Karbonhidrat Nedir?

Karbonhidratlar

Bütün canlıların hücrelerinin yapısında bulunan ve karbon (C), hidrojen (H) ile oksijen (O) atomlarından oluşan organik bileşiklere karbonhidrat denir. Örneğin "şeker" adı altında toplanmış çok sayıdaki bileşik ile nişasta ve selüloz birer karbonhidrattır. Karbonhidratlar moleküllerindeki karbon atomu sayısına göre sınıflandırılır ve yapılarındaki karbon atomu sayısı arttıkça giderek karmaşıklaşırlar.

Neredeyse tüm karbonhidrat bileşiklerinde hidrojen atomunun sayısının oksijen atomunun sayısına oranı 2/1'dir. Bir başka deyişle karbonhidrat moleküllerinde her bir oksijen atomuna karşılık iki adet hidrojen atomu bulunur. Örneğin en basit karbonhidratlardan biri olan glikozun yapısında 6 karbon (C), 12 hidrojen (H) ve 6 oksijen (O) atomu bulunur.

Karbonhidratların Sınıflandırılması

Karbonhidratlar yukarıdaki tabloda da görüldüğü gibi Monosakkaritler (Tek Şekerler), Disakkaritler (Çift Şekerler) ve Polisakkaritler (Çok Şekerler) olmak üzere üçe ayrılırlar.

1. Monosakkaritler

Glikoz (üzüm şekeri), fruktoz (meyve şekeri) ve galaktoz (süt şekeri) olmak üzere üçe ayrılırlar.

a. Glikoz (Üzüm Şekeri)

Glikoz, molekülünde altı karbon atomu bulunan (heksoz) karbonhidratlar ailesinin en basit üyelerinden (diğerleri fruktoz ve galaktoz) birisi ve en önemlisidir. Bazen glukoz veya glükoz olarak ta isimlendirilir.

Bitkiler fotosentez olayı ile oksijen ve glikoz üretirler. İnsanlar ve hayvanlar ise yaşamlarını devam ettirebilmek için bitkiler tarafından üretilmiş olan bu glikozu alarak enerjiye çevirirler. Solunum olayı ile glikozun parçalanması sonucunda ATP (enerji), su ve karbondioksit oluşur.

Sebzeler, meyveler, bal, reçel, tam tahıllar (arpa, buğday, çavdar, yulaf, pirinç), baklagiller (nohut, mercimek, fasulye, bakla, bezelye) ve nişastalı besinler (mısır, pirinç, patates) glikoz bakımından oldukça zengindir. Glikoz, proteinlerle (glikoprotein) ve yağlarla (glikolipit) birleşerek hücre zarının yapısına katılarak yapı maddesi olarak ta kullanılır.

Kandaki glikoz oranı insanın sağlıklı veya hasta olduğunun önemli göstergelerinden biridir. Örneğin şeker hastalığı olan insanlarda kandaki glikoz (şeker) miktarı normal seviyesinin çok üstüne çıkabilir. Çok acıktığımızda sinirlenip öfkelenmemizin nedeni de kandaki glikoz miktarının düşmesidir.

b. Fruktoz (Meyve Şekeri)

Früktoz ta aynı glikoz gibi molekülünde 6 adet karbon bulunan bir monosakkarittir. Bir çok besin maddesinde bulunan saf, katı görünümlü, beyaz renkli suda ve alkolde kolayca çözünebilen bir özelliğe sahiptir. Tatlılık oranı 174 olup (çay şekerinin 100 ve glikozun ise 74) tüm doğal karbonhidratlar içinde en tatlı olanıdır.

Bal, meyveler (elma, kayısı, üzüm, şeftali, ananas), sebzeler (kırmızı pancar, şeker pancarı, şeker kamışı, havuç, tatlı mısır) ve çay şekerinde bulunur.

3. Galaktoz (Süt Şekeri)

Glikoz ve fruktoz nisbetle tatlılık oranı daha düşük, suda az çözünen, süt ile süt ürünlerinde bol miktarda bulunan altı karbonlu bir monosakkarittir. İnsan vücudu tarafından da doğal olarak üretilebilen galaktoz, glikolipid ve glikoproteinlerin yapısında da kullanılır.

2. Disakkaritler

Maltoz (malt şekeri), laktoz (süt şekeri) ve sakkaroz (çay şekeri) olmak üzere üçe ayrılırlar. iki molekül monosakkaritin (İki basit şeker) glikozit bağı ile birbirlerine bağlanmaları sonucunda 1 molekül disakkarit (çift şeker) ve 1 molekül su oluşur. Reaksiyon sonucunda su açığa çıktığı için bu olaya dehidrasyon denir.

Monosakkarit + Monosakkarit → Disakkarit + Su (Dehidrasyon Sentezi)

1. Glikoz + Glikoz → Maltoz + Su

2. Glikoz + Galaktoz → Laktoz + Su

3. Glikoz + Fruktoz → Sakkaroz + Su

1. Maltoz (Malt Şekeri)

Birbirine bağlanmış iki glikoz molekülünden oluşan maltoz (malt şekeri, arpa şekeri) çimlenmiş arpadan, yan malttan elde edilir. Tek bir maltoz molekülünde 12 karbon (C), 22 hidrojen (H) ve 11 oksijen (O) atomu bulunur. Maltoz molekülü hücre zarından geçemeyecek kadar büyük olduğu için hidroliz yöntemi ile iki glikoz molekülüne ayrışır. Canlı organizmalardaki maltaz enzimi bu reaksiyonun çok hızlı bir şekilde gerçekleşmesini sağlar.

Maltoz + Su → Glikoz + Glikoz (Hidroliz Reaksiyonu)

Maltoz genellikle maltlama, yani tohumların çimlendirilip bitki oluşamadan kurutulması yöntemi sonucunda elde edilir. Maltoz maltlanmış arpa dışında tahıl, bal, reçel, beyaz ekmek, pirinç ve tatlı patateste de bulunur.

Laktoz (Süt Şekeri)

Glikoz ve galaktozun birleşmesinden oluşan laktoz (süt şekeri) bütün memelilerin sütünde doğal olarak bulunur. Laktoz molekülü hücre zarından geçemeyecek kadar büyük olduğu için hidroliz yöntemi ile 1 molekül glikoz ve 1 molekül galaktoza ayrışır. Laktozu, glikoza ve galaktoza parçalayan laktaz enzimi ince bağırsak hücrelerinin yüzeyinde bulunur.

Laktoz + Su → Glikoz + Galaktoz (Hidroliz Reaksiyonu)

Laktoz genel olarak süt (anne sütü, inek sütü, keçi sütü, koyun sütü) ve süt ürünlerinde (yoğurt, peynir, tereyağı, kaymak, dondurma) bulunur.

Sakkaroz (Çay Şekeri)

Evlerde yiyecek ve içecekleri tatlandırmak için kullanan toz şeker ya da küp şeker, şeker pancarının kökünden ve şeker kamışının gövdesinden elde edilen bir disakkarit olan sakkarozdur (sükroz). Sakaroz bir glikoz ile bir fruktoz molekülünün bir araya gelmesiyle oluşur.

Sükroz, memelilerde ilk olarak midede sindirilmeye başlar. Midedeki asidik ortam sakkarozun monomerlerine (yapı taşlarına) kadar ayrışmasını sağlar. Ayrışan glukoz ve fruktoz ise ince bağırsakta çabukça kana karışır. Sindirilemeyen sakkaroz ise bağırsağa geçtiğinde buradaki sükraz enzim tarafından parçalanarak kana karışması sağlanır.

Sakkaroz + Su → Glikoz + Fruktoz (Hidroliz Reaksiyonu)

Polisakkaritler

Birden fazla monosakkaritin (basit şeker) glikozit bağıyla bir araya gelmesiyle oluşan kimyasal bileşiklerdir. n tane monosakkarit molekülü glikozit bağı ile birbirine bağlandığında n-1 adet su molekülü açığa çıkar ve 1 molekül polisakkarit oluşur. Polisakkaritler, kompleks şekerler olarak ta bilinir.

(n molekül) Monosakkarit → (1 molekül) Polisakkarit + (n-1 molekül) Su (Dehidrasyon Reaksiyonu)

Altı karbonlu (heksoz) en önemli polisakkaritler nişasta, selüloz ve glikojendir. Bu bileşiklerde binlerce glikoz molekülü glikozit bağı ile birbirine bağlanarak daha büyük ve kompleks moleküller oluşturur. Nişasta, selüloz ve glikojenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin birbirlerinden tamamen farklı olmasının sebebi glikoz moleküllerinin sayısı ve birbirlerine bağlanış şekillerinin farklı olmasıdır.

1. Nişasta

Bitkiler fotosentez olayı ile güneşten gelen ışık enerjisini kullanarak karbondioksit ve sudan glikoz üretirler. İhtiyaçları kadar glikozu enerji sağlamak için kullanırlar. Geri kalan glikoz moleküllerinin binlercesi ise bir araya gelerek nişastaya dönüşür ve fasulye ve buğdayda olduğu gibi bitkinin tohumunda, havuçta ve patateste olduğu gibi ise köklerinde ve yumrularında yedek besin maddesi olarak depolanır.

Başlıca nişasta kaynakları tahıllar (buğday, mısır, pirinç), baklagiller (nohut, fasulye, mercimek) ile yumru (patates) ve köklü (havuç) bitkilerdir.

Nişasta çok büyük bir molekül olduğu için bu halde hücre zarından geçmesi mümkün değildir. Nişastayı bir disakkarit olan maltoza kadar parçalayan enzimin ismi amilaz olup insan tükürüğünde ve pankreas öz suyunda bulunur. Maltoz ise maltaz enzimi tarafından parçalanarak hücre zarından geçebilecek bir molekül olan glikoza dönüşür.

2. Selüloz

Bitkilerin hücre duvarını oluşturan başlıca yapı maddelerinden biridir. Bitkiler binlerce glikoz molekülünü birleştirerek selüloz sentezleyebilir ve nişasta gibi depo maddesi olarak değil yapı maddesi olarak kullanırlar. İnsanlar ve hayvanlar selüloz sentezleyemez.

İnsanlar ve hayvanların çoğu, bitkilerden aldığı selülozu sindiremez ve vücutlarından atarlar. Otobur hayvanlar ise kolaylıkla selülozu sindirebilirler bunun sebebi midelerinde ve bağırsaklarında yaşayan mikroorganizmalardır. Bu mikroorganizmalar selülozu hücre zarından geçebilecek bir monomer olan glikoza kadar parçalar.

Meyveler, sebzeler, kabuklu tahıllar (arpa, buğday, yulaf), kepekli ekmek selüloz yönünden zengin besinlerdir. Selüloz ayrıca kağıdın ham maddesidir ve bitkilerin sert ve dik durmasını sağlar.

3. Glikojen

Sindirim olayından sonra bağırsaklar tarafından emilen glikoz kana karışarak karaciğere taşınır. Binlerce glikoz molekülü birbirine bağlanarak glikojen molekülünü oluşturur. Glikojen karaciğerde ve kaslarda depolanır. Vücudun glikoza (enerji) ihtiyacı olduğunda glikojen parçalanarak glikoza dönüşür.