Ünitenin tamamını tek sayfada görPremium
Monosakkaritler, yapılarında bulunan karbonil ve hidroksil gruplarının kimyasal özelliklerinden ötürü bu grupların tipik reaksiyonlarını vermektedir. Bu reaksiyonların başında ester oluşumu, özellikle de fosfat esterlerinin sentezi gelmektedir. Monosakkarit moleküllerine fosfat grubunun bağlanması süreci 'fosforilasyon' olarak adlandırılmaktadır.
Şeker fosfatları, canlı organizmalardaki hidrokarbon metabolizmasında hayati bir öneme sahiptir. Hücresel düzeydeki biyokimyasal yollarda trioz ve hegzoz fosfat türevlerine son derece yoğun bir şekilde rastlanmaktadır.
Oluşan bu fosfat esterleri genel olarak güçlü asidik özellikler sergilemektedir. Fizyolojik koşullar altında bu fosfat grupları tamamen iyonlaşmış halde bulunarak hücre içi reaksiyonlarda aktif rol oynarlar.
Serbest karbonil grubu içeren şekerler, özellikle bazik ortamlarda belirgin bir indirgen özellik göstermektedir. Bu süreçte bakır, gümüş ve bizmut gibi metal iyonları indirgenirken, şekerin yapısındaki karbonil grubu eş zamanlı olarak yükseltgenmektedir.
İndirgenen maddelerin renkli bileşikler oluşturması, reaksiyonun gözlemlenmesini ve takibini kolaylaştırmaktadır. Örneğin, mavi renkli Cu+2 iyonları bazik ortamda indirgen bir şekerle ısıtıldığında, kırmızı renkli Cu2O veya sarı renkli CuOH çökeltileri meydana gelmektedir.
Bu kimyasal prensibe dayanan Benedict, Fehling, Trommer, Folin-Wu ve Barfoed gibi testler, şekerlerin kalitatif ve kantitatif tayininde yaygın olarak kullanılmaktadır. İndirgenen madde miktarının hassas bir şekilde hesaplanmasıyla, numunede bulunan toplam şeker miktarı pratik olarak saptanabilmekte ve bu yöntemler özellikle klinik biyokimyada kan ile idrardaki şeker düzeyinin belirlenmesinde tercih edilmektedir.
Serbest aldehit ve keton grubu barındıran tüm şekerler, aşırı miktardaki fenilhidrazin ile ısıtıldıklarında karakteristik osazon bileşiklerini oluştururlar. Osazonlar, sarı renkli, kristal yapılı ve çözünürlükleri oldukça düşük maddeler olup, laboratuvarda şekerlerin tanınması ve ayırt edilmesi amacıyla sıklıkla kullanılmaktadır.
Osazon eldesi için şeker çözeltisine fenilhidrazinhidroklorür ve sodyumasetat eklenmekte, pH 5 civarında kaynar su banyosunda ısıtma işlemi gerçekleştirilmektedir. Bu yöntem karbonhidrat kimyasının klasik tanımlama testleri arasında yer almaktadır.
Monosakkaritler üzerine seyreltik asitlerin kayda değer bir etkisi bulunmazken, kuvvetli asidik ortamda ısıtıldıklarında molekülden bir su molekülü ayrılmaktadır. Bu dehidrasyon sonucunda pentozlardan furfural, hegzozlardan ise hidroksimetilfurfural türevleri meydana gelmektedir. Bu maddeler orsinol, rezorsinol, antron ve alfa-naftol gibi fenolik bileşiklerle reaksiyona girerek renkli kompleksler oluşturur ve bu sayede şeker tayinleri gerçekleştirilir.
Monosakkaritlerin oksidasyonu (yükseltgenmesi) sonucunda biyolojik ve kimyasal açıdan önemli şeker asitleri meydana gelmektedir. En önemli şeker asitleri, aldozların farklı düzeylerdeki yükseltgenmesiyle elde edilen bileşiklerdir ve bu süreç üç farklı yolla gerçekleşebilir.
İlk olarak, zayıf yükseltgen ajanlar yalnızca aldehit grubunu hedef alarak aldonik asitleri oluşturur; bu yolla glikozdan glikonik asit, galaktozdan ise galaktonik asit sentezlenir. İkinci olarak, nitrik asit gibi kuvvetli yükseltgenler kullanıldığında hem aldehit hem de primer alkol grupları karboksil grubuna yükseltgenerek aldarik (sakkarik) asitleri meydana getirir.
Üçüncü grup şeker asitlerinde ise sadece primer alkol grubu karboksile yükseltgenmektedir ve bu grup biyolojik yönden oldukça kritik öneme sahiptir. Bu yolla D-glikoz D-glukuronik aside, D-galaktoz ise D-galakturonik aside dönüşmekte olup, bu asitler doğada pek çok polisakkaritin yapısal bileşeni olarak yer almaktadır.
Monosakkaritlerin yapısındaki aldehit ve keton gruplarının indirgenmesiyle şeker alkolleri meydana gelir. Bu işlem sodyum amalgam veya metal katalizörlüğünde basınçlı hidrojen gazı yardımıyla yapılmakta olup, glikozdan sorbitol (glisitol), mannozdan mannitol, galaktozdan ise galaktitol elde edilmektedir.
Şekerlerin karbonil grubu değişmeksizin alkol gruplarından birisinin hidrokarbona indirgenmesiyle deoksi şekerler oluşur; örneğin bir pentoz olan D-2-deoksiriboz DNA'nın temel yapısında yer alır. Ayrıca L-fukoz kan grubu maddelerinde, L-ramnoz ise bazı bakteri hücre zarında bulunan kritik deoksi şekerlerdir.
Aldohegzozların genellikle ikinci karbon atomundaki hidroksil grubu yerine amino grubu taşıyan türevlerine amino şekerler denir. Glikozamin ve galaktozamin bu sınıfın örnekleri olup glikoproteinler ile asit mukopolisakkaritlerin yapısına katılırlar; ayrıca dokuz karbonlu bir uronik asit türevi olan sialik asitler de vücut sıvılarında yaygın olarak bulunur.
Aldoz veya ketozlar, uygun reaksiyon koşullarında amin bileşikleriyle reaksiyona girerek N-glikozitleri (N-glikozaminleri) oluştururlar. Bu bileşikler biyolojik sistemlerde son derece kritik bir role sahiptir ve nükleik asitlerin yapısındaki nükleotit birimlerinde doğrudan bulunurlar.
İki monosakkarit biriminin bir glikozit bağı ile birbirine bağlanmasıyla disakkaritler meydana gelir. Glikozit bağının oluşumu 1-4, 1-2 veya 1-6 pozisyonları arasında gerçekleşebilir; örneğin sakkarozdaki 1-2 bağlanmasında her iki anomerik karbon bağa katıldığı için molekülde indirgen özellik görülmez.
Glikozit bağları nötral veya bazik çözeltilere karşı yüksek dayanıma sahiptir, ancak asitlerle ısıtıldıklarında veya özel enzimler kullanıldığında hidrolize uğrarlar. Doğal olarak bulunan başlıca disakkaritler maltoz, izomaltoz, sellobiyoz, laktoz ve sakkarozdan ibarettir.
Çok sayıda monosakkarit biriminin glikozit bağlarıyla uç uca eklenmesinden oluşan yüksek moleküler ağırlıklı polimerlere polisakkarit denir. Genellikle beyaz renkli, amorf yapılı ve tatlı olmayan bu maddeler, enzimler veya asitler aracılığıyla hidrolize edildiklerinde yapı taşları olan monosakkaritlere ayrışırlar.
Aynı tür monosakkaritlerden oluşan polisakkaritlere homopolisakkarit, farklı monosakkarit birimlerini içerenlere ise heteropolisakkarit adı verilmektedir. Nişasta, glikojen ve inülin doğadaki en önemli homopolisakkarit örnekleridir ve ayrıca bu polimerler yapılarındaki monosakkarit adının sonuna '-an' eki getirilerek (örneğin glikan, mannan) adlandırılırlar.
Polisakkaritler, proteinlerden farklı olarak çok sınırlı sayıda monosakkarit çeşidinden meydana geldikleri için daha basit bir yapı sergilerler ve bunlarda üçüncül (tersiyer) yapıya pek rastlanmaz. Hücre duvarlarında yer alan ve tanıma görevi üstlenen kompleks polisakkaritlerde ise monosakkaritlerin diziliş sırası biyolojik işlev açısından hayati önem taşır.