HEKSOZĖ: CHARAKTERISTIKOS, FUNKCIJOS, DARINIAI - GEOGRAFÍA - 2025

Heksozės yra angliavandenis, kad turi šešis anglies atomus, ir kurio empirinių formulė yra C ₆ H ₁₂ O ₆ . Angliavandeniai arba sacharidai (iš graikų sakcharon = cukrus) yra polihidroksi-aldehidai arba polihidroksi-ketonai.

Gamtoje gausiausias monosacharidas yra gliukozė, šešių anglies cukrus, dar vadinamas dekstroze. Gliukozės biosintezė vyksta iš anglies dioksido ir vandens vykstant fotosintezei.

Šaltinis: NEUROtiker

Augaluose iš gliukozės sintezuojama celiuliozė, struktūrinis polisacharidas ir krakmolas - rezervinis polisacharidas. Heterotrofiniuose organizmuose gliukozės oksidacija yra pagrindinis metabolinis energijos gamybos būdas.

charakteristikos

Heksozės gali būti dviejų rūšių: 1) aldozės (arba aldoheksozės), kuriose anglis 1 (C-1) yra aldehido funkcija; arba 2) ketozės (arba aldocetozės), kuriose anglis 2 (C-2) yra keto funkcija. Likę angliavandeniliai yra antriniai arba pirminiai alkoholiai.

Aldoheksozėse visi anglies atomai yra chiraliniai, išskyrus anglies 1 (C-1) ir anglies 6 (C-6), tai yra, jie turi keturis asimetrinius centrus. Ketoheksozėse yra trys asimetriniai centrai, kurie yra C-3, C-4 ir C-5.

Gamtoje cukrų, tokių kaip hexozės, turinčios L konfigūraciją, yra mažiau nei cukrų su D konfigūracija.

Aldehido arba keto funkcija heksozėse, reaguodamos į vidinę molekulinę reakciją, reaguoja su antrine hidroksilo grupe, sudarydamos ciklinius pusiacetalius arba hemiketalius. Šešių narių cikliniai cukrai yra piraniški, o penkių narių cukrūs - furanozės.

Cikliniame cukruje aldehido ir keto grupių karbonilo anglis tampa nauju chiraliniu centru, vadinamu anomerine anglimi. Šios anglies konfigūracija gali būti alfa arba beta, tai yra, ji gamina du anomerus.

Heksozės turi skirtingą formą

Šeši atomai, sudarantys piranozes, nėra plokšti, tačiau turi dvi kėdės pavidalo konfigūracijas, kuriose dideli pakaitalai užima: a) pusiaujo arba b) ašines. Šias konformacijas galima tarpusavyje pakeisti, nesulaužant kovalentinių ryšių.

Stereocheminė sąveika tarp žiedo pakaitalų daro įtaką šių pokyčių santykiniam stabilumui. Taigi stabiliausia konformacija yra ta, kurioje didžiausia grupė užima pusiaujo padėtį.

Tam tikros grupės cheminiam reaktyvumui turi įtakos jos konformacinė vieta. Pavyzdys yra hidroksilo grupė (-OH), kuri, užimdama pusiaujo padėtį, yra lengviau esterifikuojama nei užimdama ašinę padėtį.

Do-D-gliukozė, aldoheksozė, turi visus pakaitalus pusiaujo padėtyje, todėl jie yra labiau linkę į esterinimą. Ši reakcija yra svarbi formuojant kovalentinius ryšius tarp cukrų. Tai galėtų paaiškinti, kodėl β-D-gliukozė yra gausiausias cukrus gamtoje.

Heksozės gali sudaryti glikozidinius ryšius

Monosacharidai, tokie kaip heksozės, gali būti sujungti kovalentiškai per O-glikozidinius ryšius, kurie susidaro, kai vienos cukraus molekulės anomerinė anglis reaguoja su kitos cukraus molekulės hidroksilo grupe. Šios reakcijos rezultatas - iš pusacetalio susidaro acetalas.

Pavyzdys yra C-1, α-D-gliukopiranozės anomerinės anglies reakcija su kitos β-D-gliukopiranozės C-4 hidroksilo grupe. Iš jo susidaro α-D-gliukopiranozil- (1®4) -D-gliukopiranozė.

Glikozidinio surišimo reakcija apima vandens molekulės, vadinamos kondensacijos reakcija, pašalinimą. Atvirkštinė reakcija yra hidrolizė ir glikozidinio ryšio nutrūkimas.

Heksozės ir oksidacijos-redukcijos reakcijos

Cukrūs, kurių anomerinis anglies atomas nesudarė glikozidinių ryšių, yra vadinami redukciniais cukrumi. Visi monosacharidai, tokie kaip heksozės gliukozė, manozė ir galaktozė, yra redukuojantys cukrūs. Taip yra todėl, kad aldozės ar ketozės gali paaukoti elektronus arba redukuoti į oksidatorių.

Klasikinis cukrų redukcijos testas atliekamas naudojant Fehlingo (arba Benedikto) ir Tolleno reagentus. Pavyzdžiui, redukuojantis cukrus gali sumažinti Ag ⁺ kiekį amonio tirpale (Tollens reagentas). Dėl šios reakcijos indo, kuriame įvyko reakcija, dugne susidaro metalinis sidabras.

Vykstant reakcijai, katalizuojamai fermento gliukozės oksidazės, anomerinė D-gliukozės anglis oksiduojasi prarandant vieną elektronų porą, o deguonis sumažinamas gaunant elektronų porą. Ši reakcija turi du produktus: D-gliukon-d-laktoną ir vandenilio peroksidą.

Šiuo metu gliukozės koncentracija kraujyje nustatoma atliekant testą, kurio metu naudojama gliukozės oksidazė ir peroksidazė. Šis paskutinis fermentas katalizuoja oksidacijos-redukcijos reakciją.

Peroksidazės substratai yra vandenilio peroksidas ir chromogeninė medžiaga, kuri oksiduojasi. Šią reakciją galima kiekybiškai įvertinti spektrofotometru.

Heksozių dariniai

Yra daug heksozių darinių, kurių hidroksilo grupė yra pakeista kitu pakaitu. Pavyzdžiui, gliukozės, galaktozės ir mannozės C-2 hidroksilo grupė yra pakeista amino grupe, sudarant atitinkamai gliukozaminą, galaktozaminą ir mannozaminą.

Dažnai amino grupė kondensuojasi su acto rūgštimi, sudarydama N-acetilgliukozaminą. Šis gliukozamino darinys randamas bakterijų ląstelių sienelėse.

N-acetilmannozamino darinys yra N-acetilneuramininė rūgštis, žinoma kaip sialinė rūgštis. Pastarojo yra ląstelių paviršiuje esančiuose glikoproteinuose ir glikolipiduose, kurie atpažįsta kitas ląsteles.

Specifinis pirminės alkoholio grupės C-6 oksidacija iš aldoheksozių gliukozės, galaktozės ir manozės sukuria uronų rūgštis. Šie produktai yra D-gliukurono rūgštis, D-galakturono rūgštis ir D-mannurono rūgštis, kurios yra daugelio polisacharidų dalis.

Uronų rūgštys gali būti esterifikuotos vidinėje molekulėje. Tai sudaro penkių ar šešių atomų laktonus. Pavyzdžiui, askorbo rūgštį (vitaminą C) sintezuoja augalai.

L-galaktozės arba L-mannozės C-6 pakeitus hidroksilo grupę (-OH) vandenilio atomu, gaunama atitinkamai L-fukozė arba L-ramnozė. L-fukozė randama glikoproteinuose ir glikolipiduose. L-ramnozė randama augalų polisachariduose.

Dažniausiai gamtoje ir jų funkcijose naudojamos heksozės

Gliukozė

Simbolis: Glc. Tai aldoheksozė arba gliukoheksozė. D-gliukozės enantiomeras (simbolis D-Glu) yra labiau paplitęs nei L-Glc enantiomeras. D-Glc yra augalų, medaus, vynuogių ir gyvūnų kraujyje. Tai energijos šaltinis gyvoms būtybėms. Jis naudojamas kaip glikogeno, celiuliozės, krakmolo ir laktozės sintezės pirmtakas.

Fruktozė

Simbolis: Vaisius. Tai yra ketoheksozė arba fruktoheksozė. D-fruktozės enantiomeras paprastai žinomas kaip fruktozė. Šis cukrus randamas, pavyzdžiui, vaisiuose, meduje ir spermoje.

Galaktozė

Gal simbolis. Tai aldoheksozė arba galatoheksozė. D-galaktozė yra labiau paplitusi nei L-galaktozė. D-galaktozė yra smegenų cukrus. Tai retai būna nemokama. Paprastai jis randamas augaluose, gyvūnuose ir mikroorganizmuose oligosacharidų ir polisacharidų pavidalu.

Mannozė

Simbolis: Žmogus. Tai aldoheksozė arba mannoheksozė. D-manozės forma yra plačiai paplitusi manoje ir hemiceliuliozėje. Jis randamas kaip N-oligosacharidas prie glikoproteinų, formuojantis šakas.

Ramnosa

Simbolis: Rha. Tai aldoheksozė, randama augalų glikoziduose, dantenų ir gleivių polisachariduose, taip pat augalų ląstelių sienelėse ir flavonoiduose.

Nuorodos

1. Cui, SW 2005. Maisto angliavandeniai: chemija, fizinės savybės ir pritaikymas. „CRC Press“, Boca Raton.
2. Nelsonas, DL, Cox, MM 2017. Lehningerio biochemijos principai. WH Freeman, Niujorkas.
3. Rastall, RA 2010. Funkciniai oligosacharidai: pritaikymas ir gamyba. Metinė maisto mokslo ir technologijos apžvalga, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Angliavandenių chemija ir biochemijos struktūra ir mechanizmas. Karališkoji chemijos draugija, Kembridžas.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Angliavandeniai: gyvybiškai svarbios molekulės. Elsevieras, Amsterdamas.
6. Tomasik, P. 2004. Maisto sacharidų cheminės ir funkcinės savybės. „CRC Press“, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biochemijos pagrindai - gyvenimas molekuliniame lygmenyje. Vilis, Hobokenas.