Canlıların Temel Bileşenleri: Karbonhidratlar

Karbonhidratlar; yapılarında karbon, oksijen, hidrojen atomlarını bulunduran organik bileşiklerdir. Bütün canlı hücrelerde bulunur. Doğada genellikle büyük moleküller halindedir. Vücuda alınan bu büyük moleküllerin hücrelere iletilmesi için canlı tarafından sindirilmesi ve uygun molekül büyüklüğüne kadar parçalanması gerekir. Genel formülleri C_nH_2nO_n şeklindedir.

Karbonhidratlar; hücrelerin temel enerji kaynağı olmalarının yanı sıra hücre zarının yapısına katılma, hücre çeperinin temel yapı maddesi olma, nükleik asitlerin yapısında bulunma gibi hücre için önemli görevleri vardır.

Karbonhidratlar Hakkında Genel Bilgiler

• Hayvan dokularında oluşturulan enerjinin ortalama % 50-60’ı karbonhidratlardan sağlanır.
• Glikozun kandaki yoğunluğu en düşük düzeyde iken bile önce beyin beslenir.
• Memelilerin kanında bulunması gereken temel maddeler arasındadır.
• İnsan kanında ve dokularında glikozun belirli ve sabit bir oranı vardır.
• Kandaki glikozun fazlası karaciğer ve kaslarda glikojen olarak depolanır. Gerektiğinde tekrar glikoza dönüştürülüp kullanılır.
• Kan şekeri düştüğünde, karaciğerdeki glikojen pankreas tarafından salgılanan glukagon hormonunun etkisiyle glikoza dönüşerek kana geçer ve kan şekerini yükseltir.
• Kan şekeri yükseldiğinde ise, pankreas tarafından salgılanan insülin hormonunun etkisi ile kandaki glikoz hücrelere geçerek yakılır.
• Karaciğer ve kaslarda depolanmış yeterli glikojen olmadığında, kandaki aminoasitler glikoza dönüştürülerek kan şekeri oranı ayarlanır.
• Karbonhidratlar yağlar ve proteinlerle bileşik oluştururlar. “Karbonhidrat + yağ (Lipit) = glikolipit”; “Karbonhidrat + protein = glikoprotein” . Bu şekilde oluşan karbonhidratlı bileşikler, hücre zarının yapısına katılırlar.

Karbonhidrat Çeşitleri

Karbonhidratlar; monosakkaritler, disakkaritler ve polisakkaritler olmak üzere 3 gruba ayrılır.

Monosakkaritler (Basit Şekerler)

Sindirilerek daha küçük birimlere parçalanamazlar. Daha büyük yapılı karbonhidratların yapı taşlarıdır. Bazı monosakkaritler tatlıdır. Üç karbonlu olanlar trioz, dört karbonlular tetroz, beş karbonlular pentoz, altı karbonlular heksozadını alırlar.

İçerdikleri C sayısına göre monosakkaritler:

• 3C’li şekerler : Gliser aldehit (Triozlar)
• 5C’li şekerler : Riboz, Deoksiriboz (Pentozlar)
• 6C’li şekerler : Glikoz, Galaktoz, Fruktoz (Heksozlar)

Beş Karbonlu Monosakkaritler

Beş karbonlu pentozlardan ribozlar (C₅H₁₀O₅) ve deoksiribozlar (C₅H₁₀O₄) nükleik asitlerin yapısına girerler.

• Riboz: Deoksiribozlara göre 1 oksijen fazlası olan ribozlar; RNA nükleotitlerinde, ATP moleküllerinde, NADP-NAD-FAD gibi koenzimlerin yapısında bulunurlar
• Deoksiriboz: Deoksiriboz şekerleri ise DNA nükleotitlerinin yapısında bulunur.

Altı Karbonlu Monosakkaritler

Heksozların en önemlileri glikoz, fruktoz ve galaktoz dur. Bu 3 bileşik izomerdir (formülleri (C₆H₁₂O₆) aynı ama bağlanış şekilleri farklıdır). Bu moleküller sindirilmeden kana karışırlar. Bütün canlılardaki solunum olaylarının ham maddesidir.

• Glikoz: Üzüm şekeri veya kan şekeri olarak bilinir. Yaşam için en önemli karbonhidratlardan biridir. Polisakkaritlerin yapı taşıdır (monomeridir). Hücreler glikozu bir enerji kaynağı ve metabolik reaksiyonlarda bir ara ürün olarak kullanırlar. Glikoz fotosentezin (ve kemosentezin) ana ürünlerinden biridir ve hücresel solunum glikozla başlar.
• Fruktoz: Bitkiler tarafından üretilir. Meyvelerde bol miktarda bulunur, çok tatlıdır. Disakkarit olan  sakkarozun yapısına katılır, polisakkaritlerin yapısına katılmaz.
• Galaktoz: Süt şekeridir dolayısıyla da sadece memeli hayvanlar ve bazı bakteriler tarafından üretilir.

Disakkaritler

Disakkaritler çift şekerlerdir. Bir disakkarit, iki molekül monosakkaritin glikozit bağı ile bağlanmasıyla oluşur. Bu bağlanma sırasında bağ sayısı kadar su ortaya çıkar. Buna dehidrasyon sentezi denir. Sindirilmeden hücre zarından geçemezler. Suda çözünürler. Canlılarda en çok bulunan disakkaritler; maltoz (arpa şekeri), sakkaroz diğer adı sükroz (çay şekeri), laktozdur (süt şekeri).

Monosakkarit + Monosakkarit → Disakkarit + Su 

Yukarıdaki tepkime bir dehidrasyon sentezidir. Dehidrasyon sentezinin ters yönlü olarak gerçekleşmesine hidroliz denir. Disakkariti oluşturan monosakkaritler aynı cinsten olabilecegi gibi, farklı cinsten de olabilirler;

Disakkarit Çeşitleri

• Maltoz: (glikoz + glikoz = maltoz + H₂O)
  • Arpa şekeri veya malt şekeri olarak adlandırılır iki glikozun dehidrasyon sentezi ile birleşmesiyle oluşur.
• Sükroz (sakkaroz): (glikoz + fruktoz = sakkaroz + H₂O)
  • Sakkaroz olarak da bilinen çay şekeridir.
  • Glikoz ve fruktozun birleşmesiyle oluşur, şeker pancarı ve şeker kamışı gibi bitkilerden elde edilir.
  • İnsan beslenmesinde çok önemli bir yere sahip olan sükroz, sadece bitkiler tarafından üretilir.
• Laktoz: (glikoz + galaktoz = laktoz + H2O)
  • Süt şekeridir Glikoz ve Galaktozun birleşmesiyle oluşur.
  • Hayvansal şekerdir.

🧾NOT = Glikozit Bağı: Birleşen monosakkartitler arasında oluşan bağın adıdır. En az iki monosakkarit birleştiğinde aralarında 1 adet Glikozit bağı oluşur, aynı şekilde 5 tane monosakkarit birleşirse 4 tane Glikozit bağı oluşur. Bu olayı genellersek n tane monosakkarit birleşirse n-1 tane glikozit bağı oluşmaktadır. Oluşan glikozit bağı sayısı ile tepkimede oluşan su molekülü sayısı eşittir.

Polisakkaritler

Polisakkaritler, birden fazla monosakkaritin glikozit bağıyla birleşmesiyle oluşan bileşiklerdir. Glikoz birimlerinin farklı şekilde bağlanması polisakkaritler arasında farklı özelliklerin doğmasına neden olur. “Kompleks şekerler” de denir. Az önce glikozit bağında anlattığımız n girene n-1 çıkan kuralı burada da geçerlidir. Hücre zarından geçemezler, vücutta yedek besin deposu olarak ya da yapı maddesi olarak kullanılır.

Polisakkaritler büyük moleküllerdir hücre zarından geçemezler önce sindirime uğaramalrı gerekir. Ayrıca tatsız olup çoğu suda erimez. En önemlileri; nişasta, glikojen, selüloz ve kitindir.  Bunlar çok sayıda glikoz molekülünün birleşmesinden türemişlerdir.

Polisakkarit çeşitleri

• Nişasta: Bitkisel depo polisakkaritidir, yani bitkiler fotsentezle ürettikleri glikozun fazlasını nişastaya çevirip depo ederler. Nişasta hayvanlarda sentezlenemez ama sindirilebilir. Suda çözünmezler.
• Glikojen: Hayvansal depo polisakkaritir. Hayvanlar glikozun fazlasını karaciğer ve kaslarda glikojen olarak depolar. Glikojen bitkilerde sentezlenemez. Mantarlarda da glikojen bulunur. Glikojenler, enzimler tarafından çok çabuk olarak yapılıp, yıkılabilir. Bu sayede insanlarda ve diğer omurgalı canlılarda karaciğer ve kaslar, glikojeni depo edilir. Örneğin insanlar spor yaparken kandaki glikoz azaldığında; karaciğerde bulunan glikojenler parçalanır ve kandaki glikoz oranını arttırılır.
• Selüloz: Bitki hücresinin hücre duvarı (çeperi) selülozdan yapılmıştır. Selüloz kağıt, yapay ipek ve patlayıcı maddelerin yapımında da kullanılır. Selüloz bitkinin sert ve kuvvetli olmasını sağlar, otçul hayvanlar selülozu sindirebilirler bunun nedeni ise bağırsaklarında yaşayan simbiyoz bakterileri, protozoa türleri ve odun yiyen bazı böcek türlerinin salgıladıkları selülaz enzimidir.
• Kitin: Eklembcaklıların dışındaki kabuksu iskelet kitinden oluşmaktadır ayrıca mantarların hücre duvarı kitinden oluşmuştur.

Karbonhidrat bakımından zengin maddeler