HEXOSA: CARACTERÍSTIQUES, FUNCIONS, DERIVATS - GEOGRAFÍA - 2026

Una hexosa és un carbohidrat que té sis àtoms de carboni i la fórmula empírica és C ₆ H ₁₂ O ₆. Els carbohidrats o sacàrids (de el grec, sakcharon = sucre) són Polihidroxi-aldehids o Polihidroxi-cetones.

A la natura, el monosacàrid més abundant és la glucosa, un sucre de sis carbonis, també denominat dextrosa. La biosíntesi de glucosa té lloc a partir de diòxid de carboni i aigua mitjançant la fotosíntesi.

Font: NEUROtiker

En les plantes, a partir de la glucosa, ocorre la síntesi de cel·lulosa, un polisacàrid estructural, i de midó, un polisacàrid de reserva. En els organismes heteròtrofs, l'oxidació de glucosa és la via metabòlica central per a la producció d'energia.

Característiques

Les hexoses poden ser de dos tipus: 1) aldoses (o aldohexosas), en les quals el carboni 1 (C-1) és una funció aldehid; o 2) cetosas (o aldocetosas) en les quals el carboni 2 (C-2) és una funció ceto. La resta dels carbonis són alcohols secundaris o primaris.

A les aldohexosas tots els carbonis són quirals, excepte el carboni 1 (C-1) i el carboni 6 (C-6), és a dir tenen quatre centres asimètrics. A les cetohexosas hi ha tres centres asimètrics, que són C-3, C-4 i C-5.

A la natura, els sucres com ara les hexoses amb la configuració L, són menys abundants que els sucres amb la configuració D.

La funció aldehid o la funció ceto de les hexoses reacciona amb un grup hidroxil secundari, en una reacció intramolecular, per formar hemiacetals o hemicetales cíclics. Els sucres cíclics amb sis membres són piranosas i els de cinc membres són furanosas.

En el sucre cíclic, el carboni carbonil dels grups aldehid i ceto es converteix en un nou centre quiral, denominat carboni anomèric. La configuració d'aquest carboni pot ser alfa o beta, és a dir produeix dos anòmers.

Les hexoses tenen diferents conformacions

Els sis àtoms que conformen les piranosas no són planars sinó que tenen dos conformacions tipus cadira en la qual els substituents voluminosos ocupen: a) posicions equatorials o b) posicions axials. Aquestes conformacions poden interconvertirse sense trencar els enllaços covalents.

Les interaccions estereoquímicas entre els substituents de l'anell influencien l'estabilitat relativa d'aquestes conformacions. Així, la conformació més estable és aquella en la qual el grup més voluminós ocupa una posició equatorial.

La reactivitat química d'un determinat grup és influenciada per la seva ubicació conformacional. Un exemple és el grup hidroxil (-OH) que quan ocupa la posició equatorial, és més fàcilment esterificat que quan ocupa la posició axial.

La β -D-glucosa, un aldohexosa, té tots els substituents en posició equatorial, la qual cosa els fa més susceptibles a l'esterificació. Aquesta reacció és important per a la formació d'enllaços covalents entre sucres. Això podria explicar per què la β -D-glucosa és el sucre més abundant a la natura.

Les hexoses poden formar enllaços glicosídics

Les unitats de monosacàrids, com les hexoses, poden unir-se covalentment mitjançant enllaços O-glicosídics formats quan el carboni anomèric d'una molècula de sucre reacciona amb el grup hidroxil d'una altra molècula de sucre. El resultat d'aquesta reacció és la formació d'un acetal a partir d'un hemiacetal.

Un exemple és la reacció de l'C-1, carboni anomèric de la α-D-glucopiranosa amb el grup hidroxil de l'C-4 d'un altre β -D-glucopiranosa. D'ella es forma α -D-glucopiranosil- (1®4) -D-glucopiranosa.

La reacció de formació d'enllaços glicosídics implica l'eliminació d'una molècula d'aigua, anomenada reacció de condensació. La reacció inversa és la hidròlisi i trencament de l'enllaç glicosídic.

Les hexoses i les reaccions d'òxid-reducció

Els sucres el àtom de carboni anomèric no ha format enllaços glicosídics són denominats sucres reductors. Tots els monosacàrids, com les hexoses glucosa, manosa i galactosa, són sucres reductors. Això es deu al fet que les aldoses o cetosas poden donar electrons, o reduir, a un agent oxidant.

Una prova clàssica dels sucres reductors es realitza amb els reactius de Fehling (o Benedict) i Tollens. Per exemple, un sucre reductor pot reduir Ag ⁺ present en una solució d'amoni (el reactiu de Tollens). Aquesta reacció produeix plata metàl·lica al fons de l'recipient on va tenir lloc la reacció.

Mitjançant una reacció catalitzada per l'enzim glucosa oxidasa, el carboni anomèric de la D-glucosa és oxidat perdent un parell electrons, i l'oxigen és reduït rebent un parell d'electrons. Aquesta reacció té dos productes: el D-glucono- d -lactona i peròxid d'hidrogen.

En l'actualitat, la concentració de glucosa de la sang es determina mitjançant una prova que empra la glucosa oxidasa i la peroxidasa. Aquesta ultima enzim catalitza una reacció d'oxidació-reducció.

Els substrats de la peroxidasa són el peròxid d'hidrogen i una substància cromogènica, la qual és oxidada. Aquesta reacció pot ser quantificada usant un espectrofotòmetre.

Derivats de hexoses

Hi ha molts derivats de hexoses el grup hidroxil és reemplaçat per un altre substituent. Per exemple, el grup hidroxil de l'C-2 de la glucosa, galactosa i manosa és reemplaçat amb un grup amino, formant glucosamina, galactosamina i manosamina, respectivament.

Freqüentment, el grup amino condensa amb àcid acètic, formant N-acetilglucosamina. Aquest derivat de la glucosamina es troba a la paret cel·lular dels bacteris.

Un derivat de la N-acetilmanosamina és l'àcid N-acetilneuramínico, conegut com àcid siàlic. Aquest últim està present en les glicoproteïnes i els glicolípids en la superfície de les cèl·lules, tenint un paper en el reconeixement per altres cèl·lules.

L'oxidació específica d'el grup d'alcohol primari, C-6, de les aldohexosas glucosa, galactosa i manosa produeix àcids urònics. Aquests productes són àcid D-glucorónico, àcid D-galacturònic i D-àcid manurónico, que formen part de molts polisacàrids.

Els àcids urònics poden experimentar una esterificació intramolecular. Forma lactones de cinc o sis àtoms. Per exemple, l'àcid ascòrbic (vitamina C) és sintetitzat per les plantes.

La substitució de el grup hidroxil (-OH) per un àtom d'hidrogen en el C-6 de la L-galactosa o de la L-manosa produeix L-fucosa o L-ramnosa, respectivament. La L-fucosa es troba en glicoproteïnes i glicolípids. La L-ramnosa es troba en els polisacàrids en les plantes.

Hexoses més comunes en la naturalesa i les seves funcions

glucosa

Símbol: Glc. És una aldohexosa o glucohexosa. L'enantiòmer D-glucosa (símbol D-Glu) és més comú que l'enantiòmer L-Glc. D-Glc és present en plantes, mel, raïm i en la sang dels animals. És font d'energia per als éssers vius. Serveix com a precursor per a la síntesi de glicogen, cel·lulosa, midó i lactosa.

fructosa

Símbol: Fru. És una cetohexosa o fructohexosa. L'enantiòmer D-fructosa, és conegut comunament com fructosa. Aquest sucre es troba, per exemple, en les fruites, la mel i en el semen.

galactosa

Símbol Gal. És una aldohexosa o galatohexosa. La D-galactosa és més comú que L-galactosa. La D-galactosa és el sucre de el cervell o cerebrosa. Rares vegades es troba lliure. En general es troba en les plantes, animals i microorganismes en la forma d'oligosacàrids i polisacàrids.

manosa

Símbol: Man. És una aldohexosa o manohexosa. La forma D-manosa està àmpliament distribuïda en el raja i la hemicel·lulosa. Es troba com un oligosacàrid N-unit a les glicoproteïnes, formant ramificacions.

ramnosa

Símbol: Rha. És una aldohexosa que es troba en els glicòsids de les plantes, en els polisacàrids de gomes i mucílags, així com a la paret cel·lular de plantes i en els flavonoides.

referències

1. Cui, SW 2005. Food carbohydrates: chemistry, physical properties, and applications. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger principles of biochemistry. WH Freeman, Nova York.
3. Rastall, RA 2010. Functional oligosaccharides: application and manufacture. Annual Review of Food Science and Technology, 1, 305-339.
4. Sinnott, ML 2007. Carbohydrate chemistry and biochemistry structure and mechanism. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
5. Estic, RV, Williams, SJ 2009. carbohydrates: the essential molecules of life. Elsevier, Amsterdam.
6. Tomasik, P. 2004. Chemical and functional properties of food saccharides. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fundamentals of biochemistry - life at the molecular level. Wiley, Hoboken.