ヘキソース：特性、機能、派生物 - ジオグラフィア - 2025

ヘキソースは、実験式Cである6個の炭素原子と有する炭水化物である₆ H ₁₂ O ₆。炭水化物または糖類（ギリシャ語、サッカロン=砂糖）は、ポリヒドロキシアルデヒドまたはポリヒドロキシケトンです。

自然界で最も豊富な単糖は、ブドウ糖で、ブドウ糖とも呼ばれます。グルコースの生合成は、二酸化炭素と水から光合成によって行われます。

出典：NEUROtiker

植物では、グルコースから、構造多糖類であるセルロース、および予備多糖類であるデンプンの合成が行われます。従属栄養生物では、グルコース酸化がエネルギー生産の中心的な代謝経路です。

特徴

ヘキソースは2つのタイプがあります。1）アルドース（またはアルドヘキソース）。炭素1（C-1）はアルデヒド機能です。または2）炭素2（C-2）がケト機能であるケトース（またはアルドケトース）。残りの炭素は、第二級または第一級アルコールです。

アルドヘキソースでは、炭素1（C-1）と炭素6（C-6）を除いて、すべての炭素がキラルです。つまり、4つの非対称中心があります。ケトヘキソースには、C-3、C-4、C-5の3つの非対称中心があります。

自然界では、L配置のヘキソースなどの糖は、D配置の糖よりも豊富ではありません。

ヘキソースのアルデヒド官能基またはケト官能基は、分子内反応で二次ヒドロキシル基と反応して、環状ヘミアセタールまたはヘミケタールを形成します。6員環の糖はピラノースで、5員糖はフラノースです。

環状糖では、アルデヒドおよびケト基のカルボニル炭素が、アノマー炭素と呼ばれる新しいキラル中心になります。この炭素の構成は、アルファまたはベータである可能性があります。つまり、2つのアノマーを生成します。

ヘキソースは異なるコンフォメーションを持っています

ピラノースを構成する6つの原子は平面ではありませんが、かさ高い置換基が占める2つの椅子のようなコンフォメーションがあります。a）赤道位置またはb）軸位置。これらの立体配座は、共有結合を壊すことなく相互変換できます。

環置換基間の立体化学的相互作用は、これらの構造の相対的安定性に影響を与えます。したがって、最も安定したコンフォメーションは、最大のグループが赤道位置を占めるコンフォメーションです。

特定のグループの化学反応性は、その立体配座の場所に影響されます。一例は、赤道位置を占めるとき、軸方向位置を占めるときよりも容易にエステル化されるヒドロキシル基（-OH）である。

アルドヘキソースであるΒ-D-グルコースは、すべての置換基が赤道位置にあるため、エステル化の影響を受けやすくなります。この反応は、糖間の共有結合の形成に重要です。これは、β-D-グルコースが自然界で最も豊富な糖である理由を説明できます。

ヘキソースはグリコシド結合を形成できる

ヘキソースなどの単糖ユニットは、ある糖分子のアノマー炭素が別の糖分子のヒドロキシル基と反応するときに形成されるO-グリコシド結合を介して共有結合することができます。この反応の結果、ヘミアセタールからアセタールが形成されます。

一例は、α-D-グルコピラノースのC-1アノマー炭素と、別のβ-D-グルコピラノースのC-4のヒドロキシル基との反応です。それから、α-D-グルコピラノシル-（1®4）-D-グルコピラノースが形成されます。

グリコシド結合反応には、縮合反応と呼ばれる水分子の除去が含まれます。逆反応は加水分解とグリコシド結合の切断です。

ヘキソースと酸化還元反応

アノマー炭素原子がグリコシド結合を形成していない糖は還元糖と呼ばれます。ヘキソースグルコース、マンノース、ガラクトースなどのすべての単糖類は還元糖です。これは、アルドースまたはケトースが電子を酸化剤に提供または還元できるためです。

糖を減らすための古典的なテストは、フェーリング（またはベネディクト）とトールス試薬で行われます。たとえば、還元糖は、アンモニウム溶液（Tollens試薬）に存在するAg ^+を還元できます。この反応により、反応が起こった容器の底に金属銀が生成されます。

酵素であるグルコースオキシダーゼが触媒する反応により、D-グルコースのアノマー炭素は一対の電子を失うことで酸化され、酸素は一対の電子を受け取ることで還元されます。この反応には、D-グルコノ-d-ラクトンと過酸化水素の2つの生成物があります。

現在、血中のグルコース濃度は、グルコースオキシダーゼとペルオキシダーゼを用いた検査によって決定されています。この最後の酵素は、酸化還元反応を触媒します。

ペルオキシダーゼの基質は、過酸化水素と酸化される発色物質です。この反応は、分光光度計を使用して定量化できます。

ヘキソースの誘導体

ヒドロキシル基が別の置換基で置き換えられているヘキソースの多くの誘導体があります。たとえば、グルコース、ガラクトース、およびマンノースのC-2ヒドロキシル基はアミノ基で置換され、それぞれグルコサミン、ガラクトサミン、およびマンノサミンを形成します。

多くの場合、アミノ基は酢酸と縮合してN-アセチルグルコサミンを形成します。グルコサミンのこの誘導体は、細菌の細胞壁に含まれています。

N-アセチルマンノサミンの誘導体は、シアル酸として知られているN-アセチルノイラミン酸です。後者は細胞表面の糖タンパク質と糖脂質に存在し、他の細胞による認識に役割を果たします。

アルドヘキソースのグルコース、ガラクトース、およびマンノースの第1アルコールグループC-6の特定の酸化により、ウロン酸が生成されます。これらの製品は、D-グルクロン酸、D-ガラクツロン酸、D-マンヌロン酸で、多くの多糖類の一部です。

ウロン酸は分子内エステル化を受ける可能性があります。それは5つまたは6つの原子のラクトンを形成します。たとえば、アスコルビン酸（ビタミンC）は植物によって合成されます。

L-ガラクトースまたはL-マンノースのC-6の水素原子によるヒドロキシル基（-OH）の置換は、それぞれL-フコースまたはL-ラムノースを生成します。L-フコースは糖タンパク質と糖脂質に含まれています。L-ラムノースは植物の多糖類に含まれています。

自然界で最も一般的なヘキソースとその機能

グルコース

シンボル：Glc。それはアルドヘキソースまたはグルコヘキソースです。D-グルコースエナンチオマー（記号D-Glu）は、L-Glcエナンチオマーよりも一般的です。D-Glcは、植物、蜂蜜、ブドウ、動物の血中に存在します。それは生物のエネルギー源です。グリコーゲン、セルロース、デンプン、ラクトースの合成の前駆体として機能します。

フルクトース

シンボル：フル。それはケトヘキソースまたはフルクトヘキソースです。D-フルクトースのエナンチオマーは一般的にフルクトースとして知られています。この砂糖は、果物、蜂蜜、精液などに含まれています。

ガラクトース

ギャルのシンボル。それはアルドヘキソースまたはガラトヘキソースです。D-ガラクトースは、L-ガラクトースよりも一般的です。D-ガラクトースは脳糖です。それはほとんど無料です。それは一般的にオリゴ糖と多糖の形で植物、動物、微生物に見られます。

マンノース

記号：Man。それはアルドヘキソースまたはマンノヘキソースです。D-マンノース型は、マンナとヘミセルロースに広く分布しています。糖タンパク質へのN結合型オリゴ糖として発見され、分岐を形成します。

ラムノーザ

シンボル：Rha。植物のグリコシド、ゴムや粘液の多糖類、植物の細胞壁、フラボノイドに含まれているのはアルドヘキソースです。

参考文献

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