Araş. Gör. Dr. Efe Kurtdede Karbonhidratlar

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 C

n

(H2O)

n

formülüne göre kurulmasıyla

meydana gelir.

•

Genel formüle uyduğu halde karbonhidrat olmayan (Asetik asit C₂H₄O₂; Laktik Asit – C₃H₆O₃; gibi)

•

Genel formüle uymadığı halde karbonhidrat olan (Deoksiriboz – C₅H₁₀O₄; Ramnoz – C₆H₁₂O₅)

•

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 2

⁴

yani

2x2x2x2=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.