HEKSOZA: ZNAČILNOSTI, FUNKCIJE, DERIVATI - GEOGRAFÍA - 2026

Heksozni je ogljikov hidrat, ki ima šest atomov ogljika in katerega empirično formulo C ₆ H ₁₂ O ₆ . Ogljikovi hidrati ali saharidi (iz grškega jezika sakcharon = sladkor) so polihidroksi-aldehidi ali polihidroksi-ketoni.

V naravi je najpogostejši monosaharid glukoza, šest ogljikov sladkor, imenovan tudi dekstroza. Biosinteza glukoze poteka iz ogljikovega dioksida in vode s pomočjo fotosinteze.

Vir: NEUROtiker

V rastlinah iz glukoze pride do sinteze celuloze, strukturnega polisaharida in škroba, rezervnega polisaharida. V heterotrofnih organizmih je oksidacija glukoze osrednja presnovna pot za proizvodnjo energije.

značilnosti

Heksoze so lahko dveh vrst: 1) aldoze (ali aldoheksoze), pri katerih je ogljik 1 (C-1) aldehidna funkcija; ali 2) ketoze (ali aldocetoze), pri katerih je ogljik 2 (C-2) keto funkcija. Preostali del ogljika so sekundarni ali primarni alkoholi.

V aldoheksozi so vsi ogljiki kiralni, razen ogljika 1 (C-1) in ogljika 6 (C-6), torej imajo štiri asimetrična središča. V ketoheksozah obstajajo tri asimetrična središča, to so C-3, C-4 in C-5.

V naravi so sladkorji, kot so heksoze s konfiguracijo L, manj obilni kot sladkorji s konfiguracijo D.

Aldehidna funkcija ali keto funkcija heksoz reagira s sekundarno hidroksilno skupino, v intramolekularni reakciji, da tvori ciklične hemiacetale ali hemiketale. Šestčlanski ciklični sladkorji so piranski, petčlanski sladkorji pa furanozo.

V cikličnem sladkorju karbonilni ogljik aldehida in keto skupin postane novo kiralno središče, imenovano anomerni ogljik. Konfiguracija tega ogljika je lahko alfa ali beta, torej proizvaja dva anoma.

Heksoze imajo različne sestave

Šest atomov, ki sestavljajo piranozo, ni ravninski, ima pa dve stolu podobni obliki, v katerih zasedajo obsežni substituenti: a) ekvatorialni položaji ali b) osni položaji. Te konformacije je mogoče medsebojno pretvoriti brez pretrganja kovalentnih vezi.

Stereokemijska interakcija med obročnimi substituenti vpliva na relativno stabilnost teh konformacij. Tako je najbolj stabilna konformacija tista, v kateri največja skupina zavzema ekvatorialni položaj.

Na kemijsko reaktivnost določene skupine vpliva njena konformacijska lokacija. Primer je hidroksilna skupina (-OH), ki se, ko zavzame ekvatorialni položaj, lažje esterificira kot pri zasedanju osnega položaja.

Β-D-glukoza, aldoheksoza, ima vse nadomestke v ekvatorialnem položaju, zaradi česar so bolj dovzetni za esterifikacijo. Ta reakcija je pomembna za nastanek kovalentnih vezi med sladkorji. To bi lahko razložilo, zakaj je β-D-glukoza najpogostejši sladkor v naravi.

Heksoze lahko tvorijo glikozidne vezi

Monosaharidne enote, kot so heksoze, je mogoče kovalentno povezati z O-glikozidnimi vezmi, ki nastanejo, ko anomerni ogljik ene sladkorne molekule reagira s hidroksilno skupino druge sladkorne molekule. Rezultat te reakcije je tvorba acetala iz hemiacetala.

Primer je reakcija C-1, anomernega ogljika α-D-glukopiranoze s hidroksilno skupino C-4 druge β-D-glukopiranoze. Iz njega se tvori α -D-glukopiranozil- (1®4) -D-glukopiranoza.

Reakcija glikozidne vezi vključuje odstranitev molekule vode, ki se imenuje reakcija kondenzacije. Reverzna reakcija je hidroliza in razpad glikozidne vezi.

Heksoze in oksidacijsko-redukcijske reakcije

Sladkorji, katerih anomerni atom ogljika ni tvoril glikozidnih vezi, imenujemo reducirajoči sladkorji. Vsi monosaharidi, kot so heksoza glukoza, manoza in galaktoza, zmanjšujejo sladkor. To je zato, ker aldoze ali ketoze lahko dajejo elektrone ali zmanjšajo oksidacijskemu sredstvu.

Klasični test za zmanjšanje sladkorja izvedemo s Fehlingovimi (ali Benedict) in Tollensovimi reagenti. Na primer, reducirajoči sladkor lahko zmanjša Ag ^{+, ki je} prisoten v amonijevi raztopini (Tollenov reagent). Ta reakcija ustvari kovinsko srebro na dnu posode, kjer je reakcija potekala.

Z reakcijo, ki jo katalizira encim glukozna oksidaza, se anomerni ogljik D-glukoze oksidira z izgubo enega para elektronov, kisik pa se zmanjša s sprejemom para elektronov. Ta reakcija ima dva izdelka: D-glukono-d-lakton in vodikov peroksid.

Trenutno je koncentracija glukoze v krvi določena s testom, ki uporablja glukozo oksidazo in peroksidazo. Ta zadnji encim katalizira reakcijo oksidacijske redukcije.

Substrati peroksidaze so vodikov peroksid in kromogena snov, ki se oksidira. To reakcijo je mogoče količinsko opredeliti s spektrofotometrom.

Derivati ​​heksoz

Obstaja veliko derivatov heksoz, katerih hidroksilno skupino nadomesti drug substituent. Na primer, C-2 hidroksilna skupina glukoze, galaktoze in manoze se nadomesti z amino skupino, ki tvori glukozamin, galaktozamin in mannosamin.

Amino skupina se pogosto kondenzira z ocetno kislino in tvori N-acetilglukozamin. Ta derivat glukozamina najdemo v celični steni bakterij.

Derivat N-acetilmannosamina je N-acetilnevraminova kislina, znana kot sialna kislina. Slednji je prisoten v glikoproteinih in glikolipidih na površini celic, ki imajo vlogo pri prepoznavanju drugih celic.

Specifična oksidacija primarne alkoholne skupine C-6 aldoheksoz, glukoze, galaktoze in manoze tvori uronske kisline. Ti izdelki so D-glukuronska kislina, D-galaktoronska kislina in D-mannuronska kislina, ki so del mnogih polisaharidov.

Uronske kisline lahko podvržejo intramolekularni esterifikaciji. Tvori laktone s petimi ali šestimi atomi. Na primer, rastline sintetizirajo askorbinsko kislino (vitamin C).

Z substitucijo hidroksilne skupine (-OH) za atom vodika pri C-6 L-galaktoze ali L-manoze nastane L-fukoza oziroma L-ramnoza. L-fukoza najdemo v glikoproteinih in glikolipidih. L-ramnoza se nahaja v polisaharidih v rastlinah.

Heksoze, ki so najpogostejše v naravi in ​​njihove funkcije

Glukoza

Simbol: gl. Je aldoheksoza ali glukoheksoza. Enantiomer D-glukoze (simbol D-Glu) je pogostejši od enantiomera L-Glc. D-Glc je prisoten v rastlinah, medu, grozdju in v krvi živali. Je vir energije za živa bitja. Služi kot predhodnik za sintezo glikogena, celuloze, škroba in laktoze.

Fruktoza

Simbol: Fru. Je ketoheksoza ali fruktoheksoza. Enantiomer D-fruktoze je splošno znan kot fruktoza. Ta sladkor najdemo na primer v sadju, medu in semenu.

Galaktoza

Simbol Gal. Je aldoheksoza ali galatoheksoza. D-galaktoza je pogostejša od L-galaktoze. D-galaktoza je možganski sladkor. Redko je zastonj. Na splošno ga najdemo v rastlinah, živalih in mikroorganizmih v obliki oligosaharidov in polisaharidov.

Mannose

Simbol: Človek, je aldoheksoza ali mannoheksoza. Oblika D-manoze je široko razširjena med mano in hemicelulozo. Najdemo ga kot N-vezan oligosaharid z glikoproteini, ki tvorijo veje.

Ramnosa

Simbol: Rha. To je aldoheksoza, ki jo najdemo v glikozidih rastlin, v polisaharidih dlesni in sluzi, pa tudi v celični steni rastlin in v flavonoidih.

Reference

1. Cui, SW 2005. Živilski ogljikovi hidrati: kemija, fizikalne lastnosti in aplikacije. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehningerjevi principi biokemije. WH Freeman, New York.
3. Rastall, RA 2010. Funkcionalni oligosaharidi: uporaba in izdelava. Letni pregled živilske znanosti in tehnologije, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Kemija ogljikovih hidratov in biokemija. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Ogljikovi hidrati: bistvene molekule življenja. Elsevier, Amsterdam.
6. Tomasik, P. 2004. Kemične in funkcionalne lastnosti prehranskih saharidov. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Osnove biokemije - življenje na molekularni ravni. Wiley, Hoboken.