HEXOSE: KENMERKEN, FUNCTIES, AFGELEIDEN - GEOGRAFÍA - 2026

Een hexose is een koolhydraat met zes koolstofatomen en waarvan de empirische formule C ₆ H ₁₂ O _{6 is} . Koolhydraten of sacchariden (uit het Grieks: sakcharon = suiker) zijn polyhydroxy-aldehyden of polyhydroxy-ketonen.

In de natuur is glucose het meest voorkomende monosaccharide, een suiker met zes koolstofatomen, ook wel dextrose genoemd. Glucosebiosynthese vindt plaats uit kooldioxide en water via fotosynthese.

Bron: NEUROtiker

In planten vindt uit glucose de synthese plaats van cellulose, een structureel polysaccharide, en van zetmeel, een reservepolysaccharide. In heterotrofe organismen is glucose-oxidatie de centrale metabole route voor energieproductie.

kenmerken

Hexosen kunnen van twee soorten zijn: 1) aldosen (of aldohexosen), waarin koolstof 1 (C-1) een aldehydefunctie is; of 2) ketosen (of aldocetosen) waarin koolstof 2 (C-2) een keto-functie is. De rest van de koolstoffen zijn secundaire of primaire alcoholen.

In aldohexosen zijn alle koolstofatomen chiraal, behalve koolstof 1 (C-1) en koolstof 6 (C-6), dat wil zeggen, ze hebben vier asymmetrische centra. Bij ketohexosen zijn er drie asymmetrische centra, namelijk C-3, C-4 en C-5.

In de natuur zijn suikers zoals hexosen met de L-configuratie minder overvloedig dan suikers met de D-configuratie.

De aldehydefunctie of keto-functie van hexosen reageert met een secundaire hydroxylgroep, in een intramoleculaire reactie, om cyclische hemiacetalen of hemiketalen te vormen. De zesledige cyclische suikers zijn pyranos en de vijfledige suikers zijn furanose.

In cyclische suiker wordt de carbonylkoolstof van de aldehyde- en ketogroepen een nieuw chiraal centrum, de anomere koolstof genoemd. De configuratie van deze koolstof kan alfa of bèta zijn, dat wil zeggen dat het twee anomeren produceert.

Hexoses hebben verschillende conformaties

De zes atomen waaruit pyranosen bestaan, zijn niet vlak, maar hebben twee stoelachtige conformaties waarin de omvangrijke substituenten innemen: a) equatoriale posities of b) axiale posities. Deze conformaties kunnen onderling worden omgezet zonder de covalente bindingen te verbreken.

Stereochemische interacties tussen ringsubstituenten beïnvloeden de relatieve stabiliteit van deze conformaties. De meest stabiele conformatie is dus degene waarin de grootste groep een equatoriale positie inneemt.

De chemische reactiviteit van een bepaalde groep wordt beïnvloed door de conformationele locatie. Een voorbeeld is de hydroxylgroep (-OH) die, wanneer hij de equatoriale positie bezet, gemakkelijker veresterd wordt dan wanneer hij de axiale positie bezet.

Β-D-glucose, een aldohexose, heeft alle substituenten in de equatoriale positie, waardoor ze gevoeliger zijn voor verestering. Deze reactie is belangrijk voor de vorming van covalente bindingen tussen suikers. Dit zou kunnen verklaren waarom β-D-glucose de meest voorkomende suiker in de natuur is.

Hexoses kunnen glycosidebindingen vormen

Monosaccharide-eenheden, zoals hexosen, kunnen covalent worden gekoppeld via O-glycosidebindingen die worden gevormd wanneer de anomere koolstof van een suikermolecuul reageert met de hydroxylgroep van een ander suikermolecuul. Het resultaat van deze reactie is de vorming van een acetaal uit een hemiacetaal.

Een voorbeeld is de reactie van de C-1, anomere koolstof van α-D-glucopyranose met de hydroxylgroep van C-4 van een andere β-D-glucopyranose. Hieruit wordt α -D-glucopyranosyl- (1®4) -D-glucopyranose gevormd.

De glycosidische bindingsreactie omvat de verwijdering van een watermolecuul, de condensatiereactie genoemd. De omgekeerde reactie is hydrolyse en het verbreken van de glycosidebinding.

Hexosen en oxidatie-reductiereacties

Suikers waarvan het anomere koolstofatoom geen glycosidebindingen heeft gevormd, worden reducerende suikers genoemd. Alle monosacchariden, zoals de hexoses glucose, mannose en galactose, zijn reducerende suikers. Dit komt omdat aldosen of ketosen elektronen kunnen doneren of reduceren tot een oxidatiemiddel.

Een klassieke test voor reducerende suikers wordt uitgevoerd met Fehling (of Benedict) en Tollens-reagentia. Een reducerende suiker kan bijvoorbeeld Ag ⁺ verminderen dat aanwezig is in een ammoniumoplossing (Tollens 'reagens). Deze reactie produceert metallisch zilver op de bodem van het vat waar de reactie plaatsvond.

Door een reactie die wordt gekatalyseerd door het enzym glucose-oxidase, wordt de anomere koolstof van D-glucose geoxideerd door een paar elektronen te verliezen, en wordt zuurstof verminderd door een paar elektronen te ontvangen. Deze reactie heeft twee producten: D-glucono-d-lacton en waterstofperoxide.

Momenteel wordt de glucoseconcentratie in het bloed bepaald door een test die glucoseoxidase en peroxidase gebruikt. Dit laatste enzym katalyseert een oxidatie-reductiereactie.

De substraten van peroxidase zijn waterstofperoxide en een chromogene stof, die wordt geoxideerd. Deze reactie kan worden gekwantificeerd met een spectrofotometer.

Afgeleiden van hexosen

Er zijn veel derivaten van hexosen waarvan de hydroxylgroep is vervangen door een andere substituent. De C-2-hydroxylgroep van glucose, galactose en mannose wordt bijvoorbeeld vervangen door een aminogroep, waarbij respectievelijk glucosamine, galactosamine en mannosamine worden gevormd.

Vaak condenseert de aminogroep met azijnzuur, waarbij N-acetylglucosamine wordt gevormd. Dit derivaat van glucosamine wordt aangetroffen in de celwand van bacteriën.

Een derivaat van N-acetylmannosamine is N-acetylneuraminezuur, bekend als siaalzuur. Dit laatste is aanwezig in glycoproteïnen en glycolipiden op het oppervlak van cellen en speelt een rol bij herkenning door andere cellen.

Specifieke oxidatie van de primaire alcoholgroep, C-6, van de aldohexosen glucose, galactose en mannose produceert uronzuren. Deze producten zijn D-glucuronzuur, D-galacturonzuur en D-mannuronzuur, die deel uitmaken van veel polysacchariden.

Uroninezuren kunnen intramoleculaire verestering ondergaan. Het vormt lactonen van vijf of zes atomen. Ascorbinezuur (vitamine C) wordt bijvoorbeeld door planten aangemaakt.

Vervanging van de hydroxylgroep (-OH) door een waterstofatoom op C-6 van L-galactose of L-mannose produceert respectievelijk L-fucose of L-rhamnose. L-fucose wordt aangetroffen in glycoproteïnen en glycolipiden. L-rhamnose wordt aangetroffen in polysacchariden in planten.

Hexosen die het meest voorkomen in de natuur en hun functies

Glucose

Symbool: Glc. Het is een aldohexose of glucohexose. Het D-glucose-enantiomeer (symbool D-Glu) komt vaker voor dan het L-Glc-enantiomeer. D-Glc is aanwezig in planten, honing, druiven en in het bloed van dieren. Het is een energiebron voor levende wezens. Het dient als voorloper voor de synthese van glycogeen, cellulose, zetmeel en lactose.

Fructose

Symbool: Fru. Het is een ketohexose of fructohexose. Het D-fructose-enantiomeer is algemeen bekend als fructose. Deze suiker zit bijvoorbeeld in fruit, honing en sperma.

Galactose

Gal symbool. Het is een aldohexose of galatohexose. D-galactose komt vaker voor dan L-galactose. D-galactose is de hersensuiker. Het is zelden gratis. Het wordt meestal aangetroffen in planten, dieren en micro-organismen in de vorm van oligosacchariden en polysacchariden.

Mannose

Symbool: Man Het is een aldohexose of mannohexose. De vorm van D-mannose wordt wijd verspreid in manna en hemicellulose. Het wordt gevonden als een N-gebonden oligosaccharide aan glycoproteïnen en vormt takken.

Ramnosa

Symbool: Rha. Het is een aldohexose die wordt aangetroffen in de glycosiden van planten, in de polysacchariden van tandvlees en slijmstoffen, maar ook in de celwand van planten en in flavonoïden.

Referenties

1. Cui, SW 2005. Koolhydraten in voeding: chemie, fysische eigenschappen en toepassingen. CRC Press, Boca Raton.
2. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger-principes van biochemie. WH Freeman, New York.
3. Rastall, RA 2010. Functionele oligosacchariden: toepassing en fabricage. Annual Review of Food Science and Technology, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. Koolhydraatchemie en biochemische structuur en mechanisme. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Koolhydraten: de essentiële moleculen van het leven. Elsevier, Amsterdam.
6. Tomasik, P. 2004. Chemische en functionele eigenschappen van voedselsacchariden. CRC Press, Boca Raton.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Grondbeginselen van biochemie - leven op moleculair niveau. Wiley, Hoboken.