KARBONHİDRATLAR
Hemiselüloz, bitki hücrelerinin çeperlerinde selüloz ve pektinlerle birlikte buluan bazı karmaşık karbonhidrat ya da polisakaritlerin ortak adı. Doğada sık olarak rastlanan bazı hemiselülozlar uronik asit, ksilan, arabinoz moleküllerinden oluşur. Hemiselülozlar topluca Ksilanlar, glikomannanlar, arabinogalaktanlar olmak üzere üç grupta sınıflandırılır. Bunlardan arabinogalaktanlar suda çözündüklerinden genellikle özütlenebilir maddeler grubunda sayılır.
Hemiseluloz, tek ve çok yıllık bitkilerin hücre duvarında seluloz ve ligninle beraber bulunur ve bunlar toplu olarak lignoselulozik maddeler olarak adlandırılır. Farklı şeker ünitelerinin farklı şekillerde birleşmesi ile oluşmuş dallı bir heteropolisakkarittir. Selulozda 7000-15000 glukoz molekülü düz zincir şeklinde birleşmişken hemiselulozda yaklaşık 200 farklı şeker birimi kısa zincirler şeklinde birleşmiştir. Hemiselulozlar doğada toplam biyokütlenin %30-35ini oluşturmaktadır. Ksilan, hemiselulozun başlıca bileşenidir (Kulkarni, ve ark., 1999).
Hemiselüloz, 5 C lu pentoz şekerler (ksiloz, arabinoz gibi) ile 6 C lu heksoz şekerler (mannoz,glukoz,galaktoz gibi ) ve şeker asitlerinden oluşmuş heterojen polimerdir. Selülozun aksine kimyasal bakımdan homojen yapı göstermez. Sert odun hemiselülozu daha çok ksilan içerirken yumuşak odun hemiselülozu daha çok glukomannan içermektedir. Dallanma tekrarı ve kompozisyonu ksilanın kaynağına bağlıdır. Değişik kaynaklardaki ksilanların kompozisyonları farklılık gösterir örneğin; Huş ağacı ksilanı: % 89,3 ksiloz, % 1 arabinoz, % 1,4 glukoz, % 8,3 anhidrouronik asit içerir. Pirinç kepeği ksilanı: % 46 ksiloz, % 44,9 arabinoz, % 6,1 galaktoz, % 1,9 glukoz, % 1,1 anhidrouronik asit içerir. Buğday arabinoksilanı: % 65,8 ksiloz, % 33,5 arabinoz, % 0,1 mannoz, % 0,1 galaktoz, % 0,3 glukoz içerir. Mısır lifi ksilanı ;-1,4 bağı ile bağlı ksiloz ünitelerinden oluşmuş kompleks heteroksilanlardan biridir. % 48-54 ksiloz, % 33-35 arabinoz, % 5-11 galaktoz, % 3-6 glukouronik asit içerir.
Ksilan iskelet yapısı yaklaşık % 80i ksiloz ünitelerine C-2 ve/veya C-3 ile bağlı arabinoz veya glukoüronik asitten oluşan monomerik yan zincirden ve arabinoz, ksiloz ve bazende galaktoz ünitelerinden oluşan oligomerik yan zincirden oluşur. Yumuşak odun heteroksilanında arabinofuranosil birimleri p-kumarik asit ve ferulik asitle esterleşmiştir. Sert odun ksilanında ksiloz birimlerinin % 60-70i asetilleşmiştir. Sert odun ksilanının polimerizasyon derecesi (150-200) yumuşak odun ksilanınkinden (70-130) yüksektir (Obembe, ve ark., 2006).
Genel olarak bitkilerde hemiselülozun polimerleşme derecesi selülozdan düşüktür. Ana şekerleri D-ksilopiranoz, D-glukopiranoz, D-galaktopiranoz, L-arabinofuranoz, D-mannopiranoz ve D- glukopiranosiluronik asit ile iz miktarlarda diğer şekerlerdir. Ayrıca asetil ve metil alt gruplarını da içerir. -1,4 bağı ile bağlanarak tekrar eden şekerler -1,2, #946;-1,3 ve -1,6 noktalarında dallanma gösterir. Glukomannan, glukouronoksilan, arabinoglukouronoksilan, arabinogalaktan, galaktoglukomannan şeklinde içerdiği şekerler referans alınarak isimlendirilir. Kenaftaki hemiselülozda iskelet polimeri olan D-ksilopiranoza yan dallarda D-galaktoz ve L-arabinoz bağlıdır. Bambudaki hemiselülozun D-ksilopiranoz ana iskeletinde yan dalları D-glukouronik asit içeren ksiloz şekerine 2 pozisyonda glikozidik bağla tutunmuş ortalama 8 ksiloz ünitesi #946;-1,4 bağı ile bağlanmıştır. Yumuşak odun hemiselülozunun ana iskelet polimer şekerleri D-galaktoz, D-glukoz ve D-mannozdur. Galaktoglukomannan (20 %) başlıca yumuşak odun hemiselülozudur, -1,4 bağı ile bağlı, düz veya az dallıdır. Galaktoz içeren dalla birlikte glukoz ve mannoz polimer iskeletini oluşturur. Galaktoglukomannan galaktoz içeriği bakımından 2 farklı formdadır. Düşük galaktoz formun galaktoz:glukoz:mannoz oranı 0,1:1:4 iken yüksek galaktoz formun oranı 1:1:3tür. Diğer önemli yumuşak odun hemiselüloz polimeri arabinoglukouronoksilan (5-10 %) -1,4 ksilopiranoz birimlerine ortalama her 1-3 ksiloz biriminde L-arabinofuranoza 1-3 dalları ile ve ortalama her 2-10 ksiloz ünitesinde D-glukopiranosiluronik asite 1-2 dalları ile bağlıdır. Sert odunlarda glukomannanın 2-5 %i 1-4 bağlı -D-mannopiranoz ve -D-glukopiranoz birimlerini içerir. Glukoz:mannoz oranı odunun cinsine göre 1:2 ve 1:1 oranında değişir. Kenaftaki ana hemiselüloz sert odun hemiselülozuna benzer. -1,4 D-ksilopiranozla yan dallarda 4-0-metilglukouronik asit (1-2) ile ortalama 13 ksiloz ünitesinde 1 uronik asit grubu tekrar eder. (1-3) bağlı ramnoz ve arabinoz birimleri sonda yer alır fakat doğadaki glikozidik bağı bilinmiyor. Şekil 2.3.de sert odun ve yumuşak odun ksilanı şematize edilmiştir (Saha, 2003; Ebringerova, ve ark., 2005).


Karbonhidratlar




Tanım
Şeker ve benzeri organik maddeleri içine alır
Şekerler 3 #8211; 7 karbon atomu içerirler
Şekerler çok sayıda hidroksil grup ile keton veya aldehit gruba sahiptirler
Şekerler bir araya gelerek polimer yapıları oluştururlar (nişasta)
Şekerler bitki ve hayvan hücreleri tarafından sentezlenebilirler
Şekerler suda çözünürdürler, dolayısı kolayca taşınırlar




Fonksiyonları
Önemli enerji kaynağıdır (ATP)
DNA ve RNA sentezinde (riboz ve deoksiriboz) önemlidirler
Polisakkaritler bitki ve bakterilerin hücre duvarlarında yapısal unsurdurlar (selüloz #8211; kitin)
Yağlar ve proteinlerle birlikte değişik kompleksler kurarlar (glikolipid - glikoprotein)
Kan gruplarının oluşumuna katkı sağlarlar
Hücrelerin birbirlerini tanımalarını sağlar




Sınıflandırılması
Monosakkaritler

Disakkaritler

Trisakkaritler

Oligosakkaritler

Polisakkaritler




1. Monosakkaritler
1.1 Triozlar
1.2 Tetrozlar
1.3 Pentozlar
1.4 Heksozlar
1.5 Heptozlar





1.1 Triozlar
Yapılarında 3 adet C atomu bulunur
Serbest halde bulunmazlar
Bitki ve hayvan hücrelerinde metabolik olaylar esnasında ara ürün madde olarak üretilir (metabolik şeker)




1.3 Pentozlar
Yapılarında 5 adet C atomu bulunur
Riboz, deoksiriboz, ksiloz ve arabinoz
DNA ve RNA#8217;nın yapısında yer alırlar
Riboz aynı zamanda karbonhidrat metabolizmasının önemli bir ara maddesidir.
Riboz, bazı ko-enzimlerin yapısında yer alır (NAD, NADP ve FAD)




1.4 Heksozlar
Yapılarında 6 adet C atomu taşırlar
Glikoz, galaktoz, früktoz ve mannoz
Önemli polisakkaritler heksozlardan meydana gelir (nişasta, glikojen, selüloz)
Suda çözünürdürler, kolayca taşınırlar




1.4.1 Glikoz
Karbonhidratların önemli bir kısmı glikoza çevrilir
Glikoz hayvanların ve insanların kanında dolaşan karbonhidrat formudur
Tabiatta en çok bulunan şekerdir, meyvelerde bulunur, özellikle üzümde üzüm şekeri olarak bilinir
Ticari olarak glikoz nişastanın hidrolize edilmesi ile elde edilir




1.4.2 Galaktoz
Doğada serbest halde bulunmaz, yağlarla bileşik oluştururlar (galaktolipitler)
Bitkilerde kloroplastların yapısında yer alır #8211; fotosentez olayında önemli rol oynar
Hayvanlarda beyin ve sinir dokunun önemli yapı taşlarındadır
Laktozun hidrolizi sonucu açığa çıkar
Laktoz glikoz + galaktoz
Galaktoz meme bezlerinde glikozdan sentezlenir




1.4.3 Früktoz
Doğal olarak oluşan bir ketoheksozdur
Balda serbest olarak bulunur ve bala tat verir
Sükrozun yarısını oluşturur.
Früktozun değişik fosforik asitlerle oluşturduğu bileşikler metabolizma olaylarında önemlidir.




1.4.4 Mannoz
Bitkisel kaynaklı besinlerde çoğunlukla diğer moleküllere bağlı olarak bulunur
Hayvanlarda ince barsak hücre zarının barsak boşluğuna bakan kısmında yer alan mannanları oluşturur.
Kan gruplarını tayin eden maddelerin oluşumunda yer alır




2. Disakkaritler
İki şeker molekülünün bir araya gelmesi ile oluşur.
İki şeker arasında GLİKOZİDİK BAĞ oluşur.
Şekerler değişik şekillerde bir araya gelebilir (#945;- ve #946; glikozidik bağ)
Hayvanlar ve insanlar #946; glikozidik bağları hidrolize eden enzimleri üretemezler.




Disakkarit formları
Maltoz = -glikoz (1-4) #945;-glikoz
İzomaltoz = -glikoz (1-6) #945;-glikoz

Sükroz = -glikoz (1-2) #946;-früktoz

Laktoz = -glikoz (4-1) #946;-galaktoz

Selobiyoz = #946;-glikoz (1-4) #946;-glikoz




2.1 Sükroz
Glikoz ve früktozdan meydana gelir
Şeker pancarı ve kamışında bolca bulunur. Çay şekeri olarak bilinir.
Şeker üretimi sırasında kristalizasyon aşamasından sonra elde edilen koyu kahverengi sıvıya MELAS adı verilir.




2.2 Maltoz ve izomaltoz
Serbest halde bulunmazlar, nişastanın hidrolizi neticesinde oluşur
Ağız içinde ve ince barsakta nişasta sindirimi
Çimlenen tohumlarda yüksek miktarda bulunur, özellikle bira üretiminde açığa çıkar, bu yüzden MALT ŞEKERİ#8217;de denilmektedir.

Maltoz




2.3 Selobiyoz
Selüloz molekülünün hidrolizi sonucu ara madde olarak açığa çıkar
Selobiyoz, selobiyaz enzimi vasıtasıyla iki molekül glikoza hidrolize edilir




2.4 Laktoz
Glikoz ve galaktozdan oluşur
Süt şekeri, yeni doğanlar için enerji kaynağı
Sindirim kanalını uyarır, fizyolojik gelişimi sağlar
Patojen bakterilerin çoğalmasını önler
Emilimi düşüktür, ishal şekillenebilir
Laktoza toleransı olmayan bireyler mevcuttur




5. Polisakkaritler
Bir çok şeker molekülünün bir araya gelmesi ile oluşur
Glikoz en çok bulunan şekerdir ve polisakkaritin tipini (formu) tayin eder.
glikozdan meydana gelenler fiziksel olarak dayanıklı, suda çözünmez ve sindirime dirençlidir (selüloz)




Mannoz, früktoz, galaktoz, ksiloz, arabinoz
Glukozamin, galaktozamin, galakturonik asit, glikuronik asit ve N-asetil muramik asit

Bir çok polisakkarit tek tip şekerden meydana gelir ve HOMOPOLİSAKKARİT olarak adlandırılır (nişasta, selüloz, glikojen, ksilan, araban).
Birden çok şeker tipi içerenlere HETEROPOLİSAKKARİT denir (hemiselüloz, pektin)




Bazı polisakkaritler dallanma gösterir, bu tür yapılara DEPO POLİSAKKARİTLER denir (nişasta, glikojen)

Dallanma göstermeyenlere ise YAPISAL POLİSAKKARİTLER denir (selüloz)




5.1 Nişasta

Depo polisakkarit, homopolisakkarit
Tahıl ve yumrularda bol bulunur
Amiloz ve amilopektin kısımlarından oluşur
Amiloz, 250-300 adet glikozun #945;-(1-4) glikozidik bağla oluşturduğu dallanmamış yapıdır. (%20-30)
Amilopektin, dallanmış yapı gösterir. Amilozdan her 8-9 glikoz ünitesinden sonra #945;-(1-6) glikozidik bağla ayrılır. Her dalda yaklaşık 15-18 adet glikoz bulunur




Nişasta molekülü




Patates hücrelerinde nişasta




5.2 Glikojen
Hayvanlarda karaciğer ve kaslarda yer alan bir depo polisakkarittir
Nişastaya benzer dallanma gösterir, fakat dallanma daha sık aralıklarla gerçekleşir (3-5 glikoz)
Glikojen yapısında 12 000 #8211; 120 000 glikoz taşır
Glikojen metabolizması hormonal kontrol altındadır (insülin x glukagon)




5.3 Selüloz
Doğada en çok bulunan polisakkarittir. Bitkilerde organik maddenin %50 sini oluşturur.
Hayvanlar ve insanlar bu polimeri hidrolize edecek enzimleri üretemez.
Ruminant hayvanların ön mide (rumen ve retikulum) adı verilen kısmında yaşayan mikroorganizmalar tarafından salgılanan enzimler hidrolize eder. (selülaz enzimi)
Bir selüloz molekülü 2000-8000 adet glikoz içerir