KARBONH İ DRAT BİYOK İ MYASI

1. KARBONHİDRAT BİYOKİMYASI Tıp Fak. Biyokimya ve Klinik Biyokimya Anabilim Dalı

2. 1.1.TANIM • Karbonhidratlar karbonhidrojen ve oksijenden oluşurlar. • Genel bir kural olarak bir karbonhidrat kendi karbon atom sayısı kadar su molekülüne sahiptir. • Zaten karbonhidrat sözcüğü de buradan gelmektedir. O halde karbonhidrat formülünü • Cn(H2O)n şeklinde yazabiliriz.

3. karbohidratlar • Bu formül monosakkaridler için geçerli olmakla birlikte oligo ve polisakkari yapı oluşurken, bir molekül suyun çıkması nedeniyle bu düzen kaybolur. • Ancak aynı oranlamaya sahip fakat karbon hidrat olmayan maddeler de vardır. Örneğin asetik asit, formaldehid gibi.(C2(H2O)2, C(H2O) Bu nedenle karbonhidratları başkaözelliklerini de belirterek tanımlamamız gerekir.

4. karbohidratlar • Karbonhidratlar aktif aldehid veya keton grubuna sahip polihidroksi alkollerin oluşturduğu maddelerdir (veya hidroliz edildiklerinde bu maddeleri veren yapılardır.

6. karbohidratlar • Karbonhidratlar dünyada en çok bulunan maddelerden biridir.Genellikle basit şekerler (monosakkaridler) veya bunların bir araya gelmesiyle ortaya çıkan oligo ve polisakkaridler halinde bulunurlar. Glukoz, früktoz, galaktoz birer monosakkarid tir. Çay şekeri olan sükroz oligo sakkarid , nişasta ise polisakkarid tir.

7. karbohidratlar Mono ve oligosakkaridler beyaz renkli, suda kolay çözünen ve tatlı olan maddelerdir. şeker olarak isimlendirilmeleri bu özelliklerinden kaynaklanır. Aşağıda tıpta kullanılan bazı tatlı maddelerin sükroza kıyaslanmış tatlılık dereceleri görülmektedir.

8. Tatlılık Maddenin İsmi Tatlılık derecesi Maddenin İsmi Tatlılık derecesi Laktoz 16 Glukoz 74 Galaktoz 32 Sükroz 100 Maltoz 32 Gliserol 108 Ksiloz 40 Früktoz 173 Sorbitol 54 Aspartam 22000 Mannitol 57 Sakkarin 55000

9. Sweetners Tatlandırıcı Relatif tatlılık derecesi Cyclamate 30-50 Acesulfame K 130-200 Aspartame 200 Saccharin 300-500 Neohesperidine DC 400-600 Sccralose 600 Thaumatin 2000-3000

10. 1.2. SINIFLANDIRMA • Karbonhidratlar yapısal özelliklerine göre 3 gruba ayrılır: • 1. Monosakkaridler:Basit şekerler diye bilinir.Temel karbonhidrat üniteleridir • 2. Oligosakkaridler: 2-20 monosakkarid ten meydana gelir. • 3.Polisakkaridler: 20 den fazla monosakkaridin oluşturduğu büyük moleküllü • maddelerdir.

11. 1.2.1. Monosakkaridler Basit şekerler olarak bilinirler.Genel formülleri (CH2O)n dir. **Yapılarında aldehid veya keton grubu taşımalarına göre aldo şekerler(aldoz) ve keto şekerler (ketoz) olmak üzere 2 gruba ayrılırlar.

12. . Ayrıca her bir grupta karbon sayısı 3 ile 7 arasında değişen şekerler bulunur. Keto grubu içeren monosakkaridin isminin sonuna .üloz. eki eklenir. Bu bilgiler ışğında aşağıdaki düzenleme yapılabilir

13. Monosakkaridler Karbon Formülü Aldoz Ketoz Sayısı Trioz C3H6O3 Gliseraldehid Dihidroksi aseton Tetroz C4H8O4 Eritroz Eritrüloz Pentoz C5H10O5 Riboz Ribüloz Ksiloz Ksilüloz Heksoz C6H12O6 Glukoz Früktoz Heptoz C7H14O7 Sedoheptüloz

14. Monosakkaridler • Üç karbonu olan en basit şekerler gliseraldehid ve dihidroksiasetondur. • Öte yandan en büyük moleküllü basit şeker sedoheptülozdur ve 7 karbonludur. • Bu maddeler gıdalarımızda bulunmaz, ancak monosakkaridlerin ara metabolizmaları sırasında meydana çıkarlar.

16. Monosakkaridler • Glukoz, monosakkaridleri temsil eden en önemli şekerdir. Metabolik olaylarda karbonhidratlar glukoza çevrilmek suretiyle kullanılır. Bu nedenle anlattıklarımız glukoz üzerine odaklanacak ve yeri geldikçe diğer bileşiklerle ilişki kurulacaktır

17. GLUKOZ • Glukoz bir aldoz dur. • Altı karbonludur. • Fischer ve Haworth düzenlemesine göre • formülü aşağıda gösterildiği gibidir.

19. GLUKOZ • Fischer formülüne göre glukoz un 1.karbon atomu aldehid grubu, 2.,3.,4. ve 5. karbon atomları sekonder alkol grubu, 6. karbon atomu primer alkol grubu şeklindedir.

20. İzomerizm • Glukoz yapı bakımından 4 asimetrik karbon atomuna sahiptir. Bunlar 2.,3.,4., ve 5. karbonlardır. • Bu nedenle 24=16 izomeri vardır. Bu izomerleri 4 grup halinde inceleyeceğiz.

21. 1. Grup. D ve L izomerleri: • Bu tip izomerler monosakkaridlerin ana karbonhidratı olan gliseraldehid e benzerlikleri nedeni ile ortaya çıkar.

24. D ve L izomerleri: • Bir monosakkarid örneğin glukoz, aldehid grubundan en uzakta ve primer alkol grubuna komşu olan karbon atomundaki H ve OH gruplarının konumu açısından D gliseraldehide benziyorsa (yani OH grubu sağda H atomu solda ise) D izomeri, L gliseraldehide benziyorsa (OH grubu solda H atomu sağda ise) L izomeridir.

25. D ve L izomerleri: • Gliseraldehidle kurulan yapısal ilişki, monosakkaridlerin bu ana maddeden • kaynaklandığı fikrini ortaya çıkarmaktadır. Nitekim Kiliani, D-gliseraldehide HCN • yardımıyla bir karbon atomu ekleyerek 4 karbonlu monosakkaridler olan D-eritroz ve • D-treozu elde etmiştir,şekil 1.1.

27. D ve L izomerleri • Aynı işlemi tekrarlamak suretiyle 5 ve 6 karbonlu monosakkaridlerin elde • edilmesi mümkündür. Kiliani sentezinde yeni karbon eklenmesi daima aldehid • karbonu tarafından olmaktadır.

28. D ve L izomerleri • Yani molekül daima aldehid karbonu tarafından uzar • ve primer alkol grubu ile buna komşu sekonder alkol grubu konumunu ve yapısını aynen korur

29. D ve L izomerleri • Bu durumda ana madde olan D-gliseraldehide benzerliğin neden primer • alkol grubuna komşu karbon atomundaki konumu ile belirlendiği sorusunun da cevabı verilmiş olmaktadır.

30. D ve L izomerleri • İki numaralı olan bu karbon atomu gliseraldehid deki yegane asimetrik karbon atomu olup türev bileşiklerde de yerini aynen korumaktadır,şekil 1.2.

32. D ve L izomerleri Primer alkol grubuna en yakın karbon atomundaki H ve OH gruplarının yerlerini değiştirmek suretiyle L şeker serisi de elde edilebilir.)

33. D ve L izomerleri • Ketozlarla ilgili en ufak molekül dihidroksiasetondur. Bu moleküle • karbonhidratların en önemli yıkım reaksiyonu olan glikoliz sırasında rastlanır.

34. D ve L izomerleri • Dihidroksiaseton aldoz eşdeğeri olan gliseraldehide göre asimetrik karbon atomu içermediği için bundan türeyen ketozlarda izomeri olayı ancak asimetrik karbon atomu ortaya çıktıktan sonra başlar.

35. D ve L izomerleri • bu nedenle bir ketoheksozda 3 adet asimetrik karbon atomu bulunduğu için var olan izomer sayısı 4ü D, 4ü L izomeri olmak üzere 8 dir (23 =8), şekil 1.3.

37. D ve L izomerleri Primer alkol grubuna en yakın karbon atomundaki H ve OH gruplarının yerlerini değiştirmek suretiyle L şeker serisi de elde edilebilir.)

38. D ve L izomerleri Monosakkaridlerde asimetrik karbon atomunun varlığı, bu bileşiklerin polarize ışığı sağa veya sola çevirmelerine yol açar. Normal ışık ve Polarize ışık:

39. Optik aktivite • Monosakkaridlerin isimlerinin önündeki D • veya L harfleri her ne kadar dekstro ( sağa çevirme), levo( sola çevirme) anlamına • geliyorsa da bazı monosakkaridlerin D formunda olmalarına rağmen polarize ışığı • sola çevirdiği görülür.

40. +/- D ve L izomerleri • Örneğin D-früktoz polarize ışığı sola çevirir. İsimlendirmede bu durum monosakkaridin isminin önüne konmak üzere polarize ışığın sağa çevrilmesi • halinde (+), sola çevrilmesinde (-) işaretleriyle belirtilir, D(-)- früktoz gibi

42. 2. Grup. Mutarotasyon • Bir miktar glukoz suda çözülür ve • gelişmeler bir polarimetre ile izlenirse • polarize ışığın önce sağa döndüğü • daha sonra rotasyonun değiştiği ve • sonunda sabitleştiği görülür. Bu olaya • mutarotasyon denir

43. Mutarotasyon: • Mutarotasyon, • aldehid grubuna sahip bileşiklerin • hemiasetal oluşturma özellikleri • nedeniyle ortaya çıkan bir durumdur ve kelime anlamı olarak değişen rotasyon • demektir

44. Mutarotasyon: • Glukoz ilk kez suda çözündüğü zaman tek bir formdadır, fakat zamanla diğer bir form oluştuğu için polarize ışığın rotasyon yönü yavaş yavaş artan bir değişim gösterir. Çözeltide mevcut her iki form arasında bir denge oluşunca da rotasyon sabitleşir.

45. Hemiasetaller • Hemiasetaller, aldehidlerin alkollerle birleşmesi sonucu ortaya çıkar.

47. Hemiasetaller • Glukoz bünyesinde hemiasetal, 1. karbondaki aldehid grubu ile çoğu kez 5. • karbon bünyesindeki sekonder alkol grubu arasında endojen olarak teşekkül eder.

48. Hemiasetaller • Böylece 6 elemanlı bir halka oluşur ki bu yapıya piranoz halkası denir. Bazan • hemiasetal formasyonu 4. karbon OH ile gerçekleşir. Beş elemanlı bu yapıya ise • furanoz halkası ismi verilir.

50. Hemiasetaller • Altı elemanlı piranoz halkası beş elemanlı furanoz halkasına göre daha dayanıklıdır. Hemiasetal oluşumu ile glukozun 1. karbonu da asimetrik duruma geçer. • Anomerik karbon atomu denilen bu karbona bağlı H ve OH gruplarının konumu nedeniyle yeni iki glukoz izomeri oluşur.