Karbonhidratların Tanımı ve Sınıflandırması

Karbonhidratların Tanımı ve Sınıflandırması

Aşağıdaki ders notu ile dersteki sunular birbirinden farklılık gösterebilir.

Karbonhidratların Tanımı

Karbonhidratlar, canlılarda bulunan organik moleküllerin üçüncü büyük grubunu oluşturur. C, H ve O elementlerinin Cn(H2O)n formülüne göre kurulmasıyla meydana gelir. Ancak bu genel formüle uyduğu halde karbonhidrat olmayan (Asetik asit C2H4O2; Laktik Asit – C3H6O3; gibi) veya genel formüle uymadığı halde karbonhidrat olan (Deoksiriboz – C5H10O4; Ramnoz – C6H12O5) bileşikler de vardır. 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

Karbonhidratlar canlılarda çok çeşitli amaçlarla kullanılır. Glikoz ve glikojen halinde hayvanların en önemli enerji kaynaklarından birisidir. Bitkilerde fotosentez ile oluşan nişasta depo edilerek enerji kaynağı olarak rol oynar. Polimerler halinde mikroorganizmaların koruyucu hücre duvarının yapısına katılır. Sellüloz, bitkilerin odunsu ve fibriller dokularının ve rijit hücre duvarının en önemli ekstrasellüler yapısal komponentidir. Glikozun metabolize edilmesi sonucunda çok sayıda biyolojik molekülün biyosentezinde öncül madde olarak kullanılan ara metabolitler ortaya çıkmaktadır. 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

Karbonhidratlar değişik şekillerde sınıflandırılabilir.

1. Moleküldeki basit şeker ünitelerinin sayısına göre

Monosakkaritler
Disakkaritler ve Oligosakkaritler
Polisakkaritler

2. Reaktif gruplarına göre:

Aldozlar
Ketozlar

3. Karbon zincirinin uzunluğuna göre:

Diozlar
Pentozlar
Triozlar
Hegsozlar
Tetrozlar
Heptozlar

Burada moleküldeki basit şeker sayısına göre karbonhidratları dört grupta incelenmiştir.

Monosakkaridler
Türev monosakkaridler
Disakkaritler
Polisakkaridler

Monosakkaridler, düşük molekül ağırlığına sahiptir ve (CH2O)n genel formülünde n 3-9 olmak üzere, karbonun hidratları olarak gösterilir. Türev monosakkaridler, monosakkaridlerin türevleridirler. Bunlar karbonil ve hidroksil gruplarından başka veya bunlara ilave olarak fonksiyonel gruplar ihtiva ederler. Oligosakkaridler ve polisakkaridler, monosakkarid artıklarının, büyük bir bileşiği meydana getirmek üzere asetal bağları ile kondenzasyonundan oluşmaktadır. En basit oligosakkarid iki monosakkaridden kurulmuştur ve buna disakkarid denir. Üç, dört ve beş monosakkaridden kurulmuş olanlara sırasıyla tri-, tetra- ve pentasakkarid denir. Polisakkaridler, çok sayıda tek tip monosakkaridin (homopolisakkarid’ler) veya iki veya daha fazla değişik tip monosakkaridin (heteropolisakkarid’ler) kondenzasyonu ile meydana gelmiş molekül ağırlıkları yüksek polimerlerdir.

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.

............

Aldehit Grubu .................................Keton Grubu

Fonksiyonel gruplar hakkında bilgi için tıklayınız ...

Organik Kimya bilgilerinizi tazelemek/pekiştirmek için tıklayınız ...

En basit monosakkaritler gliseraldehid ve dihidroksiasetondur. Hemen hemen bütün basit şekerler bu iki ana yapıdan türetilmiştir.

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.

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.

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.
Gliseraldehit ve dihidroksiaseton üç karbonlu monosakkaridlerdir. Bunlara trioz’lar denir. Trioz şeker olan gliseraldehid (D veya L) aynı zamanda bir aldozdur. Dolayısı ile buna kısaca aldotrioz’da denir. Dihidroksi aseton ise bir ketotrioz’dur. İsimler sadece önemli fonksiyonel grupları ve aynı zamanda karbon atomu sayılarını gösterirler.
Aldozların sınıflandırmadaki isimleri (generic names) moleküldeki karbon atomu sayısını gösterir. Buna göre tetrozlar, pentozlar, heksozlar, heptozlar, oktozlar ve nanozlar sırası ile dört, beş, altı, yedi, sekiz ve dokuz karbon atomu ihtiva ederler. Ketozların sınıflandırma isimleri, ketoza tekabül eden aldozların isimleri içerisine “ul” hecesi koymak suretiyle kurulur. Mesela, pentuloz, heksuloz ve heptuloz gibi.

Stereoizomerizm

Stereoizomerizm gösteren maddeler boşlukta birbirinin ayna hayali durumda yer alan maddelerdir. Bunların sahip oldukları atom veya atom grupları birbirine benzerler. Fakat bunlar aynı maddeler değildir. Atomların boşluktaki durumlarına göre bir molekül iki çeşit izomerizm gösterebilir. Buna stereoizomerizm, optik izomerizm veya geometrik izomerizm denir.

This image has been resized.Click to view original image

Glikoz, galaktoz ve mannoz altı karbonlu monosakkaritlerdir. Aldehit grubu taşırlar. Kapalı formülleri aynıdır. Fakat bu monosakkaritler birbirlerinden farklı aldohekzozlardır. Bunun nedeni molekülü kuran grupların konfigürasyonundan kaynaklanmaktadır. Kapalı formülleri aynı olan fakat taşıdıkları asimetrik karbon atomından dolayı farklı olan bu bileşiklere geometrik izomerler, stereoizomerler veya enantiomorflar denir.

Şekerlerin yalnız bir karbon atomuna bağlı gruplarının konfigürasyonları farklı olan optik izomerlere de epimerler denir. Şekerlerin diğer karbon atomlarındaki grupları tamamen aynıdır. Böyle şekerlere epimer şeker denir. Bu şekerler hayvanların karaciğerindeki epimeraz adlı enzim tarafından kolayca birbirlerine çevrilir. Bu olaya da epimerizasyon denir. Glikoz ile galaktoz ve glikoz ile mannoz birer epimer şekerdir.

This image has been resized.Click to view original image

Bir aldotetrozda iki asimetrik karbon atomu, bir aldopentozda ise üç asimetrik karbon atomu bulunmaktadır. Aldohekzozda ise 4 asimetrik karbon atomu vardır. Bir bileşikte n kadar asimetrik karbon atomu varsa Van’t Hoff’un formülüne göre bu bileşiğin 2n kadar stereoizomeri vardır. Buna göre bir aldohekzoz olan glikozun 4 asimetrik karbon atomu olduğuna göre 24 yani 2x2x2x2=16 stereoizomeri vardır.

Jacobus van't Hoff

 

http://www.yasamoyunu.net/tip_bilimleri_tip_fakultesi_dersleri/44009-karbonhidratlarin_tanimi_ve_siniflandirmasi.html

Tıp Bilimleri - Tıp Fakültesi Dersleri Tıp Ders Notları