Monosakkaritler - Glukoz (Glikoz) Nedir?

Glukoz

Basit bir şeker (veya monosakkarit) olan glukoz (veya glikoz veya glükoz) yaşam için en önemli karbonhidratlardan biridir Hücreler onu bir enerji kaynağı ve metabolik reaksiyonlarda bir ara ürün olarak kullanırlar Glukoz fotosentezin ana ürünlerinden biridir ve hücresel solunum onunla başlar

11jpg

Doğal olarak (balda ve tatlı meyvelerde) bulunan, monosakkaritlerin aldozlar grubundan basit şeker (C6H12O6) Üç izomeri vardır: Polarize ışığı sağa çeviren d-glikoz, sola çeviren 1- glikoz ve rosemik glikoz Glikozun önemli şekli d-glikozdur Üzüm şekeri ve dekstroz adlarıyla da bilinir Hayvan vücutlarındaki sıvıların çoğunda, kanda % 0,12, şeker hastalarında % 0,3'ün üzerinde, karaciğer ve dalakta, ayrıca birçok organik maddenin bileşiminde de bulunur Sanayide özellikle nişastanın seyreltik hidroklorik asit ve sülfirik asit katalizörlüğünde hidroliziyle elde edilir

Soğukta kristalleşince 1 mol su tutar 86°C'ta ergir, 110°C'ta suyunu kaybeder Sıcak su içinde ya da alkol içinde susuz hâlde kristalleşir Bu durumda 146°C'ta ergir Renksizdir, suda ve alkolde çözünür Sakarozdan daha az tatlıdır İndirgen bir maddedir Fehling ayıracına etki eder Bira mayası etkisiyle mayalanarak karbon dioksit ve alkol verir Glikoz şekercilikte, likör ve reçel yapımında, kimya sanayiinde, dericilikte, bira yapımında, şarapların tatlılaştırılmasında ve kimi ilâçlarda kullanılır Öteki şekerler ve karbonhidratlar, ancak sindirimle glikoza çevrildikten sonra vücudun enerji ihtiyacını karşılayabilirler

Ad Yunanca "tatlı" anlamına gelen glukus (γλυκύς) ve kimyada şekerlere verilen "-oz" sonekinden türetilmiştir Türkçede glikoz, glukoz 'dan daha yaygın kullanılmakla beraber kimyasal adlandırma sistemleri bakımından bu hatalıdır Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC)'ın önerdiği adlandırma kurallarına göre "glikoz", monosakkarit yerine kullanılan bir sözcüktür, glukoz ise burada söz konusu olan şeker türüdür Kimyada gliko- öneki ile başlayan isimler şekerli bileşiklere aittir, gluko- öneki ile başlayan isimler ise glukozlu bileşiklere aittir Örneğin glukozitler, glikozitlerin bir alt grubudur Bu nedenle, bu metinde 'glukoz' kullanılacaktır

Doğal biçimine (D-glukoz) gıda sanayisinde dekstroz olarak da değinilir Bu maddede glukozun D-biçimine değinilmektedir (molekülün ayna görüntüsü L-glukoz olarak adlandırılır

Glucose_Fisher_to_Haworthgif
Glukozun açık zincir biçimden halkasal biçime geçişi

Yapısı

Glukoz altı karbon atomu ve bir aldehit grubuna sahip olduğu için aldoheksoz olarak sınıflandırılır Glukoz molekülü açık halkalı (asiklik) veya halkalı (siklik) biçimli olabilir Halkalı hali aldehitli C atomu ile C-5 hidroksil grubu arasında molekül içi bir reaksiyon ile bir hemiasetal oluşumunun sonucudur Suda her iki biçim birbiriyle dengededir ve pH 7'de halkalı biçim coğunluktadır Beş karbon ve bir oksijenden oluşan halka piran yapısına benzediği için glukozun halkalı biçimine glukopiranoz olarak da değinilir Halkadaki karbonlardan dördü bir hidroksil grubuna bağlı, beşincisi ise halkanın dışında yer alan ve CH2OH grubu oluşturan altıncı bir karbona bağlıdır

İzomerler

Glukozun altı optik merkezi vardır, yani teorik olarak glukozun (4²-1) = 15 optik stereoizomere sahip olabilir Canlı organizmalarda bunların yedisine raslanır, bunlardan galaktoz ve mannoz en önemlileridir Bu sekiz izomer (glukoz da sayılırsa) birbirlerininin diastereoizomerleridir ve hepsi D-serisine aittirler

Glukoz halkalaşınca (anomerik karbon atomu denen) C-1'de bir asimetrik merkez daha oluştuğundan iki halkasal yapı oluşabilir: α-glukoz ve β-glukoz Aralarındaki yapısal fark, halkadaki C-1'e bağlı hidroksil grubunun yönüdür D-glukoz Haworth projeksiyonu ile çizildiğinde α, C-1'e bağlı olan hidroksilin halka düzleminin altında olduğu anlamına gelir, β ise üstünde Mutarotasyon olarak adlandırılan bir süreçte α ve β biçimleri sulu çüzeltilde saatler mertebesinde bir sürede birbirlerine dönüşüp sonunda 36:64 gibi bir α:β oranıyla dengeye ulaşırlar

22jpg
Üretimi

Doğal
[*]Glukoz bitkilerde ve bazı bakterilerde fotosentezin ürünlerinden biridir[*]Hayvan ve mantarlarda glikoz, glikojenin yıkımı sonucu ortaya çıkar; bu sürece glukojenoliz denir[*]Hayvanlarda glukoz karaciğer ve böbrekte pirüvat ve gliserol gibi başka bileşiklerden sentezlenir; bu sürece glukoneojenez denir
Endüstriyel

Glukoz gıda sanayisinde nişastanın enzimatik hidrolizi ile üretilir Nişasta kaynağı olarak pek çok tarım mahsulu kullanılabilir Mısır, pirinç, buğday, patates, manyok, ararot, sagu dünyanın çeşitli yörelerinde kullanılır

Bu enzimatik işlem iki aşamalıdır Yaklaşık 100 °C'de 1-2 saat boyunca enzim nişastayı 5-10 glukoz birimli küçük karbonhidratlara parçalar Bu işlemin bazı çeşitlemelerinde nişasta karışımı bir veya birkaç kere 130 °C veya üstünde kısaca ısıtılır Bu ısıtma nişastanın suda çözünürlüğüne yardım eder, ama enzimi de çalışmaz hale getirdiği için her ısıtmadan sonra yeniden enzim eklenmesi gerekir
Şekerleşme (sakkarifikasyon) diye adlandırılan ikinci adımda kısmen hidroliz olmuş nişasta Aspergillus niger mantarından elde edilen glukoamilaz enzimi aracılığıyla tamamen glukoza parçalanır Tipik reaksiyon şartları pH 40-45, 60 °C ve %30-35 oranında karbonhidrat konsantrasyonudur Bu şartlarda 1-4 gün içinde nişastanın %96'dan fazlası glikoza dönüşür Daha sulandırılmış reaksiyonlarda daha yüksek verim elde etmek mümkündür ama daha büyük bir reaktör ve daha çok su gerektiğiden genelde ekonomik değildir Elde edilen glukoz süzülerek saflaştırılır ve çok kademeli evaporatör ile yoğunlaştırılır Katı D-Glukoz tekrarlanan kristelleştirmelerle üretilir

İşlevi

Canlıların neden fruktoz gibi başka bir monosakkarit değil de glukozu bu kadar yaygın bir şekilde kullandıkları konusunda ancak tahmin yürütülebilir Glukoz, abiyotik şartlarda formaldehitten oluşabilir, dolayısıyla ilkel biyokimyasal sistemler için kullanıma hazırdı Gelişmiş organizmalar için daha önemli olan bir özelliği glukozun proteinlerin amino grupları ile reaksiyona girme eğiliminin diğer heksoz şekerlere kıyasla çok daha düşük olmasıdır Glikasyon adı verilen bu reaksiyon pek çok enzimi ya yavaşlatır ya da tamamen durdurur Glikasyon reaksiyonunun yavaş olmasının nedeni, glukozun daha az reaktif olan halkasal izomerini tercih etmesidir Buna rağmen diabetin uzun dönemli komplikasyonlarının çoğu (örneğin körlük, böbrek yetmezliği, periferal nöropati) protein ve lipitlerin glikasyonundan kaynaklanır

Glikozilasyon, glukozun katıldığı önemli reaksiyonlardan bir diğeridir

Enerji kaynağı olarak

Glukoz canlılarda çok yaygın bulunan bir yakıttır Karbonhidratlar insan vücudunun başlıca enerji kaynağıdır, gram başına 4 kalori (17 Joule) (1 kalori = 4184 Joule)gıda enerjisi sağlarlar Karbonhidratların (örneğin nişastanın) yıkımı mono ve disakkaritler sağlar ve bunların çoğu glukozdur Glikoliz ve bunu izleyen sitrik asit döngüsü yoluyla glukoz sonunda CO2 ve suya oksitlenir ve başlıca ATP şeklinde olmak üzere enerji sağlar İnsülin hormonu kandaki glukoz seviyesini düzenler Aç karnına kanda glukoz seviyesinin yüksek olması diyabet öncesi veya diyabetik bir durumun göstergesidir

Öncül olarak

Glukoz proteinlerin üretiminde ve lipit metabolizmasında önemli bir rol oynar Bitkilerde ve çoğu hayvanda C vitamini (askorbik asit) üretiminin bir öncülüdür
Glukoz çeşitli önemli bileşiğin sentezinde bir öncül olarak kullanılır Nişasta, selüloz ve glikojen ("hayvan nişastası") glukoz polimerleri yani polisakkaritlerdir Sütün başlıca şekeri olan laktoz, bir glukoz-galaktoz disakkaritidir Önemli bir diğer disakkarit olan sükroz da fruktoza bağlı glukozdur

Kaynakları ve absorpsiyonu

Bütün gıdasal karbonhidratlar glukoz içerirler, ya bir polimerin yapı taşı olarak (nişasta ve glikojende olduğu gibi) veya başka bir monosakkaritle birleşik olarak (sükroz ve laktoz gibi) Duodenum ve ince bağırsakta oligo- ve polisakkaritler pankreatik ve bağırsak glikozidazları tarafından monosakkaritlere parçalanırlar Ardından, glukoz, enterositlerin önce bağırsak tarafındaki (apikal) zarlarındaki taşıyıcılar tarafından, sonra da dolaşım sistemi tarafındaki (bazal) zarlardaki taşıyıcılar tarafından taşınarak kana aktarılır Glukozun bir kısmı doğrudan beyin ve alyuvarlara giderek onlara yakıt olur, gerisi ise glikojen olarak depolanmak üzere karaciğer ve kaslara, ve yağ olarak depolanmak üzere yağ dokulara gider