HEXÓZ: JELLEMZŐK, FUNKCIÓK, SZÁRMAZÉKOK - GEOGRAFÍA - 2025

A hexóz olyan szénhidrát, amely hat szénatomos, és amelynek tapasztalati képlete C ₆ H ₁₂ O ₆. A szénhidrátok vagy szacharidok (a görög nyelvből a sakcharon = cukor) polihidroxi-aldehidek vagy polihidroxi-ketonok.

A természetben a legelterjedtebb monoszacharid a glükóz, egy hat széntartalmú cukor, más néven dextróz. A glükóz-bioszintézis a szén-dioxidból és a vízből fotoszintézis útján zajlik.

Forrás: NEUROtiker

A növényekben a glükózból cellulóz, strukturális poliszacharid és keményítő, tartalék poliszacharid szintézise történik. Heterotróf szervezetekben a glükóz-oxidáció az energiatermelés központi metabolizmusa.

jellemzők

A hexózok kétféle lehetnek: 1) aldózok (vagy aldohexózok), amelyekben a szén 1 (C-1) aldehid funkciós csoport; vagy 2) ketózok (vagy aldocetók), amelyekben a szén 2 (C-2) keto funkciós csoport. A többi szén szekunder vagy primer alkohol.

Az aldohexózokban az összes szén királis, kivéve a szén 1 (C-1) és a szén 6 (C-6), vagyis négy aszimmetrikus centrummal rendelkezik. A ketohexózisokban három aszimmetrikus központ található, amelyek C-3, C-4 és C-5.

A természetben az L-konfigurációjú cukrok, például a hexózok kevésbé elõnyösek, mint a D-konfigurációjú cukrok.

A hexózok aldehid- vagy keto-funkciója egy szekunder hidroxilcsoporttal reagál egy intramolekuláris reakcióban, és ciklikus hemiacetálokat vagy hemiketálokat képez. A hattagú ciklusos cukrok piránok, az öt tagú cukrok furanózok.

A ciklikus cukorban az aldehid- és ketocsoportok karbonil-szén új királis centrummá válik, amelyet anomer szénnek hívnak. Ennek a szénnek a konfigurációja lehet alfa vagy béta, azaz két anomert hoz létre.

A hexózok eltérő alakúak

A hat piranózt alkotó atom nem sík, hanem két székszerű konformációval rendelkezik, amelyekben a terjedelmes szubsztituensek elfoglalják: a) egyenlítői vagy b) tengelyirányban. Ezek az átalakulások a kovalens kötések megszakítása nélkül konvertálhatók.

A gyűrűs helyettesítők sztereokémiai kölcsönhatása befolyásolja ezen konformációk relatív stabilitását. Így a legstabilabb konformáció az, amelyben a legnagyobb csoport az egyenlítői helyzetben van.

Egy adott csoport kémiai reakcióképességét befolyásolja annak konformációs elhelyezkedése. Példa erre a hidroxilcsoport (-OH), amely az egyenlítői helyzet elfoglalásakor könnyebben észtereződik, mint az axiális helyzet elfoglalásakor.

Az do-D-glükóz, az aldohexóz, az összes szubsztituenst ekvatoriális helyzetben tartja, ami érzékenyebbé teszi őket az észterezésre. Ez a reakció fontos a kovalens kötések kialakulásához a cukrok között. Ez megmagyarázhatja, hogy miért a β-D-glükóz a természetben a legelterjedtebb cukor.

A hexózok képezhetnek glikozid kötéseket

A monoszacharid egységek, például a hexózok, kovalensen kapcsolhatók O-glikozid kötéseken keresztül, amelyek akkor képződnek, amikor egy cukormolekula anomer szénje reagál egy másik cukormolekula hidroxilcsoportjával. Ennek a reakciónak az eredménye egy acetál képződése a félacetálból.

Példa erre az α-D-glükopiranóz C-1, anomer szén-dioxidjának reakciója egy másik β-D-glükopiranóz C-4 hidroxilcsoportjával. Ebből α-D-glükopiranozil- (1®4) -D-glükopiranóz képződik.

A glikozidos kötési reakció során egy vízmolekulát eltávolítanak, amelyet kondenzációs reakciónak hívnak. A fordított reakció hidrolízis és a glikozidkötés megszakadása.

Hexózok és oxidációs-redukciós reakciók

Cukorkat, amelyek anomer szénatomja nem képez glikozid kötéseket, redukáló cukroknak nevezzük. Az összes monoszacharid, például a hexóz glükóz, mannóz és galaktóz redukáló cukrok. Ennek oka az, hogy az aldózok vagy ketózok elektronokat adhatnak vagy redukálhatnak egy oxidálószerré.

A cukrok redukciójának klasszikus vizsgálatát Fehling (vagy Benedict) és Tollens reagensekkel végezzük. Például egy redukáló cukor redukálhatja az ammónium-oldatban (Tollens-reagens) jelenlévő Ag ^{+ -ot}. Ez a reakció fém ezüstből áll az edény alján, ahol a reakció zajlik.

A glükóz-oxidáz enzim által katalizált reakció révén a D-glükóz anomer szén oxidálódik egy elektron elektron elvesztésével, és az oxigén redukálódik egy pár elektron elnyerésével. Ennek a reakciónak két terméke van: D-glükono-d-lakton és hidrogén-peroxid.

Jelenleg a vér glükózkoncentrációját egy olyan teszt határozza meg, amely glükóz-oxidázt és peroxidázt használ fel. Ez az utolsó enzim az oxidációs-redukciós reakciót katalizálja.

A peroxidáz szubsztrátjai hidrogén-peroxid és egy kromogén anyag, amely oxidálódik. A reakció spektrofotométerrel számszerűsíthető.

Hexóz-származékok

Számos olyan hexóz-származék van, amelyek hidroxilcsoportját másik szubsztituens helyettesíti. Például a glükóz, galaktóz és a mannóz C-2 hidroxilcsoportját aminocsoport váltja fel, így glükózamint, galaktozamint és mannozamint alkotva.

Az aminocsoport gyakran ecetsavval kondenzál, N-acetil-glükozamint képezve. A glükozamin ezen származéka megtalálható a baktériumok sejtfalában.

Az N-acetil-mannozamin származéka az N-acetilneuraminsav, azaz sziálsav. Ez utóbbi jelen van a sejtek felületén lévő glikoproteinekben és glikolipidekben, és szerepet játszanak más sejtek felismerésében.

Az aldohexózok, a glükóz, a galaktóz és a mannóz primer alkoholcsoportjának (C-6) specifikus oxidációja uronsavakat eredményez. Ezek a termékek a D-glükuronsav, D-galakturonsav és D-mannuronsav, amelyek sok poliszacharid részei.

Az uronsavak intramolekuláris észterezésen mennek keresztül. Öt vagy hat atomból álló laktonokat alkot. Például az aszkorbinsavat (C-vitamint) a növények szintetizálják.

Ha a hidroxilcsoportot (-OH) hidrogénatommal helyettesítik az L-galaktóz vagy az L-mannóz C-6-os helyzetén, L-fukózt vagy L-ramnozt kapnak. Az L-fukoz megtalálható a glikoproteinekben és a glikolipidekben. Az L-ramnóz a növények poliszacharidjaiban található.

A természetben és funkcióikban leggyakrabban alkalmazott hexózok

Szőlőcukor

Jelkép: Glc. Ez egy aldohexóz vagy glükohexóz. A D-glükóz enantiomer (D-Glu szimbólum) gyakoribb, mint az L-Glc enantiomer. A D-Glc jelen van a növényekben, a mézben, a szőlőben és az állatok vérében. Ez az élőlények energiaforrása. Előfutáraként szolgál a glikogén, cellulóz, keményítő és laktóz szintéziséhez.

fruktóz

Jelkép: Fru. Ez egy ketohexóz vagy fruktohexóz. A D-fruktóz enantiomert fruktóznak nevezik. Ez a cukor megtalálható például a gyümölcsökben, a mézben és a spermában.

galaktóz

Gal szimbólum. Ez egy aldohexóz vagy galatohexóz. A D-galaktoz gyakoribb, mint az L-galaktóz. A D-galaktóz az agycukor. Ez ritkán ingyenes. Általában a növényekben, állatokban és mikroorganizmusokban találhatók oligoszacharidok és poliszacharidok formájában.

Mannose

Jelkép: Ember. Ez egy aldohexóz vagy mannohexóz. A D-mannóz forma széles körben elterjedt a mannában és a hemicellulózban. N-kapcsolt oligoszacharidként található meg a glikoproteinekhez, ágakat képezve.

Ramnosa

Jelkép: Rha. Ez egy aldohexóz, amely megtalálható a növények glikozidjaiban, az ínyek és nyálkahártyák poliszacharidjaiban, valamint a növények sejtfalában és a flavonoidokban.

Irodalom

1. Cui, SW 2005. Élelmiszer-szénhidrátok: kémia, fizikai tulajdonságok és alkalmazások. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger biokémiai elvek. WH Freeman, New York.
3. Rastall, RA 2010. Funkcionális oligoszacharidok: alkalmazás és gyártás. Élelmiszertudomány és -technológia éves áttekintése, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Szénhidrát kémia és biokémiai szerkezet és mechanizmus. Királyi Kémiai Társaság, Cambridge.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Szénhidrátok: az élet nélkülözhetetlen molekulái. Elsevier, Amszterdam.
6. Tomasik, P. 2004. Az élelmiszer-szacharidok kémiai és funkcionális tulajdonságai. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW, 2008. A biokémia alapjai - élet molekuláris szinten. Wiley, Hoboken.