KARBONHİDRATLAR

1. KARBONHİDRATLAR Genel formülleri, adlandırılmaları Fiziksel ve kimyasal özellikleri Sınıflandırılmaları Yrd.Doç.Dr.V.Kenan ÇELİK

2. Karbonhidratlar, temel elementleri C,H,ve O olan, aktif aldehit veya keton grupları içeren polihidroksi alkollerdir. • O O H OH • ║ ║ │ │ • -C-H ─C─ R─C─OH (Pr,alkol) R─C─CH3 (sec,alkol) • Aldehit keton │ │ H H Genel formülleri Cn(H2O)n yada CnH2nOn dir. Bu genel formüle uymayan fakat k.hidrat olan bazı organik maddelerde vardır. Ramnoz (C6H12O5) bunlardan biridir.Bu nedenle k.hidrat olan ve olmayan bileşikleride kapsadığı için “SAKKARİD” terimi de kullanılmaktadır. Basit k.hidratlar adlarının sonuna “OZ” (ose) eki konularak adlandırılır. (Glukoz,Eritroz, Riboz, v.b.) Suda çözünürler ve tatlıdırlar SUKROZ 100 (Tatlılık derecesi) GLUKOZ 70 FRUKTOZ 170 MALTOZ 30 LAKTOZ 16 SAKARİN 40000

3. Karbonhidratların sınıflandırılması • 1-Karbon sayısına göre. • 2-Yapısındaki basit seker sayısına göre. • 3-Aldehit yada Keton gruplarına göre.

4. 1-KARBON ATOMU SAYISINA GÖRE • A -İki karbonlu şekerlere “DİOZ” denir. • H • │ • C=O • │ • CH2OH (Glukolaldehit) • B- Üç Karbonlu şekerlere “TRİOZLAR” denir. • H CH2OH • │ │ • C=O C=O • │ │ • H -C-OH CH2OH • │ • CH2OH D-hidroksi aseton • D-Gliseraldehit

5. C-Dört karbonlu şekerlere “TETROZ” denir.) • CHO CHO CH2OH • HCOH HOCH C=O • HCOH HCOH HCOH • CH2OH CH2OH CH2OH Eritroz, Threoz, Eritruloz • D-Beş karbonlu şekerlere “PENTOZ”). CHO CHO CHO CHO HCOH HOCH HCOH HOCH HCOH HCOH HOCH HOCH HCOH HCOH HCOH HCOH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-Riboz, D-Arabinoz D-Ksiloz D-Liksöz • E-Altı karbonlu şekerlere “HEKSOZ“ CHO CHO CHO CHO HCOH HOCH HCOH HOCH HCOH HCOH HOCH HOCH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-Alloz D-Altroz D-Glukoz D-Mannoz :KF(D-Psikoz) K:F(Fruktoz

6. F-Yedi karbonlu şekerlere “HEPTOZ” denir. • CH2OH • C=O • HOCH • HCOH • HCOH • HCOH • CH2OH Sedoheptuloz. • 2- Basit şeker ünitesine göre; • A- Monosakkaritler: Daha basit şekerlere hidroliz edilemeyen k.hidratlara denir. • CHO CHO CHO CHO • HCOH HOCH HCOH HCOH • HOCH HOCH HOCH HCOH • HOCH HOCH HCOH HOCH • HCOH HCOH HCOH HCOH • CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH • D-Galaktoz D-Taloz D-Glukoz D-Guloz • KF.(D-Takatoz) KF.(D-Sorboz)

7. Molekül formülleri aynı, fakat atomların dizilişleri açısından farklılık gösteren moleküllere İZOMER denir. Atom dizilişlerindeki en önemli farklılık optik ve geometrik izomeridir. Molekülü oluşturan atomlar düzlemin aynı tarafında ise CİS , farklı tarafında ise TRANS izomeri oluştururlar. Optikçe aktif maddelerin izomerlerinden biri polarize ışığı sağa, diğeri sola çevirir. Polarize ışık düzlemini sağa çeviren şekerlere DEKSTROROTATOR (+) ,D- sola çevirenlere ise LEVOROTATOR (-) L-denir. Polarize ışığın sola yada sağa çevrilmesi moleküldeki KİRAL KARBON atomundaki hidroksil (OH) molekülünden kaynaklanır. KİRAL KARBON: Bir C atomuna 4 farklı atom yada grup bağlandığında o karbon atomuna kiral (Asimetrik) C atomu denir. STEROİZOMER ve OPTİK ÖZELLİKLER.

8. HOFF kuralı: Optik izomerler 2ⁿ kadardır. n= asimetrik C sayısı. n Trioz = 1 → 2¹ =2 Tetroz= 2 →2² =4 Pentoz= 3 →2³ =8 Heksoz= 4 →24 =16 (8’i D, diğer 8’i ise L dir.) Optikce aktif maddelerin sudaki çözeltilerinin (%100g) polarimetrede polarize ışık yerine Na ışığını çevirme değerine SPESİFİK ÇEVİRME derecesi denir. D-Glukoz +52.80 D-Fruktoz -92.30 Optikce aktif maddelerin spesifik çevirme derecelerinin değişmesine MUTAROTASYON denir D(+) GLUKOZ polarize ışığı + 52.80 sağaL(-) GLUKOZ “ “ - 52.80 sola }Her iki karışım eşit oranda ise RASEMİK karışım denir.

9. Monosakkaridler,yapılarında bulunan aldehit ve keton gibi fn’el gruplara görede adlandırlırlar. • Aldo şekerler D-Gliser aldehitten türerler. • Keto şekerler Dihidrok siasetondan türerler. • CH2OH • │ • C=O • │ • CH2OH

10. D-ALDEHİT AİLESİ

11. D-KETOZ AİLESİ

12. Şekerlerde birden fazla asimetrik C atomu olduğundan, D ve L sunumları aldehit yada keton gruplarından en uzaktaki kiral C atomu temel alınır. • Doğal olarak oluşan şekerler çoğunlukla D-izomerlerdir. • D ve L şekerler birbirleri-nin ayna görüntüleridir.

13. Enantiomers Enantiomers DİASTEROİZOMERLER

14. CHO CHO CHO CHO H OH HO H H H OH OH HO H HO HO HO H H H C C C C C C C C C C C C C C C C HO H H H H OH OH OH H OH H OH H H OH OH CH2OH D-galactose D-glucose D-mannose CH2OH D-glucose CH2OH CH2OH EPİMER:Diastomerik iki şekerin yalnızca tek bir C atomundaki konfigurasyon farklılığı ile özelleşmiş yapılardır. D-Mannoz, D-Glukozun C2 epimeridir. D-Galaktoz, D-Glukozun C4 epimeridir

16. Mutarotasyon ısı ve alkalilerle hızlanmaktadır. • H H H • │ │ OH │ H─C=O C─ OH HO─C------------- • │ │ │ H-C-OH H-C-OH H-C-OH │ H2O │ - H2O │ HO-C-H → HO-C-H → HO-C-H O │ │ NaOH │ H-C-OH H-C-OH H-C-OH │ │ │ H-C-OH H-C-OH H-C------------- │ │ │ CH2OH CH2OH CH2OH D-Glukoz Aldehit hidrat D-Glukoz (amilen oksit) En kararlı yapı

17. Oksijen köprüsü oluşturulması ile meydana gelen halkasal yapılar ile farklı oksitlerde oluşabilmeltedir. • C1─O─C4 ====> Bütilen oksit • C1─O─C3====> Propilen oksit • C1─O─C2 ====> Etilen oksit

18. Monosakkaritlerdeki ALDEHİT grubu ile bir ALKOL grubu etkileşirse HEMİASETAL bağ oluşur. Bu bağa aynı zamanda GLİKOZİDİK BAĞ da denir.Bu bağ KETON grubu ile ALKOL grubu arasında oluşursa HEMİKETAL bağ denir.

19. Heksozlar ve pentozlardaki aldehit ve keton grupları ile distal bir OH grubu ile etkileşe-rek halkasal yapı oluştururlar. • Oluşan bu altı üyeli halkasal yapıya PİRAN halkası denir. • Glukozun oluşturduğu bu halkasal yapı C1’de yeni bir asimetrik merkez meydana getirmektedir.Bu iki steroizo-merlere α ve βANOMER’i denir. • OH grbu altta ise α • OH grbu üstte ise β • Halkasal yapı HAWORTH yapıları olarak sunulur.

20. O O O  Furanoz Piran  Piranoz furan O FiSCHER gösterimi

21. TÜREV MONOSAKKARİTLER:

22. =>

23. MONOSAKKARİTLER, P VE N gibi gruplarla ester bileşikler oluştururlar.

24. Monosakkaritler yapılarındaki aldehit ve keton gruplarından ötürü İNDİRGEN özellik gösterirler • RCHO + 2Cu2+ RCOOH + Cu2O • (Kırmızı) • FEHLİNG ve BENEDİCT gibi ayıraçlarla NİCEL ve NİTEL tayinleri yapılabilmektedir.Enzimatik analizlerde vardır.(Glukoz oksidaz vb) • Aldehit ve Keton grupları DİFENİL HİDRAZİN molekülü ile etkileşerek OSAZON ları oluştururlar. Her biri farklı osazonları oluşturdukları için osazon yöntemi ile birbirlerinden kolaylıkla ayrılırlar.Gebelik de anne idrarındaki laktoz veya glukoz bu yöntemle saptanır.

25. OSAZON

26. Bir aldozun karbon zinciri Kiliani–Fischer reaksiyonu ile uzatılabilir.

27. B-DİSAKKARİT: İki monosakkaritin birbirine glikozidik bağ ile bağlanmaları sonucu oluşan k.hidratlardır. • SUKROZ;Çay şekeri olup şeker kamışı ve şeker pancarından elde edilir. Yalnızca bitkiler tarafından sentezlenir.İnce barsak hücreleri tarafından salgılanan SUKRAZ veya İNVERTAZ enzimi ile D-glukoz ve D-fruktoza hidroliz edilir. α- D-Glukoz β (1-2) D- Fruktoz

28. MALTOZ: Disakkaritlerin en basit şekeridir.İki D-glukoz ünitesinin birbirine α-(1-4) glikozidik bağla bağlanması sonucu meydana gelmiştir.Maltoz şekeri, tükrük bezi enzimi AMİLAZ’ın nişasta üzerine etkisi ile meydana gelmektedir.İnce bağırsaklarda ise MALTAZ ile hidroliz edilerek D-glukoz açığa çıkarılır. • D-Glukoz α (1-4) D-Glukoz

29. LAKTOZ: Süt şekeri olarak bilinir, ince bağırsakta LAKTAZ tarafından hidroliz edilerek D-Galaktoz ve D-Glukoz’a ayrışır. • D-Galaktoz β (1-4) D-Glukoz • TREHALOZ: İki α-D-Glukozun α (1-1) glikozid bağı ile bağlanarak oluşur. İndirgenme özelliği yoktur, böceklerde bulunur.Antifriz özellik gösterir.

31. D-OLİGOSAKKARİTLER: (Oligo=yunanca birkaç anlamındadır) • Genellikle 10 şeker ünitesiden daha az monosakkaritlerin glikozid bağ ile polimerleşmeleri oluşurlar. • Bitkilerde Raffinoz (D-Glukoz,D-Fuktoz,D-Galaktoz) • Meliboz (D-Galaktoz, D-Glukoz) • Gentianoz (D-Glukoz-(1-6)β-D-Fruktoz-(2-1)αD-Glu • Planteoz (D-Galaktoz (1-6)β-D-Fruk(2-1) αD-Glu • Stakioz (D-Galak (1-6)αD-Galak(1-6) αD-Glu(1-2)αD-Fru Verbaskoz (D-Galak(1-6)αD-Galak(1-6)αD-Galak(1-6)αD-Glu(1-2)β-D-Fru

32. O-bağlı oligosakkaritler recognition (tanıma), interaction (etkileşim) ve enzim regulasyonu gibi fn,vardır. N-bağlı oligosakkaritler bir çok hücresel proteinleri (enzimler ve transkripsiyon faktörleri dahil) regule eder. Oligosakkaritler:Membranlardaki protein ve lipid kalıntı-larına bağlanarak dallı –düz kompleks yapılar oluştururlar

33. D-POLİSAKKARİTLER:Pek çok monosakkarit ünitesinin birbirine bağlanması ile oluşan polimerik moleküllerdir. • Depo ve yapısal polisakkaritler olarak iki sınıfa ayrılırlar. • DEPO POLİSAKKARİTLERİ: • a-Nişasta; α -D-Glu. Polimerleridir,bitkilerde glukozun depo şeklidir.Amiloz (düz zincir) Amilopektin (α(1-6)dallı yapı)

34. Amylopectin. a(1 ® 6)

35. b-GLİKOJEN;α-(1-4)-D-Glukoz polimeridir, hayvan karaciğer ve kas dokusunda glukozun depo şeklidir. α- (1-6) O O O c O α- (1-4) O O c O O O O O O O

36. c-İNÜLİN: D-Fruktoz polimeridir, Enginar, Yıldız çiçeği, Karahindibağ, Soğan ve Sarımsak yumrularında bulunur. • d-DİĞER POLİSAKKARİTLER: • Dekstranlar: Maya ve bakterilerde bulunur.Klinikte dehitratasyon vakalarında kullanılır. • Fruktanlar: Bitkilerde • Mannanlar: Bakteri maya,küf ve yüksekbitkilerde.su yosunu • Ksilan ve Arabinanlar: Bitkiler

37. polisakkaritler

38. YAPISAL POLİSAKKARİTLER • a-SELULOZ: β-D- Glukoz polimeridir.Bitkilerin odunsu kısmında ve hücre duvarlarında bulunur.

39. KİTİN:mantar,böcek ve kabukluların hücre duvarı bileşeni.

40. b-GLİKOPOLİSAKKARİTLER: Mikroorganizmaların hücre duvarının yapısal bileşenleridir.

41. NAM ve NAG monosakkarit ve peptidlerle kompleks oluşturur.

42. GRAM POZİTİF HÜCRE DUVARI

43. GRAM NEGATİF HÜCRE DUVARI

44. C-ASİT MUKOPOLİSAKKARİTLER: • 1-HİYALÜRONİK ASİT (HA):Eklemlerde kayganlığı sağlayan, organizmayı bakteri ve diğer mikroorganizmalara karşı koruyan HA, dokularda ve diğer vücut sıvılarında (deri,göbek bağı, kemik,kartilaj,sinovialsıvı gibi ) serbest veya proteinlere bağlı olarak bulunurlar.

45. 2-HEPARİN:Antikoagülan özelliği olan heparin, genellikle mast hücreleri tarafından sentez edilirler.Karaciğer, akciğer, dalak ve timus gibi organlarda bulunur, dolaşımda bazofiller tarafından taşınır.

46. 3-KONDROİDİN SÜLFAT A,B,C: A ve C kornea, kartilaj,tendon ve göbek bağının yapısında bulunur.( A’da NAGA 4. C’da sulfat,C’de 6. C) Akciğerlerden izole edilen kondroidin sülfat B antikoagülan özelliği nedeni ile β-heparin olarak bilinir. β-1-3 β-1-4 GlcUA GalNac

47. proteoglikanlar

49. 4-Kan Grubu Polisakkaritleri: Eritrositlerde proteinlerle birleşerek kişiye özgü A,B,O Rh antijenleri oluştururlar.

50. Kan grubu antijenleri