HEXOS: EGENSKAPER, FUNKTIONER, DERIVAT - GEOGRAFÍA - 2025

En hexos är en kolhydrat som har sex kolatomer och vars empiriska formel är C ₆ H ₁₂ O ₆ . Kolhydrater eller sackarider (från det grekiska, sakcharon = socker) är polyhydroxialdehyder eller polyhydroxyketoner.

I naturen är den vanligaste monosackariden glukos, ett sexkolsocker, även kallad dextros. Glukosbiosyntes sker från koldioxid och vatten genom fotosyntes.

Källa: NEUROtiker

I växter, från glukos, inträffar syntesen av cellulosa, en strukturell polysackarid och av stärkelse, en reservpolysackarid. I heterotrofiska organismer är glukosoxidation den centrala metaboliska vägen för energiproduktion.

egenskaper

Hexoser kan vara av två typer: 1) aldoser (eller aldohexoser), i vilka kol 1 (C-1) är en aldehydfunktion; eller 2) ketoser (eller aldocetoser) i vilka kol 2 (C-2) är en ketofunktion. Resten av kolatomen är sekundära eller primära alkoholer.

I aldohexoser är alla kol chirala, förutom kol 1 (C-1) och kol 6 (C-6), det vill säga de har fyra asymmetriska centra. I ketohexoser finns det tre asymmetriska centra, som är C-3, C-4 och C-5.

I naturen är sockerarter som hexoser med L-konfigurationen mindre omfattande än sockerarter med D-konfigurationen.

Aldehydfunktionen eller ketofunktionen hos hexoser reagerar med en sekundär hydroxylgrupp, i en intramolekylär reaktion, för att bilda cykliska hemiacetaler eller hemiketaler. De sex-ledade cykliska sockret är pyranösa och de fem-ledade sockret är furanos.

I cykliskt socker blir karbonylkolet i aldehyd- och ketogrupperna ett nytt chiralt centrum, kallad anomeriskt kol. Konfigurationen av detta kol kan vara alfa eller beta, det vill säga det producerar två anomerer.

Hexoser har olika konformationer

De sex atomer som utgör pyranoser är inte plana utan har två stolliknande konformationer där de skrymmande substituenterna upptar: a) ekvatoriella positioner eller b) axiella positioner. Dessa konformationer kan omvandlas utan att bryta de kovalenta bindningarna.

Stereokemiska interaktioner mellan ringsubstituenter påverkar den relativa stabiliteten hos dessa konformationer. Således är den mest stabila konformationen den där den största gruppen har en ekvatorial position.

Den kemiska reaktiviteten hos en viss grupp påverkas av dess konformationella placering. Ett exempel är hydroxylgruppen (-OH) som, när den upptar ekvatorialpositionen, är lättare förestrad än när den upptar det axiella läget.

Β-D-glukos, en aldohexos, har alla substituenter i ekvatorialpositionen, vilket gör dem mer mottagliga för förestring. Denna reaktion är viktig för bildandet av kovalenta bindningar mellan sockerarter. Detta kan förklara varför β-D-glukos är det vanligaste sockret i naturen.

Hexoser kan bilda glykosidbindningar

Monosackaridenheter, såsom hexoser, kan kopplas kovalent genom O-glykosidbindningar som bildas när det anomera kolet i en sockermolekyl reagerar med hydroxylgruppen i en annan sockermolekyl. Resultatet av denna reaktion är bildandet av en acetal från en hemiacetal.

Ett exempel är reaktionen av C-1, anomert kol av a-D-glukopyranos med hydroxylgruppen i C-4 från en annan p-D-glukopyranos. Från den bildas a-D-glukopyranosyl- (1®4) -D-glukopyranos.

Den glykosidiska bindningsreaktionen innefattar avlägsnande av en vattenmolekyl, kallad kondensationsreaktionen. Den omvända reaktionen är hydrolys och brytning av glykosidbindningen.

Hexoser och oxidationsreduktionsreaktioner

Sockerarter vars anomeriska kolatom inte har bildat glykosidbindningar kallas reducerande sockerarter. Alla monosackarider, såsom hexoserna glukos, mannos och galaktos, reducerar socker. Detta beror på att aldoser eller ketoser kan donera elektroner, eller reducera, till ett oxidationsmedel.

Ett klassiskt test för att reducera sockerarter utförs med Fehling (eller Benedict) och Tollens reagens. Till exempel kan ett reducerande socker reducera Ag ⁺ närvarande i en ammoniumlösning (Tollens 'reagens). Denna reaktion producerar metalliskt silver i botten av kärlet där reaktionen ägde rum.

Genom en reaktion katalyserad av enzymet glukosoxidas, oxideras det anomera kolet av D-glukos genom att förlora ett par elektroner, och syre reduceras genom att ta emot ett par elektroner. Denna reaktion har två produkter: D-glukono-d-lakton och väteperoxid.

För närvarande bestäms glukoskoncentrationen i blodet genom ett test som använder glukosoxidas och peroxidas. Detta sista enzym katalyserar en oxidationsreduktionsreaktion.

Substraten för peroxidas är väteperoxid och en kromogen substans som oxideras. Denna reaktion kan kvantifieras med hjälp av en spektrofotometer.

Derivat av hexoser

Det finns många derivat av hexoser vars hydroxylgrupp ersätts av en annan substituent. Exempelvis ersätts C-2-hydroxylgruppen av glukos, galaktos och mannos med en aminogrupp som bildar glukosamin, galaktosamin respektive mannosamin.

Ofta kondenseras aminogruppen med ättiksyra och bildar N-acetylglukosamin. Detta derivat av glukosamin återfinns i cellväggen hos bakterier.

Ett derivat av N-acetylmannosamin är N-acetylneuraminsyra, känd som sialinsyra. Det sistnämnda är närvarande i glykoproteiner och glykolipider på cellernas yta, och har en roll i erkännande av andra celler.

Specifik oxidation av den primära alkoholgruppen, C-6, av aldohexoserna glukos, galaktos och mannos producerar uronsyror. Dessa produkter är D-glukuronsyra, D-galakturonsyra och D-mannuronsyra, som ingår i många polysackarider.

Uroninsyror kan genomgå intramolekylär förestring. Det bildar laktoner med fem eller sex atomer. Exempelvis synkroniseras askorbinsyra (C-vitamin) av växter.

Substitution av hydroxylgruppen (-OH) med en väteatom vid C-6 av L-galaktos respektive L-mannos producerar L-fukos respektive L-rhamnos. L-fukos finns i glykoproteiner och glykolipider. L-rhamnos finns i polysackarider i växter.

Hexoser vanligast i naturen och deras funktioner

Glukos

Symbol: Glc. Det är en aldohexos eller glukohexos. D-glukosantantiomeren (symbol D-Glu) är vanligare än L-Glc-enantiomeren. D-Glc finns i växter, honung, druvor och i djurens blod. Det är en energikälla för levande varelser. Det fungerar som föregångare för syntes av glykogen, cellulosa, stärkelse och laktos.

Fruktos

Symbol: Fru. Det är en ketohexos eller fruktohexos. D-fruktosantantiomeren är allmänt känd som fruktos. Detta socker finns till exempel i frukt, honung och sperma.

Galaktos

Gal symbol. Det är en aldohexos eller galatohexos. D-galaktos är vanligare än L-galaktos. D-galaktos är hjärnans socker. Det är sällan gratis. Det finns vanligtvis i växter, djur och mikroorganismer i form av oligosackarider och polysackarider.

mannos

Symbol: Man Det är en aldohexos eller mannohexos. D-mannosformen distribueras i stor utsträckning i manna och hemicellulosa. Det finns som en N-kopplad oligosackarid till glykoproteiner och bildar grenar.

Ramnosa

Symbol: Rha. Det är en aldohexos som finns i glykosiderna hos växter, i polysackariderna i tandkött och slemhinnor, såväl som i väggarna i växter och i flavonoider.

referenser

1. Cui, SW 2005. Matkolhydrater: kemi, fysiska egenskaper och applikationer. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger-principerna för biokemi. WH Freeman, New York.
3. Rastall, RA 2010. Funktionella oligosackarider: applicering och tillverkning. Årlig översyn av livsmedelsvetenskap och teknik, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Kolhydratkemi och biokemisk struktur och mekanism. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Kolhydrater: livets essentiella molekyler. Elsevier, Amsterdam.
6. Tomasik, P. 2004. Kemiska och funktionella egenskaper hos matsackarider. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Grundläggande av biokemi - liv på molekylnivå. Wiley, Hoboken.