu; glukozun pentoz fosfat yolunda yıkılımı. 3) Glikojenez; glukozun glikojene dönüşümü. 4) Liponeojenez; glukozun yağ asitlerine ve yağa dönüşümü. 5) Glukozun glukuronik asit yolunda yıkılımı. 6) Glukozdan diğer monosakkaritlerin ve kompleks karbonhidratların oluşumu.

27 Glikoliz Hücrenin sitoplazmasında altı karbonlu glukozun, on basamakta iki molekül üç karbonlu pirüvata yıkılması olayıdır. anaerobik koşullarda pirüvattan laktat oluşur. Glikolize uğrayan her glukoz molekülü için net 2 molekül ATP oluşmaktadır.

28 Sitrik asit döngüsü (TCA döngüsü) aerobik koşullarda glukoz metabolizmasında pirüvattan, pirüvat dehidrojenaz enzim kompleksi etkisiyle asetil-CoA oluşur. asetil- CoA’nın asetil grupları da mitokondride oksitlenir. Bir tek glukoz molekülünün tamamen CO 2 ve H 2 O’ya oksitlenmesi suretiyle net 38 adet ATP kazancı olduğu hesaplanabilir

29 Glukozun pentoz fosfat yolunda yıkılımı Memeli hücrelerinde sitozolde gerçekleşir, NADPH ve riboz-5-fosfat oluşturur. Özellikle yağ doku, karaciğer adrenal korteks ve süt veren meme bezlerinde...

30 Glikojenez (Glikojen biyosentezi) var olan bir glikojen molekülüne glukoz katılır ve glikojendeki glukoz kalıntısı sayısı 1 artmış olur

31 Glukozun yağ asitlerine ve yağa dönüşümü Karbonhidratların fazla miktarda alınması durumunda...

32 Kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olaylar 1) Diyetle karbonhidrat alınması. 2) Glikojenoliz; glikojenin yıkılımı. 3) Glikoneojenez; karbonhidrat olmayan maddelerden glukoz yapılımı.

33 Glikojenoliz Glikojen fosforilaz enzimi, glikojenden bir glukoz molekülünü glukoz-1-fosfat şeklinde ayırır glukoz-1-fosfat, fosfoglukomutaz etkisiyle glukoz-6- fosfata dönüştürülür glukoz-6-fosfat, karaciğer hücrelerinin endoplazmik retikulumunda bulunan Mg 2+ -bağımlı glukoz-6-fosfataz enzimi tarafından parçalanır ve glukoz serbestleşebilir. Karaciğerde böylece oluşan serbest glukoz kana geçerek kan glukozunu artırabilir

34 Glukoneojenez karbonhidrat olmayan prekürsörlerden hücre içinde glukoz biyosentezi Yüksek hayvanlarda büyük oranda karaciğerde olur.

35 Kan glukozu düzeyinde patolojik değişiklikler Hiperglisemi 8-12 saatlik açlıktan sonra serum glukoz düzeyinin %110 mg’dan yüksek olması durumu Hipoglisemi Serum glukoz düzeyinin %40 mg’dan düşük olması durumu. Santral sinir sistemini etkilediğinden tehlikelidir. Hipoglisemi durumunda baş ağrısı, baş dönmesi, baygınlık hissi, bulantı, mental fonksiyonlarda yavaşlama

36 Karbonhidrat metabolizması bozuklukları Emilim bozuklukları Dönüşüm bozuklukları Depolanma bozuklukları Kullanım bozuklukları

37 Karbonhidrat metabolizmasında emilim bozuklukları Laktaz eksikliği (süt intoleransı), sakkaraz eksikliği, izomaltaz eksikliği, maltaz eksikliği. Pankreatik amilaz eksikliği, bağırsak mukozası ve bağırsak motilitesi ile ilgili emilim bozuklukları

38 Karbonhidrat metabolizmasında dönüşüm bozuklukları Herediter fruktoz intoleransı Galaktozemi:

39 Karbonhidrat metabolizmasında depolanma bozuklukları Glikojen depo hastalıkları (glikojenozlar)

40 Karbonhidrat metabolizmasında kullanım bozukluğu Diabetes mellitus Genetik kökenli kronik hiperglisemi durumu primer diyabet Genetik kökenli olmayan, çeşitli nedenlerle ortaya çıkan hiperglisemi durumu sekonder diyabet Tip I diabetes mellitus: İnsülin sentez ve salımının yetersizliği ile oluşur, ani başlar ve çok şiddetli seyreder Tip II diabetes mellitus: İnsülin yapısı bozukluğu nedeniyle oluşur, sinsi başlangıçlıdır ve hastalığa ait çeşitli evreler saptanabilir