1

KARBONHİDRATLARKARBONHİDRATLAR

2

Karbonhidratlardaki fonksiyonel gruplar

3

Karbonhidratların fonksiyonları

1) insan diyetinin en önemli kısmını oluştururlar

2) çoğu nonfotosentetik hücrede temel enerji sağlayıcıdırlar

3) yapısal ve koruyucu elemanlar olarak fonksiyon görürler

4) iskelet eklemlerini kayganlaştırırlar ve hücreler arası yapışmayı sağlarlar

5) vücutta lipidlerin, bazı amino asitlerin, glikolipidlerin, glikoproteinlerin ve proteoglikanların ön maddesidirler

4

• (CnH2nOn) veya Cn(H2O)n kapalı formülüne sahiptirler.

5

Karbonhidratların sınıflandırılmaları

6

SINIFLANDIRMA VE ADLANDIRMA

• Sınıflandırma

– Glukoz ve fruktoz gibi monosakkaritler, basit şekerlerdir. Monosakkarid molekülleri daha kompleks bileşikler oluşturmak üzere glikozidik bağlarla bağlanırlar.

• Maltoz ve sükroz gibi disakkaridler, iki monosakkaride hidrolizlenirler.

• Kan grubu antijenleri gibi oligosakkaridler, iki ile on monosakkarid biriminden oluşmuş polimerlerdir.

• Nişasta ve selüloz gibi polisakkaridler ondan fazla monosakkarid birimlerinden oluşan polimerlerdir.

7

• Aldoz ve ketozlar: Bir karbohidratın

yapısında reaktif grup (aldehit veya

keton) bu karbohidratın aldoz veya ketoz

olduğunu belirler.

– Aldozlar, molekülün bir ucunda, reaktif grup olarak bir aldehit grubu (CHO) taşıyan monosakkaridlerdir (örn., glukoz).

– Ketozlar, genellikle ikinci karbonda, reaktif grup olarak bir keton grubu (C=O) taşıyan monosakkaridlerdir (örn., fruktoz).

8

• İsimlendirme– Karbon numaralandırma sistemi:

Monosakkaridler, değişken ön ek olarak karbon atomlarının sayısını ve bunu izleyen son ek olarak şeker anlamını veren -oz takısını kullanan bir sisteme göre adlandırılır. CnH2nOn genel formülünde n karbon atomlarının sayısını gösterir. Karbon atomları ardışık olarak numaralandırılır.

• Trioz : Üç karbonlu• Tetroz : Dört karbonlu• Pentoz : Beş karbonlu• Heksoz : Altı karbonlu

• Heptoz : Yedi karbonlu

9

2. Reaktif gruplar ile adlandırma:

Bileşiklerin tanımlanması için monosakkarid ve

reaktif grubunun adları birleştirilir. Örneğin, glukoz

bir aldoheksozdur. [yani, bir aldehid grubu (aldo-)

içeren altı karbonlu bir monosakkarid (-heksoz)].

10

Monosakkaritler(basit şekerler)

Karbonhidratların monomerik birimidirler

11

Monosakkaritlerin sınıflandırılmaları

12

Monosakkaritlerin izomerik formları

D- ve L-izomerler (enantiomerler)

epimer şekerler

enol şekerler

- ve - formları (anomerler)

13

14

• İsimlendirme: İsimlendirme amacıyla diğer şekerlerin gliseraldehidden türediği kabul edilmektedir. Buna göre Bir D-şeker, aldehit veya keton grubuna en uzak asimetrik karbon atomuna en uzak olan asimetrik karbon atomuna bağlı hidroksil grubunun sağda bulunması, L-şeker ise solda bulunması olarak tanımlanır.

15

Glukozun zincir ve halka yapısı

16

Glukoz gibi monosakkaritlerin tanınması deneyleri:Trommer ve Fehling deneyleri: Serbest yarı asetal hidroksili içeren monosakkaritlerin, Cu2+’ı Cu+’a indirgemeleri özelliğine dayanır.

sarı renkli çökelti CuOH

kırmızı renkli çökelti Cu2O

17

Organizmadaki önemli heksoz türevleri

• Şeker fosfatları • Amino şekerler • Deoksi şekerler• Şeker asitleri • Şeker alkolleri

18

Disakkaritler O-glikozidik bağ vasıtasıyla birbirine bağlanmış iki monosakkarit molekülünden oluşmuş bileşiklerdir

Maltoz

Laktoz

Sukroz (Sakkaroz)

Trehaloz

Sellobioz

İki glukoz molekülünün Glc(14)Glc biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip

Bir galaktoz molekülü ile bir glukoz molekülünün Gal(14)Glc biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip

Bir glukoz molekülü ile bir fruktoz molekülünün Glc(12)Fru biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip

İki glukoz molekülünün Glc(11)Glc biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip

İki glukoz molekülünün Glc(14)Glc biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip

19

• depo homopolisakkaritler

Nişasta

Glikojen

• yapısal homopolisakkaritler

Sellüloz Kitin İnulin

•Diğer homopolisakkaritler

Agar-agar

Dekstranlar

Mannanlar

Polisakkaritler (Glikanlar)

•Heteropolisakkaritler

20

Nişasta

Bitki hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir.

21

Glikojen

Hayvan hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir. özellikle karaciğerde ve kasta boldur

22

Heteropolisakkaritler (heteroglikanlar)

• Peptidoglikanlar

• Glikozaminoglikanlar (mukopolisakkaritler)

• Glikoproteinler

• Glikolipidler

• Proteoglikanlar

bakteriyel hücre duvarlarının rijid komponentidirler

Hiyaluronik asit, Kondroitin sülfatlar, Dermatan sülfat, Keratan sülfatlar, Heparan sülfat, Heparin

Karbonhidrat ve protein birimlerinin birbirlerine kovalent bağlanmasıyla oluşmuş bileşiklerdir

hücreler arası iletimden sorumludurlar.

makromoleküller

23

Karbonhidratların vücuda alınması

Günde yaklaşık 300 g karbonhidrat

nişasta (160 g)

sakkaroz (120 g)

laktoz (30 g)

glukoz ile fruktoz (10 g)

24

Karbonhidratların sindirimi ve emilimi

İnce bağırsak lümeni içindeki

glukoz ve galaktoz aktif transportla,

fruktoz ise kolaylaştırılmış diffüzyonla

ince bağırsak epitel hücresi içine alınırlar ve oradan kana geçerler

25

Kan şekeri düzeyi

Kan şekeri deyince sıklıkla kan glukoz düzeyi anlaşılır

Sağlıklı bir erişkinde 8-12 saatlik açlıktan sonra enzimatik yöntemlerle ölçüldüğünde kan glukoz düzeyi %60-100 mg (60-100 mg/dL) kadardır.

vücutta bazı olaylar kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olurken bazı olaylar kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olur ve bu olaylar arasındaki denge ile kan glukoz düzeyi ayarlanmaktadır. Bu ayarlamada insülin, glukagon ve epinefrin (adrenalin) gibi hormonlar önemli rol oynamaktadır.

26

Kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olaylar

1) Glukozun indirekt oksidasyonu; glukozun aerobik koşullarda glikoliz ve sitrik asit döngüsüyle yıkılımı.

2) Glukozun direkt oksidasyonu; glukozun pentoz fosfat yolunda yıkılımı.

3) Glikojenez; glukozun glikojene dönüşümü.

4) Liponeojenez; glukozun yağ asitlerine ve yağa dönüşümü.

5) Glukozun glukuronik asit yolunda yıkılımı.

6) Glukozdan diğer monosakkaritlerin ve kompleks karbonhidratların oluşumu.

27

GlikolizHücrenin sitoplazmasında altı karbonlu glukozun, on basamakta iki molekül üç karbonlu pirüvata yıkılması olayıdır.

anaerobik koşullarda pirüvattan laktat oluşur.

Glikolize uğrayan her glukoz molekülü için net 2 molekül ATP oluşmaktadır.

28

Sitrik asit döngüsü (TCA döngüsü)

aerobik koşullarda glukoz metabolizmasında pirüvattan, pirüvat dehidrojenaz enzim kompleksi etkisiyle asetil-CoA oluşur. asetil-CoA’nın asetil grupları da mitokondride oksitlenir.

Bir tek glukoz molekülünün tamamen CO2 ve H2O’ya

oksitlenmesi suretiyle net 38 adet ATP kazancı olduğu hesaplanabilir

29

Glukozun pentoz fosfat yolunda yıkılımı

Memeli hücrelerinde sitozolde gerçekleşir,

NADPH ve riboz-5-fosfat oluşturur.

Özellikle yağ doku, karaciğer adrenal korteks ve süt veren meme bezlerinde ...

30

Glikojenez (Glikojen biyosentezi)

var olan bir glikojen molekülüne glukoz katılır ve

glikojendeki glukoz kalıntısı sayısı 1 artmış olur

31

Glukozun yağ asitlerine ve yağa dönüşümü

Karbonhidratların fazla miktarda alınması durumunda...

32

Kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olaylar

1) Diyetle karbonhidrat alınması.

2) Glikojenoliz; glikojenin yıkılımı.

3) Glikoneojenez; karbonhidrat olmayan maddelerden glukoz yapılımı.

33

Glikojenoliz

Glikojen fosforilaz enzimi, glikojenden bir glukoz molekülünü glukoz-1-fosfat şeklinde ayırır

glukoz-1-fosfat, fosfoglukomutaz etkisiyle glukoz-6-fosfata dönüştürülür

glukoz-6-fosfat, karaciğer hücrelerinin endoplazmik retikulumunda bulunan Mg2+-bağımlı glukoz-6-fosfataz enzimi tarafından parçalanır ve glukoz serbestleşebilir. Karaciğerde böylece oluşan serbest glukoz kana geçerek kan glukozunu artırabilir

34

Glukoneojenez

karbonhidrat olmayan prekürsörlerden hücre içinde glukoz biyosentezi

Yüksek hayvanlarda büyük oranda karaciğerde olur.

35

Kan glukozu düzeyinde patolojik değişiklikler

Hiperglisemi

8-12 saatlik açlıktan sonra serum glukoz düzeyinin %110 mg’dan yüksek olması durumu

Hipoglisemi

Serum glukoz düzeyinin %40 mg’dan düşük olması durumu. Santral sinir sistemini etkilediğinden tehlikelidir. Hipoglisemi durumunda baş ağrısı, baş dönmesi, baygınlık hissi, bulantı, mental fonksiyonlarda yavaşlama

36

Karbonhidrat metabolizması bozuklukları

• Emilim bozuklukları

• Dönüşüm bozuklukları

• Depolanma bozuklukları

• Kullanım bozuklukları

37

Karbonhidrat metabolizmasında emilim

bozukluklarıLaktaz eksikliği (süt intoleransı),

sakkaraz eksikliği,

izomaltaz eksikliği,

maltaz eksikliği.

Pankreatik amilaz eksikliği,

bağırsak mukozası ve bağırsak motilitesi ile ilgili emilim bozuklukları

38

Karbonhidrat metabolizmasında dönüşüm bozuklukları

Herediter fruktoz intoleransı

Galaktozemi:

39

Karbonhidrat metabolizmasında

depolanma bozuklukları

Glikojen depo hastalıkları (glikojenozlar)

40

Karbonhidrat metabolizmasında kullanım bozukluğu

Diabetes mellitus

Genetik kökenli kronik hiperglisemi durumu primer diyabet

Genetik kökenli olmayan, çeşitli nedenlerle ortaya çıkan hiperglisemi durumu sekonder diyabet

Tip I diabetes mellitus: İnsülin sentez ve salımının yetersizliği ile oluşur, ani başlar ve çok şiddetli seyreder

Tip II diabetes mellitus: İnsülin yapısı bozukluğu nedeniyle oluşur, sinsi başlangıçlıdır ve hastalığa ait çeşitli evreler saptanabilir