KARBONHİDRATLAR (ŞEKERLER)

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, Cu2+’ı Cu+’a indirgemeleri özelliğine dayanır.
sarı renkli çökelti CuOH
kırmızı renkli çökelti Cu2O
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
Laktoz
İki glukoz molekülünün Glc(14)Glc biçiminde kondensasyonu ile
oluşmuş molekül yapısına sahip
Bir galaktoz molekülü ile bir glukoz molekülünün Gal(14)Glc
biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip
Bir glukoz molekülü ile bir fruktoz molekülünün Glc(12)Fru
Sukroz
biçiminde kondensasyonu ile oluşmuş molekül yapısına sahip
(Sakkaroz)
Trehaloz
Sellobioz
İki glukoz molekülünün Glc(11)Glc biçiminde kondensasyonu
ile oluşmuş molekül yapısına sahip
İki glukoz molekülünün Glc(14)Glc biçiminde kondensasyonu
ile oluşmuş molekül yapısına sahip
Polisakkaritler (Glikanlar)
• depo
homopolisakkaritler
Nişasta
Glikojen
• yapısal
homopolisakkaritler
Sellüloz
Kitin
İnulin
•Diğer homopolisakkaritler
Agar-agar
Dekstranlar
Mannanlar
•Heteropolisakkaritler
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)
• Glikoproteinler
• Glikolipidler
• Proteoglikanlar
Hiyaluronik asit, Kondroitin sülfatlar,
Dermatan sülfat, Keratan sülfatlar,
Heparan sülfat, Heparin
Karbonhidrat ve protein birimlerinin birbirlerine
kovalent bağlanmasıyla oluşmuş bileşiklerdir
hücreler arası iletimden sorumludurlar.
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.
Kan glukoz düzeyini düşürücü yönde
etkili olaylar
1) Glukozun indirekt oksidasyonu; glukozun
aerobik koşullarda glikoliz ve sitrik asit döngüsüyle
yıkılımı.
2) Glukozun direkt oksidasyonu; glukozun pentoz
fosfat yolunda yıkılımı.
3) Glikojenez; glukozun glikojene dönüşümü.
4) Liponeojenez; glukozun yağ asitlerine ve yağa
dönüşümü.
5) Glukozun glukuronik asit yolunda yıkılımı.
6) Glukozdan diğer monosakkaritlerin ve kompleks
karbonhidratların oluşumu.
Glikoliz
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.
Sitrik asit döngüsü (TCA döngüsü)
aerobik koşullarda
glukoz
metabolizmasında
pirüvattan, pirüvat
dehidrojenaz enzim
kompleksi etkisiyle
asetil-CoA oluşur. asetilCoA’nın asetil grupları da
mitokondride oksitlenir.
Bir tek glukoz
molekülünün tamamen
CO2 ve H2O’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...
Kan 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 etkisiyle glukoz-6fosfata dönüştürülür
glukoz-6-fosfat, karaciğer hücrelerinin endoplazmik
retikulumunda bulunan Mg2+-bağımlı glukoz-6-fosfataz
enzimi tarafından parçalanır ve glukoz serbestleşebilir.
Karaciğerde böylece oluşan serbest glukoz kana geçerek
kan glukozunu artırabilir
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