glikoz - Glucose

d -Glikoz
Alpha-D-Glucopyranose.svg
a- d- glukopiranozun Haworth projeksiyonu
D-glikoz zinciri-2D-Fischer.png
Fischer projeksiyon arasında d -glükoz
İsimler
Telaffuz / l Û k z / , / ɡ l Û k s /
IUPAC adı
Tercih edilen IUPAC adı
Doğal ürünler için PIN'ler tanımlanmamıştır.
Diğer isimler
tanımlayıcılar
3B model ( JSmol )
3DMet
Kısaltmalar glc
1281604
chebi
CHEMBL
Kimyasal Örümcek
AT Numarası
83256
fıçı
glikoz
RTECS numarası
ÜNİİ
  • InChI=1S/C6H12O6/c7-1-2-3(8)4(9)5(10)6(11)12-2/h2-11H,1H2/t2-,3-,4+,5-, 6?/m1/s1 KontrolY
    Anahtar: WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N KontrolY
  • OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O
  • C([C@H]1[C@H]([C@H]([C@H]([C@H](O1)O)O)O)O)O
Özellikler
6 H 12 O 6
Molar kütle 180.156  g/mol
Dış görünüş Beyaz toz
Yoğunluk 1.54 g / cc 3.
Erime noktası α- d -Glikoz: 146 °C (295 °F; 419 K)
β- d -Glikoz: 150 °C (302 °F; 423 K)
909 g/L (25 °C (77 °F))
-101.5×10 −6  cm 3 /mol
8.6827
Termokimya
218.6 J/(K·mol)
Std molar
entropi
( S o 298 )
209,2 J/(K·mol)
Std
oluşum entalpisi
f H 298 )
-1271 kJ/mol
2.805 kJ/mol (670 kcal/mol)
Farmakoloji
B05CX01 ( WHO ) V04CA02 ( WHO ), V06DC01 ( WHO )
Tehlikeler
Güvenlik Bilgi Formu ICSC 08655
NFPA 704 (ateş elması)
0
1
0
Aksi belirtilmediği sürece, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
KontrolY doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları

Glikoz basit bir şeker ile molekül formülü 6 H 12 O 6. Glikoz, karbonhidratların bir alt kategorisi olan en bol bulunan monosakkarittir . Glikoz özellikle yapılır bitkiler ve en çok yosun sırasında fotosentez yapmak için kullanılan güneş ışığı, enerji kullanılarak, su ve karbon dioksitten selüloz olarak hücre duvarlarının , dünyanın en bol karbonhidrat.

In enerji metabolizması , glikoz tüm enerjinin en önemli kaynağıdır organizmalar . Metabolizma için glikoz bir polimer olarak , bitkilerde esas olarak nişasta ve amilopektin olarak ve hayvanlarda glikojen olarak depolanır . Glikoz, hayvanların kanında kan şekeri olarak dolaşır . Glikozun doğal olarak oluşan formu d- glukozdur, l- glukoz ise sentetik olarak nispeten küçük miktarlarda üretilir ve daha az önemlidir. Glikoz, altı karbon atomu ve bir aldehit grubu içeren bir monosakkarittir ve bu nedenle bir aldoheksozdur . Glikoz molekülü açık zincirli (asiklik) ve ayrıca halkalı (siklik) formda bulunabilir. Glikoz doğal olarak oluşur ve meyvelerde ve bitkilerin diğer kısımlarında serbest halde bulunur. Hayvanlarda, glukoz olarak bilinen bir işlemde glikojenin parçalanması salınır glikojenoliz .

İntravenöz şeker çözeltisi olarak glikoz, bir sağlık sisteminde ihtiyaç duyulan en güvenli ve en etkili ilaçlar olan Dünya Sağlık Örgütü'nün Temel İlaçlar Listesi'nde yer almaktadır . Sodyum klorür ile kombinasyon halinde de listede yer almaktadır.

Glikoz adı, Eski Yunanca γλεῦκος (gleûkos, "şarap, şıra"), γλυκύς (glykýs, "tatlı") türetilmiştir. " -ose " soneki , bir şekeri ifade eden kimyasal bir sınıflandırıcıdır.

Tarih

Glikoz ilk olarak 1747'de Alman kimyager Andreas Marggraf tarafından kuru üzümden izole edildi . Glikoz 1792'de Johann Tobias Lowitz tarafından üzümlerde keşfedildi ve şeker kamışından (sakaroz) farklı olarak ayırt edildi. Glikoz, 1838'de Jean Baptiste Dumas tarafından ortaya atılan ve kimya literatürüne hakim olan bir terimdir . Friedrich August Kekulé dekstroz terimini önerdi (Latince dexter = sağdan), çünkü sulu glikoz çözeltisinde doğrusal polarize ışık düzlemi sağa çevrilir. Buna karşılık, d- fruktoz (bir ketoheksoz) ve l- glukoz, doğrusal polarize ışığı sola çevirir. Lineer polarize ışık düzleminin dönüşüne göre önceki gösterim ( d ve l -isimlendirme) daha sonra karbonil grubundan en uzak asimetrik merkezin mutlak konfigürasyonunu ifade eden d - ve l - notasyonu lehine terk edildi. ve d- veya l- gliseraldehit konfigürasyonu ile uyumlu olarak .

Glikoz birçok organizmanın temel bir gereksinimi olduğundan, kimyasal yapısının ve yapısının doğru bir şekilde anlaşılması, organik kimyada genel bir ilerlemeye büyük ölçüde katkıda bulunmuştur . Bu anlayış, büyük ölçüde , bulguları nedeniyle 1902 Nobel Kimya Ödülü'nü alan Alman kimyager Emil Fischer'in araştırmaları sonucunda ortaya çıktı. Glikoz sentezi organik malzemenin yapısını oluşturdu ve sonuç olarak Jacobus Henricus van 't Hoff'un kimyasal kinetik teorilerinin ve karbon taşıyan moleküllerdeki kimyasal bağların düzenlemelerinin ilk kesin doğrulamasını oluşturdu . 1891 ve 1894 yılları arasında Fischer , Van 't Hoff'un asimetrik karbon atomları teorisini uygulayarak bilinen tüm şekerlerin stereokimyasal konfigürasyonunu oluşturdu ve olası izomerleri doğru bir şekilde tahmin etti . İsimler başlangıçta doğal maddelere atıfta bulundu. Enantiyomerlerine, mutlak stereokimya (örneğin Fischer terminolojisi, d / l terminolojisi) dikkate alınarak sistematik terminolojilerin tanıtılmasıyla aynı isim verildi .

Otto Meyerhof , glikoz metabolizmasını keşfettiği için 1922'de Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü aldı . Hans von Euler-Chelpin , 1929'da Arthur Harden ile birlikte "şekerin fermantasyonu ve şekerlerinin fermantasyonu üzerine araştırmaları nedeniyle Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü. Bu süreçte enzimlerin payı". 1947'de Bernardo Houssay (hipofiz bezinin glikoz ve türetilmiş karbonhidratların metabolizmasındaki rolünü keşfettiği için) ve Carl ve Gerty Cori (glikojenin glikozdan dönüşümünü keşfettikleri için) Nobel Ödülü'nü aldı. Fizyoloji veya Tıp. 1970 yılında Luis Leloir , karbonhidratların biyosentezinde glikoz türevli şeker nükleotitlerinin keşfinden dolayı Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü.

Kimyasal özellikler

Glikoz , suda ve asetik asitte yüksek oranda çözünür , ancak metanol ve etanolde az çözünür olan beyaz veya renksiz katılar oluşturur . 146 °C'de (295 °F) ( α ) ve 150 °C'de (302 °F) ( β ) erirler ve 188 °C'den (370 °F) başlayarak çeşitli uçucu ürünlerin salınmasıyla ayrışırlar ve sonuçta bir kalıntı bırakırlar. arasında karbon .

Altı karbon atomu ile, monosakkaritlerin bir alt kategorisi olan bir heksoz olarak sınıflandırılır . d -glükoz onaltı biridir aldoheksoz stereoizomerler . D - izomer , d olarak da bilinen -glükoz, dekstroz , doğada yaygın olarak ortaya çıkar, fakat L -izomer, l -glükoz , değildir. Glikoz, süt şekeri ( laktoz ), şeker kamışı ( sakkaroz ), maltoz , selüloz , glikojen vb. gibi karbonhidratların hidrolizi ile elde edilebilir . Dekstroz, ticari olarak ABD ve Japonya'da mısır nişastasından, Avrupa'da patates ve buğday nişastasından üretilir. , ve tropikal bölgelerde tapyoka nişastasından . Üretim prosesi, bir jet içinde kontrollü pH'da basınçlı buharlama yoluyla hidrolizi ve ardından daha fazla enzimatik depolimerizasyon kullanır. Bağlanmamış glikoz balın ana bileşenlerinden biridir . Glikozun tüm formları renksizdir ve suda, asetik asitte ve diğer birçok çözücüde kolayca çözünür . Metanol ve etanolde çok az çözünürler .

Yapı ve isimlendirme

Glikozun mutarotasyonu.

Glikoz genellikle kapalı bir piran halkası (dekstroz hidrat) ile bir monohidrat olarak katı halde bulunur . Sulu çözeltide ise, küçük ölçüde bir açık zincirdir ve ağırlıklı olarak , birbirine dönüşen α- veya β- piranoz olarak bulunur (bkz. mutarotasyon ). Sulu çözeltilerden bilinen üç form kristalleştirilebilir: a-glukopiranoz, β-glukopiranoz ve β-glukopiranoz hidrat. Glikoz, laktoz ve sakaroz (kamış veya pancar şekeri) disakkaritlerinin , rafinoz gibi oligosakkaritlerin ve nişasta ve amilopektin , glikojen veya selüloz gibi polisakkaritlerin yapı taşıdır . Cam geçiş sıcaklığı glikoz, 31 ° C ve Gordon-Taylor sabiti (iki maddenin bir karışımı, farklı kütle oranlarının için cam geçiş sıcaklığının tahmini için bir deneysel olarak belirlenen sabit) 4.5 olmasıdır.

Karşılaştırmada d- glukoz formları ve projeksiyonları
Natta projeksiyonu Haworth projeksiyonu
D-Glikoz Keilstrich.svg Alpha-D-Glucofuranose.svg
α- d- glukofuranoz
Beta-D-Glucofuranose.svg
β- d- glukofuranoz
Alpha-D-Glucopyranose.svg
α- d- glukopiranoz
Beta-D-Glucopyranose.svg
β- d- glukopiranoz
α- d -Glukopiranoz (1) Tollens /Fischer (2) Haworth projeksiyonu (3) sandalye şekli (4) stereokimyasal görünüm
Alfa glikoz görünümleri.svg

Açık zincir formu

Glikoz hem düz zincir hem de halka şeklinde bulunabilir.

Açık zincirli glikoz formu, sulu bir çözeltideki glikoz moleküllerinin %0.02'sinden daha azını oluşturur. Gerisi iki siklik hemiasetal formdan biridir. Bunu ise açık zincirli formda, glukoz molekülü, bir açık (aksine sahip siklik Cı-1, bir parçası olan altı karbon atomlu) dalsız omurgasını aldehid grubu H (C = O) -. Bu nedenle, glikoz ayrıca bir aldoz veya bir aldheksoz olarak sınıflandırılır . Aldehit grubu glikozu indirgeyici şeker yapar ve Fehling testi ile pozitif reaksiyon verir .

döngüsel formlar

Glikozun döngüsel formları
.

Soldan sağa: Haworth projeksiyonlar ve top ve sopa α- ve β- yapılarının Anomerlerin arasında D -glucopyranose (üst satır) ve D (alt sıra) -glucofuranose

Çözeltilerde, açık zincirli glikoz formu (" D -" veya " L -") , her biri bir oksijen atomu ile kapatılmış bir karbon halkası içeren birkaç siklik izomer ile dengede bulunur . Ancak sulu çözeltide glikoz moleküllerinin %99'dan fazlası piranoz formları halinde bulunur. Açık zincir formu yaklaşık %0.25 ile sınırlıdır ve furanoz formları ihmal edilebilir miktarlarda mevcuttur. "Glikoz" ve " D- glukoz" terimleri genellikle bu siklik formlar için de kullanılır. Halka , aldehit grubu (C-1'de) ile C-4 veya C-5 hidroksil grubu arasında bir intramoleküler nükleofilik ekleme reaksiyonu ile açık zincir formundan ortaya çıkar ve bir hemiasetal bağlantı, -C(OH)H− oluşturur. O−.

C-1 ve C-5 arasındaki reaksiyon , türevlendirilmiş bir piran iskeleti içeren bir monosakarit şeker (dolayısıyla "-oz") olan bir piranoz adı verilen altı üyeli bir heterosiklik sistem verir . C-1 arasında (daha nadir) reaksiyon, C-4 verimler siklik eter adını beş elemanlı furanoz halka furan . Her iki durumda da, hidroksilin açık molekülün geri kalanıyla değiştirildiği son karbon (C-4 veya C-5) dışında halkadaki her karbona bir hidrojen ve bir hidroksil eklenmiş (ki bu -(C( CH 2 OH)HOH)−H veya -(CHOH)−H sırasıyla).

Halka kapama reaksiyonu, "α-" ve "β-" olarak gösterilen iki ürün verebilir. Haworth projeksiyonunda bir glukopiranoz molekülü çizildiğinde, "α-" işareti, C-1'e bağlı hidroksil grubunun ve - CH 2 halkanın düzleminin karşılıklı yanları (bir C-5 yalan de OH grubu trans- düzenleme), uçakta (a aynı tarafında olduğu, bu arada "β-" anlamına gelir cis düzeni). Bu nedenle, açık zincirli D- glukoz izomeri , dört farklı siklik izomerin ortaya çıkmasına neden olur: a- D- glukopiranoz, β- D- glukopiranoz, a- D- glukofuranoz ve β- D- glukofuranoz. Bu beş yapı dengede bulunur ve birbirine dönüşür ve karşılıklı dönüşüm asit katalizi ile çok daha hızlıdır .

D-glukopiranozun α- ve β- anomerleri arasındaki asit katalizli dinamik denge için yaygın olarak önerilen ok itme mekanizması

α- (solda) ve β- (sağda) D -glukopiranozun sandalye konformasyonları

Diğer açık zincirli izomer L- glukoz, benzer şekilde , her biri karşılık gelen D- glukozun ayna görüntüsü olan dört farklı L- glukoz siklik formuna yol açar.

Glukopiranoz halkası (a veya β), sikloheksanın "sandalye" ve "tekne" biçimlerine benzer şekilde birkaç düzlemsel olmayan şekil alabilir . Benzer şekilde, glukofuranoz halkası, siklopentanın "zarf" biçimlerine benzer çeşitli şekiller alabilir .

Katı halde, sadece glukopiranoz formları gözlenir.

Gibi glukofuranoz bazı türevleri, 1,2- O -isopropylidene- D -glucofuranose olan kararlı ve kristalin katı madde olarak saf olarak elde edilebilir. Örneğin, a-D-glukozun para- tolilboronik asit H ile reaksiyonu
3
C
-( C
6
H
4
)− B(OH)
2
4 katlı ester a-D-glukofuranoz-1,2-3,5-bis( p- tolilboronat) verecek şekilde normal piranoz halkasını yeniden oluşturur .

Mutarotasyon

Mutarotasyon: d- glukoz molekülleri birbirine epimerik (= diastereomerik) olan siklik hemiasetaller olarak bulunur. α:β epimerik oranı 36:64'tür. a-D-glukopiranozda (solda), mavi etiketli hidroksi grubu anomerik merkezde eksenel konumdayken, β-D-glukopiranozda (sağda) mavi etiketli hidroksi grubu, anomerik merkezde ekvator konumundadır. anomerik merkez.

Mutarotasyon, halka oluşturma reaksiyonunun geçici olarak tersine çevrilmesiyle oluşur, bu da açık zincir formuyla sonuçlanır ve ardından halkanın yeniden şekillendirilmesinden oluşur. Halka kapatma adımı, açma adımı tarafından yeniden oluşturulandan farklı bir −OH grubu kullanabilir (böylece piranoz ve furanoz formları arasında geçiş yapılır) veya C-1'de oluşturulan yeni hemiasetal grup, orijinal olanla aynı veya zıt el kullanılabilirliğine sahip olabilir. (böylece α ve β formları arasında geçiş). Bu nedenle, açık zincir formu çözeltide zorlukla saptanabilir olsa da, dengenin önemli bir bileşenidir.

Açık zincir formu termodinamik olarak kararsızdır ve kendiliğinden döngüsel formlara izomerleşir . (Her ne kadar halka kapanma reaksiyonu teoride dört veya üç atomlu halkalar oluşturabilse de, bunlar oldukça gergin olacaktır ve pratikte gözlenmezler.) Oda sıcaklığındaki çözeltilerde , dört döngüsel izomer, saatlerden oluşan bir zaman ölçeğinde birbirine dönüşür, mutarotasyon adı verilen bir süreçte . Herhangi bir orandan başlayarak, karışım sabit bir α:β 36:64 oranına yakınsar. Anomerik etkinin etkisi olmasaydı oran α:β 11:89 olurdu . Mutarotasyon, 0 °C'ye (32 °F) yakın sıcaklıklarda oldukça yavaştır.

Optik Aktivite

İster suda ister katı halde olsun, d -(+)-glikoz dekstrorotatördür , yani ışık kaynağına doğru bakıldığında polarize ışığın yönünü saat yönünde döndürecektir. Etki, moleküllerin kiralitesinden kaynaklanmaktadır ve aslında ayna görüntüsü izomeri, l -(-)-glukoz, aynı miktarda sola dönmektedir (polarize ışığı saat yönünün tersine döndürür). Beş tautomerin her biri için etkinin gücü farklıdır .

Not d ön eki bileşiğinin optik özelliklerine doğrudan ilgili değildir -. Bu, C-5 kiral merkezinin d- gliseraldehit ile aynı kullanıma sahip olduğunu gösterir (ki bu, dekstrorotator olduğu için bu şekilde etiketlenmiştir). d- glukozun dekstrorotator olması gerçeği, sadece C-5'in değil, onun dört kiral merkezinin birleşik etkisidir; ve gerçekten de diğer d- aldohexose'ların bazıları levorotatordur.

Saf α- d glikozun +112.2°·ml/(dm·g) özgül bir dönüş açısı, +17.5°·ml/( saf β-D- glikozu) olduğundan, iki anomer arasındaki dönüşüm bir polarimetrede gözlemlenebilir. dm·g). Mutarotasyon nedeniyle belirli bir süre sonra dengeye ulaşıldığında, dönme açısı +52.7°·ml/(dm·g) olur. Asit veya baz ekleyerek, bu dönüşüm çok hızlandırılır. Dengeleme, açık zincirli aldehit formu aracılığıyla gerçekleşir.

izomerizasyon

Seyreltik sodyum hidroksit veya diğer seyreltik bazlarda, monosakkaritler mannoz , glikoz ve fruktoz birbirine dönüşür (bir Lobry de Bruyn-Alberda-Van Ekenstein dönüşümü yoluyla ), böylece bu izomerler arasında bir denge oluşur. Bu reaksiyon, bir endiol yoluyla ilerler :

Glikoz-Fruktoz-Mannoz-izomerizasyonu

biyokimyasal özellikler

Glikoz en bol bulunan monosakkarittir. Glikoz aynı zamanda çoğu canlı organizmada en yaygın olarak kullanılan aldoheksozdur . Bunun olası bir açıklaması, glikozun, proteinlerin amin gruplarıyla spesifik olmayan bir şekilde reaksiyona girme eğiliminin diğer aldoheksozlardan daha düşük olmasıdır . Bu reaksiyon – glikasyon – birçok proteinin fonksiyonunu bozar veya yok eder, örneğin glike hemoglobinde . Glikozun düşük glikasyon oranı, diğer aldoheksozlara kıyasla daha kararlı bir döngüsel forma sahip olmasına bağlanabilir , yani reaktif açık zincir formunda olduğundan daha az zaman harcar . Glikozun tüm aldoheksozların en kararlı halkalı formuna sahip olmasının nedeni, hidroksi gruplarının ( d- glukozun anomerik karbonundaki hidroksi grubu hariç) ekvatoral konumda olmasıdır . Muhtemelen, glikoz en bol bulunan doğal monosakarittir, çünkü diğer monosakaritlere göre proteinlerle daha az glikolizedir. Diğer bir hipotez, ekvator pozisyonunda β- d- glukoz formunda beş hidroksi ikame edicisinin tümüne sahip olan tek d- aldheksoz olan glikozun, örneğin esterifikasyon veya asetal oluşumu için kimyasal reaksiyonlar için daha kolay erişilebilir olmasıdır . Bu nedenle d- glukoz da doğal polisakkaritlerde (glikanlar) oldukça tercih edilen bir yapı taşıdır . Sadece glikozdan oluşan polisakkaritlere glukanlar denir .

Glikoz, bitkiler tarafından güneş ışığı, su ve karbondioksit kullanılarak fotosentez yoluyla üretilir ve tüm canlı organizmalar tarafından enerji ve karbon kaynağı olarak kullanılabilir. Bununla birlikte, çoğu glikoz serbest formunda değil, polimerleri, yani laktoz, sakaroz, nişasta ve enerji rezerv maddeleri olan diğerleri ve bitkilerde veya mantarlarda hücre duvarının bileşenleri olan selüloz ve kitin formunda bulunur. ve sırasıyla eklembacaklılar . Bu polimerler, enzimler kullanılarak hayvanlar, mantarlar ve bakteriler tarafından gıda alımı sırasında glikoza parçalanır. Tüm hayvanlar, ihtiyaç duyulduğunda, belirli öncüllerden kendileri de glikoz üretebilir. Nöronlar , renal medulla hücreleri ve eritrositler , enerji üretimi için glikoza bağlıdır. Yetişkin insanlarda, yaklaşık 4 g'ı kanda bulunan yaklaşık 18 g glikoz vardır. Bir yetişkinin karaciğerinde 24 saat içinde yaklaşık 180 ila 220 g glikoz üretilir.

Diyabetin uzun vadeli komplikasyonlarının çoğu (örneğin körlük , böbrek yetmezliği ve periferik nöropati ) muhtemelen proteinlerin veya lipidlerin glikasyonundan kaynaklanmaktadır . Buna karşılık, proteine enzimle düzenlenen şeker ilavesine glikosilasyon denir ve birçok proteinin işlevi için gereklidir.

Kavrama

Yutulan glikoz başlangıçta insanlarda dilde tatlı tat için reseptöre bağlanır. T1R2 ve T1R3 proteinlerinin bu kompleksi, glikoz içeren gıda kaynaklarını tanımlamayı mümkün kılar. Glikoz esas olarak gıdalardan gelir - gıdanın dönüştürülmesiyle günde yaklaşık 300 g üretilir, ancak aynı zamanda vücut hücrelerindeki diğer metabolitlerden de sentezlenir. İnsanlarda ve glikoz içeren polisakkaritler dökümü işleminde zaten kısmen olur çiğneme yoluyla amilaz içerdiği, tükürük , hem de tarafından maltaz , laktaz ve sukraz ile fırça sınır arasında ince bağırsak . Glikoz, birçok karbonhidratın yapı taşıdır ve belirli enzimler kullanılarak onlardan ayrılabilir. Glikozidazların bir alt grubu olan glikosidazlar, önce uzun zincirli glikoz içeren polisakaritlerin hidrolizini katalize ederek terminal glikozu uzaklaştırır. Buna karşılık, disakkaritler çoğunlukla spesifik glikosidazlar tarafından glikoza parçalanır. Parçalayıcı enzimlerin adları genellikle belirli poli- ve disakkaritten türetilir; diğerlerinin yanı sıra, polisakkarit zincirlerinin bozunması için amilazlar (adını nişastanın bir bileşeni olan amilozdan alır), selülazlar (selülozdan sonra adlandırılır), kitinazlar (kitinden sonra adlandırılır) ve daha fazlası vardır. Ayrıca disakkaritlerin parçalanması için maltaz, laktaz, sukraz, trehalaz ve diğerleri vardır. İnsanlarda, glikozidazları kodlayan yaklaşık 70 gen bilinmektedir. Glikojen, sfingolipidler , mukopolisakkaritler ve poli( ADP-riboz ) sindirimi ve parçalanmasında işlevleri vardır . İnsanlar selülaz, kitinaz veya trehalaz üretmezler ama bağırsak florasındaki bakteriler yapar.

Hücrelerin hücre zarlarına ve hücre bölmelerinin zarlarına girmek veya çıkmak için glikoz, ana kolaylaştırıcı süper ailesinden özel taşıma proteinleri gerektirir . İnce bağırsakta (daha doğrusu jejunumda ), glukoz, sodyum/glukoz kotransporter 1 (SGLT1) aracılığıyla sodyum iyon-glikoz symport adı verilen ikincil bir aktif taşıma mekanizması aracılığıyla glukoz taşıyıcıları yardımıyla bağırsak epiteline alınır . Glikoz taşıyıcı GLUT2 yoluyla bağırsak epitel hücrelerinin bazolateral tarafında daha fazla transfer meydana gelir ve ayrıca karaciğer hücrelerine , böbrek hücrelerine, Langerhans adacıklarının hücrelerine , nöronlara , astrositlere ve tanisitlere alım gerçekleşir . Glikoz, portal ven yoluyla karaciğere girer ve orada hücresel glikojen olarak depolanır. Karaciğer hücresinde, hücreyi terk edemeyen glukoz 6-fosfat oluşturmak için 6. pozisyonda glukokinaz tarafından fosforile edilir . Glikoz 6-fosfataz , glikoz 6-fosfatı yalnızca karaciğerde tekrar glikoza dönüştürebilir, böylece vücut yeterli bir kan şekeri konsantrasyonunu koruyabilir. Diğer hücrelerde alım, 14 GLUT proteininden biri yoluyla pasif taşıma yoluyla gerçekleşir. Diğer hücre tiplerinde, fosforilasyon bir heksokinaz aracılığıyla gerçekleşir , bunun üzerine glikoz artık hücre dışına yayılamaz.

Glikoz taşıyıcı GLUT1 , çoğu hücre tipi tarafından üretilir ve sinir hücreleri ve pankreatik β-hücreleri için özellikle önemlidir . GLUT3 , sinir hücrelerinde yüksek oranda eksprese edilir. Kan dolaşımındaki glikoz, GLUT4 tarafından kas hücrelerinden ( iskelet kası ve kalp kası ) ve yağ hücrelerinden alınır . GLUT14 sadece testislerde ifade edilir . Fazla glikoz parçalanır ve trigliserit olarak depolanan yağ asitlerine dönüştürülür . Olarak böbrekler , idrardaki glikoz SGLT1 ve üzerinden emilir SGLT2 apikal hücre zarlarında ve taban hücre zarlarında GLUT2 üzerinden iletilen. Böbrek glukoz geri emiliminin yaklaşık %90'ı SGLT2 yoluyla ve yaklaşık %3'ü SGLT1 yoluyladır.

biyosentez

Gelen bitkiler ve bazı prokaryotlarda , glikoz ürünüdür fotosentez . Glikoz ayrıca glikojen (hayvanlarda ve mantarlarda ) veya nişasta (bitkilerde) gibi polimerik glikoz formlarının parçalanmasıyla da oluşur . Glikojenin parçalanmasına glikojenoliz , nişastanın parçalanmasına nişasta parçalanması denir.

İki ila dört karbon atomu (C) içeren moleküllerle başlayan ve altı karbon atomu içeren glikoz molekülünde sona eren metabolik yola glukoneogenez denir ve tüm canlı organizmalarda meydana gelir. Daha küçük başlangıç ​​malzemeleri, diğer metabolik yolların sonucudur. Nihayetinde neredeyse tüm biyomoleküller , fotosentez sırasında bitkilerde karbondioksitin asimilasyonundan gelir. α- d- glukoz oluşumunun serbest enerjisi, mol başına 917,2 kilojul'dür. İnsanlarda glukoneogenez, karaciğer ve böbrekte olduğu gibi diğer hücre tiplerinde de meydana gelir. Karaciğerde yaklaşık 150 g glikojen, iskelet kasında yaklaşık 250 g depolanır. Bununla birlikte, glikojenin bölünmesi üzerine kas hücrelerinde salınan glikoz, glikoz heksokinaz tarafından fosforile edildiğinden dolaşıma iletilemez ve fosfat grubunu çıkarmak için bir glikoz-6-fosfataz eksprese edilmez. Glikozdan farklı olarak, glikoz-6-fosfat için taşıma proteini yoktur. Glukoneogenez, organizmanın enerji tüketirken laktat veya belirli amino asitler dahil olmak üzere diğer metabolitlerden glikoz oluşturmasını sağlar . Renal tübüler hücreler de glikoz üretebilir.

glikoz bozulması

Glikoz metabolizması ve süreçteki çeşitli formları
Glikoz içeren bileşikler ve izomerik formlar, nişasta , glikojen , disakkaritler ve monosakkaritler dahil olmak üzere bağırsaklarda vücut tarafından sindirilir ve alınır .
Glikoz esas olarak karaciğerde ve kaslarda glikojen olarak depolanır. Dokularda serbest glikoz olarak dağıtılır ve kullanılır.

İnsanlarda glukoz, glikoliz ve pentoz fosfat yolu ile metabolize edilir. Glikoliz, küçük varyasyonlarla tüm canlı organizmalar tarafından kullanılır ve tüm organizmalar monosakkaritlerin parçalanmasından enerji üretir. Metabolizmanın daha sonraki seyrinde, oksidatif dekarboksilasyon , sitrik asit döngüsü (eşanlamlı Krebs döngüsü ) ve solunum zinciri yoluyla su ve karbondioksite tamamen parçalanabilir . Bunun için yeterli oksijen yoksa, hayvanlarda glikoz bozunması laktik asit fermantasyonu yoluyla anaerobik laktata dönüşür ve daha az enerji açığa çıkarır. Kas laktat, glukoneogenezin meydana geldiği memelilerde kan dolaşımı yoluyla karaciğere girer ( Cori döngüsü ). Yüksek bir glikoz kaynağı ile , Krebs döngüsünden gelen metabolit asetil-CoA , yağ asidi sentezi için de kullanılabilir . Glikoz ayrıca vücudun esas olarak karaciğer ve iskelet kasında bulunan glikojen depolarını yenilemek için kullanılır. Bu süreçler hormonal olarak düzenlenir.

Diğer canlı organizmalarda, başka fermantasyon biçimleri meydana gelebilir. Escherichia coli bakterisi , tek karbon kaynağı olarak glikoz içeren besin ortamında büyüyebilir. Bazı bakterilerde ve modifiye formda, ayrıca arkelerde, glikoz Entner-Doudoroff yolu yoluyla parçalanır .

Hücrelerde bir enerji kaynağı olarak glikoz kullanımı, aerobik solunum, anaerobik solunum veya fermantasyon yoluyla olur. Glikolizin ilk basamağı, glikozun bir heksokinaz tarafından glikoz 6-fosfat oluşturmak üzere fosforilasyonudur . Glikozun ani fosforilasyonunun ana nedeni, yüklü fosfat grubu glikoz 6-fosfatın hücre zarından kolayca geçmesini engellediği için hücre dışına difüzyonunu önlemektir . Ayrıca, yüksek enerjili fosfat grubunun eklenmesi, daha sonraki glikoliz adımlarında sonraki parçalanma için glikozu aktive eder. En fizyolojik koşullar , bu reaksiyon geri döndürülemez.

Anaerobik solunumda, bir glikoz molekülü iki ATP molekülünün net kazancını üretir (glikoliz sırasında substrat düzeyinde fosforilasyon yoluyla dört ATP molekülü üretilir, ancak işlem sırasında kullanılan enzimler için iki tanesi gereklidir). Aerobik solunumda, bir glikoz molekülü, oksidatif fosforilasyon yoluyla (organizmaya bağlı olarak) maksimum net 30 veya 32 ATP molekülü üretimi meydana geldiğinden çok daha karlıdır.

İlgili makalelere bağlantı vermek için aşağıdaki genlere, proteinlere ve metabolitlere tıklayın.

[[Dosya:
GlikolizGlukoneogenez_WP534go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to WikiPathways go to article go to Entrez go to article
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
GlikolizGlukoneogenez_WP534go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to WikiPathways go to article go to Entrez go to article
|alt=Glikoliz ve Glukoneogenez düzenle ]]
Glikoliz ve Glukoneogenez edit

Tümör hücreleri genellikle nispeten hızlı büyür ve glikoliz yoluyla ortalamanın üzerinde bir miktarda glikoz tüketir, bu da oksijen varlığında bile memelilerde fermentasyonun son ürünü olan laktat oluşumuna yol açar. Bu etkiye Warburg etkisi denir . Tümörlerde artan glikoz alımı için çeşitli SGLT ve GLUT aşırı üretilir.

Olarak maya , etanol bile oksijenin varlığında, yüksek glikoz konsantrasyonlarında fermente (normal olarak solunum yol açar ama fermentasyon gibi). Bu etkiye Crabtree etkisi denir .

Enerji kaynağı

Glikoz bozunmasında olası ara maddeleri gösteren diyagram; Metabolik yollar turuncu: glikoliz, yeşil: Entner-Doudoroff yolu, fosforile edici, sarı: Entner-Doudoroff yolu, fosforile etmeyen

Glikoz biyolojide her yerde bulunan bir yakıttır . Aerobik solunum , anaerobik solunum (bakterilerde) veya fermantasyon yoluyla bakterilerden insanlara kadar organizmalarda bir enerji kaynağı olarak kullanılır . Glikoz, aerobik solunum yoluyla insan vücudunun temel enerji kaynağıdır ve gram başına yaklaşık 3.75  kilokalori (16  kilojul ) besin enerjisi sağlar . Karbonhidratların (örneğin nişasta) parçalanması , çoğu glikoz olan mono- ve disakkaritleri verir . Yoluyla glikoliz ve sonraki reaksiyonlarda sitrik asit döngüsü ve oksidatif fosforilasyon , glikoz olduğu oksitlenmiş sonunda formu , karbon dioksit ve su çoğunlukla şeklinde enerji veren, ATP . İnsülin reaksiyonu ve diğer mekanizmalar, kandaki glikoz konsantrasyonunu düzenler. Glikozun fizyolojik kalori değeri, kaynağa bağlı olarak gram başına 16,2 kilojul ve 15,7 kJ/g (3,74 kcal/g)'dir. Bitki biyokütlesinden karbonhidratların yüksek mevcudiyeti, evrim sırasında, özellikle mikroorganizmalarda, enerji ve karbon depolama glikozunu kullanmak için çeşitli yöntemlere yol açmıştır. Nihai ürünün artık enerji üretimi için kullanılamayacağı farklılıklar mevcuttur. Tek tek genlerin ve bunların gen ürünleri olan enzimlerin mevcudiyeti, hangi reaksiyonların mümkün olduğunu belirler. Glikolizin metabolik yolu hemen hemen tüm canlılar tarafından kullanılır. Glikoliz kullanımında temel bir fark geri kazanımı NADPH için bir indirgeyici anabolizma aksi dolaylı oluşturulabilir gerekir.

Glikoz ve oksijen beyin için neredeyse tüm enerjiyi sağlar , bu nedenle mevcudiyeti psikolojik süreçleri etkiler . Ne zaman glikoz düşüktür , zihinsel çaba gerektiren psikolojik süreçleri (örneğin, kendini kontrol , zahmetli karar verme) bozulmaktadır. Ana enerji kaynağı olarak glikoz ve oksijene bağlı olan beyinde, glikoz konsantrasyonu genellikle 4 ila 6 mM'dir (5 mM, 90 mg/dL'ye eşittir), ancak açlık sırasında 2 ila 3 mM'ye düşer. 1 mM'nin altında konfüzyon ve daha düşük seviyelerde koma oluşur .

Kandaki glikoza kan şekeri denir . Kan şekeri seviyeleri , hipotalamustaki glikoz bağlayıcı sinir hücreleri tarafından düzenlenir . Ek olarak, beyindeki glikoz , accumbens çekirdeğindeki ödül sisteminin glikoz reseptörlerine bağlanır . Glikozun dildeki tatlı reseptöre bağlanması, ya glikoz yoluyla ya da diğer şekerler yoluyla çeşitli enerji metabolizması hormonlarının salınmasını indükler, bu da hücresel alımın artmasına ve kan şekeri düzeylerinin düşmesine neden olur. Yapay tatlandırıcılar kan şekerini düşürmez.

Sağlıklı bir kişinin kısa süreli açlık durumunda, örneğin gece boyunca aç kaldıktan sonra kan şekeri içeriği, yaklaşık 70 ila 100 mg/dL (4 ila 5.5 mM) kandır. Olarak , kan plazması , ölçülen değerler% 10-15 daha yüksek ilgilidir. Ayrıca glikoz kapiller yatağın geçişi sırasında dokuya emildiği için arter kanındaki değerler venöz kandaki konsantrasyonlardan daha yüksektir . Ayrıca kan şekeri tayini için sıklıkla kullanılan kılcal kanda da değerler bazen venöz kandan daha yüksektir. Kanın glikoz içeriği insülin , inkretin ve glukagon hormonları tarafından düzenlenir . İnsülin glikoz seviyesini düşürür, glukagon arttırır. Ayrıca adrenalin , tiroksin , glukokortikoidler , somatotropin ve adrenokortikotropin hormonları glikoz seviyesinde bir artışa neden olur. Glikoz otoregülasyonu olarak adlandırılan hormondan bağımsız bir düzenleme de vardır . Gıda alımından sonra kan şekeri konsantrasyonu artar. Venöz tam kanda 180 mg/dL'nin üzerindeki değerler patolojiktir ve hiperglisemi olarak adlandırılır , 40 mg/dL'nin altındaki değerler ise hipoglisemi olarak adlandırılır . Gerektiğinde glukoz, karaciğer ve böbrek glikojen kaynaklı glukoz-6-fosfattan glukoz-6-fosfataz tarafından kan dolaşımına salınır ve böylece kan glukoz konsantrasyonunun homeostazını düzenler . Olarak geviş getiren hayvanlarda , kan glukoz konsantrasyonu düşük (60 mg / dL sığır ve 40 mg / dl koyun karbonhidrat içine bağırsak florası tarafından daha dönüştürülür, çünkü) kısa zincirli yağ asitleri .

Bazı glikoz astrositler tarafından laktik aside dönüştürülür ve bu daha sonra beyin hücreleri tarafından bir enerji kaynağı olarak kullanılır ; Glikozun bir kısmı bağırsak hücreleri ve kırmızı kan hücreleri tarafından kullanılırken geri kalanı karaciğer , yağ dokusu ve kas hücrelerine ulaşır ve burada emilir ve glikojen olarak depolanır ( insülin etkisi altında ). Karaciğer hücresi glikojeni, glikoza dönüştürülebilir ve insülin düşük olduğunda veya olmadığında kana geri döndürülebilir; kas hücresi glikojeni, enzim eksikliğinden dolayı kana geri dönmez. Gelen yağ hücrelerinin , glukoz bazı sentezlemek güç reaksiyonlar için kullanılan yağ türleri ve diğer amaçları vardır. Glikojen, vücudun "glikoz enerji depolama" mekanizmasıdır, çünkü glikozun kendisinden çok daha fazla "alan verimli" ve daha az reaktiftir.

İnsan sağlığındaki öneminin bir sonucu olarak glikoz, yaygın tıbbi kan testleri olan glikoz testlerinde bir analittir . Kan örneği almadan önce yemek yemek veya oruç tutmak kandaki glikoz analizlerini etkiler; yüksek açlık glikoz kan şekeri seviyesi, prediyabet veya diabetes mellitus belirtisi olabilir .

Glisemik indeks olarak ölçülen sindirilen karbonhidrattan kan glukoz seviyelerine rezorpsiyonu ve dönüşüm hızı, bir göstergesi olan eğri altındaki alan (glukoz, 100 olarak tanımlanmıştır) glikoza kıyasla tüketim sonrası kan glikoz düzeylerinin. Glisemik indeksin klinik önemi tartışmalıdır, çünkü yüksek yağ içeriğine sahip gıdalar karbonhidratların emilimini yavaşlatır ve glisemik indeksi düşürür, örneğin dondurma. Alternatif bir gösterge, karbonhidrat tüketiminin kan insülin seviyeleri üzerindeki etkisi olarak ölçülen insülin indeksidir . Glisemik yük Glisemik indeksi ve tüketilen gıdanın miktarına göre tüketim sonrası kan glukoz düzeylerinin eklenen glukoz miktarı için bir göstergesidir.

haberci

Organizmalar, birkaç önemli maddenin sentezi için bir öncü olarak glikoz kullanır. Nişasta , selüloz ve glikojen ("hayvan nişastası") yaygın glikoz polimerleridir ( polisakkaritler ). Bu polimerlerin bazıları (nişasta veya glikojen) enerji deposu görevi görürken, diğerleri ( bir glikoz türevinden yapılan selüloz ve kitin ) yapısal rollere sahiptir. Diğer şekerlerle birleştirilmiş glikozun oligosakkaritler , önemli enerji depoları olarak hizmet eder. Bunlar , bir glikoz-galaktoz disakarit olan sütteki baskın şeker olan laktoz ve glikoz ve fruktozdan oluşan başka bir disakarit olan sakarozu içerir . Glikoz ayrıca, glikozilasyon adı verilen bir işlemde belirli proteinlere ve lipitlere eklenir . Bu genellikle işlevleri için kritik öneme sahiptir. Glikozu diğer moleküllere bağlayan enzimler , glikoz-fosfat bağının kırılmasıyla birleştirerek yeni bağın oluşumuna güç sağlamak için genellikle fosforile glikoz kullanır .

Bir monomer olarak doğrudan kullanımı dışında, glikoz, çok çeşitli diğer biyomolekülleri sentezlemek için parçalanabilir. Bu önemlidir, çünkü glikoz hem birincil enerji deposu hem de organik karbon kaynağı olarak hizmet eder. Glikoz parçalanabilir ve lipidlere dönüştürülebilir . Ayrıca C vitamini (askorbik asit) gibi diğer önemli moleküllerin sentezi için bir öncüdür . Canlı organizmalarda glikoz, çeşitli metabolik yollar için başlangıç ​​materyali olan birkaç başka kimyasal bileşiğe dönüştürülür . Bunlar arasında, fruktoz ( poliol yolu aracılığıyla ), mannoz (2. konumdaki glikozun epimeri), galaktoz (4. konumdaki epimer), fukoz, çeşitli üronik asitler ve amino şekerler gibi diğer tüm monosakkaritler glikozdan üretilir. Glikolizin bir parçası olan glikoz-6-fosfata fosforilasyona ek olarak, glikoz, glukono-1,5-lakton'a bozunması sırasında oksitlenebilir . Glikoz, bazı bakterilerde trehaloz veya dekstran biyosentezinde yapı taşı olarak ve hayvanlarda glikojenin yapı taşı olarak kullanılır. Glikoz ayrıca bakteriyel ksiloz izomerazdan fruktoza dönüştürülebilir . Ek olarak, glikoz metabolitleri tüm esansiyel olmayan amino asitleri , mannitol ve sorbitol gibi şeker alkollerini , yağ asitlerini , kolesterolü ve nükleik asitleri üretir . Son olarak, glikoz bir yapı bloğu olarak kullanılan glikosilasyon proteinlerin glikoproteinleri , glikolipidler , peptidoglikanlara , glikositler ve diğer maddelerle (katalize glikosiltransferazlar ) ve onlardan ayrılabilen glikosidazlar .

Patoloji

Şeker hastalığı

Diyabet , vücuttaki insülin eksikliği veya vücuttaki hücrelerin insüline uygun şekilde yanıt vermemesi nedeniyle vücudun kandaki glikoz seviyelerini düzenleyemediği bir metabolik bozukluktur . Bu durumların her biri, pankreatik tükenmişlik ve insülin direnci yoluyla kan şekeri düzeylerinin sürekli olarak yükselmesinden kaynaklanabilir . Pankreas hormonlar insülin ve glukagon salgılanmasından sorumludur organdır. İnsülin, glikoz seviyelerini düzenleyen ve vücut hücrelerinin glikozu emmesine ve kullanmasına izin veren bir hormondur. Onsuz, glikoz hücreye giremez ve bu nedenle vücudun işlevleri için yakıt olarak kullanılamaz. Pankreas sürekli olarak yüksek kan şekeri seviyelerine maruz kalırsa, pankreastaki insülin üreten hücreler zarar görebilir ve vücutta insülin eksikliğine neden olabilir. İnsülin direnci, pankreasın sürekli yükselen kan şekeri seviyelerine yanıt olarak giderek daha fazla insülin üretmeye çalıştığında ortaya çıkar. Sonunda, vücudun geri kalanı pankreasın ürettiği insüline dirençli hale gelir, böylece aynı kan şekeri düşürücü etkiyi elde etmek için daha fazla insüline ihtiyaç duyar ve pankreası dirençle rekabet edebilmek için daha fazla insülin üretmeye zorlar. Bu olumsuz sarmal, pankreasın tükenmesine ve diyabet hastalığının ilerlemesine katkıda bulunur.

Vücudun kan şekeri düşürücü tedaviye tepkisini izlemek için glikoz seviyeleri ölçülebilir. Kan şekeri izleme , 8 saatlik açlıktan sonra kandaki glikoz seviyesini ölçen açlık glikoz testi gibi birden fazla yöntemle yapılabilir. Diğer bir test 2 saatlik glukoz tolerans testidir (GTT) – bu test için kişiye açlık glukoz testi yapılır, ardından 75 gramlık bir glukoz içeceği içer ve tekrar test edilir. Bu test, kişinin vücudunun glikozu işleme yeteneğini ölçer. Zamanla, insülinin hücreler tarafından alınmasına ve kan akışından çıkmasına izin verdiği için kan şekeri seviyeleri düşmelidir.

hipoglisemi yönetimi

Glikoz, infüzyonlar için %5 solüsyon

Olan kişiler diyabet neden veya başka rahatsızlıklar düşük kan şekeri genellikle çeşitli formlarda şeker az miktarda taşırlar. Yaygın olarak kullanılan bir şeker, genellikle glikoz tabletleri (bazen bir bağlayıcı olarak bir veya daha fazla başka bileşenle birlikte bir tablet şeklinde preslenmiş glikoz), sert şeker veya şeker paketi formundaki glikozdur .

Kaynaklar

Glikoz tabletleri

Diyet karbonhidratlarının çoğu, ya tek yapı taşı olarak (nişasta ve glikojen polisakkaritlerinde olduğu gibi ) ya da başka bir monosakkarit ile birlikte (heteropolisakkaritler sükroz ve laktozda olduğu gibi) glikoz içerir . Balın ana bileşenlerinden biri de sınırsız glikozdur .

Seçilen yaygın bitkisel gıdaların şeker içeriği (100 g başına gram olarak)
Gıda
maddesi
Karbonhidrat,
toplam, diyet lifi dahil
Toplam
şekerler
serbest
fruktoz
serbest
glikoz
Sakaroz
Fruktoz/
glikoz oranı
Toplam şeker
oranı olarak sakaroz
(%)
Meyveler
elma 13.8 10.4 5.9 2.4 2.1 2.0 19.9
Kayısı 11.1 9.2 0.9 2.4 5.9 0.7 63,5
Muz 22.8 12.2 4.9 5.0 2.4 1.0 20.0
incir , kurutulmuş 63.9 47.9 22.9 24.8 0.9 0.93 0.15
üzüm 18.1 15.5 8.1 7.2 0,2 1.1 1
Göbekli portakal 12.5 8.5 2.25 2.0 4.3 1.1 50.4
şeftali 9.5 8.4 1.5 2.0 4.8 0.9 56.7
Armut 15.5 9.8 6.2 2.8 0,8 2.1 8.0
Ananas 13.1 9.9 2.1 1.7 6.0 1.1 60.8
Erik 11.4 9.9 3.1 5.1 1.6 0.66 16.2
sebzeler
pancar , kırmızı 9.6 6.8 0.1 0.1 6.5 1.0 96.2
Havuç 9.6 4.7 0.6 0.6 3.6 1.0 77
Kırmızı biber , tatlı 6.0 4.2 2.3 1.9 0.0 1.2 0.0
soğan , tatlı 7.6 5.0 2.0 2.3 0.7 0.9 14.3
Tatlı patates 20.1 4.2 0.7 1.0 2.5 0.9 60.3
tatlı patates 27.9 0,5 izler izler izler Yok izler
Şeker kamışı 13-18 0,2–1,0 0,2–1,0 11-16 1.0 yüksek
Şekerpancarı 17-18 0.1–0.5 0.1–0.5 16-17 1.0 yüksek
Taneler
mısır , tatlı 19.0 6.2 1.9 3.4 0.9 0.61 15.0

^A Karbonhidrat değeri USDA veri tabanında hesaplanır ve her zaman şekerlerin, nişastanın ve "diyet lifinin" toplamına karşılık gelmez.

Reklam prodüksiyonu

Glikoz endüstriyel olarak nişastadan glikoz amilaz kullanılarak enzimatik hidroliz veya asitler kullanılarak üretilir . Enzimatik hidroliz, asit katalizli hidrolizi büyük ölçüde değiştirmiştir. Sonuç, dünya çapında yıllık 20 milyon ton üretim hacmine sahip (2011 itibariyle) glikoz şurubu (enzimatik olarak kuru maddede %90'dan fazla glikoz içeren) olmuştur. Eski ortak adı "nişasta şekeri"nin nedeni budur. Amilazlar çoğunlukla , orijinal olarak kullanılan enzimlerden daha termostabil olan Bacillus licheniformis veya Bacillus subtilis'ten (suşu MN-385) gelir. 1982 yılından itibaren, pullulanazlar gelen Aspergillus niger ve böylece glukozun veriminin arttırılması, nişasta (amiloz) dönüştürmek amilopektin için glikoz şurubu üretilmesi için kullanılmıştır. Reaksiyon pH = 4.6–5.2'de ve 55–60 °C sıcaklıkta gerçekleştirilir. Mısır şurubu , kuru maddede %20 ile %95 arasında glikoz içerir. Glikoz şurubunun Japon formu olan Mizuame , tatlı patates veya pirinç nişastasından yapılır. Maltodekstrin yaklaşık %20 glikoz içerir.

Nişasta kaynağı olarak birçok ürün kullanılabilir. Mısır , pirinç, buğday , manyok , patates , arpa , tatlı patates, mısır kabuğu ve sago dünyanın çeşitli yerlerinde kullanılmaktadır. In ABD'de , mısır nişastası (mısır itibaren) neredeyse sadece kullanılır. Bazı ticari glikoz , sakarozdan üretilen kabaca 1:1 glikoz ve fruktoz karışımı olan invert şekerin bir bileşeni olarak ortaya çıkar . Prensipte, selüloz glikoza hidrolize edilebilir, ancak bu işlem henüz ticari olarak pratik değildir.

fruktoza dönüştürme

ABD'de neredeyse sadece mısır (daha doğrusu mısır şurubu), glikoz ve fruktozun bir karışımı olan izoglikoz üretimi için glikoz kaynağı olarak kullanılır , çünkü fruktoz daha yüksek bir tatlandırma gücüne sahiptir - aynı fizyolojik kalorifik değer başına 374 kilokalori 100 gram. Yıllık dünya izoglikoz üretimi 8 milyon tondur (2011 itibariyle). Mısır şurubundan yapıldığında nihai ürün yüksek fruktozlu mısır şurubudur (HFCS).

ticari kullanım

Sükroz ile karşılaştırıldığında çeşitli şekerlerin nispi tatlılığı

Glikoz esas olarak fruktoz üretimi için ve glikoz içeren gıdaların üretiminde kullanılır. Gıdalarda tatlandırıcı, nemlendirici , hacmi artırmak ve ağızda daha yumuşak bir his yaratmak için kullanılır . Alkollü içeceklerin üretimi sırasında etanole fermantasyon için üzüm suyu (şarap için) veya malt (bira için) gibi çeşitli glikoz kaynakları kullanılır . ABD'deki çoğu meşrubat HFCS-55'i (kuru kütlede %55 fruktoz içeriği ile) kullanırken, ABD'deki diğer HFCS ile tatlandırılmış gıdaların çoğu HFCS-42'yi (kuru kütlede %42 fruktoz içeriği ile) kullanır. ). Komşu ülke Meksika'da ise şeker kamışı meşrubatta tatlandırıcı olarak kullanılır ve tatlandırıcı gücü daha yüksektir. Buna ek olarak, glikoz şurubu üretiminde, diğerlerinin yanı sıra kullanılan şekerleme gibi şekerler , şekerleme ve fondan . Glikozun su içermeyen koşullar altında ısıtıldığında tipik kimyasal reaksiyonları, karamelizasyon ve amino asitlerin varlığında maillard reaksiyonudur .

Ek olarak, çeşitli organik asitler biyoteknolojik olarak glikozdan üretilebilir, örneğin asetik asit üretmek için Clostridium thermoaceticum ile fermantasyon yoluyla , araboaskorbik asit üretimi için Penicillium notatum ile , fumarik asit üretimi için Rhizopus delemar ile , aspergillus niger ile fermantasyon ile üretilebilir . üretimi glukonik asit ile, Candida brumptii üretmek için izositrik asit ile, Aspergillus terreus üretimi için itakonik asit ile, Pseudomonas fluorescens üretimi için 2-keto asit ile, Gluconobacter suboxydans üretimi için 5-keto asit ile, Aspergillus oryzae üretimi için kojik asit ile, Lactobacillus delbrueckii üretimi için laktik asit ile, Lactobacillus brevis üretimi için malik asit ile, Propionibacter shermanii üretimi için propiyonik asit ile, Pseudomonas aeruginosa üretimi için piruvik asit ile Gluconobacter suboxydans tartarik üretimi için asit . Genel transkripsiyon faktörü TFIIH'nin XPB alt biriminin inhibisyonu yoluyla memeli transkripsiyonunu inhibe eden triptolid gibi güçlü, biyoaktif doğal ürünler, yakın zamanda, artan glikoz taşıyıcı ekspresyonu ile hipoksik kanser hücrelerini hedeflemek için bir glikoz konjugatı olarak rapor edilmiştir.

analiz

Spesifik olarak, daha büyük bir molekülde belirli bir pozisyonda bir glikoz molekülü saptanacağı zaman, nükleer manyetik rezonans spektroskopisi , X-ışını kristalografi analizi veya lektin immün boyama , konkanavalin A raportör enzim konjugatı (yalnızca glikoz veya mannoz bağlayan) ile gerçekleştirilir.

Klasik nitel tespit reaksiyonları

Bu tepkilerin yalnızca tarihsel önemi vardır:

Fehling testi

Fehling'in Test aldoz saptanması için klasik bir yöntemdir. Mutarotasyon nedeniyle, glikoz her zaman küçük bir oranda açık zincirli bir aldehit olarak bulunur. Fehling reaktiflerinin (Fehling (I) çözeltisi ve Fehling (II) çözeltisi) eklenmesiyle aldehit grubu bir karboksilik aside oksitlenirken Cu 2+ tartrat kompleksi Cu +' ya indirgenir ve tuğla kırmızısı bir çökelti (Cu 2 ) oluşturur. Ö).

Tollens testi

Gelen Tollens testi , amonyak eklenmesinden sonra agno 3 numune çözeltisine, Ag + element için glukoz ile azaltılır gümüş .

Barfolu testi

Gelen Barfoed testi , çözülmüş bir çözeltisi , bakır asetat , sodyum asetat ve asetik asit test edilmiş ve daha sonra, bir kaç dakika için bir su banyosu içinde ısıtılacak olan şeker çözeltisine ilave edilir. Glikoz ve diğer monosakkaritler hızla kırmızımsı bir renk ve kırmızımsı kahverengi bakır(I) oksit (Cu 2 O) üretir .

Nylander'ın testi

İndirgeyici şeker olarak glikoz, Nylander testinde reaksiyona girer .

Diğer testler

Seyreltik bir potasyum hidroksit çözeltisinin glikoz ile 100 °C'ye ısıtılması üzerine, güçlü bir kırmızımsı kahverengileşme ve karamel benzeri bir koku gelişir. Konsantre sülfürik asit, kuru glikozu oda sıcaklığında kararmadan çözerek şeker sülfürik asit oluşturur. Bir maya çözümde, alkolik fermentasyon bir moleküle glikoz 2,0454 moleküllerinin oranında karbon dioksit üreten CO 2 . Glikoz, kalay klorür ile siyah bir kütle oluşturur . Bir amonyak gümüş çözeltisinde, glikoz (ayrıca laktoz ve dekstrin) gümüşün birikmesine yol açar. Amonyak kurşun asetat çözeltisinde, pişirme sırasında daha az çözünür hale gelen ve kahverengiye dönüşen glikoz varlığında beyaz kurşun glikozit oluşur. Amonyak bakır çözeltisinde, oda sıcaklığında glikoz ile sarı bakır oksit hidrat oluşurken, kaynatma sırasında kırmızı bakır oksit oluşur (amonyak bakır asetat çözeltisi hariç dekstrin ile aynıdır ). İle Hager reaktifi , glükoz formları civa oksit kaynatma sırasında. Elemental, siyah-kahverengi bizmutu glikoz ile çökeltmek için bir alkalin bizmut çözeltisi kullanılır. Bir amonyum molibdat çözeltisi içinde kaynatılan glikoz , çözeltiyi maviye çevirir. İndigo karmin ve sodyum karbonat içeren bir çözelti , glikoz ile kaynatıldığında lekelenir.

enstrümantal niceleme

Refraktometri ve polarimetri

Düşük oranda diğer karbonhidratlara sahip konsantre glikoz çözeltilerinde, konsantrasyonu bir polarimetre ile belirlenebilir. Şeker karışımları için konsantrasyon, örneğin şarap üretimi sırasında Oechsle tayininde bir refraktometre ile belirlenebilir.

Çözeltide fotometrik enzimatik yöntemler

Glikoz oksidaz (GOx) enzimi, oksijen tüketirken glikozu glukonik asit ve hidrojen peroksite dönüştürür. Başka bir enzim olan peroksidaz, fenolün 4-aminoantipirin ile bir kromojenik reaksiyonunu (Trinder reaksiyonu) mor bir boyaya katalize eder.

Fotometrik test şeridi yöntemi

Test şeridi yöntemi, hidrojen peroksit oluşturmak için yukarıda bahsedilen glikozun glukonik aside enzimatik dönüşümünü kullanır. Reaktifler, az ya da çok yoğun bir renk alan test şeridi olarak adlandırılan bir polimer matrisi üzerinde hareketsizleştirilir. Bu, LED tabanlı bir el tipi fotometre yardımıyla 510 nm'de reflektometrik olarak ölçülebilir. Bu, meslekten olmayan kişiler tarafından rutin kan şekeri tayinine izin verir. Fenolün 4-aminoantipirin ile reaksiyonuna ek olarak, daha yüksek dalga boylarında (550 nm, 750 nm) fotometriye izin veren yeni kromojenik reaksiyonlar geliştirilmiştir.

Amperometrik glikoz sensörü

Glikozun elektroanalizi de yukarıda bahsedilen enzimatik reaksiyona dayanmaktadır. Üretilen hidrojen peroksit, 600 mV'luk bir potansiyelde anodik oksidasyon ile amperometrik olarak ölçülebilir. GOx, elektrot yüzeyinde veya elektrota yakın yerleştirilmiş bir zarda hareketsiz hale getirilir. Elektrotlarda platin veya altın gibi değerli metaller ve örneğin bor katkılı karbon nanotüp elektrotları kullanılır. Cu-CuO nanotelleri ayrıca enzim içermeyen amperometrik elektrotlar olarak da kullanılır. Bu şekilde 50 µmol/L'lik bir saptama sınırına ulaşılmıştır. Özellikle umut verici bir yöntem, sözde "enzim kablolaması" dır. Bu durumda oksidasyon sırasında akan elektron, moleküler bir tel aracılığıyla doğrudan enzimden elektrota aktarılır.

Diğer duyusal yöntemler

Glikozu ölçmek için çeşitli başka kimyasal sensörler vardır. Yaşam bilimlerinde glikoz analizinin önemi göz önüne alındığında, boronik asitlerin kullanımına dayalı sakkaritler için, diğer (optik) yöntemlerin olmadığı veya yalnızca koşullu olarak kullanılabildiği hücre içi duyusal uygulamalar için özellikle yararlı olan çok sayıda optik prob geliştirilmiştir. Genellikle 1,2-diol şeker gruplarına yüksek düzeyde spesifik olarak bağlanan organik boronik asit türevlerine ek olarak, bir reseptör olarak seçici glikoz bağlayıcı proteinleri (örn. . Ayrıca, örneğin floresan optik sensörler kullanılarak oksijen tüketimi yoluyla metabolize edilen ürünlerin konsantrasyonu yoluyla glikoz konsantrasyonunu dolaylı olarak tespit eden yöntemler geliştirilmiştir. Son olarak, raportör olarak (floresan etiketli) enzimlerin içsel absorbansını veya floresansını kullanan enzim bazlı kavramlar vardır.

Bakır iyodometri

Glikoz bakır iyodometrisi ile ölçülebilir.

kromatografik yöntemler

Özellikle, örneğin balda glikoz içeren karmaşık karışımların analizi için, yüksek performanslı sıvı kromatografisi ve gaz kromatografisi gibi kromatografik yöntemler , genellikle kütle spektrometrisi ile birlikte kullanılır . İzotop oranları dikkate alındığında, bu yöntemlerle şeker ilave edilerek bal tağşişinin güvenilir bir şekilde tespit edilmesi de mümkündür. Sililasyon reaktifleri kullanılarak türevlendirme yaygın olarak kullanılır. Ayrıca di- ve trisakkaritlerin oranları da ölçülebilir.

in vivo analiz

Organizmaların hücrelerinde glukoz alımı 2-deoksi-D-glukoz veya florodeoksiglukoz ile ölçülür . ( 18 F)florodeoksiglukoz, onkoloji ve nörolojide pozitron emisyon tomografisinde izleyici olarak kullanılır ve burada açık ara en yaygın kullanılan tanı maddesidir.

Referanslar

Dış bağlantılar