Monosakarido

Monosakaridoak (grezieratik monos, "bakar" eta sacchar, "azukre") karbono hidratoen monomeroak dira. Disakaridoen antzera azukretzeko gaitasuna dute eta uretan disolbatzen dira.

Egitura 

Gutxienez hidroxilo (−OH) talde bat eta karbonilo talde bakarra duten eskeleto karbonatuak dira. Beren formula enpirikoa C(H2O)y da eta karbonilo taldearen kokapenaren arabera, polihidroxizetona edo polihidroxialdehidoak izan daitezke. Karbonilo taldea (C=O) lehenengo karbonoan badago aldosa izango da, eta bigarrenean badago, aldiz, zetosa. Eskeleto karbonatu sinplea izan ohi dute, adarrik eta lotura bikoitzik gabea. Karbono kopuruaren arabera bereizten dira, tri/tetr/pent/hexosak izan daitezkeelarik, baina naturan agertzen diren ugarienak 6 karbonoko hexosak dira, glukosa eta fruktosa kasu. Bestalde, aldopentosak azido nukleikoen osagaiak dira, D-erribosa eta 2-desoxierribosa, hain zuzen ere.

Bi funtzio nagusi betetzen dituzte monosakaridoek. Alde batetik, bat-bateko energia-ekarpena ematen digute, eta beste alde batetik, gluzido konplexuagoak sintetizatzeko monomeroak dira.

Ezaugarriak

Fisikoak 

Kolore garden-zurixkako solido kristalinoak dira. Molekula txiki hauek uretan disolbagarriak dira eta, normalean, zapore goxoa izaten dute.

Ahalmen erreduzitzailea 

Karbonilo taldea erraz oxidagarria da oso gogorrak ez diren oxidatzaileak erabiliz, Fe3+ edo Cu2+ ioiak kasu. Propietate hau azukreen analisirako erabiltzen da, izan erre Fehling eta Benedict erreakzioetan, Cu2+ (urdina), Cu+ (gorria) izatera erreduzitzen bada, azukreak dauden seinale baita. Aldehidoek zetonek baino ahalmen erreduzitzaile handiagoa dute.

Konfigurazioa 
Karbono asimetriko bat edo gehiago izan ohi dutenez, molekulek espazioan egitura ezberdinak izan ditzakete eta estereoisomero edo isomero optiko asko daude azukreen artean. Izan ere, monosakarido guztiek, simetrikoa den dihidroxizetona salbu, optitkoki aktiboak dituzten estereoisomeroak dituzte. Ondorioz, argi polarizatuaren planoa desbideratzen dute, monosakarido guztiek desbideraketa angelu desberdina eskaintzen dutenez, horren arabera ezagutu daitezkeelarik. Naturan aurkitzen diren monosakarido gehienak D seriekoak dira, hots, azken karbono anomerikoko hidroxilo (−OH) taldea eskuman izan ohi dute.

Ziklazioa 

Bost karbono edo gehiago dituzten egiturek, ur disoluzioan, egitura ziklikoa hartzen dute, hau da, karbonilo taldeak, hidroxilo talde bateko oxigenoarekin lotura kobalentea eratzen du, lotura hemiazetalikoa deiturikoa, eraztuna sortuz. Erreakzio honen ondorioz, beste karbono asimetriko (C*) bat sortzen da, karbono anomerikoa deritzoguna. Erreakzio honi anomerizazio izena ematen zaio. Karbono anomerikoak bi konfigurazio har ditzake, α eta β. Lehenengoa hidroxilo taldea behe aldean kokatzen denean, eta bigarrena, goialdean jartzen denean.

Mutarrotazioa 

Ur disoluzioan, monosakaridoek ez dute beti konformazio bera mantentzen, eta anomero bat beste bat bihur daiteke lotura hemiazetalikoa apurtu eta berriz ziklatuz. Disoluzio batean, orduan, bi anomeroak aurki daitezke, baina denborarekin, oreka batera iristen da, non anomero bien errotazio ahalmena berdintzen den, askotan eraztunak apurtzen direlako.

D-glukosa, adibidez, pirimidinatik kristalizatzean, β anomeroa izan ohi da, eta etanoletik kristalizatzen denean, aldiz, α. Ur disoluzioan, ordea, D-glukosa bi anomeroen nahasketa izaten da, α=%33 eta β=%66, eta errotazio-ahalmena orekatu egiten da.

Konformazio espaziala 

Ziklazioaren ondorioz eratzen den eraztuna bi eratakoa izan daiteke, furanoa (5 alde), edo piranoa (6 alde). Aldohexosak piranosa edota furanosa moduan zikla daitezke, lehenengoa egonkorragoa delarik. Zetohexosak, aldiz, furanosa modura bakarrik zikla daitezke. Piranosen eraztunak, espazioan konformazio ezberdin har ditzake, aulkia eta txalupa izenez ezagutzen ditugunak. Aulkia forma egonkorragoa da, bolumen handiko funtzioak ahalik eta urrutien baitaude. Gainera, aulkiak ere beste bi aukera ditu. Forma erraztua (ekuatoriala), egonkorragoa dena, aipatutako arrazoi berarengatik, eta forma alternatiboa (axiala).

Erreakzio kimikoak

Erredukzioa 

Aipatu bezala, aldehido eta zetonak erreduzitzaile onak dira. Aldehidoa oxidatu egiten da azidoa emanez. Eraztun forman, mutur erreduzitzailea karbono anomerikoarena izaten da, eta hemengo OH-a libre baldin badago bakarrik oxidatu ahal izango da, monosakarido guztietan hala gertatzen delarik.

Katea-luzapena 

Aldosa batek azido zianidrikoarekin (H−C≡N) erreakzionatzean karbono bat gehiagoko beste egitura bat sortzen da, zianidrina izenekoa. Zianidrina bi motatakoa izan daiteke, sortzen den karbono berri horren hidroxilo taldearen aldetan kokapenaren arabera. Ondoren, zianidrina hihrolisatu egiten da, hidratatu, eta azkenik erreduzitu, karbono bat gehiagoko beste aldosa bat lortuko dugularik, beti ere, zianidrinak aurrez hartu duen konformazioaren araberakoa.

Periodatoz egindako oxidazioa 
Periodatoz egindako oxidazioaren eraginez, monosakaridoak zatitzea lortzen da. Elkarri lotutako bi karbonok hidroxilo talde bana, edota hidratazioz hidroxiloa lor daitekeen beste talderen bat badute, karboniloa (C=O) esaterako, medio azidoan, periodatoak (IO4−) C−C lotura oxidatzen du, hau apurtu eta hidroxilo talde berri bana sortzen delarik libre gelditzen diren muturretan. Ondoren, berez deshidratatzen dira. Hidroxilo talderen bat blokeatuta badago, periodatozko erreakzioa murriztu egiten da.

Metilazioa 
 		 
Bi motatako metilazioa egin daiteke monosakaridoengan. Metanolarekin (CH3OH) metilatzen bada, OH anomerikoa soilik metilatzen da, eraztuna, lotura glukosidikoz, metilo erradikal bati lotuta gelditzen delarik. Metilazioa dimetilsulfatoaz [(CH3)2SO4] eginez gero, ordea, erabateko metilazioa gertatzen da, OH guztietan lotzen baitira eter loturaz metilo erradikalak.

Glukosidoen eraketa 

Forma ziklikoa duten monosakaridoetako karbono anomerikoko OH-ak beste molekula baten hidroxilo batekin erreakziona dezake, azetalak eratuz. Konposatu hauei glikosido izena ematen zaie eta ez dute ez mutarrotazio ez erredukzio ahalmenik. Ouabaina eta amigdalina moduko glukosidoak oso toxikoak izan ohi dira eta problema asko sortzen dituzte garatzeko bidean diren herrialdeetan.

Sailkapena

Monosakaridoen eratorriak

Desoxiazukreak 
Karbonoren batean hidroxiloa galdu duten monosakaridoak dira. Ezagunena β-D-2-desoxierribosa da, DNA osatzen duen gluzidoa baita.

Aminoazukreak 
Hidroxilo talde baten ordez, amina talde bat ezartzean aminoazukreak eratzen dira. Normalean, 2. karbonoan gertatzen da eta askotan azetilatu egiten da. Kitina polisakaridoaren monomeroa, adibidez, N-azetilglukosamina da, glukosaren eratorria.

Alditolak 
Aldosa eta zetosen karboniloa hidroxiloa emanez erreduzitzean, eraztuna askatu eta katea irekiko poliola eratzen da. Batzuetan karbono asimetriko berria sortzen da eta molekularen simetria ere alda daiteke. Azukre batek bi alditol ezberdin emateko aukera du, eta azukre ezberdinek (aldosa/zetosa) alditol bera eman dezakete

Azukre azidoak 
Karbono primarioak, muturretan kokaturiko biak, hain zuzen ere, karboxiloraino oxidatzen dira hainbat motako azukre azidoak sortuz. 1. karbonoa oxidatzen bada, azido aldonikoa sortukoa da; azken karbonoa oxidatuz gero, azido uronikoa; eta biak guztiz oxidatuz gero, aldiz, azido glukarikoa.

Ester fosforikoak 
Monosakaridoaren hidroxiloren batek (alkoholiko edo hemiazetalikoa) azido fosforikoarekin (H3PO4) erreakzionatzean sortzen dira. Azukreen forma aktiboak izan ohi dira metaboolismoan eta fosfatoen karga negatiboa dela-eta ezin izaten dute mintza zeharkatu.

Oligosakaridoak 
Monosakaridoen polimero txikiak dira, 2 eta 10 monomero artean izaten dituzte. Monosakaridoak lotua o-glikosidikoz edo azetalikoz lotzen dira elkarri. Azukre baten karbono anomerikoko hidroxiloak, beste azukrearen beste batekin erreakzionatzen du ur molekula bat askatuz, eta bi karbonoak oxigeno atomo batez lotuz. Lotura o-glikosidiko hau hidrolisi azidoaz apur daiteke, ez ordea alkalinoaz.

Kanpo estekak 

Monosakaridoak