karbohidratların tanımlanması
Transkript
karbohidratların tanımlanması
KARBOHİDRATLARIN TANIMLANMASI ÖNBİLGİ: Karbohidratlar insan, birçok hayvan ve mikroorganizma için çok önemli bir enerji kaynağıdır. Fotosentez yapamayan canlıların enerji ve karbon kaynağını, fotosentez yapan yeşil bitki ve organizmaların sentezlediği nişasta ve diğer karbohidratlar oluşturur. Karbohidratlar ayrıca, glikojen ve nişasta şeklinde, geçici glikoz depoları olarak hizmet görürler. Karbohidratlar enerji kaynağı olmaları yanı sıra, canlılarda yapısal ve destekleyici element olarak da fonksiyon görür. Örneğin, suda çözünmeyen karbohidrat polimerleri, bakteri ve bitkilerin hücre duvarında, hayvansal hücre kılıfında ve bağ dokusunda yapısal ve destekleyici element olarak görev yapar. Diğer bazı karbohidratlar ise eklemleri kayganlaştırır, hücrelerin birbirine tutunmalarını sağlar ve hayvan hücrelerinin yüzeyine biyolojik özgüllük kazandırır. Karbohidrat terimi, orjinal olarak karbon, oksijen ve hidrojenden oluşmuş bir grup bileşiği belirtmektedir. Karbohidratlar, kimyasal yapı bakımından, polihidroksi aldehit, polihidroksi keton ya da hidrolizi sonucu bu tip bileşiklere ayrılan bileşiklerdir. Karbohidratlar yapısal olarak başlıca dört gruba ayrılabilirler. Bunlar sırasıyla, monosakkaritler, disakkaritler, polisakkaritler ve karbohidrat türevleridir. 1. Monosakkaritler: Suda kolayca çözünen, renksiz, kristal katılar olup çoğu tatlıdır. Sadece bir polihidroksi aldehit ya da polihidroksi keton biriminden oluşmuştur. Genel formülleri (CH2O)n ‘dir. Aldehit grubu içerenler aldozlar (aldoşekerler), keton grubu içerenler de ketoz (ketoşekerler) olarak isimlendirilir. Monosakkaritler, içerdikleri karbon sayısına göre de triozlar (3 karbonlu), tetrozlar (4 karbonlu), pentozlar (5 karbonlu) ve heksozlar (6karbonlu) ve heptozlar (7karbonlu) olarak adlandırılırlar. 2. Disakkaritler: İki monosakkarit birimin, glikozidik bağla bağlanmasından oluşmuşlardır. Genel formülleri Cn(H2O)n-1 ‘dir. Laktoz, maltoz, sellobiyoz indirgen disakkaritler olup, sukroz indirgen değildir. Laktoz : D-Glukoz + D-Galaktoz Maltoz : D-Glukoz + D-Glukoz Sukroz : D-Glukoz + D-Fruktoz 3. Polisakkaritler: Bunlar yüzlerce ya da binlerce monosakkarit biriminden oluşmuş uzun zincirlerdir. Düz ya da dallı olabilirler. I. A. Homopolisakkaritler: Tek tip monosakkarit birimi içeren polimerlerdir. Selüloz................................. Glukoz Polimeri Glikojen................................ Glukoz Polimeri Nişasta................................. Glukoz Polimer İnülin.................................... Fruktoz Polimerii B. Heteropolisakkaritler: İki ya da daha fazla tipte monosakkarit biriminden oluşur. Örneğin, agar-agar, bitki sakızları, musilaj ve musinler. I. Mukopolisakkaritler: Azot içeren polisakkaritlerdir. Örneğin, heparin, kitin, kondriotin sülfat, hyaluronik asit. 4. Karbohidrat Türevleri: Sialik asit, vitamin-C, streptomisin, inositol, glukronik asit, sorbitol v.s. KARBOHİDRATLAR İÇİN NİTEL TESTLER Sizlere verilen karbohidrat çözeltilerine (A, B, C, D, E) aşağıda verilen testleri uygulayınız. Sonuçları ekte verilen rapora kaydediniz. 1. BENEDİCT TESTİNİN OLUŞUM MEKANİZMASI Redüktör (indirgeyici) şekerlerle, redüktör olmayan şekerleri birbirinden ayırtetmek için kullanılır. Basit monosakkaritler indirgeyici ajanlardır. Monosakkaritler ferrisiyanit, hidrojen peroksit ve bakır iyonu (Cu++) gibi yükseltgeyici ajanları indirgerler. Şekerlerin karbonil grubu yükseltgenirken, yükseltgeyici ajanlar indirgenir. (Hatırlanmalıdır ki indirgeyici ajanlar elektron vericisi, yükseltgeyici ajanlar ise elektron alıcısıdır). Oksitleyici ajanları indirgeyebilen glukoz ve diğer şekerlere redüktör (indirgeyici) şekerler denir. Bu arada oluşan kiremit renkli çökelek (Cu2O) şekerlerin analizinde kullanılır. www.hasanunal.net 2 Cu (OH)2 + R-C=O →→ 2 CuOH + R-COOH + H2O H Sarı 2 CuOH →→ Cu2O + H2O Kırmızı Benedict Ayıracı:73 g sodyum sitrat ve 100 g sodyum karbonat damıtık suda çözülerek 850ml’ye sulandırılır. 17.3 g bakır sülfat (CuSO4.5H2O) 100 ml damıtık suda çözülür ve sitrat-karbonat çözeltisine karıştırılarak eklenir. Ayıraç damıtık su ile 1 litreye tamamlanır. Bu ayıraç bozulmadan yıllarca saklanabilir. DENEYİN YAPILIŞI: 2,5 ml Benedict reaktifine 0,5 ml karbohidrat çözeltisi eklenir. 5 dakika kaynar su banyosunda bekletilir. Kiremit rengi çökelek redükte şekerler için pozitif sonuç verir. 2. BİAL TESTİNİN OLUŞUM MEKANİZMASI Pentozları heksozlardan ayırmak için Bial reaktifi kullanılır. Pentozlar Bial reaktifi ile furfural, heksozlar ise hidroksimetilfurfural meyadana getirirler. Oluşan furfural ve hidroksimetilfurfural, fenolik bileşiklerle (Orsinol) renkli çözeltiler verir . Pentozlarda mazi-yeşil kondensasyon ürünü oluşurken, heksozlarda sarı-kahverengi ürünler oluşur. Bial testinin şematik açıklaması: Pentoz Furfural CH3 HO Mavi-yeşil OH Orsinol Kondensasyon ürünleri Heksoz Hidroksimetil furfural Sarı-kahverengi Bial Ayıracı: 3 g orsinol 1 litre derişik HCL içinde çözülür ve 3ml %1 W/V demir klorür eklenir. DENEYİN YAPILIŞI: 3 ml Bial ayıracına 1ml şeker çözeltisi eklenir. 1 dakika kaynatılır. Yeşil renk pentozlar için, sarı-kahverengi ise heksozlar için pozitiftir. 3. İYOT TESTİNİN OLUŞUM MEKANİZMASI Polisakkaritler ve onların indirgenme ürünlerinin karakteristik renginin nedeni, iyodin kompleksinin oluşması ve iyodindeki potasyum iyodürle nişastadaki amilozun (glikozun düz zincirli polimeri) sıcak suda koyu mavi renkli bir kompleks vermesidir. Bu kompleks, amilozun helikal boşluğunda uzanan iyodin atomları kümelerinin [pentation anyonunun (I5) ] lineer düzeninden oluşur. Amiloz, sol heliks biçimindeki her dönüşünde 6 glikosil dizisi içerir. İyodin kompleksinin oluşması için heliksin 6 tam tur oluşturması gerekir. Bu durumda kompleksin oluşması için minimum zincir uzunluğu 36 glikosil ünitesidir. Dallı polisakkaritler kesikli helikslerle daha az koyu renkli kompleksler oluşturur (Örneğin, Amilopektin). Daha çok dallı polisakkaritler, kısa helikal segmentli ve heliks oluşturmayan polisakkaritler ise kırmızı-koyu kahverengi kompleks oluşturur. İyot Ayıracı: %0.3 iyot %3 potasyum iyodür olacak şekilde distile suda çözünür. www.hasanunal.net DENEYİN YAPILIŞI: 3 ml karbohidrat çözeltisine 4 damla İyodin çözeltisi damlatılır. Mor renk nişasta için, Kırmızı-kahverengi renk ise glikojen ve nişastanın yıkım ürünleri (dekstrinler) için pozitif sonuç verir. 4. SELIWANOFF TESTİNİN OLUŞUM MEKANİZMASI Seliwanoff reaktifi ile muamele edildiğinde ketoheksozlar levulinik asit ve hidroksimetilfurfurala çevrilir. Hidroksimetilfurfural reaktifi ve Resprsinol renkli kondensasyon ürünleri verir. HC CH HOH2C-C Ketoheksoz OH C - CHO OH O Kondensasyon ürünü (Kırmızı) Resorsinol Seliwanoff Ayıracı: 0,5 g Resorsinol 330 ml derişik HCl içinde çözülür ve damıtık su ile 1 litreye tamamlanır. DENEYİN YAPILIŞI: 5 ml Seliwanoff ayıracına 1 ml karbohidrat çözeltisi eklenir. 1 dakika kaynar su banyosunda bekletilir. Koyu kırmızı renk kotoheksozlar ve ketoşeker taşıyan disakkaritler için pozitif sonuç verir. DENEYİN AKIŞ PLANI Bilinmeyenler (A,B,C,D,E) BENEDICT TESTİ İndirgen olmayan karbohidratlar Turuncu-Kahverengi (İndirgeyici Şekerler) BİAL TESTİ İYOT TESTİ Mavi-yeşil Sarı-Kahverengi Mavi Kırmızı-Kahve (Pentoz) (Heksoz) (Nişasta) (Glikojen) SELİWANOFF TESTİ Kırmızı (Fruktoz) www.hasanunal.net Glukoz, Galaktoz Sukroz KARBOHİDRATLARIN TANIMLANMASI İÇİN TEST SONUÇLARI Karbohidratlar Fermentasyon Benedict İyot Bial Seliwanoff Testi Testi Testi Testi Testi Fruktoz + + - - + Galaktoz + + - - - Glukoz + + - - - Glikojen - - - - - Laktoz - + - - - Maltoz + + - - - Ksiloz - + - + - Nişasta - - + - - Sukroz + - - - + www.hasanunal.net