Hexóza jemonosacharid (jednoduchý cukor) so šiestimiuhlíkovými atómami.[1][2] Chemický vzorec hexóz je C6H12O6 a ich molekulárna hmotnosť je 180,156 g/mol.[3]
Hexózy existujú v dvoch podobách, lineárnej a cyklickej, ktoré sa v roztokoch ľahko premieňajú jedna na druhú.[4] Lineárna forma hexózy, ktorá je zvyčajne bežnejšia v roztokoch, má všeobecnú štruktúru H–(CHOH)n−1–C(=O)–(CHOH)4−n–H, kden je 1, 2 alebo 3. Všeobecne päť uhlíkov máhydroxylovú skupinu (–OH), ktorá je naviazaná jednoduchou väzbou, a potom oxoskupinu (=O), ktorá tvoríkarbonylovú skupinu (aldehyd aleboketón). Na ostatné väzby sú naviazané vodíky. Uhlíky sú číslované od 1 po 6 počínajúc koncovým uhlíkom najbližšie ku karbonylovej skupine.
Hexózy sú veľmi dôležité vbiochémii, i ako izolované molekuly (napr.glukóza afruktóza), i ako stavebné kamene ostatných zlúčenín (napr.škrob,celulóza aglykozidy). Hexózy môžu tvoriť dihexózy (akosacharózu) kondenzačnou reakciou, pri ktorej vzniká 1,6-glykozidová väzba.
Ak je karbonyl na uhlíku 1, teda tvoríformylovú skupinu (–CH=O), cukor sa nazývaaldohexóza a patrí mezdialdózy (cukry s aldehydovou skupinou). Ak je karbonyl na uhlíku 2 alebo 3, cukor je derivátom ketónu, nazýva saketohexóza (konkrétnen-ketohexóza) a patrí medziketózy.[1][2] V prírode však 3-ketohexózy neboli pozorované a ich syntéza je náročná.[5] Názov „ketohexóza“ teda zvyčajne znamená 2-ketohexóza.
V lineárnej forme existuje 16 aldohexóz a 8 2-ketohexóz, vstereoméroch, ktoré sa líšia priestorovým usporiadaním hydroxylových skupín. Tieto zlúčeniny vždy existujú ako dvojiceoptických izomérov (teda akoenantioméry). Každý pár má bežné meno (napr. „glukóza“ alebo „fruktóza“) a daná dvojica sa označuje akoD- aL- izoméry, podľa pozície hydroxylovej skupiny na uhlíku 5 voFischerovej projekcii. Označenie izomérov je nezávislé naoptickej aktivite izomérov. Všeobecne platí, že z párov enantiomérov sa len jeden vyskytuje prirodzene (napr.D-glukóza) a môže byť metabolizovaný zvieratami čifermentovanýkvasinkami.
Názov hexóza občas zahŕňa i deoxyhexózy, ako súfukóza aleboramnóza. Týmto zlúčeninám chýba jedna alebo viac hydroxylových skupín (ktoré sú nahradené vodíkovými atómami) a ich vzorec je C6H12O6-y, kdey je počet chýbajúcich hydroxylových skupín.
Aldohexózy sú podskupina hexóz, ktoré majú v lineárnej podobe karbonylovú skupinu na uhlíku 1, teda majú aldehydovú skupinu. Ich všeobecný vzorec je H–C(=O)–(CHOH)5–H.[1][2] Najdôležitejším príkladom jeglukóza.
V lineárnej podobe majú aldohexózy štyrichirálne centrá, teda celkovo existuje až 16 stereoizomérov (24), čo znamená 8 párov enantiomérov. Lineárne formy týchto 8 aldohexóz vyzerajú vo Fischerovej projekcii nasledovne:
Všetky z týchto izomérov, okremD-altrózy, sa nachádzajú v živých organizmoch, ale len tri sú bežné:D-glukóza,D-galaktóza aD-manóza.L-Izoméry sa v prírode zvyčajne nevyskytujú, aleL-altróza bola izolovaná z baktérieButyrivibrio fibrisolvens.[6]
ChemikEmil Fischer sa pokladá[chýba zdroj] za tvorcu nasledovnejmnemonickej pomôcky na zapamätanie poradia daného vyššie, ktoré odpovedá konfigurácii chirálnych centier zoradených v podobe trojbitových binárnych čísel:
čo odpovedá
V tomto poradí odpovedajú Fischerove projekcieD-aldohexóz trojbitovýmbinárnym číslam od 0 po 7 (teda 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111). Tieto tri bity, zľava doprava, určujú pozíciu hydroxylových skupín na uhlíkoch 4, 3 a 2, v tomto poradí. Ak je skupina vpravo, bit má hodnotu 0, a ak je vľavo, má hodnotu 1.
Fischerove diagramyD-aldohexóz sú zrkadlovými obrazmiL-aldohexóz, takže všetky hydroxylové skupiny sú na opačnej strane (vrátane uhlíka 5).
Ketohexózy sú hexózy sketónovou skupinou.[1][2][7] Biologicky najvýznamnejšia jefruktóza.
V lineárnej podobe majú 2-ketohexózy tri chirálne uhlíky a teda existuje celkovo 8 stereoizomérov (23), čo znamená 4 páry enantiomérov. Tieto štyriD-izoméry vyzerajú vo Fischerovej projekcii nasledovne:
OdpovedajúceL- formy majú hydroxylové skupiny na uhlíkoch 3, 4 a 5 prevrátené. Nižšie sú uvedené vzorce všetkých 8 izomérov v inej podobe:
Ketohexózy teoreticky zahŕňajú i 3-ketohexózy, ktoré majú karbonylovú skupiny na pozícii 3, teda ich vzorec by bol H–(CHOH)2–C(=O)–(CHOH)3–H. Tieto zlúčeniny však v prírode nie sú známe a ich syntéza je zložitá.[5]
V roku 1897 bol získanýnefermentovateľný produkt pôsobenímzásady na fruktózu, konkrétnehydroxidom olovnatým. Tento produkt bol pomenovanýglutóza, spojením slov glukóza a fruktóza, a tvrdilo sa, že je to 3-ketohexóza.[12][13] Neskoršie štúdie však ukázali, že to bola zmes rôznych iných zlúčenín.[13][14]
Jednoznačná syntéza a izolácia 3-ketohexózy,xylo-3-hexulózy, a to celkom zložitou cestou, bola poprvýkrát popísana G. Yuenom a J. Sugiharou v roku 1961.[5]
Ako väčšinamonosacharidov s piatimi alebo viacerými uhlíkmi existuje každá aldohexóza a 2-ketohexóza v jednej alebo viacerých cyklických formách. Cyklické formy vznikajúintramolekulárnou reakciou z lineárnej formy vďaka interakcii karbonylovej skupiny a jednej z hydroxylových skupín. Touto reakciou sa karbonylová skupina mení na hydroxylovú a hydroxylová sa mení naéterový mostík medzi dvoma uhlíkovými atómami, čím vzniká uzavretý kruh tvorený jednýmkyslíkom a štyrmi či piatimi uhlíkmi.
Ak má cyklus päť uhlíkov (celkom šesť atómov), nazýva sa táto uzavrená formapyranóza, podľa cyklického éterutetrahydropyránu, ktorý má rovnaký kruh. Ak má cyklus štyri uhlíky (celkom päť atómov), nazýva safuranóza, podľa zlúčeninytetrahydrofuránu.[4] Číslovanie uhlíkov v uzavretej forme je rovnaké, ako u lineárnej formy.
U aldohexóz s karbonylom na pozícii 1 môže prebehnúť cyklizácia s hydroxylovou skupinou na uhlíku 4 alebo 5, čím vznikápoloacetálový štvor- alebo päťčlenný kruh. U ketohexóz môže interagovať len hydroxylová skupina na uhlíku 5, čím vznikápoloketál s päťčlenným kruhom.
Uzavretím kruhu sa z karboxylového uhlíka (pôvodne karbonylového) stávachirálne centrum, ktoré môže mať dve konfigurácie, podľa novej polohy hydroxylovej skupiny. Tento uhlík sa takisto nazýva anoméry uhlík a jednotlivé formy sa nazývajú anoméry. Každá lineárna hexóza môže tvoriť dva izoméry, ktoré sa označujú ako „α“ a „β“.Haworthove projekcie týchto foriemD-glukózy aD-fruktózy sú uvedené nižšie.
Už od roku 1926 sa vedelo, že hexózy zaujímajú cyklickú podobu v kryštalickom stave. „α“ a „β“ formy, ktoré nie sú vzájomne enantioméry, kryštalizujú samostatne ako rôzne zlúčeniny.D-Glukóza tvorí „α“ formu sošpecifickou rotáciou +112° a má bod topenia 146 °C, zatiaľ čo „β“ forma má špecifickú rotáciu 19° a bod topenia 150 °C.[4]
Lineárne formy nekryštalizujú a v roztoku existujú len v malom množstve, a to v rovnováhe s uzavretými formami.[4] Napriek tomu hrajú dôležitú úlohu ako intermediát medzi uzavretými formami. „α“ a „β“ formy sa totižto môžu meniť vzájomne jedna na druhú tým, že sa reťazec otvorí a potom sa znovu uzavrie s opačnou konfiguráciou. Tento proces sa takisto nazývamutarotácia.
Aj keď hexózy majú podobné štruktúry a zdieľajú niektoré základné vlastnoti, každý enantiomér ma inú chemickú reaktivitu. Fruktóza je rozpustná vo vode, alkohole a éteroch.[9] Rôzne enantioméry majú zvyčajne odlišné biologické vlastnosti.
2-Ketohexózy sú stabilné pri veľkom rozmedzí pH a majú primárne pKa rovné 10,28, takže sa deprotonujú len pri vysokom pH. Sú teda len mierne menej stabilné v roztoku oproti aldohexózam.
Najdôležitejšia aldohexóza v biochemických procesoch jeD-glukóza, ktorá je hlavným palivom metabolizmu mnohých živých organizmov.
2-Ketohexózypsikóza,fruktóza atagatóza sa bežne vyskytujú akoD-izoméry, zatiaľ čosorbóza sa v prírode vyskytujeL-izomér.
D-Sorbóza sa bežne používa pre komerčnú syntézu kyseliny askorbovej (vitamínu C).[10]D-Tagatóza je vzácna prírodná ketohexóza, ktorá sa v malých množstvách nachádza v jedle.[11]D-Fruktóza je zodpovedná za sladkú chuť mnohých ovocí a je základným stavebným kameňomsacharózy.
Názov „hexóza“ občas zahŕňa i deoxyaldohexózy, u ktorých je jedna alebo viac hydroxylových skupín na hradená vodíkovými atómami. Nazývajú sa rovnako ako hexózy, ale s predponou „x-deoxy“, kdex odpovedá počtu chýbajúcich hydroxylových skupín. Medzi biologicky významné deoxyhexózy patria:
Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článkuHexose na anglickej Wikipédii.
![D-Psikóza[8]](/mt/?noimg=&dark=on&url=https%3a%2f%2fsk.wikipedia.org%2fwiki%2fS%25C3%25BAbor%3aDPsicose_Fischer.svg)
![D-Fruktóza[9]](/mt/?noimg=&dark=on&url=https%3a%2f%2fsk.wikipedia.org%2fwiki%2fS%25C3%25BAbor%3aD-Fructose.svg)
![D-Sorbóza[10]](/mt/?noimg=&dark=on&url=https%3a%2f%2fsk.wikipedia.org%2fwiki%2fS%25C3%25BAbor%3aDSorbose_Fischer.svg)
![D-Tagatóza[11]](/mt/?noimg=&dark=on&url=https%3a%2f%2fsk.wikipedia.org%2fwiki%2fS%25C3%25BAbor%3aDTagatose_Fischer.svg)