HEXOSE: EGENSKABER, FUNKTIONER, DERIVATER - GEOGRAFIA - 2025

En hexose er et kulhydrat, der har seks carbonatomer og hvis empiriske formel er C ₆ H ₁₂ O ₆. Carbohydrater eller saccharider (fra det græske, sakcharon = sukker) er polyhydroxy-aldehyder eller polyhydroxy-ketoner.

I naturen er det mest rigelige monosaccharid glukose, et seks-kulstofsukker, også kaldet dextrose. Glukosebiosyntesen finder sted fra kuldioxid og vand gennem fotosyntesen.

Kilde: NEUROtiker

I planter, fra glukose, forekommer syntesen af ​​cellulose, et strukturelt polysaccharid og af stivelse, et reservepolysaccharid. I heterotrofiske organismer er glucoseoxidation den centrale metaboliske vej til energiproduktion.

egenskaber

Hexoser kan være af to typer: 1) aldoser (eller aldohexoser), hvor carbon 1 (C-1) er en aldehydfunktion; eller 2) ketoser (eller aldocetoser), hvor carbon 2 (C-2) er en keto-funktion. Resten af ​​kulhydraterne er sekundære eller primære alkoholer.

I aldohexoser er alle kulhydrater chirale undtagen carbon 1 (C-1) og carbon 6 (C-6), det vil sige, de har fire asymmetriske centre. I ketohexoser er der tre asymmetriske centre, der er C-3, C-4 og C-5.

I naturen er sukkerarter såsom hexoser med L-konfiguration mindre rigelige end sukkerarter med D-konfigurationen.

Aldehydfunktionen eller keto-funktionen af ​​hexoser reagerer med en sekundær hydroxylgruppe i en intramolekylær reaktion til dannelse af cykliske hemiacetaler eller hemiketaler. De seks-ledede cykliske sukkerarter er pyranøse, og de fem-ledede sukkerarter er furanose.

I cyklisk sukker bliver carbonhydrid i aldehyd- og ketogrupperne et nyt chiralt center, kaldet det anomere carbon. Konfigurationen af ​​dette kulstof kan være alfa eller beta, det vil sige det producerer to anomerer.

Hexoser har forskellige konformationer

De seks atomer, der udgør pyranoser, er ikke plane, men har to stolelignende konformationer, hvor de voluminøse substituenter indtager: a) ækvatorpositioner eller b) aksiale positioner. Disse konformationer kan konverteres uden at bryde de kovalente bindinger.

Stereokemiske interaktioner mellem ringsubstituenter påvirker den relative stabilitet af disse konformationer. Således er den mest stabile konformation den, hvor den største gruppe indtager en ækvatorial position.

Den kemiske reaktivitet af en bestemt gruppe påvirkes af dens konformationelle placering. Et eksempel er hydroxylgruppen (-OH), som, når den optager ækvatorpositionen, lettere esterificeres end når den optager den aksiale position.

Β-D-glucose, en aldohexose, har alle substituenterne i ækvatorialposition, hvilket gør dem mere modtagelige for esterificering. Denne reaktion er vigtig til dannelse af kovalente bindinger mellem sukkerarter. Dette kan forklare, hvorfor β-D-glucose er det mest rigelige sukker i naturen.

Hexoser kan danne glycosidiske bindinger

Monosaccharidenheder, såsom hexoser, kan kobles kovalent gennem O-glykosidiske bindinger dannet, når det anomere carbon i et sukkermolekyle reagerer med hydroxylgruppen i et andet sukkermolekyle. Resultatet af denne reaktion er dannelsen af ​​en acetal fra et hemiacetal.

Et eksempel er reaktionen af ​​C-1, det anomere carbon af a-D-glucopyranose med hydroxylgruppen i C-4 fra en anden P-D-glucopyranose. Ud fra det dannes a-D-glucopyranosyl- (1®4) -D-glucopyranose.

Den glycosidbindende reaktion involverer fjernelse af et vandmolekyle, kaldet kondensationsreaktionen. Den omvendte reaktion er hydrolyse og nedbrydning af den glycosidiske binding.

Hexoser og oxidationsreduktionsreaktioner

Sukkerarter, hvis anomere carbonatom ikke har dannet glycosidiske bindinger kaldes reducerende sukkerarter. Alle monosaccharider, såsom hexoserne glukose, mannose og galactose, reducerer sukker. Dette skyldes, at aldoser eller ketoser kan donere elektroner eller reducere dem til et oxidationsmiddel.

En klassisk test til reduktion af sukker udføres med Fehling (eller Benedict) og Tollens reagenser. For eksempel kan et reducerende sukker reducere Ag ^{+, der er til} stede i en ammoniumopløsning (Tollens 'reagens). Denne reaktion producerer metallisk sølv i bunden af ​​det kar, hvor reaktionen fandt sted.

Gennem en reaktion katalyseret af enzymet glucoseoxidase oxideres det anomere carbon af D-glucose ved at miste et par elektroner, og ilt reduceres ved at modtage et par elektroner. Denne reaktion har to produkter: D-glucono-d-lacton og hydrogenperoxid.

I øjeblikket bestemmes glukosekoncentrationen i blodet ved en test, der bruger glukoseoxidase og peroxidase. Dette sidste enzym katalyserer en oxidationsreduktionsreaktion.

Peroxidase-underlagene er hydrogenperoxid og et kromogent stof, der oxideres. Denne reaktion kan kvantificeres ved anvendelse af et spektrofotometer.

Derivater af hexoser

Der er mange derivater af hexoser, hvis hydroxylgruppe er erstattet af en anden substituent. F.eks. Er C-2-hydroxylgruppen af ​​glukose, galactose og mannose erstattet med en aminogruppe, der danner henholdsvis glucosamin, galactosamin og mannosamin.

Ofte kondenseres aminogruppen med eddikesyre og danner N-acetylglucosamin. Dette derivat af glucosamin findes i cellevæggen hos bakterier.

Et derivat af N-acetylmannosamin er N-acetylneuraminsyre, kendt som sialinsyre. Sidstnævnte er til stede i glycoproteiner og glycolipider på overfladen af ​​celler og har en rolle i genkendelse af andre celler.

Specifik oxidation af den primære alkoholgruppe, C-6, af aldohexoserne glukose, galactose og mannose producerer uronsyrer. Disse produkter er D-glucuronsyre, D-galacturonsyre og D-mannuronsyre, som er en del af mange polysaccharider.

Uronsyrer kan gennemgå intramolekylær forestring. Det danner lactoner med fem eller seks atomer. F.eks. Synkroniseres ascorbinsyre (C-vitamin) af planter.

Substitution af hydroxylgruppen (-OH) med et hydrogenatom ved C-6 af L-galactose eller L-mannose producerer henholdsvis L-fucose eller L-rhamnose. L-fucose findes i glycoproteiner og glycolipider. L-rhamnose findes i polysaccharider i planter.

Hexoser er mest almindelige i naturen og deres funktioner

Glukose

Symbol: Glc. Det er en aldohexose eller glucohexose. D-glukose-enantiomeren (symbol D-Glu) er mere almindelig end L-Glc-enantiomeren. D-Glc findes i planter, honning, druer og i blod fra dyr. Det er en energikilde for levende væsener. Det fungerer som en forløber for syntese af glycogen, cellulose, stivelse og lactose.

fruktose

Symbol: Fru. Det er en ketohexose eller fructohexose. D-fruktose-enantiomeren er almindeligt kendt som fruktose. Dette sukker findes fx i frugt, honning og sæd.

galactose

Gal symbol. Det er en aldohexose eller galatohexose. D-galactose er mere almindelig end L-galactose. D-galactose er hjernesukker. Det er sjældent gratis. Det findes generelt i planter, dyr og mikroorganismer i form af oligosaccharider og polysaccharider.

Mannose

Symbol: Mand Det er en aldohexose eller mannohexose. D-mannoseformen er vidt distribueret i manna og hemicellulose. Det findes som et N-bundet oligosaccharid til glycoproteiner, der danner grene.

Ramnosa

Symbol: Rha. Det er en aldohexose, der findes i planters glykosider, i polysacchariderne i tandkød og slimhinder såvel som i cellevæggen i planter og i flavonoider.

Referencer

1. Cui, SW 2005. Madkulhydrater: kemi, fysiske egenskaber og anvendelser. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger-principper for biokemi. WH Freeman, New York.
3. Rastall, RA 2010. Funktionelle oligosaccharider: anvendelse og fremstilling. Årlig gennemgang af madvidenskab og teknologi, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Carbohydratkemi og biokemisk struktur og mekanisme. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Kolhydrater: livets essentielle molekyler. Elsevier, Amsterdam.
6. Tomasik, P. 2004. Kemiske og funktionelle egenskaber ved madsakkarider. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fundamentals of biochemistry - life on the molecular level. Wiley, Hoboken.