Karbonhidratlar Ara Gr Dr Efe Kurtdede Lippincotts Biochemistry

Karbonhidratlar Araş. Gör. Dr. Efe Kurtdede

• • Lippincott’s Biochemistry Harper’s Biochemistry Lehninger’s Biochemistry Tablolarla Biyokimya

Karbonhidratların Tanımı • Karbonhidratlar, canlılarda bulunan organik moleküllerin üçüncü büyük grubunu oluşturur. C, H ve O elementlerinin Cn(H 2 O)n formülüne göre kurulmasıyla meydana gelir. • Genel formüle uyduğu halde karbonhidrat olmayan (Asetik asit C 2 H 4 O 2; Laktik Asit – C 3 H 6 O 3; gibi) • Genel formüle uymadığı halde karbonhidrat olan (Deoksiriboz – C 5 H 10 O 4; Ramnoz – C 6 H 12 O 5) • Azot ve kükürt ihtiva eden bazı karbonhidratlar da bu genel formüle uymazlar. • Karbonhidratlar, polihidroksilik alkollerin aldehit veya keton türevleri (monosakkaritler), bunların polimerleri (oligo- ve polisakkaritler), oksidasyon ürünleri (şeker asitleri), redüksiyon ürünleri (şeker alkolleri), substitüsyon ürünleri (amino şekerler) ve esterleri (sülfatlı veya fosfatlı esterleri)’dir.

Karbonhidratların Önemi • • Hayvanlarda Glikoz ve glikojen (eneji kaynağı) Bitkilerde fotosentez ile Nişasta (depo) Hücre duvarının yapısına (Polimerler koruyucu) Sellüloz Bitkilerin odunsu ve fibriller dokularının ve hücre duvarının • Glikozun metabolize edilmesi sonucunda çok sayıda biyolojik molekülün biyosentezinde öncül madde olarak kullanılan ara metabolitler ortaya çıkmaktadır.

Karbonhidratların Önemi • Basit şekerler, • • Purin, pirimidin ve fosfatlara bağlanarak nükleik asitleri, Pepditlere bağlanarak pepdidoglikanları, Lipidlere bağlanarak glikolipideri, Sulfatlara bağlanarak mukopolisakkaritleri ve başka maddelere bağlanarak türev karbonhidratları oluştururlar.

Karbonhidratların Sınıflandırılması 1. Moleküldeki basit şeker ünitelerinin sayısına göre Monosakkaritler Disakkaritler ve Oligosakkaritler Polisakkaritler

Karbonhidratların Sınıflandırılması 2. Reaktif gruplarına göre: Aldozlar Ketozlar

Karbonhidratların Sınıflandırılması 3. Karbon zincirinin uzunluğuna göre: Diozlar Pentozlar Triozlar Hegsozlar Tetrozlar Heptozlar

Karbonhidratların Sınıflandırılması 1. Monosakkaridler Glukoz, Galaktoz 2. Disakkaridler Laktoz, Fruktoz, Maltoz 3. Oligosakkaridler (3 -9 monosakkarid birimi) 4. Polisakkaridler Glikojen, Nişasta

1 - Monosakkaridler • Monosakkaritlerin yapısında bir karbon iskeletin birinci karbonunda aldehit (-COH) veya keton (-C-0 -) grubu (ki; bu gruplara aynı zamanda karbonil grubu veya aktif şeker grubu da denir) ve iskeletin geri kalan kısımında da çok miktarda hidroksil grubu eklenmiş halde bulunur. Aldehit grubu taşıyan monosakkaride “aldoz”, keton grubu taşıyana da “ketoz” adı verilir.

1 - Monosakkaridler • En basit monosakkaritler gliseraldehid ve dihidroksiasetondur.

1 - Monosakkaridler Asimetrik Karbon Atomu: Dört valansına dört ayrı atom veya atom grubu bağlı olan karbon atomuna asimetrik karbon atomu adı verilir. Gliseraldehit bir asimetrik karbon atomuna sahiptir. Bu da ikinci karbon atomudur.

1 - Monosakkaridler • Bu karbon atomuna bağlı -H ve -OH’in uzaydaki ayna görüntüsüne göre dizilişi iki şekilde olur. Bu dizilişlere göre de gliseraldehit D- ve L-gliseraldehit olarak adlandırılır.

1 - Monosakkaridler • 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 edilir.

1 - Monosakkaridler İzomer: Aynı kimyasal formüle sahip fakat yapıları farklı olan bileşiklere izomer denir. Örnek olarak glikoz, mannoz, fruktoz (C 6 H 12 O 6) hepsi birbirinin izomeridir. Stereoizomerizm: Boşlukta birbirinin ayna hayali durumda yer alan maddelerdir. Buna stereoizomerizm, optik izomerizm veya geometrik izomerizm denir. . Enantiyomer: Yapıları birbirinin ayna görüntüsü özel bir tip izomer oluştururlar. D- veya L- olarak adlandırılırlar.

1 - Monosakkaridler • Epimer: Eğer iki monosakkarit yanlızca bir karbon atomu etrafında konfigürasyon farkı gösteriyorsa bunlar birbirinin epimeri olarak tanımlanır. Örneğin glikoz ve galaktoz C-4 epimeridir, yapılarındaki tek fark 4. karbondaki –OH grubunun pozisyonudur.

1 - Monosakkaridler • Aldohekzozda ise 4 asimetrik karbon atomu vardır. Bir bileşikte n kadar asimetrik karbon atomu varsa Van’t Hoff’un formülüne göre bu bileşiğin 2 n kadar stereoizomeri vardır. Buna göre bir aldohekzoz olan glikozun 4 asimetrik karbon atomu olduğuna göre 24 yani 2 x 2 x 2 x 2=16 stereoizomeri vardır

1 - Monosakkaridler • Optik Aktiflik • Adi bir ışık Nikol prizmasından geçirilirse polarize ışık düzlemi elde edilir. Polarize ışık sadece tek bir düzlem üzerinde dalgalanan ışıktır. Asimetrik karbon atomu ihtiva eden maddeler polarize ışığı sağa veya sola çevirme özelliğine sahiptirler. Bu nedenle bu maddeler optik aktif maddeler de denir. Polarize ışık düzlemini sağa saptıranlara dekstrorotatör, sola saptıranlara da Levorotatör 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.

1 - Monosakkaridler • 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.

1 - Monosakkaridler • Haworth projeksiyonları • Şayet beşgen bir halka yapısı meydana gelmiş ise bu halkaya da furan halkası ve furan halka yapısında olan şekerlere de furanozlar denilmektedir. • 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.

1 - Monosakkaridler • Monosakkaritlerin Asit ve Bazlarla Reaksiyonları • Ozazonlar • Şeker Alkolleri • Şeker Fosfatları • Deoksi Şekeerler • Glikozidler

2 - Disakkaritler • Maltoz, sükroz, laktoz

3 - Polisakkaridler • Çok sayıda monosakkarit birimlerinden oluşurlar. Hidrolize edilirlerse kendilerini oluşturan monosakkaritlere parçalanırlar. Polisakkarid aynı monosakkaridin polimeri ise homopolisakkarid adını alır. Bazı polisakkaridler başka gruplarıda içerirler. Bunlara da heteropolisakkarid denir.