Basit bir şeker (monosakkarit) olanglukoz (veyaglükoz) yaşam için en önemlikarbonhidratlardan biridir.[2] Hücreler onu bir enerji kaynağı ve metabolik reaksiyonlarda bir ara ürün olarak kullanırlar. Glukozfotosentezin ana ürünlerinden biridir vehücresel solunum onunla başlar.
AdıYunanca "tatlı" anlamına gelenglukus (γλυκύς) ve kimyada şekerlere verilen "-oz" sonekinden türetilmiştir. Türkçedeglikoz,glukozʼdan daha yaygın kullanılmakla beraber kimyasal adlandırma sistemleri bakımından bu hatalıdır. Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği'nin (IUPAC) önerdiği adlandırma kurallarına göre "glikoz", monosakkarit yerine kullanılan bir sözcüktür,[3] glukoz ise burada söz konusu olan şeker türüdür.[4] Kimyada gliko- öneki ile başlayan isimler şekerli bileşiklere aittir,[5] gluko- öneki ile başlayan isimler ise glukozlu bileşiklere aittir.[6] Örneğinglukozitler,glikozitlerin bir alt grubudur. Bu nedenle, bu metinde 'glukoz' kullanılacaktır.
Doğal biçimine (D-glukoz) gıda sanayisindedekstroz olarak da değinilir. Bu maddede glukozunD-biçimine değinilmektedir (molekülün ayna görüntüsüL-glukoz olarak adlandırılır.
Eğer bu madde veya herhangi bir bilimsel yazıda sadece Glukoz kelimesi geçiyorsa, yani herhangi bir ön ek almamışsaD- ya daL şeklinde, burada bahsedilenD-glukoz.L-Glukoz sentetik olarak sentezlenebilen ama önem bakımından pek önemli olmayan Glukozun bir izomeridir.
Glukoz altıkarbonatomu ve biraldehit grubuna sahip olduğu içinaldoheksoz olarak sınıflandırılır. Glukoz molekülü açık halkalı (asiklik) veya halkalı (siklik) biçimli olabilir. Halkalı hali aldehitli C atomu ile C-5hidroksil grubu arasında molekül içi bir reaksiyon ile birhemiasetal oluşumunun sonucudur. Suda her iki biçim birbiriyle dengededir ve pH 7'de halkalı biçim coğunluktadır. Beş karbon ve bir oksijenden oluşan halkapiran yapısına benzediği için glukozun halkalı biçimine glukopiranoz olarak da değinilir. Halkadaki karbonlardan dördü bir hidroksil grubuna bağlı, beşincisi ise halkanın dışında yer alan ve CH2OH grubu oluşturan altıncı bir karbona bağlıdır.
Glukozun altı optik merkezi vardır, yani teorik olarak glukozun (4²-1) = 15optik stereoizomere sahip olabilir. Canlı organizmalarda bunların yedisine rastlanır, bunlardangalaktoz vemannoz en önemlileridir. Bu sekiz izomer (glukoz da sayılırsa) birbirlerinindiastereoizomerleridir ve hepsiD-serisine aittirler.
Glukoz halkalaşınca (anomerik karbon atomu denen) C-1'de bir asimetrik merkez daha oluştuğundan iki halkasal yapı oluşabilir:α-glukoz veβ-glukoz. Aralarındaki yapısal fark, halkadaki C-1'e bağlı hidroksil grubunun yönüdür.D-glukozHaworth projeksiyonu ile çizildiğindeα, C-1'e bağlı olan hidroksilin halka düzleminin altında olduğu anlamına gelir,β ise üstünde.Mutarotasyon olarak adlandırılan bir süreçteα veβ biçimleri sulu çözeltilde saatler mertebesinde bir sürede birbirlerine dönüşüp sonunda 36:64 gibi birα:β oranıyla dengeye ulaşırlar.
Glikozun çeşitli izomerlerini gösteren yapısal formüller
Bu enzimatik işlem iki aşamalıdır. Yaklaşık 100 °C'de 1-2 saat boyunca enzim nişastayı 5-10 glukoz birimli küçük karbonhidratlara parçalar. Bu işlemin bazı çeşitlemelerinde nişasta karışımı bir veya birkaç kere 130 °C veya üstünde kısaca ısıtılır. Bu ısıtma nişastanın suda çözünürlüğüne yardım eder, ama enzimi de çalışmaz hâle getirdiği için her ısıtmadan sonra yeniden enzim eklenmesi gerekir.
Şekerleşme (sakkarifikasyon) diye adlandırılan ikinci adımda kısmen hidroliz olmuş nişastaAspergillus niger mantarından elde edilenglukoamilaz enzimi aracılığıyla tamamen glukoza parçalanır. Tipik reaksiyon şartları pH 4,0-4,5, 60 °C ve %30-35 oranında karbonhidrat konsantrasyonudur. Bu şartlarda 1-4 gün içinde nişastanın %96'dan fazlası glukoza dönüşür. Daha sulandırılmış reaksiyonlarda daha yüksek verim elde etmek mümkündür ama daha büyük bir reaktör ve daha çok su gerektiğinden genelde ekonomik değildir. Elde edilen glukozsüzülerek saflaştırılır veçok kademeli evaporatör ile yoğunlaştırılır. Katı D-Glukoz tekrarlanan kristelleştirmelerle üretilir.
Canlıların neden fruktoz gibi başka bir monosakkarit değil de glukozu bu kadar yaygın bir şekilde kullandıkları konusunda ancak tahmin yürütülebilir. Glukoz,abiyotik şartlardaformaldehitten oluşabilir, dolayısıyla ilkel biyokimyasal sistemler için kullanıma hazırdı. Gelişmiş organizmalar için daha önemli olan bir özelliği glukozunproteinlerinamino grupları ile reaksiyona girme eğiliminin diğer heksoz şekerlere kıyasla çok daha düşük olmasıdır.Glikasyon adı verilen bu reaksiyon pek çokenzimi ya yavaşlatır ya da tamamen durdurur. Glikasyon reaksiyonunun yavaş olmasının nedeni, glukozun daha az reaktif olan halkasal izomerini tercih etmesidir. Buna rağmendiyabetin uzun dönemli komplikasyonlarının çoğu (örneğinkörlük,böbrek yetmezliği,periferal nöropati) protein ve lipitlerin glikasyonundan kaynaklanır.
Glikozilasyon, glukozun katıldığı önemli reaksiyonlardan bir diğeridir.
Glukoz canlılarda çok yaygın bulunan bir yakıttır. Karbonhidratlar insan vücudunun başlıca enerji kaynağıdır, gram başına 4 kilokalori (16 736 Joule, 1 kalori = 4.184 Joule) gıda enerjisi sağlarlar. Karbonhidratların (örneğin nişastanın) yıkımı mono ve disakkaritler sağlar ve bunların çoğu glukozdur. Glikoliz ve bunu izleyensitrik asit döngüsü yoluyla glukoz sonunda karbon dioksit ve suya oksitlenir ve başlıca ATP şeklinde olmak üzere enerji sağlar.İnsülin veglukagon hormonları kandaki glukoz seviyesini düzenler.İnsülin hormonu kan şekerini düşürürkenglukagon hormonu kan şekerini yükseltir.Diyabet hastalarının pankreası insülin hormonunu yeterince salgılamamaktadır. Aç karnına kanda glukoz seviyesinin yüksek olması diyabet öncesi veya diyabetik bir durumun göstergesidir.
Glukoz proteinlerin üretiminde ve lipit metabolizmasında önemli bir rol oynar. Bitkilerde ve çoğu hayvandaC vitamini (askorbik asit) üretiminin bir öncülüdür.
Glukoz çeşitli önemli bileşiğin sentezinde bir öncül olarak kullanılır.Nişasta,selüloz veglikojen ("hayvan nişastası") glukozpolimerleri yanipolisakkaritlerdir. Sütün başlıca şekeri olanlaktoz, bir glukoz-galaktoz disakkaritidir. Önemli bir diğer disakkarit olan sükroz da fruktoza bağlı glukozdur.
Bütün gıdasal karbonhidratlar glukoz içerirler, ya bir polimerin yapı taşı olarak (nişasta ve glikojende olduğu gibi) veya başka bir monosakkaritle birleşik olarak (sükroz ve laktoz gibi).Duodenum veince bağırsakta oligo- ve polisakkaritler pankreatik ve bağırsak glikozidazları tarafından monosakkaritlere parçalanırlar. Ardından, glukoz,enterositlerin önce bağırsak tarafındaki (apikal) zarlarındaki taşıyıcılar tarafından, sonra da dolaşım sistemi tarafındaki (bazal) zarlardaki taşıyıcılar tarafından taşınarak kana aktarılır. Glukozun bir kısmı doğrudanbeyin vealyuvarlara giderek onlara yakıt olur, gerisi ise glikojen olarak depolanmak üzerekaraciğer vekaslara veyağ olarak depolanmak üzereyağ dokulara gider.
_diagram_en.svg)
