ГЕКСОЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦІЇ, ПОХІДНІ - GEOGRAFÍA - 2025

Гексози є вуглевод , який має шість атомів вуглецю , і чия емпірична формула являє собою С ₆ Н ₁₂ Про ₆ . Вуглеводи або сахариди (від грец. Sakcharon = цукор) - це полігідрокси-альдегіди або полігідрокси-кетони.

У природі найпоширенішим моносахаридом є глюкоза, шестивуглецевий цукор, який також називають декстрозою. Біосинтез глюкози відбувається з вуглекислого газу та води шляхом фотосинтезу.

Джерело: NEUROtiker

У рослинах із глюкози відбувається синтез целюлози, структурного полісахариду та крохмалю, резервного полісахариду. У гетеротрофних організмах окислення глюкози є центральним метаболічним шляхом для виробництва енергії.

характеристики

Гексози можуть бути двох типів: 1) альдози (або альдогексози), в яких вуглець 1 (С-1) є альдегідною функцією; або 2) кетози (або альдоцетози), в яких вуглець 2 (С-2) є кето-функцією. Решта вуглецю - це вторинні або первинні спирти.

В альдогексозах всі вуглеці є хіральними, крім вуглецю 1 (С-1) і вуглецю 6 (С-6), тобто вони мають чотири асиметричні центри. У кетогексозах є три асиметричні центри, а це С-3, С-4 та С-5.

У природі цукри, такі як гексози з конфігурацією L, є менш рясними, ніж цукри з D-конфігурацією.

Альдегідна функція або кето-функція гексоз реагують із вторинною гідроксильною групою в рамках внутрішньомолекулярної реакції з утворенням циклічних геміацеталів або гемікеталів. Шестичленний циклічний цукор є піранним, а п'ятичленний цукри - фуранозою.

У циклічному цукрі карбонільний вуглець альдегідної та кетогрупи стає новим хіральним центром, званим аномерним вуглецем. Конфігурація цього вуглецю може бути альфа-або бета-версією, тобто він виробляє два аномери.

Гексози мають різну форму

Шість атомів, що складають піранози, не є площинними, але мають дві схожі на стільці конформації, в яких об'ємні заступники займають: а) екваторіальне положення або б) осьове положення. Ці конформації можуть бути переплетені без розриву ковалентних зв'язків.

Стереохімічні взаємодії між замісниками кільця впливають на відносну стійкість цих конформацій. Таким чином, найбільш стійкою є конформація, в якій найбільша група займає екваторіальне положення.

На хімічну реактивність певної групи впливає її конформаційне розташування. Прикладом може служити гідроксильна група (-OH), яка, займаючи екваторіальне положення, легше етерифікується, ніж коли займає осьове положення.

Β-D-глюкоза, альдогексоза, має всі заступники в екваторіальному положенні, що робить їх більш чутливими до етерифікації. Ця реакція важлива для утворення ковалентних зв’язків між цукрами. Це може пояснити, чому β-D-глюкоза є найпоширенішим цукром у природі.

Гексози можуть утворювати глікозидні зв’язки

Моносахаридні одиниці, такі як гексози, можуть бути ковалентно пов'язані через О-глікозидні зв’язки, що утворюються, коли аномерний вуглець однієї молекули цукру реагує з гідроксильною групою іншої молекули цукру. Результатом цієї реакції є утворення ацеталу з геміацеталу.

Прикладом може слугувати реакція C-1, аномерного вуглецю α-D-глюкопіранози з гідроксильною групою C-4 іншої β-D-глюкопіранози. З нього утворюється α -D-глюкопіранозил- (1®4) -D-глюкопіраноза.

Реакція утворення глікозидної зв'язку включає видалення молекули води, яку називають реакцією конденсації. Зворотна реакція - гідроліз і розрив глікозидної зв'язку.

Гексози та окислювально-відновні реакції

Цукри, аномерний атом вуглецю яких не утворив глікозидні зв’язки, називаються відновлюючими цукрами. Всі моносахариди, такі як глюкоза, геноза, маноза та галактоза, відновляють цукри. Це тому, що альдози або кетози можуть дарувати електрони або зменшувати окислювач.

Класичний тест на зниження цукру проводиться з реагентами Фелінга (або Бенедикта) та Толлена. Наприклад, відновлюючий цукор може знижувати Ag ^+, присутній в розчині амонію (реагент Толленса). Ця реакція утворює металеве срібло на дні посудини, де відбулася реакція.

Через реакцію, каталізовану ферментом глюкозооксидази, аномерний вуглець D-глюкози окислюється, втрачаючи пару електронів, а кисень зменшується, отримуючи пару електронів. Ця реакція має два продукти: D-глюконо-d-лактон та перекис водню.

В даний час концентрація глюкози в крові визначається тестом, в якому використовується глюкозооксидаза та пероксидаза. Цей останній фермент каталізує реакцію відновлення відновлення окислення.

Субстрати пероксидази - це перекис водню та хромогенна речовина, яка окислюється. Цю реакцію можна кількісно визначити за допомогою спектрофотометра.

Похідні гексозів

Існує багато похідних гексоз, гідроксильна група яких замінена іншим заступником. Наприклад, гідроксильну групу С-2 глюкози, галактози та маннози замінюють аміногрупою, утворюючи відповідно глюкозамін, галактозамін та маннозамін.

Часто аміногрупа конденсується з оцтовою кислотою, утворюючи N-ацетилглюкозамін. Це похідне глюкозаміну знаходиться в клітинній стінці бактерій.

Похідне N-ацетилманозаміну - це N-ацетилнейрамінова кислота, відома як сіалова кислота. Останній присутній у глікопротеїнах та гліколіпідах на поверхні клітин, відіграючи роль у розпізнаванні іншими клітинами.

Специфічне окислення первинної алкогольної групи С-6 глюкози, галактози та маннози альдогексоз утворює уронові кислоти. Це продукти D-глюкуронової кислоти, D-галактуронової кислоти та D-мануронової кислоти, що входять до складу багатьох полісахаридів.

Уронові кислоти можуть пройти внутрішньомолекулярну етерифікацію. Він утворює лактони з п’яти-шести атомів. Наприклад, аскорбінова кислота (вітамін С) синтезується рослинами.

Заміна гідроксильної групи (-OH) атомом водню при C-6 L-галактози або L-маннози виробляє L-фукозу або L-рамнозу відповідно. L-фукоза міститься в глікопротеїнах та гліколіпідах. L-рамноза міститься в полісахаридах у рослинах.

Гексози найбільш поширені в природі та їх функції

Глюкоза

Символ: Glc. Це альдогексоза або глюкогексоза. Енантіомер D-глюкози (символ D-Glu) є більш поширеним, ніж енантіомер L-Glc. D-Glc присутній у рослинах, меді, винограді та крові крові. Це джерело енергії для живих істот. Він служить попередником синтезу глікогену, целюлози, крохмалю та лактози.

Фруктоза

Символ: Фру. Це кетогексоза або фруктогексоза. Енантіомер D-фруктози зазвичай відомий як фруктоза. Цей цукор є, наприклад, у фруктах, меді та спермі.

Галактоза

Символ Гал. Це альдогексоза або галатогексоза. D-галактоза зустрічається частіше, ніж L-галактоза. D-галактоза - це цукор мозку. Він рідко безкоштовний. Він зазвичай зустрічається у рослин, тварин та мікроорганізмів у вигляді олігосахаридів та полісахаридів.

Манноза

Символ: Людина. Це альдогексоза або манногексоза. Форма D-маннози широко поширена в манці та геміцелюлозі. Він зустрічається як N-пов'язаний олігосахарид до глікопротеїнів, утворюючи гілки.

Рамноса

Символ: Rha. Це альдогексоза, яка міститься в глікозидах рослин, у полісахаридах ясен та слизу, а також у клітинній стінці рослин та у флавоноїдах.

Список літератури

1. Cui, SW 2005. Харчові вуглеводи: хімія, фізичні властивості та застосування. CRC Press, Бока Ратон.
2. Нельсон, DL, Cox, MM 2017. Принципи біохімії Ленінгера. WH Freeman, Нью-Йорк.
3. Rastall, RA 2010. Функціональні олігосахариди: застосування та виготовлення. Щорічний огляд харчових наук та технологій, 1, 305–339.
4. Сіннотт, ML 2007. Структура та механізм вуглеводної хімії та біохімії. Королівське хімічне товариство, Кембридж.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Вуглеводи: основні молекули життя. Elsevier, Амстердам.
6. Томасик, П. 2004. Хімічні та функціональні властивості харчових сахаридів. CRC Press, Бока Ратон.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Основи біохімії - життя на молекулярному рівні. Вілі, Хобокен.