HEKSOZA: KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE, DERIVATI - GEOGRAFIJE - 2026

Heksoza je ugljikohidrat koji ima šest ugljikovih atoma, a čija je empirijska formula C _C6 H ₁₂ O ₆. Ugljikohidrati ili saharidi (od grčkog, sakharon = šećer) su polihidroksi-aldehidi ili polihidroksi-ketoni.

U prirodi najzastupljeniji monosaharid je glukoza, šećer s ugljikom, koji se još naziva i dekstroza. Biosinteza glukoze odvija se iz ugljičnog dioksida i vode kroz fotosintezu.

Izvor: NEUROtiker

U biljkama iz glukoze dolazi do sinteze celuloze, strukturalnog polisaharida, i škroba, rezervnog polisaharida. U heterotrofnim organizmima oksidacija glukoze je središnji metabolički put za proizvodnju energije.

karakteristike

Heksoze mogu biti dvije vrste: 1) aldoze (ili aldoheksoze), u kojima je ugljik 1 (C-1) aldehidna funkcija; ili 2) ketoze (ili aldocetoze) u kojima ugljik 2 (C-2) predstavlja keto funkciju. Ostatak ugljika su sekundarni ili primarni alkoholi.

U aldoheksozama su svi ugljikovi kiralni, osim ugljika 1 (C-1) i ugljika 6 (C-6), odnosno imaju četiri asimetrična centra. U ketoheksozama postoje tri asimetrična centra, a to su C-3, C-4 i C-5.

U prirodi su šećeri poput heksoze s L konfiguracijom manje obilni od šećera s D konfiguracijom.

Aldehidna funkcija ili keto funkcija heksoza reagiraju s sekundarnom hidroksilnom skupinom, u intramolekularnoj reakciji, da formiraju cikličke hemikacetale ili hemiketale. Šestočlani ciklički šećeri su piranski, a peteročlani šećeri furanoza.

U cikličkom šećeru, karbonilni ugljik aldehida i keto skupina postaje novo kiralno središte, nazvano anomerni ugljik. Konfiguracija ovog ugljika može biti alfa ili beta, odnosno stvara dva anomera.

Heksoze imaju različite konformacije

Šest atoma koji čine piranoze nisu ravni, ali imaju dvije skladnosti u obliku stolice u kojima krupni supstituenti zauzimaju: a) ekvatorijalne položaje ili b) aksijalne položaje. Ove se konformacije mogu međusobno pretvoriti bez prekida kovalentnih veza.

Stereokemijske interakcije između supstituenata prstena utječu na relativnu stabilnost ovih oblika. Dakle, najstabilnija konformacija je ona u kojoj najveća skupina zauzima ekvatorijalni položaj.

Na kemijsku reaktivnost određene skupine utječe njeno konformacijsko mjesto. Primjer je hidroksilna skupina (-OH) koja se, kada zauzima ekvatorijalni položaj, lakše esterificira nego kad zauzima aksijalni položaj.

Β-D-glukoza, aldoheksoza, ima sve supstituente u ekvatorijalnom položaju, zbog čega su osjetljiviji na esterifikaciju. Ova je reakcija važna za stvaranje kovalentnih veza između šećera. Ovo bi moglo objasniti zašto je β-D-glukoza najobilniji šećer u prirodi.

Heksoze mogu tvoriti glikozidne veze

Monosaharidne jedinice, poput heksoze, mogu se kovalentno povezati O-glikozidnim vezama koje nastaju kada anomerni ugljik iz jedne molekule šećera reagira s hidroksilnom skupinom druge molekule šećera. Rezultat ove reakcije je formiranje acetala iz hemiacetala.

Primjer je reakcija C-1, anomernog ugljika α-D-glukopiranoze s hidroksilnom skupinom C-4 druge p-D-glukopiranoze. Iz njega nastaje α -D-glukopiranosilil- (1®4) -D-glukopiranoza.

Reakcija glikozidnog vezivanja uključuje uklanjanje molekule vode, koja se naziva reakcija kondenzacije. Obrnuta reakcija je hidroliza i raspad glikozidne veze.

Heksoze i oksidacijsko-redukcijske reakcije

Šećeri čiji anomerni atom ugljika nije stvorio glikozidne veze zovu se reducirajućim šećerom. Svi monosaharidi, poput glukoze, henoze, manoze i galaktoze, smanjuju šećere. To je zato što aldoze ili ketoze mogu donirati elektrone ili smanjiti oksidant.

Klasični test smanjenja šećera provodi se Fehlingovim (ili Benedict) i Tollensovim reagensima. Na primjer, reducirajući šećer može smanjiti Ag ⁺ prisutan u amonijevoj otopini (Tollensov reagens). Ta reakcija daje metalno srebro na dnu posude u kojoj se odvijala.

Reakcijom koju katalizira enzim glukoza oksidaza, anomerni ugljik D-glukoze oksidira se gubitkom jednog para elektrona, a kisik se smanjuje primanjem para elektrona. Ova reakcija ima dva proizvoda: D-glukono-d-lakton i vodikov peroksid.

Trenutno se koncentracija glukoze u krvi određuje testom koji koristi glukoznu oksidazu i peroksidazu. Ovaj posljednji enzim katalizira reakciju redukcije oksidacije.

Supstrati peroksidaze su vodikov peroksid i kromogena tvar koja se oksidira. Ova se reakcija može kvantificirati pomoću spektrofotometra.

Derivati ​​heksoze

Postoji mnogo derivata heksoze čija je hidroksilna skupina zamijenjena drugim supstituentom. Na primjer, C-2 hidroksilna skupina glukoze, galaktoze i manoze zamijenjena je amino skupinom, tvoreći glukozamin, galaktozamin i mannosamin.

Amino grupa se često kondenzira s octenom kiselinom, formirajući N-acetilglukozamin. Ovaj derivat glukozamina nalazi se u staničnoj stijenci bakterija.

Derivat N-acetilmannosamina je N-acetilneuraminska kiselina, poznata kao sijalna kiselina. Potonji je prisutan u glikoproteinima i glikolipidima na površini stanica, koji imaju ulogu u prepoznavanju od strane ostalih stanica.

Specifična oksidacija primarne alkoholne skupine, C-6, aldoheksoze glukozom, galaktozom i manozom stvara uronske kiseline. Ti proizvodi su D-glukuronska kiselina, D-galaktoronska kiselina i D-mannuronska kiselina, koji su dio mnogih polisaharida.

Uronske kiseline mogu biti podvrgnute intramolekularnoj esterifikaciji. Tvori laktone od pet ili šest atoma. Na primjer, biljke sintetiziraju askorbinsku kiselinu (vitamin C).

Supstitucija hidroksilne skupine (-OH) s vodikovim atomom na C-6 L-galaktoze ili L-manoze stvara L-fukozu ili L-ramnozu. L-fukoza se nalazi u glikoproteinima i glikolipidima. L-ramnoza se nalazi u polisaharidima u biljkama.

Heksoze koje se najčešće nalaze u prirodi i njihove funkcije

Glukoza

Simbol: gl. To je aldoheksoza ili glukoheksoza. Enantiomer D-glukoze (simbol D-Glu) češći je od enantiomera L-Glc. D-Glc je prisutan u biljkama, medu, grožđu i u krvi životinja. Izvor je energije za živa bića. Služi kao prekursor za sintezu glikogena, celuloze, škroba i laktoze.

fruktoza

Simbol: Fru. To je ketoheksoza ili fruktoheksoza. D-fruktozni enantiomer poznat je pod nazivom fruktoza. Taj se šećer nalazi, na primjer, u voću, medu i sjemenu.

galaktoza

Gal simbol. To je aldoheksoza ili galatoheksoza. D-galaktoza je češća od L-galaktoze. D-galaktoza je moždani šećer. Rijetko je besplatno. Obično se nalazi u biljkama, životinjama i mikroorganizmima u obliku oligosaharida i polisaharida.

manoza

Simbol: Čovjek, to je aldoheksoza ili mannoheksoza. Oblik D-manoze široko je rasprostranjen u manu i hemicelulozi. Nalazi se kao N-vezan oligosaharid s glikoproteinima, tvoreći grane.

Ramnosa

Simbol: Rha. To je aldoheksoza koja se nalazi u glikozidima biljaka, u polisaharidima desni i sluzi, kao i u staničnoj stijenci biljaka i u flavonoidima.

Reference

1. Cui, SW 2005. Ugljikohidrati hrane: kemija, fizikalna svojstva i primjene. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehningerovi principi biokemije. WH Freeman, New York.
3. Rastall, RA 2010. Funkcionalni oligosaharidi: primjena i proizvodnja. Godišnji pregled prehrambene znanosti i tehnologije, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Kemikalija i biokemija ugljikohidrata i struktura i mehanizam. Kraljevsko društvo za kemiju, Cambridge.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Ugljikohidrati: bitne molekule života. Elsevier, Amsterdam.
6. Tomasik, P. 2004. Kemijska i funkcionalna svojstva saharida hrane. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Osnove biokemije - život na molekularnoj razini. Wiley, Hoboken.