HEKSOSE: EGENSKAPER, FUNKSJONER, DERIVATER - GEOGRAFÍA - 2026

En heksose er et karbohydrat som har seks karbonatomer, og hvis empiriske formel er C ₆ H ₁₂ O ₆ . Karbohydrater eller sakkarider (fra det greske, sakkaron = sukker) er polyhydroxy-aldehyder eller polyhydroxy-ketoner.

I naturen er det mest tallrike monosakkaridet glukose, et seks-karbon sukker, også kalt dekstrose. Glukosebiosyntese foregår fra karbondioksid og vann gjennom fotosyntesen.

Kilde: NEUROtiker

I planter, fra glukose, forekommer syntesen av cellulose, et strukturelt polysakkarid og av stivelse, et reservepolysakkarid. I heterotrofiske organismer er glukoseoksidasjon den sentrale metabolske veien for energiproduksjon.

kjennetegn

Heksoser kan være av to typer: 1) aldoser (eller aldoheksoser), der karbon 1 (C-1) er en aldehydfunksjon; eller 2) ketoser (eller aldocetoser) hvor karbon 2 (C-2) er en keto-funksjon. Resten av karbonatene er sekundære eller primære alkoholer.

I aldohexoser er alle karbon chirale, bortsett fra karbon 1 (C-1) og karbon 6 (C-6), det vil si at de har fire asymmetriske sentre. I ketoheksoser er det tre asymmetriske sentre, som er C-3, C-4 og C-5.

I naturen er sukkerarter som heksoser med L-konfigurasjonen mindre rikholdige enn sukkerarter med D-konfigurasjonen.

Aldehydfunksjonen eller keto-funksjonen til heksoser reagerer med en sekundær hydroksylgruppe, i en intramolekylær reaksjon, og danner sykliske hemiacetaler eller hemiketaler. De seks-leddede sykliske sukker er pyranøse og de fem-leddede sukkerene er furanose.

I syklisk sukker blir karbonylkarbonet i aldehyd- og ketogruppene et nytt chiralt senter, kalt det anomere karbonet. Konfigurasjonen av dette karbonet kan være alfa eller beta, det vil si at det produserer to anomerer.

Heksoser har forskjellige konformasjoner

De seks atomene som utgjør pyranoser er ikke plane, men har to stollignende konformasjoner hvor de voluminøse substituentene inntar: a) ekvatoriale stillinger eller b) aksielle stillinger. Disse konformasjonene kan konverteres uten å bryte de kovalente bindingene.

Stereokjemiske interaksjoner mellom ringsubstituenter påvirker den relative stabiliteten til disse konformasjonene. Dermed er den mest stabile konstruksjonen den der den største gruppen inntar en ekvatorial stilling.

Den kjemiske reaktiviteten til en viss gruppe påvirkes av dens konformasjonslokalisering. Et eksempel er hydroksylgruppen (-OH) som, når den inntar ekvatorialposisjonen, lettere er forestret enn når den opptar den aksiale stillingen.

Β-D-glukose, en aldoheksose, har alle substituentene i ekvatorialposisjon, noe som gjør dem mer utsatt for forestring. Denne reaksjonen er viktig for dannelse av kovalente bindinger mellom sukker. Dette kan forklare hvorfor β-D-glukose er det rikeligste sukkeret i naturen.

Heksoser kan danne glykosidbindinger

Monosakkaridenheter, så som heksoser, kan kobles kovalent gjennom O-glykosidbindinger dannet når det anomere karbonet i ett sukkermolekyl reagerer med hydroksylgruppen i et annet sukkermolekyl. Resultatet av denne reaksjonen er dannelsen av en acetal fra en hemiacetal.

Et eksempel er reaksjonen av C-1, anomert karbon av a-D-glukopyranose med hydroksylgruppen til C-4 fra en annen p-D-glukopyranose. Fra den dannes α-D-glukopyranosyl- (1®4) -D-glukopyranose.

Glykosidbindingsreaksjonen innebærer fjerning av et vannmolekyl, kalt kondensasjonsreaksjon. Den omvendte reaksjonen er hydrolyse og brudd på glykosidbindingen.

Heksoser og oksidasjonsreduserende reaksjoner

Sukkerarter hvis anomere karbonatom ikke har dannet glykosidbindinger kalles reduserende sukker. Alle monosakkarider, som heksosene glukose, mannose og galaktose, reduserer sukker. Dette er fordi aldoser eller ketoser kan gi elektroner, eller redusere, til et oksidasjonsmiddel.

En klassisk test for å redusere sukker blir utført med Fehling (eller Benedict) og Tollens reagenser. For eksempel kan et reduserende sukker redusere Ag ^{+ som er} tilstede i en ammoniumløsning (Tollens 'reagens). Denne reaksjonen produserer metallisk sølv i bunnen av karet der reaksjonen fant sted.

Gjennom en reaksjon katalysert av enzymet glukoseoksidase, oksideres det anomere karbonet av D-glukose ved å miste et par elektroner, og oksygen reduseres ved å motta et par elektroner. Denne reaksjonen har to produkter: D-glukono-d-lakton og hydrogenperoksyd.

Foreløpig bestemmes glukosekonsentrasjonen i blodet ved en test som bruker glukoseoksidase og peroksidase. Dette siste enzymet katalyserer en oksidasjonsreduserende reaksjon.

Substratene til peroksydase er hydrogenperoksyd og et kromogent stoff som oksideres. Denne reaksjonen kan kvantifiseres ved bruk av et spektrofotometer.

Derivater av heksoser

Det er mange derivater av heksoser hvis hydroksylgruppe er erstattet av en annen substituent. F.eks. Er C-2-hydroksylgruppen av glukose, galaktose og mannose erstattet med en aminogruppe, som danner henholdsvis glukosamin, galaktosamin og mannosamin.

Ofte kondenserer aminogruppen med eddiksyre og danner N-acetylglukosamin. Dette derivatet av glukosamin finnes i celleveggen til bakterier.

Et derivat av N-acetylmannosamin er N-acetylneuraminic acid, kjent som sialic acid. Det siste er til stede i glykoproteiner og glykolipider på overflaten av celler, og har en rolle i anerkjennelse av andre celler.

Spesifikk oksidasjon av den primære alkoholgruppen, C-6, av aldoheksosene glukose, galaktose og mannose produserer uronsyrer. Disse produktene er D-glukuronsyre, D-galakturonsyre og D-mannuronsyre, som er en del av mange polysakkarider.

Uronsyrer kan gjennomgå intramolekylær forestring. Den danner laktoner med fem eller seks atomer. For eksempel synkroniseres askorbinsyre (C-vitamin) av planter.

Substituering av hydroksylgruppen (-OH) med et hydrogenatom ved C-6 av L-galaktose eller L-mannose produserer henholdsvis L-fucose eller L-rhamnose. L-fucose finnes i glykoproteiner og glykolipider. L-rhamnose finnes i polysakkarider i planter.

Sekskanter som er vanligst i naturen og deres funksjoner

glukose

Symbol: Glc. Det er en aldoheksose eller glukoheksose. D-glukose-enantiomeren (symbolet D-Glu) er mer vanlig enn L-Glc-enantiomeren. D-Glc er til stede i planter, honning, druer og i blodet til dyr. Det er en energikilde for levende vesener. Det fungerer som en forløper for syntesen av glykogen, cellulose, stivelse og laktose.

fruktose

Symbol: Fru. Det er en ketoheksose eller fruktoheksose. D-fruktose-enantiomeren er ofte kjent som fruktose. Dette sukkeret finnes for eksempel i frukt, honning og sæd.

galaktose

Gal symbol. Det er en aldoheksose eller galatoheksose. D-galaktose er mer vanlig enn L-galaktose. D-galaktose er hjernesukkeret. Det er sjelden gratis. Det finnes generelt i planter, dyr og mikroorganismer i form av oligosakkarider og polysakkarider.

mannose

Symbol: Mann. Det er en aldoheksose eller mannoheksose. D-mannoseformen er vidt distribuert i manna og hemicellulose. Det finnes som et N-bundet oligosakkarid til glykoproteiner, og danner grener.

Ramnosa

Symbol: Rha. Det er en aldohexose som finnes i glykosidene til planter, i polysakkaridene til tannkjøtt og slimete, samt i celleveggen til planter og i flavonoider.

referanser

1. Cui, SW 2005. Matkarbohydrater: kjemi, fysiske egenskaper og bruksområder. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger-prinsippene for biokjemi. WH Freeman, New York.
3. Rastall, RA 2010. Funksjonelle oligosakkarider: påføring og produksjon. Årlig gjennomgang av matvitenskap og teknologi, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Karbohydratkjemi og biokjemis struktur og mekanisme. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Karbohydrater: livets essensielle molekyler. Elsevier, Amsterdam.
6. Tomasik, P. 2004. Kjemiske og funksjonelle egenskaper til matsakkarider. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Grunnleggende om biokjemi - liv på molekylært nivå. Wiley, Hoboken.