KARBONHİDRATLAR (ŞEKERLER)

Yrd.Doç.Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜ TIP FAKÜLTESİ Biyokimya AD

Karbonhidratlardaki fonksiyonel gruplar

Karbonhidratların fonksiyonları

1) insan diyetinin en önemli kısmını oluştururlar 2) çoğu nonfotosentetik hücrede temel enerji sağlayıcıdırlar 3) yapısal ve koruyucu elemanlar olarak fonksiyon görürler 4) iskelet eklemlerini kayganlaştırırlar ve hücreler arası yapışmayı sağlarlar 5) vücutta lipidlerin, bazı amino asitlerin, glikolipidlerin, glikoproteinlerin ve proteoglikanların ön maddesidirler

Karbonhidratların sınıflandırılmaları

Monosakkaritler (basit şekerler)

Karbonhidratların monomerik birimidirler

Monosakkaritlerin sınıflandırılmaları

Monosakkaritlerin izomerik formları

D- ve L-izomerler

(enantiomerler)

epimer şekerler enol şekerler



- ve



- formları

(anomerler)

Glukozun zincir ve halka yapısı

Glukoz gibi monosakkaritlerin tanınması deneyleri: Trommer ve Fehling deneyleri:

Serbest yarı asetal hidroksili içeren monosakkaritlerin, Cu 2+ ’ı Cu + ’a indirgemeleri özelliğine dayanır.

sarı renkli çökelti CuOH kırmızı renkli çökelti Cu 2 O

• • • • •

Organizmadaki önemli heksoz türevleri

Şeker fosfatları Amino şekerler Deoksi şekerler Şeker asitleri Şeker alkolleri

Disakkaritler

O-glikozidik bağ vasıtasıyla birbirine bağlanmış

iki monosakkarit molekülünden oluşmuş bileşiklerdir

Maltoz

İki glukoz molekülünün

Glc(



1



4)Glc

biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip

Laktoz

Bir galaktoz molekülü ile bir glukoz molekülünün

Gal(



1



4)Glc

biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip

Sukroz (Sakkaroz) Trehaloz Sellobioz

Bir glukoz molekülü ile bir fruktoz molekülünün

Glc(



1



2)Fru

biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip İki glukoz molekülünün

Glc(



1



1)Glc

biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip İki glukoz molekülünün

Glc(



1



4)Glc

ile oluşmuş molekül yapısına sahip biçiminde kondensasyonu

Polisakkaritler (Glikanlar)

•

depo homopolisakkaritler

Nişasta Glikojen •

yapısal homopolisakkaritler

Sellüloz Kitin İnulin •

Diğer homopolisakkaritler

Agar-agar Dekstranlar Mannanlar •Hetero polisakkaritler

Nişasta Bitki hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir.

Glikojen Hayvan hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir.

özellikle karaciğerde ve kasta boldur

Heteropolisakkaritler (heteroglikanlar)

•

Peptidoglikanlar

bakteriyel hücre duvarlarının rijid komponentidirler •

Glikozaminoglikanlar (mukopolisakkaritler)

Hiyaluronik asit, Kondroitin sülfatlar, Dermatan sülfat, Keratan sülfatlar, Heparan sülfat, Heparin • •

Glikoproteinler Glikolipidler

Karbonhidrat ve protein birimlerinin birbirlerine kovalent bağlanmasıyla oluşmuş bileşiklerdir hücreler arası iletimden sorumludurlar.

•

Proteoglikanlar

makromoleküller

Karbonhidratların vücuda alınması

Günde yaklaşık 300 g karbonhidrat

nişasta (  160 g) sakkaroz (  120 g) laktoz (  30 g) glukoz ile fruktoz (  10 g)

Karbonhidratların sindirimi ve emilimi

İnce bağırsak lümeni içindeki glukoz ve galaktoz aktif transportla, fruktoz ise kolaylaştırılmış diffüzyonla ince bağırsak epitel hücresi içine alınırlar ve oradan kana geçerler

Kan şekeri düzeyi

Kan şekeri deyince sıklıkla kan glukoz düzeyi anlaşılır

Sağlıklı bir erişkinde 8-12 saatlik açlıktan sonra enzimatik yöntemlerle ölçüldüğünde kan glukoz düzeyi %60-100 mg (60-100 mg/dL) kadardır.

vücutta bazı olaylar kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olurken bazı olaylar kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olur ve bu olaylar arasındaki denge ile kan glukoz düzeyi ayarlanmaktadır.

Bu ayarlamada insülin, glukagon ve epinefrin (adrenalin) gibi hormonlar önemli rol oynamaktadır.

K an glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olaylar

1)

Glukozun indirekt oksidasyonu;

aerobik koşullarda glikoliz ve sitrik asit döngüsüyle yıkılımı. glukozun 2)

Glukozun direkt oksidasyonu;

fosfat yolunda yıkılımı. glukozun pentoz 3)

Glikojenez;

glukozun glikojene dönüşümü. 4)

Liponeojenez;

dönüşümü. glukozun yağ asitlerine ve yağa 5) Glukozun glukuronik asit yolunda yıkılımı.

6) Glukozdan diğer monosakkaritlerin ve kompleks karbonhidratların oluşumu.

Hücrenin sitoplazmasında altı karbonlu glukozun, on basamakta iki molekül üç karbonlu pirüvata yıkılması olayıdır.

anaerobik koşullarda pirüvattan laktat oluşur.

Glikolize uğrayan her glukoz molekülü için net 2 molekül ATP oluşmaktadır.

Glikoliz

Sitrik asit döngüsü (TCA döngüsü) aerobik koşullarda glukoz metabolizmasında pirüvattan, pirüvat dehidrojenaz enzim kompleksi etkisiyle asetil CoA oluşur. asetil CoA’nın asetil grupları da mitokondride oksitlenir.

Bir tek glukoz molekülünün tamamen CO 2 ve H 2 O’ya oksitlenmesi suretiyle net 38 adet ATP kazancı olduğu hesaplanabilir

glukozun pentoz fosfat yolunda yıkılımı Memeli hücrelerinde sitozolde gerçekleşir, NADPH ve riboz-5-fosfat oluşturur.

Özellikle yağ doku, karaciğer adrenal korteks ve süt veren meme bezlerinde ...

Glikojenez (Glikojen biyosentezi) var olan bir glikojen molekülüne glukoz katılır ve glikojendeki glukoz kalıntısı sayısı 1 artmış olur

Glukozun yağ asitlerine ve yağa dönüşümü Karbonhidratların fazla miktarda alınması durumunda...

K an glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olaylar

1)

Diyetle karbonhidrat alınması

. 2)

Glikojenoliz;

glikojenin yıkılımı. 3)

Glikoneojenez;

karbonhidrat olmayan maddelerden glukoz yapılımı.

Glikojenoliz

Glikojen fosforilaz

enzimi, glikojenden bir glukoz molekülünü glukoz-1-fosfat şeklinde ayırır glukoz-1-fosfat,

fosfoglukomutaz

fosfata dönüştürülür etkisiyle glukoz-6 glukoz-6-fosfat, karaciğer hücrelerinin endoplazmik retikulumunda bulunan Mg

kan glukozunu artırabilir

2+ -bağımlı

glukoz-6-fosfataz

enzimi tarafından parçalanır ve glukoz serbestleşebilir.

Karaciğerde böylece oluşan serbest glukoz kana geçerek

Glukoneojenez karbonhidrat olmayan prekürsörlerden hücre içinde glukoz biyosentezi Yüksek hayvanlarda büyük oranda karaciğerde olur.

Kan glukozu düzeyinde patolojik değişiklikler

Hiperglisemi

8-12 saatlik açlıktan sonra serum glukoz düzeyinin %110 mg’dan yüksek olması durumu

Hipoglisemi

Serum glukoz düzeyinin %40 mg’dan düşük olması durumu. Santral sinir sistemini etkilediğinden tehlikelidir. Hipoglisemi durumunda baş ağrısı, baş dönmesi, baygınlık hissi, bulantı, mental fonksiyonlarda yavaşlama

Karbonhidrat metabolizması bozuklukları

• Emilim bozuklukları • Dönüşüm bozuklukları • Depolanma bozuklukları • Kullanım bozuklukları

Karbonhidrat metabolizmasında emilim bozuklukları

Laktaz eksikliği (süt intoleransı), sakkaraz eksikliği, izomaltaz eksikliği, maltaz eksikliği.

Pankreatik amilaz eksikliği, bağırsak mukozası ve bağırsak motilitesi ile ilgili emilim bozuklukları

Karbonhidrat metabolizmasında dönüşüm bozuklukları

Herediter fruktoz intoleransı Galaktozemi:

Karbonhidrat metabolizmasında depolanma bozuklukları

Glikojen depo hastalıkları (glikojenozlar)

Karbonhidrat metabolizmasında kullanım bozukluğu

Diabetes mellitus

Genetik kökenli kronik hiperglisemi durumu

primer diyabet

Genetik kökenli olmayan, çeşitli nedenlerle ortaya çıkan hiperglisemi durumu

sekonder diyabet

Tip I diabetes mellitus: İnsülin sentez ve salımının yetersizliği ile oluşur, ani başlar ve çok şiddetli seyreder Tip II diabetes mellitus: İnsülin yapısı bozukluğu nedeniyle oluşur, sinsi başlangıçlıdır ve hastalığa ait çeşitli evreler saptanabilir