Konu Anlatımı
Karbonhidratlar
Karbonhidratlar, yalnızca karbon, hidrojen ve oksijen atomlarından oluşan ve genel formülü Cn(H2O)m biçiminde yazılabilen organik bileşiklerdir. Bu basit görünen formül, aslında çok geniş bir bileşik ailesini kapsar. Karbonhidratlar canlıların enerji deposu ve yapısal elemanı olarak temel görevler üstlenir.
Sınıflandırma
Karbonhidratlar üçe ayrılır. Monosakkaritler en basit halkalarıdır; üç ile sekiz karbon atomu taşırlar. Glikoz, fruktoz ve galaktoz bu sınıfın örnekleridir. İki monosakkaritin glikozit bağı ile birleşmesiyle disakkaritler oluşur; süt şekeri, maltoz ve sükroz bu gruptadır. Çok sayıda monosakkaridin bağlanmasıyla oluşan polisakkaritler ise hem enerji deposu hem de yapısal görev üstlenir.
Bu sınıflandırmada dikkat edilmesi gereken nokta, molekül formülünün tek başına yeterli olmadığıdır. C12H22O11 formülü süt şekeri için de maltoz için de doğrudur; ayırt etme bağ yapısına bakılarak yapılır.
Glikozit bağının oluşumu
İki monosakkarit birleşirken aralarından bir molekül su açığa çıkar ve bu olayda bağlanan iki karbon arasında oksijen köprüsü oluşur. Bağ oluşumunun iki türü vardır. Biri anomer karbonları arasında kurulan ve indirgenme özelliği ortadan kaldıran bağdır; sükroz buna örnektir. Diğeri, anomer karbonlardan yalnız birini kullanan ve indirgeyici özellik koruyan bağdır; maltoz ve süt şekeri bu türe girer.
Önemli polisakkaritler
Nişasta bitkinin enerji deposudur ve iki bileşenden oluşur. Amiloz doğrusal bir zincirdir ve iyotla mavi renk verir. Amilopektin ise dallanmış yapıdadır ve iyotla kırmızımsı renk verir. Glikojen hayvanlarda bulunan depo polisakkarididir; nişastadan daha sık dallanmıştır ve bu nedenle çok daha hızlı parçalanabilir. Selüloz bitki hücre duvarının yapısal polisakkarididir ve insanda sindirilemez. Kitin ise böceklerin dış iskeletinde ve mantar hücre duvarında aynı yapısal görevi üstlenir.
Heksozların halka yapısı
Glikoz gibi aldoheksozlar, sulu çözeltilerde büyük ölçüde halka yapısında bulunur. Beşinci karbondaki hidroksil grubu, birinci karbondaki aldehit grubuyla tepkimeye girerek altı üyeli bir halka oluşturur ve bu tepkimede su açığa çıkar. Yeni oluşan halkadaki anomer karbon, iki farklı biçimde hidroksil taşıyabildiği için anomer oluşur. Aynı çözeltide bu iki biçim birbiriyle dönüşebilir; bu dönüşüme mutarotasyon denir.
Fiziksel özellikler
Monosakkaritler küçük moleküllü ve suda çok iyi çözünürdür. Çözünürlük arttıkça tatlılık da artar; fruktoz en tatlı doğal şekerdir. Polisakkaritler ise büyük moleküllü olduklarından suda çözünmez, yalnızca kolloidal çözelti oluşturur ya da hiç çözünmez. Bu nedenle nişasta, glikojen ve selüloz suda süspansiyon hâlinde bulunur.
Sindirim yolculuğu
Karbonhidratların sindirimi ağızda tükürük amilazı ile başlar ve nişasta ile glikojenun parçalanmasını sağlar. Mide asit ortamında geçici olarak duraklar, ardından ince bağırsakta pankreas enzimleriyle devam eder. Disakkaritler, uygun enzimlerle monosakkaritlere ayrılır ve sonuçta glikoz oluşur. Glikoz ince bağırsak villuslarından emilir ve kana karışır; kullanılmayan glikoz glikojen olarak depolanır.
Ne Öğreneceğiz
Karbonhidratların sınıflandırmasını, yapılarını, polisakkarit çeşitlerini ve sindirimdeki rollerini kapsayan biyokimya konusudur. Bu konuda ögrenme çıktıları:
- Karbonhidratları monosakkarit, disakkarit ve polisakkarit olarak sınıflandırır.
- Glikozit bağının oluşumunda su açığa çıkmasını açıklar.
- Nişasta, glikojen, selüloz ve kitin polisakkaritlerini karşılaştırır.
- Heksozların halka yapısını ve anomer kavramını açıklar.
- Karbonhidratların enerji depolama ve yapısal görevlerini ayırt eder.
- Karbonhidratların sindirim basamaklarını sırayla açıklar.
Ön Bilgi
Bu konuya başlamadan önce temel kavram ve ön koşulları kavramanız yardımcı olacaktır. Konunun çerçevesinde şu kavramlar dikkat ister:
- Karbonhidratların genel formülü Cn(H2O)m biçiminde yazılır.
- Glikozit bağı oluşurken bir molekül su açığa çıkar.
- Nişasta ve glikojen enerji depo, selüloz ve kitin ise yapısal görev üstlenir.
- Glikojen, nişastadan daha fazla dallanma gösterir ve hayvanlarda bulunur.
- Heksozlar sulu çözeltide halka yapısıyla bulunur ve anomer oluşturur.
- Karbonhidratların sindirim sonunda glikoz hâlinde emilir.
- Deydrom altı karbonludur ve şeker grubu karbonuna bağlıdır.
Basit Örnek ve Günlük Yaşam
Günlük yaşamda ve mesleki bağlamda bir uygulama:
Soru: C12H22O11 formülüne sahip bir bileşik karbonhidratlar sınıflandırmasında nereye girer?
- Molekülün karbon sayısı belirlenir.
- C12H22O11 tek bir monosakkarit değildir.
- İki monosakkaritin glikozit bağıyla birleştiği sonucuna varılır.
Sonuç/cevap: Bu bileşik bir disakkarittir; süt şekeri ve maltoz bu sınıftadır.
İleri Örnek
Daha ileri bir uygulama:
Soru: Glikozun sulu çözeltide neden halka biçiminde bulunduğu söylenir?
- Açık zincir biçimindeki karbonil grubu belirlenir.
- Molekül içi bir hidroksil grubu bu karbonla tepkimeye girer.
- Halka yapısı ve su oluşumu bu tepkimenin sonucudur.
Sonuç/cevap: Beşinci karbondaki hidroksil grubu birinci karbondaki aldehit grubuyla tepkimeye girerek halka yapısını oluşturur ve su açığa çıkar.
Adım Adım Çözülmüş Örnek
Örnek 1: Sınıflandırma konusunun adımları:
- Molekülün karbon sayısı belirlenir.
- C12H22O11 tek bir monosakkarit değildir.
- İki monosakkaritin glikozit bağıyla birleştiği sonucuna varılır.
Karşılaştırma Tablosu
| Kavram | Açıklama |
|---|
| Karbonhidratların genel formülü Cn(H2O)m | Karbonhidratların genel formülü Cn(H2O)m biçiminde yazılır. |
| Glikozit bağı oluşurken bir molekül su a | Glikozit bağı oluşurken bir molekül su açığa çıkar. |
| Nişasta ve glikojen enerji depo, selüloz | Nişasta ve glikojen enerji depo, selüloz ve kitin ise yapısal görev üstlenir. |
| Glikojen, nişastadan daha fazla dallanma | Glikojen, nişastadan daha fazla dallanma gösterir ve hayvanlarda bulunur. |
| Heksozlar sulu çözeltide halka yapısıyla | Heksozlar sulu çözeltide halka yapısıyla bulunur ve anomer oluşturur. |
| Karbonhidratların sindirim sonunda gliko | Karbonhidratların sindirim sonunda glikoz hâlinde emilir. |
| Deydrom altı karbonludur ve şeker grubu | Deydrom altı karbonludur ve şeker grubu karbonuna bağlıdır. |
Sık Yapılan Hatalar
Nişasta ve glikojenin aynı madde olduğunu düşünmek: İkisi de depo polisakkarididir ancak nişasta bitkilerde, glikojen hayvanlarda bulunur ve dallanma sıklıkları farklıdır.
Glikozit bağı oluşurken su açılmadığını söylemek: İki monosakkarit birleşirken aralarından bir su molekülü ayrılır; toplam kütle bu yüzden azalır.
Selülozun insanda sindirildiğini varsaymak: İnsan selülaz enzimi taşımadığı için selüloz sindirilemez ve diyet lifi olarak görev yapar.
Şeker çözeltisinde halka yapısının bulunmadığını düşünmek: Sulu çözeltilerde monosakkaritler büyük ölçüde halka biçiminde bulunur ve anomer oluşturur.
Disakkaritlerin hepsinin indirgeyici olmadığını unutmak: Sükroz gibi bazı disakkaritler indirgeyici değildir çünkü her iki anomer karbonu da bağdadır.
Özet
Karbonhidratlar, karbon, hidrojen ve oksijen atomlarından oluşan ve Cn(H2O)m genel formülüyle ifade edilen organik bileşiklerdir. Monosakkaritler en basit karbonhidratlardır; glikoz, fruktoz ve galaktoz bu sınıftadır. Monosakkaritlerdeki hidroksil ve karbonil grupları arasında su açığa çıkarak glikozit bağı oluşur ve bu bağ iki monosakkaridi disakkaride bağlar. Süt şekeri, maltoz ve sükroz tipik disakkaritlerdir. Çok sayıda monosakkaridin bağlanmasıyla oluşan polisakkaritler ya enerji deposu ya da yapısal görev üstlenir. Nişasta, bitkinin enerji deposudur ve amiloz ile amilopektin bileşenlerinden oluşur. Glikojen hayvanlarda bulunan depo polisakkarididir ve daha yoğun dallanma gösterir. Selüloz bitki hücre duvarının yapısal polisakkarididir; kitin böceklerin dış iskeletinde benzer görev üstlenir. Karbonhidratların sindirimi ağızda başlar, ince bağırsakta tamamlanır ve glikoz hâlinde emilir.
Kendini Dene
Soru: Nişasta, glikojen, selüloz ve kitin polisakkaritlerini bir tablo hâlinde karşılaştırınız.
Örnek cevap: Puanlama anahtarı: Dört maddenin de adıyla yer alması 2 puan; canlı grubu bilgisinin verilmesi 2 puan; görev ayrımının yazılması 3 puan; dallanma ve bağ farklarının belirtilmesi 3 puan. Toplam 10 puan.
