ХЕКСОЗА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ФУНКЦИЈЕ, ДЕРИВАТИ - ГЕОГРАФИА - 2025

Хексоза је угљени хидрат који има шест атома угљеника и чија емпиријска формула је Ц ₆ Х ₁₂ О ₆ . Угљикохидрати или сахариди (од грчког сакхарон = шећер) су полихидрокси-алдехиди или полихидрокси-кетони.

У природи, најзаступљенији моносахарид је глукоза, шећер-угљени шећер, који се такође назива декстроза. Биосинтеза глукозе одвија се из угљен-диоксида и воде кроз фотосинтезу.

Извор: НЕУРОтикер

У биљкама из глукозе долази до синтезе целулозе, структуралног полисахарида и шкроба, резервног полисахарида. У хетеротрофичним организмима оксидација глукозе је централни метаболички пут за производњу енергије.

карактеристике

Хексозе могу бити две врсте: 1) алдозе (или алдохексозе), у којима је угљеник 1 (Ц-1) алдехидна функција; или 2) кетозе (или алдоцетозе) у којима угљеник 2 (Ц-2) представља кето функцију. Остатак угљеника су секундарни или примарни алкохоли.

У алдохексозама сви угљеници су кирални, осим угљеника 1 (Ц-1) и угљеника 6 (Ц-6), то јест, имају четири асиметрична центра. У кетохексозама постоје три асиметрична центра, а то су Ц-3, Ц-4 и Ц-5.

У природи су шећери, попут хексозе са Л конфигурацијом, мање обилни од шећера са Д конфигурацијом.

Алдехидна функција или кето функција хексоза реагирају са секундарном хидроксилном групом, у интрамолекуларној реакцији, да формирају цикличке хемиацетале или хемикетале. Циклички шесточлани шећер је пирански, а петочлани шећер фураноза.

У цикличком шећеру, карбонил угљеник алдехида и кето група постаје нови кирални центар, назван аномерни угљеник. Конфигурација овог угљеника може бити алфа или бета, односно ствара два аномера.

Хексозе имају различите конформације

Шест атома који чине пиранозе нису равни, али имају две конформације у облику столице у којима су позамашни супституенти: а) екваторијални положаји или б) аксијални положаји. Ове се конформације могу међусобно претворити без прекида ковалентних веза.

Стереохемијске интеракције између супституената прстена утичу на релативну стабилност ових конформација. Дакле, најстабилнија конформација је она у којој највећа група заузима екваторијални положај.

На хемијску реактивност одређене групе утиче њено конформацијско место. Пример је хидроксилна група (-ОХ) која се, када заузима екваторијални положај, лакше естерификује него када заузме аксијални положај.

Β-Д-глукоза, алдохексоза, има све супституенте у екваторијалном положају, што их чини подложнијима естерификације. Ова реакција је важна за стварање ковалентних веза између шећера. Ово би могло објаснити зашто је β-Д-глукоза најзаступљенији шећер у природи.

Хексозе могу да формирају гликозидне везе

Моносахаридне јединице, попут хексозе, могу се ковалентно повезати преко О-гликозидних веза насталих када аномерни угљеник једног молекула шећера реагује са хидроксилном групом другог молекула шећера. Резултат ове реакције је формирање ацетала из хемиацетала.

Пример је реакција Ц-1, аномерног угљеника α-Д-глукопиранозе са хидроксилном групом Ц-4 друге П-Д-глукопиранозе. Из њега се формира α -Д-глукопираносилил- (1®4) -Д-глукопираноза.

Реакција гликозидног везивања укључује уклањање молекула воде, који се назива реакција кондензације. Реверзна реакција је хидролиза и распад гликозидне везе.

Хексозе и реакције редукције оксидације

Шећери чији аномерни атом угљеника није формирао гликозидне везе зову се редукцијским шећерима. Сви моносахариди, као што су хексоза глукоза, маноза и галактоза, смањују шећере. То је због тога што алдозе или кетозе могу донирати електроне или их смањити оксидантима.

Класичан тест смањења шећера изводи се са Фехлинговим (или Бенедиктим) и Толленсовим реагенсима. На пример, редукциони шећер може смањити Аг ⁺ присутан у амонијум раствору (Толленсов реагенс). Ова реакција даје метално сребро на дну посуде у којој се одвијала.

Реакцијом коју катализира ензим глукоза оксидаза, аномерни угљеник Д-глукозе се оксидује губљењем једног пара електрона, а кисеоник се смањује примањем пара електрона. Ова реакција има два производа: Д-глуконо-д-лактон и водоник пероксид.

Тренутно се концентрација глукозе у крви одређује тестом који користи глукозоксидазу и пероксидазу. Последњи ензим катализује реакцију редукције оксидације.

Супстрати пероксидазе су водоник пероксид и хромогена супстанца која се оксидује. Ова се реакција може квантификовати коришћењем спектрофотометра.

Деривати хексозе

Постоје многи деривати хексоза чија хидроксилна група је замењена другим супституентом. На пример, Ц-2 хидроксилна група глукозе, галактозе и манозе је замењена амино групом, формирајући глукозамин, галактозамин и манносамин, респективно.

Амино група се често кондензује са сирћетном киселином, формирајући Н-ацетилглукозамин. Овај дериват глукозамина налази се у ћелијском зиду бактерија.

Дериват Н-ацетилманносамина је Н-ацетилнеураминска киселина, позната као сиална киселина. Последњи је присутан у гликопротеинима и гликолипидима на површини ћелија, који имају улогу у препознавању од стране осталих ћелија.

Специфична оксидација примарне алкохолне групе, Ц-6, алдохексозе глукозом, галактозом и манозом ствара уронске киселине. Ови производи су Д-глукуронска киселина, Д-галакторонска киселина и Д-маннуронска киселина, који су део многих полисахарида.

Уронске киселине могу бити подвргнуте интрамолекуларној естерификацији. Формира лактоне од пет или шест атома. На пример, биљке синтетишу аскорбинску киселину (витамин Ц).

Супституција хидроксилне групе (-ОХ) за атом водоника на Ц-6 Л-галактозе или Л-манозе ствара Л-фукозу или Л-рамнозу, респективно. Л-фукоза се налази у гликопротеинима и гликолипидима. Л-рамноза се налази у полисахаридима у биљкама.

Хексозе које се најчешће налазе у природи и њихове функције

Глукоза

Симбол: Глц. То је алдохексоза или глукохексоза. Енантиомер Д-глукозе (симбол Д-Глу) чешћи је од енантиомера Л-Глц. Д-Глц је присутан у биљкама, меду, грожђу и крви животиња. То је извор енергије за жива бића. Служи као прекурсор за синтезу гликогена, целулозе, скроба и лактозе.

Фруктоза

Симбол: Фру. То је кетохексоза или фруктохексоза. Д-фруктозни енантиомер је уобичајено познат као фруктоза. Овај шећер се налази, на пример, у воћу, меду и сперми.

Галактоза

Гал симбол. То је алдохексоза или галатохексоза. Д-галактоза је чешћа од Л-галактозе. Д-галактоза је мождани шећер. Ретко је бесплатна. Обично се налази у биљкама, животињама и микроорганизмима у облику олигосахарида и полисахарида.

Манносе

Симбол: Човек, то је алдохексоза или маннохексоза. Облик Д-манозе широко је распрострањен у ману и хемицелулози. Пронађен је као Н-везан олигосахарид са гликопротеинима, формирајући гране.

Рамноса

Симбол: Рха. То је алдохексоза која се налази у гликозидима биљака, у полисахаридима десни и слузи, као и у ћелијској стијенци биљака и у флавоноидима.

Референце

1. Цуи, СВ 2005. Угљени хидрати из хране: хемија, физикална својства и примене. ЦРЦ Пресс, Боца Ратон.
2. Нелсон, ДЛ, Цок, ММ 2017. Лехнингерови принципи биохемије. ВХ Фрееман, Нев Иорк.
3. Расталл, РА 2010. Функционални олигосахариди: примена и производња. Годишњи преглед науке и технологије у храни, 1, 305–339.
4. Синнотт, МЛ 2007. Хемикалија и биохемија угљених хидрата и структура и механизам. Краљевско хемијско друштво, Цамбридге.
5. Стицк, РВ, Виллиамс, СЈ 2009. Угљикохидрати: основни молекули живота. Елсевиер, Амстердам.
6. Томасик, П. 2004. Хемијска и функционална својства сахарида хране. ЦРЦ Пресс, Боца Ратон.
7. Воет, Д., Воет, ЈГ, Пратт, ЦВ 2008. Основе биохемије - живот на молекуларном нивоу. Вилеи, Хобокен.