Karbonhidratlar

Karbon, hidrojen ve oksijenden meydana gelmiş organik bileşiklerden bir sınıf. “Şekerler” olarak da bilinirler.

Moleküler yapılarında ihtivâ ettikleri toplam hidrojen atomları sayısının oksijene oranı, sudaki gibi (2/1) olduğundan “karbonhidrat” adını almışlardır. Cn(H2O)n genel formülü ile gösterilirler (n= 3,4,5,.... gibi rakamları gösterir). Fakat bu formül bütün karbonhidratlara uygulanamaz. Meselâ, deoksiriboz (C5H10O4) ve rammoz (C6H12O5) şeker oldukları halde yukarıdaki formüle uymazlar. Diğer taraftan C3H6O3 formülü ile gösterilen laktik asit, karbonhidratların genel formülüne uymasına rağmen bir şeker değildir

Karbonhidratların çoğu canlılar için temel besin maddeleri’dir. Yeşil bitkilerde fotosentez sonucu meydana gelirler. Otçul hayvanlar bu ihtiyaçlarını bitkilerden, etçil hayvanlar da otçullardan tedarik ederler. Vücutta 1 gr karbonhidratın yanması sonucunda ortalama 4 kalori açığa çıkar. Selüloz, besin kaynağı olmakla birlikte bitkilerin destek yapısına da giren önemli bir karbonhidrattır.

Karbonhidratların çeşitleri: Moleküllerindeki basit şekerlerin sayısına göre; monosakkaritler, disakkaritler, oligosakkaritler, polisakkaritler gibi gruplara ayrılırlar.

a) Monosakkaritler: Su ile daha küçük birimlere parçalanamadıklarından “basit şekerler”, “tek şekerler”, “monozlar” olarak da bilinirler. Çoğu Cn(H2O)n formülüne uyar. Hepsi tatlıdır. Zincir veya halkalı yapıya sâhip olup, genellikle 3-6 arasında karbon atomu taşırlar. Moleküllerindeki karbon sayılarının Lâtincelerinin sonuna “-oz” eki getirilerek gruplandırılırlar. Üç karbonlu olanlar “trioz”, dört karbonlular “tetroz”, beş karbonlular “pentoz”, altı karbonlular “heksoz” adını alırlar. Pentozlardan riboz (C5H10O5) ve deoksiriboz (C5H10O4) nukleik asitlerin yapısına girer. Besin kaynağı bakımından önemli olan monosakkaritler heksozlardır. Bunlardan glikoz, fruktoz (levüloz) ve galaktoz en önemlileridir. Hepsinin kapalı formülleri C6H12O6 şeklinde olup birbirlerinin izomeridirler.

Glikoz: Üzümde bol bulunduğundan “üzüm şekeri” olarak da anılır. Fotosentezin en önemli ürünüdür. Üzüm ve baldan saf olarak elde edilir. Çeşitli karbonhidratların yapısında da bulunur. Hemen her şeker vücutta glikoza dönüşerek kullanılır. Glikoz, canlıların en önemli enerji kaynağıdır. Beyin hücrelerinin hayâtiyeti tamâmen glikoz ve oksijen varlığına bağlıdır. Kanda serbest olarak taşınır.

Kan şekeri açlık vet oklukla değişir. 100 ml kanda 70-110 mg dolayında bulunur. Vücutta enerji amacıyla kullanılır. Çok sayıda glikozun birleşmesiyle vücutta glikojen sentezlenir. İhtiyaç durumunda glikojen enzimlerle serbest glikoza parçalanıp kullanılır. Fotosentetik organizmalarda glikoz, fruktoza dönüşür.

Fruktoz: Üzüm, incir, dut gibi olgun meyvelerde ve balda bulunur. En tatlı karbonhidrattır. “Meyve şekeri” ve “levüloz” olarak da bilinir. Vücutta glikoza dönüşerek kullanılır.

Galaktoz: Serbest halde pek bulunmaz. Disakkarit olan laktozun ve agar gibi bâzı polisakkaritlerin yapısında mevcuttur.

b) Disakkaritler: Birbirleriyle birleşen iki monosakkaritten bir mol su açığa çıkmasıyla meydana gelen şekerdir. “Çift şekerler” de denir. 2. Monosakkarit ∅ Disakkarit + Su. Beslenme bakımından önemli olan disakkaritler; maltoz, laktoz ve sakkarozdur. Bunların yapılarında iki heksoz molekülü bulunur. Hepsinin kapalı formülü C12H22O11 şeklindedir. Birbirlerinin izomeridirler. 2C6H12O6 ∅ C12H22O11 + H2O. Tatlılık dereceleri farklıdır.

Maltoz: “Malt şekeri” ve “arpa şekeri” de denir. İki glikoz molekülünden meydana gelmiştir. Çimlenmiş arpa ve tahıl nişastasından bitkisel amilaz enziminin hidroliziyle elde edilebilir. Bitki maltında ve birçok kavak türünde mevcuttur. Tatlılığı az, bulunmasız or olduğundan şeker olarak kullanılmaz. Sindirim kanalında maltoz enzimiyle glikoz moleküllerine ayrıştırılarak kana verilir.

Laktoz: “Süt şekeri” de denir. İnsan ve hayvan sütlerinde bulunur. Bir molekül glikoz ile bir molekül galaktozdan meydana gelmiştir. Tatlılığı en az olan şekerdir. Tatlı sevmeyen bâzı hastalar tarafından şeker yerine kullanılır.

Sakkaroz: “Sükroz” veya “çay şekeri” de denir. Glikoz ve fruktozdan meydana gelmiştir. Fotosentetik bitkilerde, şekerkamışı ve şeker pancarında bulunur. Çay şekerinin % 99,6’sı sakkarozdur.

c) Oligasakkaritler: Üç ile altı arasında monosakkaritin birleşerek dehidrasyonu (su açığa çıkması) ile meydana gelirler. Bâzı bitkilerde serbest olarak bulundukları gibi, karbonhidrat olmayan çeşitli maddelerin yapısına da katılırlar. Üç monosakkaritten ibâret olanlara “trisakkarit”, dörtlü olanlara “tetrasakkarit” denir. Raffinoz, heksozlardan türeyen önemli bir trisakkarittir. Fruktoz, glikoz ve galaktoz moleküllerinden meydana gelmiştir. Şeker kamışında, okaliptüs türü ağaçlarda, pamuk tohumunda bulunur. Şeker üretimi esnâsında melasta toplanır.

d) Polisakkaritler: Çok sayıda (n tâne) monosakkaritin, “n-1” adet su molekülü kaybetmesiyle meydana gelen büyük moleküllü bileşiklerdir. “Kompleks şekerler” de denir. n. Monosakkarit ∅ Polisakkarit + (n-1) H2O. Yalnız heksoz veya pentoz birimlerinden meydana gelenler olduğu gibi, bâzıları da hem heksoz hem pentoz birimleri ihtivâ ederler. Heksozlardan türeyenlerin genel formülü (C6H10O5)n, pentoz ihtivâ edenler ise (C5H8O4)n şeklinde gösterilir. Polisakkaritler tatsız olup, çoğu suda erimez. En önemlileri; nişasta, glikojen ve selülozdur. Çok sayıda glikoz molekülünün birleşmesinden türemişlerdir. Meydana gelişleri; n.(C6H12O6) ∅ (C6H10O5)n. H2O + (n-1) H2O şeklinde gösterilebilir. Aralarındaki fark, glikoz moleküllerinin sayısı ve birbirlerine farklı bağlanış biçimlerinden kaynaklanır.

Nişasta: Çok bilinen bir polisakkarittir. Yaklaşık 500 ilâ 10.000 glikoz molekülü ihtivâ eder. Çeşitli bitkilerin kök, tohum ve meyvelerinde yedek besin maddesi olarak depolanır. Tekc insli bir madde değildir. Glikozdan yapılmış düz bir zincir olan “amiloz” ile dallanmış olan “amilopektin” moleküllerinden meydana gelmiştir. Amiloz nişastanın % 20’sini, amilopektin % 80’ini teşkil eder. Hidroliz esnâsında (n-1) sayıda su alarak, sindirim enzimleri yönetiminde glikoz birilerine parçalanır. Sıcak suda kalloidal olarak çözünür. Nişastanın ayıracı iyottur. İyot eriyiğinde mavi renge boyanır. Isıtılınca renk kaybolur.

Glikojen: Çok sayıda glikoz molekülünün birleşmesinden meydana gelen dallanmış zincir biçimindeki bileşiklerdir. Glikoz, insan ve hayvanların karaciğer ve kaslarında enzimlerin aracılığı ile glikojene çevrilerek enerji kaynağı olarak depolanır. Glikojen molekülü, 3000-60.000 kadar glikoz molekülünden meydana gelmiştir. Nişastaya çok benzediğinden, “hayvan nişastası” olarak da bilinir. Suda nişastadan daha kolay çözünür. Karaciğer, gerektiğinde glikojeni glikoza parçalayarak kana verir. Kaslardaki glikojen ise, glikoza dönüşerek enerji amacıyla kullanılır.

Selüloz: Çok sayıda (200-3000) glikozun birbirine göre ters dönerek bağlanması sonucu meydana gelen düz zincir şeklindeki bileşiklerdir. Polisakkaritler içinde en bol bulunanıdır. Bitkilerin hücre duvarlarında, meyve kabuklarında ve ağaçların odunumsu kısımlarında bulunur. Bitkilere sertlik ve desteklik kazandırır. Ağaçlarda % 50, pamuk liflerinde % 98 oranında mevcuttur.

Yeryüzündeki bütün bitkilerdeki toplam karbon miktarının yarıdan çoğu selülozun yapısında bulunur. Suda çözünmez. İnsan sindirim sisteminde, selülozu birimlerine ayrıştıracak enzim bulunmadığından sindirilemez. Bu yüzden enerji yönünden değersizdir. Bağırsak hareketlerini kolaylaştırıcı ve kabızlığı önleyici etkisi vardır. Otçul hayvanların sindirim sistemlerinde, selülozu glikoza parçalayabilen enzimlere sâhip bakteri ve protozoalar bulunur. Glikoz, bitki hücrelerinde nişasta, hayvan hücrelerinde glikojen olarak depolanmasaydı, küçük molekülleri hücre dışına çıkabilirdi. Bu büyük moleküller ise plazma zarından geçemezler.