HEKSOZE: RAKSTURLIELUMI, FUNKCIJAS, ATVASINĀJUMI - GEOGRAFÍA - 2025

Hexose ir ogļhidrāts, kas ir seši oglekļa atomi un kuru empīrisko formula ir C ₆ H ₁₂ O ₆ . Ogļhidrāti vai saharīdi (no grieķu valodas sakcharon = cukurs) ir polihidroksi-aldehīdi vai polihidroksi-ketoni.

Dabā visbagātākais monosaharīds ir glikoze, sešu oglekļa cukurs, ko sauc arī par dekstrozi. Glikozes biosintēze notiek no oglekļa dioksīda un ūdens fotosintēzes ceļā.

Avots: NEUROtiker

Augos no glikozes notiek celulozes, strukturālā polisaharīda un cietes, rezerves polisaharīda, sintēze. Heterotrofos organismos glikozes oksidēšana ir enerģijas ražošanas galvenais metabolisma ceļš.

raksturojums

Heksozes var būt divu veidu: 1) aldozes (vai aldoheksozes), kurās ogleklis 1 (C-1) ir aldehīda funkcija; vai 2) ketozes (vai aldocetozes), kurās ogleklis 2 (C-2) ir keto funkcija. Pārējie oglekļi ir sekundārie vai primārie spirti.

Aldoheksozēs visi oglekļi ir hirāli, izņemot oglekli 1 (C-1) un oglekli 6 (C-6), tas ir, tiem ir četri asimetriski centri. Ketoheksozēs ir trīs asimetriski centri, kas ir C-3, C-4 un C-5.

Dabā tādi cukuri kā heksozes ar L konfigurāciju ir mazāk bagātīgi nekā cukuri ar D konfigurāciju.

Aldehīda funkcija vai heksožu keto funkcija intramolekulārā reakcijā reaģē ar sekundāro hidroksilgrupu, veidojot cikliskus pusacetālus vai hemiketālus. Sešu locekļu cikliskie cukuri ir pirātiski, bet piecu locekļu cukuri - furanozes.

Cikliskajā cukurā aldehīda un keto grupu karbonilkarbons kļūst par jaunu hirālo centru, ko sauc par anomēru oglekli. Šī oglekļa konfigurācija var būt alfa vai beta, tas ir, tas rada divus anomērus.

Heksozēm ir dažāda konfigurācija

Seši atomi, kas veido piranozes, nav plāni, bet tiem ir divas krēslam līdzīgas konfigurācijas, kurās lielgabarīta aizvietotāji aizņem: a) ekvatoriālas pozīcijas vai b) aksiālas pozīcijas. Šīs pārvērtības var savstarpēji pārveidot, nesalaužot kovalentās saites.

Stereoķīmiskā mijiedarbība starp gredzena aizvietotājiem ietekmē šo pārveidojumu relatīvo stabilitāti. Tādējādi visstabilākā konformācija ir tā, kurā lielākā grupa ieņem ekvatoriālo stāvokli.

Noteiktas grupas ķīmisko reaģētspēju ietekmē tās konformālā atrašanās vieta. Kā piemēru var minēt hidroksilgrupu (-OH), kas, atrodoties ekvatoriālajā stāvoklī, ir vieglāk esterificējama nekā tad, ja tā ir aksiālā stāvoklī.

Β-D-glikozei, aldoheksozei, visi aizvietotāji atrodas ekvatoriālajā stāvoklī, kas padara tos jutīgākus pret esterifikāciju. Šī reakcija ir svarīga kovalento saišu veidošanai starp cukuriem. Tas varētu izskaidrot, kāpēc β-D-glikoze ir visbagātākais cukurs dabā.

Heksozes var veidot glikozīdiskas saites

Monosaharīdu vienības, piemēram, heksozes, var saistīt kovalenti caur O-glikozīdiskajām saitēm, kas veidojas, kad vienas cukura molekulas anomēriskais ogleklis reaģē ar citas cukura molekulas hidroksilgrupu. Šīs reakcijas rezultāts ir acetāla veidošanās no pusacetāla.

Piemērs ir C-1, α-D-glikopiranozes anomēra oglekļa reakcija ar citas β-D-glikopiranozes C-4 hidroksilgrupu. No tā veidojas α-D-glikopiranozil- (1®4) -D-glikopiranoze.

Glikozīdiskā savienojuma reakcija ietver ūdens molekulas, ko sauc par kondensācijas reakciju, noņemšanu. Apgrieztā reakcija ir hidrolīze un glikozīdiskās saites pārrāvums.

Heksozes un oksidācijas-reducēšanās reakcijas

Cukurus, kuru anomērā oglekļa atomā nav izveidojušās glikozīdiskās saites, sauc par reducējošajiem cukuriem. Visi monosaharīdi, piemēram, heksozes glikoze, mannoze un galaktoze, ir reducējošie cukuri. Tas notiek tāpēc, ka aldozes vai ketozes var ziedot elektronus vai reducēties par oksidētāju.

Klasiskais cukuru reducēšanas tests tiek veikts ar Fehlinga (vai Benedikta) un Tollensa reaģentiem. Piemēram, reducējošais cukurs var reducēt Ag ^+, kas atrodas amonija šķīdumā (Tollens reaģents). Šīs reakcijas rezultātā metāliskā sudraba traukā, kur notika reakcija, apakšā.

Caur reakciju, ko katalizē enzīma glikozes oksidāze, D-glikozes anomērā ogle tiek oksidēta, zaudējot elektronu pāri, un skābeklis tiek samazināts, saņemot elektronu pāri. Šai reakcijai ir divi produkti: D-gliko-d-laktons un ūdeņraža peroksīds.

Pašlaik glikozes koncentrāciju asinīs nosaka ar testu, kurā izmanto glikozes oksidāzi un peroksidāzi. Šis pēdējais enzīms katalizē oksidācijas-reducēšanās reakciju.

Peroksidāzes substrāti ir ūdeņraža peroksīds un hromogēna viela, kas oksidējas. Šo reakciju var kvantitatīvi noteikt, izmantojot spektrofotometru.

Heksožu atvasinājumi

Ir daudz heksožu atvasinājumu, kuru hidroksilgrupu aizvieto ar citu aizvietotāju. Piemēram, glikozes, galaktozes un mannozes C-2 hidroksilgrupa tiek aizstāta ar aminogrupu, attiecīgi veidojot glikozamīnu, galaktozamīnu un mannozamīnu.

Bieži vien aminogrupa kondensējas ar etiķskābi, veidojot N-acetilglikozamīnu. Šis glikozamīna atvasinājums ir atrodams baktēriju šūnu sieniņās.

N-acetilmannozamīna atvasinājums ir N-acetilneuramīnskābe, kas pazīstama kā sialskābe. Pēdējais atrodas glikoproteīnos un glikolipīdos uz šūnu virsmas, un tiem ir nozīme citu šūnu atpazīšanā.

Aldoheksozes glikozes, galaktozes un mannozes primārā spirta grupas C-6 īpaša oksidācija rada uronskābes. Šie produkti ir D-glikuronskābe, D-galakturonskābe un D-mannuronskābe, kas ir daļa no daudziem polisaharīdiem.

Uronskābes var tikt pakļautas intramolekulārai esterifikācijai. Tas veido piecu vai sešu atomu laktonus. Piemēram, augi sintezē askorbīnskābi (C vitamīnu).

Aizstājot hidroksilgrupu (-OH) ar ūdeņraža atomu pie C-6 L-galaktozes vai L-mannozes, iegūst attiecīgi L-fukozi vai L-ramnozi. L-fukoze ir atrodama glikoproteīnos un glikolipīdos. L-ramnoze ir atrodama polisaharīdos augos.

Dabā un to funkcijās visbiežāk sastopamās heksozes

Glikoze

Simbols: Glc. Tā ir aldoheksoze vai glikoheksoze. D-glikozes enantiomērs (simbols D-Glu) ir izplatītāks nekā L-Glc enantiomērs. D-Glc ir augos, medū, vīnogās un dzīvnieku asinīs. Tas ir enerģijas avots dzīvām būtnēm. Tas kalpo kā glikogēna, celulozes, cietes un laktozes sintēzes priekštecis.

Fruktoze

Simbols: Auglis. Tā ir ketoheksoze vai fruktoheksoze. D-fruktozes enantiomērs ir plaši pazīstams kā fruktoze. Šis cukurs ir atrodams, piemēram, augļos, medū un spermā.

Galaktoze

Gal simbols. Tā ir aldoheksoze vai galatoheksoze. D-galaktoze ir biežāk nekā L-galaktoze. D-galaktoze ir smadzeņu cukurs. Tas reti ir bezmaksas. Parasti augos, dzīvniekos un mikroorganismos tas ir atrodams oligosaharīdu un polisaharīdu veidā.

Mannoze

Simbols: Cilvēks. Tā ir aldoheksoze vai mannoheksoze. D-mannozes forma ir plaši izplatīta mannā un hemicelulozē. Tas ir atrodams kā N-oligosaharīds ar glikoproteīniem, veidojot zarus.

Ramnosa

Simbols: Rha. Tas ir aldoheksoze, kas atrodama augu glikozīdos, smaganu un gļotu polisaharīdos, kā arī augu šūnu sieniņās un flavonoīdos.

Atsauces

1. Cui, SW 2005. Pārtikas ogļhidrāti: ķīmija, fizikālās īpašības un pielietojums. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelsons, DL, Cox, MM 2017. Lehingera bioķīmijas principi. WH Freeman, Ņujorka.
3. Rastall, RA 2010. Funkcionālie oligosaharīdi: pielietojums un ražošana. Pārtikas zinātnes un tehnoloģijas gada pārskats, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Ogļhidrātu ķīmija un bioķīmijas uzbūve un mehānisms. Kembridžas Karaliskā ķīmijas biedrība.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Ogļhidrāti: dzīvības būtiskās molekulas. Elsevier, Amsterdama.
6. Tomasik, P. 2004. Pārtikas saharīdu ķīmiskās un funkcionālās īpašības. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Bioķīmijas pamati - dzīve molekulārā līmenī. Vileijs, Hobokens.