Karbonhidrat
Karbonhidrat, canlının yapısına katılmayan uzun süreli dozaj etkisi yaratan bir maddedir. Aktif aldehit veya keton grubuna sahip polihidroksi alkoller veya hidroliz edildiklerinde bu maddeleri veren bileşikler olarak tanımlanabilir.
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. Karbonhidratlar birinci dereceden enerji verici olarak kullanılırlar. Karbonhidratlar en çok ekmek, makarna, fasulye, patates, kepek, pirinç, tahıl ve hububat içinde bulunurlar. Karbonhidratlar vücutta en çok bulunan üçüncü besin maddesidir. Yapı taşları glikozdur. Depo şekli hayvanlarda glikojen bitkilerde ise nişasta şeklindedir. Kimyasal sindirimi ağızda başlar. DNA, RNA ve ATP'nin yapısına katılır.
Monosakkaritler
Monosakkaritler sindirimle (hidroliz) daha küçük birimlere parçalanamayan şekerlerdir. Karbonhidratlar içerisinde hücre zarından sadece monosakkaritler geçebilir. Besinler ile alındıklarında sindirilmeden kana geçerler. Dehidrasyon ile disakkarit veya polisakkarit olabilirler. Monosakkaritler içerisindeki karbon sayılarına göre gruplandırılır.
3 Karbonlu Şekerler (Triozlar)
- Gliseraldehit(GAL)
- Gliserik asit
5 Karbonlu Şekerler (Pentozlar)
- Riboz: RNA, ATP, NAD, FAD ve NADP'nin yapısına katılırlar. Fonksiyonel şeker olup enerji verici tepkimelerde hammadde olarak kullanılmazlar.
- Deoksiriboz: Riboza göre bir oksijen atomu eksiktir. DNA'nın yapısında bulunur. Fonksiyonel şeker olup enerji verici tepkimelerde hammadde olarak kullanılmazlar.
6 Karbonlu Şekerler (Heksozlar)
Suda çözünürler, tatlıdırlar ve hücre zarından kolaylıkla geçebilirler. En önemli üç çeşidi vardır. Bu üç çeşidin kapalı formülleri C6H12O6 olmasına rağmen açık formülleri farklıdır. İzomerdirler. Dolayısıyla kimyasal ve fiziksel özellikleri de farklıdır. Hekzoslardan en önemli üçü glikoz, fruktoz ve galaktoz olarak sıralandırılabilir. Glikoz, üzüm şekeri veya kan şekeri olarak da adlandırılır. Tüm canlıların yapısında bulunur. Ototroflar glikozu kendileri üretirken, heterotroflar hazır olarak alırlar. Ayıracı Fehling (Benedict) çözeltisidir. Tuğla kırmızısı renk oluşturur. Glikozun kandaki oranı 100 ml'de 70–110 mg'dır. Kandaki glikoz oranı sınırların altına düştüğünde açlık hissi oluşur. Tüm disakkarit ve polisakkaritlerin yapısına katılır.Fruktoz, meyve şekeri olarak da adlandırılır. Meyvelerde bol oranda bulunur. Sentezini yapabilenler bitki hücreleridir. Disakkaritlerden sakkarozun yapısına katılır. Galaktoz, süt şekerinin yapısına katılan bir şekerdir. Sentezini yapabilenler hayvan hücreleridir. Disakkaritlerden laktozun yapısına katılır.
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. İnsan ve hayvanların yedikleri disakkaritler, sindirim sisteminde monosakkaritlerine ayrılarak kullanılır. Canlılarda en çok bulunan disakkaritler; maltoz (arpa şekeri), sakkaroz diğer adı sükroz (çay şekeri) ve laktoz (süt şekeri)dur.
Monosakkarit + Monosakkarit → Disakkarit + Su
Yukarıdaki olay bir dehidrasyondur. Disakkariti oluşturan monosakkaritler aynı cinsten olabileceği gibi, farklı cinsten de olabilirler;
Oligosakkaritler
Üç ile altı arasında monosakkaritin birleşerek dehidrasyonu (su açığa çıkması) ile meydana gelirler. Bazı bitkilerde serbest olarak bulundukları gibi, karbonhidrat olmayan çeşitli maddelerin yapısına da katılırlar. Üç monosakkaritten ibaret olanlara trisakkarit, dörtlü olanlara tetrasakkarit denir.
Raffinoz, heksozlardan türeyen önemli bir trisakkarittir. Fruktoz, glukoz ve sakkaroz moleküllerinden meydana gelmiştir. Şeker kamışında, okaliptüs türü ağaçlarda, pamuk tohumunda bulunur. Şeker üretimi esnasında melasta toplanır. Enerji vermenin yanı sıra yapı maddesi olarak da kullanılırlar.
Polisakkaritler
Çok sayıda monosakkaritin dehidrasyonu ile oluşmuş büyük moleküllü karbonhidratlardır. Temel yapı birimi glikoz molekülüdür. Kolloid yapıda olan bir bileşiktir. Bitkilerde, ozmotik basıncı yükselteceğinden dolayı şekerler monosakkarit halde depolanamaz, bu nedenle polisakkaritlere çevrilerek saklanırlar.
n (Monosakkarit) → Polisakkarit + (n-1) Su
- Nişasta: En önemli bitkisel polisakkarittir. İyotla maviye boyanır ve monosakkaritlere parçalanmadan indirgenemez.
- Selüloz: Binlerce glikoz molekülünden oluşmuş, suda erimeyen iyotla boyanmayan bir bitkisel polisakkarittir. Hayvanlarda Tulumlular hariç bulunmazlar.
- Glikojen: Hayvanlarda bulunan polisakkarittir. Özellikle karaciğer ve kasta bu şekilde yedek enerji kaynağı olarak depo edilir.
- Neuramin Asit: Sütteki oligosakkaritlerde bulunur ve membran oluşturan glikolipitte bulunur.
- Uron Asidi ve Glikuron Asidi de diğer polisakkarit gruplarındandır.
Karbonhidratların çoğu canlılar için temel besin maddeleridir. Yeşil bitkilerde fotosentez sonucu meydana gelirler. Otobur hayvanlar bu ihtiyaçlarını bitkilerden, etobur hayvanlar da otoburlardan tedarik ederler. Vücutta 1 gr karbonhidratın yanması sonucunda ortalama 4 kalori açığa çıkar.
Önemli Polisakkaritler
Polisakkaritler suda çözünmeyen büyük moleküllerdir. Belirtilmemiş olarak nişasta da bir glikoz polimeridir, depo polisakkaritidir. Ayrıca patojenik bakteriler de polisakkarit sentezleyebilirler. Polisakkaritler 4'e ayrılır. Bunlar;
- Nişasta:Bitkilerde depo edilir.
- Selüloz: Bitki hücre çeperinde bulunur.
- Glikojen: Hayvanlarda bulunur, kas hücrelerinde ve karaciğerde depo edilir.
- Kitin: Böceklerin iskeletinde ve kabuğunda bulunur.
Heteropolisakkaritler
Yapılarında monosakkaritlere ek olarak başka maddeler de içeren karbonhidratlardır. Ek gruplar kükürtlü veya azotlu olabilir. Çoğunlukla bağ dokuda yapı elemanı olarak kullanılır. Hiyalüronik asit, heparin, kertan sulfat, kondrotin sulfat başlıca örnekleridir.