Karbohidrat Biyokimyası (Tıp 1001) PDF

 KARBOHİDRATLAR Vücudumuzda temel enerji sağlayıcıdırlar. Bazı biyomoleküllerin oluşmasında ön maddedirler. Eklemleri kayganlaştırırlar ve hücreler arası yapışmayı sağlarlar. Yapısal ve koruyucu elemanlar olarak fonksiyon görürler.  KARBOHİDRA...

 KARBOHİDRATLAR Vücudumuzda temel enerji sağlayıcıdırlar. Bazı biyomoleküllerin oluşmasında ön maddedirler. Eklemleri kayganlaştırırlar ve hücreler arası yapışmayı sağlarlar. Yapısal ve koruyucu elemanlar olarak fonksiyon görürler.  KARBOHİDRATLAR Karbohidratlar karbon (C) , hidrojen (H) ve oksijenden (O) oluşurlar. Genel bir kural olarak bir karbohidrat kendi C atom sayısı kadar H2O molekülüne sahiptir. Karbohidratlar aktif aldehid veya keton grubuna sahip polihidroksi alkollerin oluşturduğu maddelerdir veya hidroliz edildiklerinde bu maddeleri veren yapılardır. Genel formülü; Cn(H2O)n KARBOHİDRATLAR  KARBOHİDRATLAR Hidroksil grupları fazladır. Primer ve sekonder alkol özelliğindeki hidrofilik hidroksil grupları, karbohidratlara; ✓ Su ile güçlü etkileşim potansiyeli ✓ Hidrojen bağları aracılığı ile molekül içi ve moleküller arası etkileşim olanağı Karbohidratlar glikolipit ve glikoprotein oluşturmak üzere makromoleküllerle birleşir. Nükleotidlerde önemli yapı taşı olarak bulunur. Glikoz, fruktoz gibi küçük karbohidratlar enerji metabolizmasında anahtar rol oynar veya belli reaksiyonlarla diğer bileşiklerin sentezi için uygun hale getirilirler.  KARBOHİDRATLAR Karbohidratlar yapılarına göre; ✓ Monosakkaritler ve monosakkarit türevleri; Basit şekerler diye bilinir. Temel karbohidrat üniteleridir. ✓ Disakkaritler; 2 monosakkaritin birleşmesiyle meydana gelir. ✓ Oligosakkaritler; 3-10 monosakkaritten meydana gelir. ✓ Polisakkaritler; 10 den fazla monosakkaridin oluşturduğu büyük moleküllü maddelerdir. Homopolisakkaritler Heteropolisakkaritler  Monosakkaritler Yapılarında aldehid veya keton grubu taşımalarına göre aldo şekerler (aldoz) ve keto şekerler (ketoz) olmak üzere 2 gruba ayrılırlar. Üç karbonu olan en basit şekerler gliseraldehid ve dihidroksiasetondur. En büyük moleküllü basit şeker sedoheptülozdur ve 7 karbonludur.  Monosakkaritler Karbon Sayısı Formülü Aldoz Ketoz Trioz C3H6O3 Gliseraldehid Dihidroksiaseton Tetroz C4H8O4 Eritroz Eritruloz Riboz Ribuloz Pentoz C5H10O5 Ksiloz Ksiluloz Glikoz Hekzoz C6H12O6 Galaktoz Fruktoz Mannoz Heptoz C7H14O7 Sedoheptuloz  KARBOHİDRATLAR Glikoz, monosakkaritleri temsil eden en önemli şekerdir. Metabolik olaylarda karbohidratlar glikoza çevrilmek suretiyle kullanılır. Glikoz altı karbonlu bir aldozdur. Fischer formülüne göre glikoz un 1.karbon atomu aldehid grubu, 2.,3.,4. ve 5. karbon atomları sekonder alkol grubu, 6. karbon atomu primer alkol grubu şeklindedir. Steroizomerler  Steroizomerler Aynı sayı ve aynı türde atoma sahip fakat atomlarının üç boyutlu düzenlenmesi farklı olan bileşiklere steroizomerler denir. Monosakkaritler asimetrik C atomu içeren bileşiklerdir. 4 kolunun her birinde ayrı bir atom veya atom grubu bulunan C atomuna asimetrik C denir. Glikoz yapı bakımından 4 asimetrik C atomuna sahiptir. Bunlar 2.,3.,4., ve 5. karbonlardır. Bu nedenle 24=16 izomeri vardır.  Bazı stereoizomer çiftleri birbirinin ayna görüntüsüdür. Fischer formülünde –OH grubu asimetrik C’un sağında ise D, solunda ise L Gliseraldehit. Bu tip steroizomerlere enantiomer denir.  Bir monosakkarid birden fazla asimetrik C’a sahipse örneğin glikoz, aldehid grubundan en uzakta ve primer alkol grubuna komşu olan karbon atomundaki H ve OH gruplarının konumu açısından; D gliseraldehide benziyorsa (yani OH grubu sağda H atomu solda ise) D izomeri, L gliseraldehide benziyorsa (OH grubu solda H atomu sağda ise) L izomeridir. Yapısında asimetrik C atomu bulunan bileşikler optikçe de aktiftir. Yani polarize ışığı sağa ya da sola çevirebilirler. Polarlanmış ışığı; Sağa çeviren şekerler (+), d (dekstrorotatuvar) Sola çeviren şekerler ( - ), l (levorotatuvar) KARBOHİDRATLAR  Rasemik karışım D ve L izomerlerini ekimolar konsantrasyonda içeren çözeltilere rasemik karışım veya DL-karışımı denir. İzomerlerin optik etkinlikleri birbirine eşit ve ters yönde olduğundan böyle karışımlarda herhangi bir optik aktivite görülmez.  Epimer ve Epimerizasyon Bütün özellikleri aynı olan, sadece bir OH’ın yerleşimi farklı olan steroizomerlere epimer ve bu olaya epimerizasyon denir.  Aldoz ve Ketozların Halka Yapıları Aldehit bir alkol molekülü ile birleşirse meydana gelen ürün bir “hemiasetaldir”. Hemiasetaller gibi “hemiketaller”de vardır. Bu defa reaksiyon keton grubu ile alkol grubu arasında meydana getirilmektedir. Hemiasetaller, aldehidlerin alkollerle birleşmesi sonucu ortaya çıkar. Alkollerin oksitlenmesi ile aldehidler, bunların da oksitlenmesi ile karboksiasitler meydana gelir.  Aldoz ve Ketozların Halka Yapıları Glikoz bünyesinde hemiasetal, 1. karbondaki aldehid grubu ile çoğu kez 5. karbon bünyesindeki sekonder alkol grubu arasında endojen olarak meydana gelir. Böylece 6 elemanlı bir halka oluşur ki bu yapıya piranoz halkası denir. Bazen hemiasetal formasyonu 4. karbon OH ile gerçekleşir. Beş elemanlı bu yapıya ise furanoz halkası ismi verilir. Altı elemanlı piranoz halkası beş elemanlı furanoz halkasına göre daha dayanıklıdır. Hemiasetal oluşumu ile glikozun 1. karbonu da asimetrik duruma geçer.  Aldoz ve Ketozların Halka Yapıları Asimetrik duruma geçen yeni karbona anomerik karbon atomu denilen bu karbona bağlı H ve OH gruplarının konumu nedeniyle yeni iki glikoz izomeri oluşur. Bunlara glikozun  ve  anomerleri denir.  anomerinde : OH grubu Fischer formülüne göre sağda Haworth formülüne göre aşağıda yazılır.  anomerinde : OH grubu Fischer formülüne göre solda, Haworth formülüne göre yukarıda yazılır KARBOHİDRATLAR KARBOHİDRATLAR  Sandalye ve kayık formu Altı elemanlı glikopiranoz halkasının tüm elemanları aynı düzlem üzerinde bulunmaz, yani glukopiranoz halkası planar (düzlemsel) bir yapıya sahip değildir. Bunun nedeni ; karbon atomuna bağlı grupları birbirlerini itmeleri veya çekmeleridir. Sonuçta glikopiranoz halkasının iki konformasyonu ortaya çıkar. Bunlar sandalye (chair) ve kayık (boat) konformasyonlarıdır. Sandalye yapısı grupların geçimli olması nedeniyle daha dayanıklıdır.  Mutarotasyon Bir miktar glikoz suda çözülür ve gelişmeler bir polarimetre ile izlenirse polarize ışığın önce sağa döndüğü daha sonra rotasyonun değiştiği ve sonunda sabitleştiği görülür. Bu olaya mutarotasyon denir. Mutarotasyon, aldehid grubuna sahip bileşiklerin hemiasetal oluşturma özellikleri nedeniyle ortaya çıkan bir durumdur. Glikoz ilk kez suda çözündüğü zaman tek bir formdadır, fakat zamanla diğer bir form oluştuğu için polarize ışığın rotasyon yönü yavaş yavaş artan bir değişim gösterir. Çözeltide mevcut her iki form arasında bir denge oluşunca da rotasyon sabitleşir.  Monosakkaridlerin Reaksiyonları ✓ Redüksiyon (indirgeme) özelliği Monosakkaridler indirgeme özelliği olan maddelerdir. Bu özellik alkali ortamda ve sıcakta ortaya çıkar. Monosakkaridlerin yapısındaki karbonil grubu bakır, demir, bizmut, pikrat gibi iyonları indirger. Bu arada monosakkaridin kendisi de oksitlenir ve aldonik asit (1. karbon atomundaki aldehid grubu karboksil grubuna dönüşür) meydana gelir. Glikoz, alkalen ortamda hazırlanmış Cu2+ içeren bir ayraçla ısıtılırsa bakır Cu1+ haline indirgenir, glikoz da glukonik aside dönüşür. Bu sırada ortamın rengi maviden sarı-kırmızıya döner. Bu reaksiyon Benedict testinin esasını oluşturur.  Çeşitli heksoz türevleri ✓ Amino şekerler; ✓ Şeker fosfatları ✓ Deoksi şekerler ✓ Şeker asitleri ✓ Şeker alkolleri  Glikozidik bağ oluşturma Bir monosakkaridin anomerik karbon atomuna bağlı OH grubu (hemiasetal hidroksili) bir başka monosakkaridin veya karbohidrat olmayan bir başka maddenin hidroksil grubu ile birleşir, Bir molekül su çıkar ve kovalent bağ oluşur. Bu bağa glikozidik bağ denir. Yapıya katılan anomerik karbon atomuna ait OH grubunun konumuna göre glikozidik bağ,  ve  özelliğini alır. DİSAKKARİTLER Maltoz Sukroz Laktoz  Disakkaritler 2 molekül  -D-glikoz molekülü (1,4) glikozidik bağ yaparak maltoz disakkaridini oluşturur. Maltoz molekülünde bir hemiasetal hidroksili serbesttir. Bu nedenle maltoz disakkaridi indirgeme özelliğine sahiptir. Yani benedikt ayracı ile pozitif reaksiyon verir.  Disakkaritler-Maltoz (α-D-glukopiranozil-(1-4)-glukopiranoz) Serbest olarak bulunmaz, Nişastanın asitle veya enzimatik olarak hidrolizi sırasında meydana gelir. Birbirine α(1-4) glikozidik bağ ile bağlanmış iki glikoz molekülünden oluşmuştur. Glikozlardan birinin hemiasetal hidroksili bağa katılır, diğer glikozun ki ise serbesttir. Bu nedenle maltozun da laktozda olduğu gibi  ve β formları vardır ve β formuna daha çok rastlanır. Redüktif tir ve osazon oluşturur.  Disakkaritler-Sukroz Sukrozda (sakkaroz) ise glikozidik bağ,  -D- glikoz ve  -D- früktoz molekülleri arasında ve her iki monosakkaride ait hemiasetal hidroksillerinin katılmasıyla oluşmuştur. Sükroz molekülünde serbest hemiasetal hidroksili kalmadığı için bu bileşiğin indirgeme özelliği yoktur.  Disakkaritler Sukroz (Sakkaroz) tabiatta en çok bulunan disakkariddir. Bitkisel kaynaklıdır, masamızda bulunan tatlı ve kolay eriyen bir şekerdir. Şeker pancarı ve şeker kamışından elde edilir. Glikoz ve früktozun β(1-2) glikozidik bağ ile bağlanmasıyla meydana gelir. Bu bağ her iki monosakkaridin reaktif hemiasetal hidroksil grupları arasında oluştuğu için sükroz redüktif değildir ve osazon oluşturmaz.  Disakkaritler-Sukroz Sukrozun polarize ışığı çevirme derecesi (+66.5)’tur. Zayıf asitlerle ısıtılarak veya hidrolize edilen sükroz çözeltisinde eş miktarda früktoz ve glikoz meydana gelir ve çözeltinin çevirme derecesi negatifleşir. Bu olay İnversiyon olarak isimlendirilir. Sindirimi: Ağızda sindirime uğramaz. Yine midede değişikliğe uğramadan barsağa geçer. Burada sükroz enziminin kataliziyle fruktoz ve glikoza parçalanır. Sindirim sonunda glikoz aktif, fruktoz pasif olarak barsaklardan emilir.  Disakkaritler- Laktoz Süt şekeri olan laktoz (β -D-galaktopiranozil-(1-4)-D-glukopiranoz)  (1,4) glikozidik bağ yapısı gösterir.  Sadece memelilerin süt bezlerinde sentezlenir. Galaktoz ve glikozun β(1-4) glikozid bağıyla bağlanması sonucu meydana gelir. Glikoza ait hemiasetal hidroksili serbest olduğu için bu grubun konumuna göre laktozun  ve β formları ortaya çıkar. Bu iki anomer fizyolojik şartlarda 2/3 oranında bulunur. Ancak laktoz kristalleştiği zaman sadece -formundadır. Laktoz diğer şekerler kadar tatlı değildir ve suda çözünürlüğü azdır. Redüktiftir ve osazon oluşturur. Sindirimi: Ağızda laktaz enzimi olmadığından mideye geçer, midenin asidik etkisinden dolayı hiçbir değişikliğe uğramadan ince barsağa geçer. İnce barsakta laktaz enzimi ile bir molekül su harcanarak Oksijen köprüsü kırılarak glikoz ile galaktoz oluşur. Böylece bu monosakkaridler, barsaktan aktif halde emilir. Bazı kişilerde genetik olarak laktaz olmayabilir. Bu kişiler süt içtiklerinde laktoz parçalalamadığından karın ağrısı, kramp ve ishal görülür (laktoz intoleransı).  KARBOHİDRATLAR Glikozidik bağ çok sayıda monosakkaridi birleştirir ve böylece polisakkaridler meydana gelir. Bu yapının en temel özelliği, bir ucunda hemiasetal hidroksili, diğer ucunda ise alkolik hidroksil grubu taşımasıdır. İşte bu nedenle disakkarid ve polisakkaridlerin indirgen ve indirgen olmayan uçları vardır.  KARBOHİDRATLAR Biyokimyasal bileşiklerde rastlanılan bir diğer glikozidik bağ tipi N-glikozil bağ tipidir. Bu bağ, bir nükleik asit bazı ile ribozun 1. karbon hidroksili arasında oluşur.  KARBOHİDRATLAR Monosakkaridlerin reaktif hidroksil grubu, karbohidrat olan veya olmayan bir molekülle de birleşebilir. Bu tip bileşiklere glikozid (glikon), yapının karbohidrat olmayan bölümüne de aglikon denir. Tıpta tedavi amacı ile kullanılan streptomisin ve ouabain birer glikozid’tir.  Sellobioz Sellobioz insan organizması için önemi olmayan, ancak bitkisel kaynaklı sellülozun hidrolizi sırasında meydana gelen bir disakkariddir. Β (1,4) glikozidik bağla bağlanmış iki glikoz molekülünden oluşur. α ve β formları vardır.  POLİSAKKARİTLER Çok sayıda monosakkaridin oluşturduğu büyük yapılı moleküllerdir. Glikan adı da verilen bu yapılarda monosakkaridler glikozidik bağla birbirlerine bağlanır. Tekrarlanan ünitesi aynı tip monosakkaridden meydana gelmiş olan polisakkaridlere homopolisakkarit, farklı monosakkaridlerden oluşanlara heteropolisakkarit ismi verilir.  Nişasta Nişasta: Bitkisel kaynaklıdır. Amiloz ve amilopektinden oluşur. Nişasta soğuk suda erimez. Sıcak su ile süspansiyon haline gelir ve ısıtılmaya devam edildiğinde giderek jel kıvamını kazanır.  Amiloz Amiloz nişastanın % 20-30 unu meydana getirir. Eriyebilen nişasta ismini de alır. Granüler yapıdadır ve bu granüller birbirine (1-4) glikozidik bağla bağlanmış glikoz rezidülerinden oluşmuştur. Genel formülü (C6H10 O5)n ‘dir. n sayısı 100-1000 arasında değişir ve amilozun helikal bir yapıda olduğu düşünülmektedir.  Amilopektin Amilopektin, nişastanın % 60-70 lik kısmını oluşturur ve birbirlerine (1-4) ve (1-6) bağlanmış glikoz rezidülerinden meydana gelir, suda erimez. Yapısında düz ve dallı zincirleri bir arada içerir. Amilopektinde iki dallanma noktası arasında ortalama 25 glikoz rezidüsü bulunur.  Nişasta Nişastada her zincir indirgeme özelliği olan bir OH grubuyla sonlanır. Ancak bu grupların sayısı toplam glikoz rezidülerinin sayısına kıyasla çok az olduğu için nişastanın indirgen özelliği yoktur. Nişasta iyot ilavesi ile mavi bir renk kazanır. Bu renk, nişasta molekülü parçalanarak küçüldükçe kırmızıya döner.  Nişasta Sindirimi Ağızda başlar, amilaz enzimi  (1-4) glikozid bağlarını kırar. Bu yüzden nişaşta alındığında ağızda tat oluşur. Bu kırılmalar  (1-6) bağlarına kadar devam eder ve kısa zincirli sakkaridler oluşur. Bu yapılara sınırlı dekstrinler denir ve bunlar midede hiç değişlikliğe uğramadan barsağa geçer. Buradaki amilaz ağızda kırılamayan  (1-4)’leri kırar ve sınırlı dekstrinler iyice küçülür. Geriye kalan  (1-6) glikozidaz ile  (1-6) bağları kırılarak nişaşta tamamen glikoza yıkılır.  Glikojen Hayvansal nişasta olarak bilinir. Ancak bu özelliğine rağmen bazı maya ve mantarlarda bulunduğu tespit edilmiştir. İnsanda karaciğer ve kas dokusunda bulunur. Glikozun depo edilmiş şeklidir. Dallı yapıdadır. Bu yapıyı birbirlerine (1-4) ve (1-6) glikozidik bağıyla bağlanmış glikoz üniteleri oluşturur. Dallanma noktaları arasında ortalama 12 glikoz ünitesi bulunur. Bu hali ile amilopektinin küçültülmüş bir modeline benzer. Dallanma olduğundan çok fazla indirgen olmayan uç ancak sadece bir adet indirgeyici uç içerir.  Glikojen Nişaştadan farkı dallanma sayısı ve molekül ağırlığının fazla oluşudur. Glikojenin sudaki çözeltisi opalesan bir görünümdedir. Etil alkol ile çöktürülebilir ve alkol uçurulduğunda beyaz bir toz halinde elde edilir. Sıcak alkali ilavesi ile yapısal bir değişikliğe uğramaz. Molekül ağırlığı, elde edildiği hayvan türüne göre değişir. İyot ile kırmızı renk verir. Glikojen fosforilaz ile yıkılır. Bu enzim aktif amilaza benzer ve  (1-4) glikojen bağlarını dallanma noktasına 3 birim kalana kadar kırar. Daha sonraki aşamalar glikojen yıkımı işlevini kapsar. Glikojen enerji kaynağı olarak kulanıldığında glikoz kalıntıları indirgeyici olmayan uçtan çıkarılır. Degrade edici enzimler sadece bu uçlarda çalışabilir.  Glikojen Glikojen esas olarak karaciğerde depo edilir. Bu depoların kullanımı hızlıdır. Karbohidratlı bir beslenim sonrası karaciğerdeki glikojen depolarının karaciğer kitlesine oranı yaklaşık %6-7 iken 18 saatlik açlıktan sonra bu oran %0 ‘a kadar inebilir. Glikojenin bu hızla sentezlenip kullanılmasının faydası sürekli karbohidrat ihtiyacını ortadan kaldırmasıdır. Glikoz neden monomerik olarak depo edilmez???? Hepatositlerde bulunan glikojene eş glikoz 0.4M Hepatositlerde glikojen çözülmez ve sitozol osmolaritesine 0.01uM katkılı Bu şekilde hücre için osmalarite tehdit edici değil!! Hücre içi glikoz 0.4M (400mM), hücre dışı 5mM glikozun hücreye alınması için yükse enerji değişimi olacak, bu yüksek gradient engelleyici olacaktı.  İnülin Fruktoz ünitelerinden meydana gelmiş bir karbohidrat bileşiğidir. Suda çözünen ancak böbrek tubuluslarından geri emilmeyen bir madde olduğu için glomerüler filtrasyon hızının ölçülmesinde kullanılır.  Selüloz Birbirlerine (1-4) glikozidik bağı ile bağlanmış glikoz ünitelerinden meydana gelir. Bitkilerin iskeletini oluşturur. Çok fazla OH grupları var. Sekonder yapısında bulunan hidrojen bağları sayesinde fibriler bir yapıya sahip olan selülozdan oluşan her madde yapıya dayanıklı bir karakter kazanır.  Selüloz Selüloz dünyada en çok bulunan bir organik maddedir. Suda çözünmez. Yüksek konsantrasyonlu asitlerle ısıtılırsa sellobioz ünitelerine parçalanır. İnsan barsağında selülozu parçalayabilen bir enzim ( 1-4 bağı yıkan) yoktur. Bundan dolayı selülozun besleyici bir değeri olduğu düşünülemez. Termitler selüloz sindirebilir. Onların barsak kanalında barınan simbiyotik parazit selülaz enzimini salgılar. Ağaç küf mantarları da selüloz üretir. Sadece sığır ve geviş getirenler (koyun, keçi, deve vb) selülaz salgılayan bakteri ya da paraziti içeren ek mide kompartımanına sahiptirler.  Kitin ▪ (1-4) glikozidik bağı ile bağlanmış N- Asetil-D- glikozamin birimlerinden oluşur. ▪ Selülozdakine benzer yoğun fiberler içerir. Vertebralılar tarafından sindirilemez. Artropodların (böcek, midye, yengeç vb) iskeletlerini oluşturur.  Heteropolisakkaritler (heteroglikanlar) Peptidoglikanlar Bakteriyel hücre duvarlarının sertliğini sağlayan komponent Glikozaminoglikanlar Hiyaluronik asit, Kondroitin sülfat, Dermatan (mukopolisakkaritler) sülfat, Keratan sülfatlar, Heparan sülfat, Heparin Makromoleküller. Kovalent bağlı çok Proteoglikanlar sayıda GAG içeren Proteinler Karbonhidrat ve protein birimlerinin kovalent Glikoproteinler bağlanmasıyla oluşur. KH kısım değişir. Kollajende %0.5, Kan grubu maddelerinde %85 Glikolipidler hücreler arası iletimden sorumludur  Heteropolisakkaridler Bu moleküllerde tekrarlayan üniteler, birden fazla ve farklı yapıda monosakkarid içerirler. Örneğin A, B harfleri birbirinden farklı monosakkaridleri temsil ediyorsa, bir heteropolisakkarid aşağıdaki şekilde şematize edilebilir:  Peptidoglikanlar Bakteri Hücre Duvarı peptidoglikan içerir. N-asetil muramik asid ve N-asetil glikoz aminin beta 1-4 bağı ile bağlanması ile oluşur. Kısa peptidlerle çapraz bağ oluşturan lineer polimerler yanyana uzanır. Bu peptidlerle çapraz bağlı yapı hücreyi zarf şeklinde sarar ve suyun osmotik girişinden dolayı olacak lizisi engeller.  Bakteri hücre duvarında çapraz bağlı peptidoglikan, lizozim enzimi (göz yaşı) ile yıkılır. GlcNAc ve MurNAc arasındaki glikozidik bağların hidrolizi. Penisilin, çapraz bağların sentezini önler, duvar ozmotik parçalanmaya karşı zayıflar, bakteriyi öldürür.  Heteropolisakkaridler Heteropolisakkaridler canlılarda hücrelere dışarıdan destek sağlarlar. Bir başka deyişle hücreler arası boşluğu doldururlar. Glikozaminoglikanlar (GAG) negatif yüklü heteropolisakkarid zincirlerden oluşmuş büyük komplekslerdir. Uzun dallanmamış genellikle tekrarlayan asidik şeker-aminoşeker zincirlerinden oluşurlar. Amino şeker: N-asetil glukozamin/ N-asetil galaktozamin Asidik şeker: D-glukoronik asit/ L-idüronik asit  Glikozaminoglikanlar Asidik şekerler fizyolojik pH'da negatif yüklü karboksil ve sülfat grupları ile glikozaminoglikanlara kuvvetli negatif özellik kazandırması; bu moleküllere, sıvı ortamda uzama ve kayganlık fonksiyonunu sağlamaktadır. Asidik şeker içermeyen tek GAG, keratan sülfattır. Hiyalüronik asidin yapısında sülfat bulunmaz. GAG'lar, içerdikleri disakkarid birimlerine ve fonksiyonel önemine göre altı sınıfa ayrılırlar.  Glikozaminoglikanlar Bağ dokusunu temel bileşenidir. Deri, kan damarları, kemik ve kıkırdağın destek molekülleridir (keratan sülfat, dermatan sülfat, kondroidin sülfat). Kondroidin sülfat vücutta en fazla bulunan GAG'dir. Eklemlerin sinovyal sıvılarında, gözün vitröz sıvısında, kordon kanında ve gevşek bağ dokusu nda yerleşebilirler, kayganlık ve darbeleri azaltıcı etkisi vardır (hiyalüronik asit). Heparin dışındakiler ekstrasellüler yerleşim gösterirler; heparin intrasellüler yerleşim gösterir ve antikoagulan olarakta fonksiyon görür.  Hyalüronik asit  glukuronik asit ve N-Asetil glikozaminden oluşur. Hyalüronik asit hayvanlar dünyasında hücre dışı ortamın en önemli kısmını oluşturur. Hücreleri bir arada tutar, oksijen ve diğer besleyici maddelerin geçişine olanak verir.  Hyalüronik asit Tendon ve kıkırdak dokusunda bulunur ve onlara esneklik ve dayanıklılık kazandırır. Eklem boşluklarını doldurarak kayganlık sağlar. Gözdeki vitreus sıvısı da hyalüronik asittir. Hyalüronidaz,patojenik bakteriler tarafından salgılanır,hyalüronik asitteki glikozidik bağları koparan bir enzimdir. Bu nedenle hyalüronidaz salgılayan bakteriler, karşılarındaki doku engelini kolayca aşarak yayılma olanağı bulurlar. Aynı enzime sahip spermatositler de benzer tarzda ovuma ulaşırlar. Hyalüronik asidin bir proteinle bağlantısı tespit edilememiştir.  Kondroitin sülfat Tekrarlayan ünite  glukuronik asit ve N Asetilgalaktozamin dir. Sülfat kökü 4. veya 6. karbonlarına bağlandığı için kondroitin-4-sülfat ve kondroitin-6-sülfat olmak üzere iki tipi vardır.  Kondroitin sülfat Kondroitin sülfat kıkırdak dokusunun en önemli ara maddesidir. Burada ortalama 40 kadar kondroitin sülfat birimi tek bir çekirdek proteinine bağlanır ve böylece oluşan proteoglikan yapıları bağlama proteinleri aracılığı ile omurga konumundaki hyalüronik asit ile ilişki kurarak gayet büyük bir proteoglikan kümesi oluştururlar.  Keratan sülfat Keratan Sülfatta tekrarlayan ünite N asetilglikozamin ve galaktozdur. Keratan Sülfat 1’de sülfat kökü N asetilglikozaminin 6. C’a, Keratan Sülfat 2’de ise galaktozun 6. C’a bağlanmıştır. Tip 1 Korneada, Tip 2 ise kondritin sülfatla birlikte bağ dokusunda bulunur.  Heparin Sülfatlı glikozamin ve sülfatlı idüronik asit ikilisinin oluşturduğu bir heteropolisakkariddir. Mast hücreleri tarafından sentezlenen ve kan pıhtılaşmasını engelleyen bir maddedir. Antitrombin III'e bağlanır (etkisi artar). Doğal antikoagulan’dır; kalp ve damar hastalıklarında pıhtılaşmayı önleyici olarak kullanılır. Dolaşımda LPL enziminin aktivatörü olduğundan lipid metabolizmasını hızlandırır.  Heparan sülfat Sülfatlı glikozamin ve glukuronik asitten meydana gelir. Bu glikozaminoglikan proteoglikan haline geçtikten sonra hücre membranına yerleşir ve bu yapısıyla bir reseptör gibi görev yapar.  Dermatan sülfat Sülfatlı N-Asetilglikozamin ve idüronik asitten meydana gelir. Hayvansal dokularda yaygın olarak bulunur.  Proteoglikanlar Molekül içeriğinin %95'den fazlasını karbohidratların oluşturduğu heteropolisakkaridlerdir. Proteoglikan monomeri, çekirdek proteini ve buna doğrusal olarak bağlanmış GAG zincirlerini içerir. Bu zincirlerden her biri dışarı doğru uzanan 100'den fazla monosakkarid ünitesinden oluşur. Bu görünüm bir şişe temizlemekte kullanılan 'şişe fırçasını' anımsatır. Glikozaminoglikanlar, proteoglikanları oluştururken, çekirdek proteine bağlanma bölgesine serin amino asidinin hidroksil grubu ile bir trihekzozid (galaktoz-glukoz- ksiloz) arasında meydana gelir. Proteoglikanlar, su, mineraller ve fibröz proteinler(kollajen, elastin, fibronektin, laminin) ile beraber Ekstrasellüler matriksi oluştururlar. Ekstrasellüler matriks hücrelerin birarada tutunmasını, dokularda gerilme ve mekanik travmaya karşı direnç ve esneklik sağlayan dinamik bir dokudur. Proteoglikanlar  Glikoproteinler Canlı organizmalarda bulunan bir başka protein-KARBOHİDRAT kombinasyonu, karbohidratların azınlıkta (%1-30), proteinlerin çoğunlukta olduğu yapılardır. Bu yapılara glikoprotein denir. Glikoproteinler, proteinlerin en büyük bölümünü oluşturur. Kan, ekstrasellüler matrix ve plazma membranı dış yüzünde yer alıp, tanınma ve diğer proteinlerin yüksek affinite ile bağlanmalarına neden olurlar. Glikoproteinlerin karbohidrat kısmında 7 çeşit monosakkarid bulunur. Bu monosakkaridler o kadar değişik sıralama ve farklı bağ yapıları ile bir araya gelirler ki sonuçta çok sayıda karbohidrat zinciri yapısı ortaya çıkar. Glikoproteinler  Glikoproteinler Glikoproteinlerde görülen bağ tipleri 1-2, 1-3, 1-4, 1-6, 2-3, 2-6, α veya konfigürasyonlarında glikoproteinlerde KARBOHİDRAT-protein bağlantısı O- glikozidik veya N-glikozidik bağ tipinde olur.  Glikoproteinler Elastin (yapısal eleman) Mukus proteinleri (Kaydırıcı, koruyucu) Taşıyıcı proteinler İmmünolojik maddeler Bazı hormonlar Bazı enzimler Hücre zarı reseptörleri  Glikolipitler Karbohidratlar lipidlerle birleşerek glikolipidleri oluştururlar. Hidrofilik başa sahip oligosakkaridlerdir. Karbonhidrat bağlayan proteinler tarafından tanınma için spesifik bölgeler olarak etki gösterirler. Bunun organizmamızdaki en güzel örneği kan grubu antijenleridir. SERAMİD- OLİGOSAKKARİD-11-13 a.a. Glikoz, galaktoz, N-asetil-galaktozaminden oluşan karbohidrat yapısı, eritrosit membranlarında sfingolipidlere bağlanarak kan grubu antijenlerini meydana getirir (aynı tip karbohidratlar sekresyon materyelinde proteinlere bağlanır).  Glikolipitler Eritrositlerdeki temel kan grubu antijeni O grubu antijenidir. Bu antijenin karbohidrat kısmı glikoz- galaktoz- N-asetilgalaktozamin-galaktoz. Lipid kısmında ise sfingozin (amino-alkol) ve yağ asidi bulunur. O grubu antijenine N-asetilgalaktozamin eklenmesiyle A grubu antijeni, galaktoz eklenmesiyle B grubu antijeni meydana gelir.