تخطَّ إلى المحتوى

الطاقة

التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

نص الكتاب: الصفحات 41–50 من 933

النص مستخرج آليًا من ملف الكتاب، وقد يختلف ترتيب بعض الكلمات أو الجداول عن الأصل. المرجع هو ملف PDF.

صفحة 41 الصفحة في PDF

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

،C2-C1على حالة جليكوأكسال وينفصل منه جزيء C6- C5-C4على حالة م.

ألدهيد الجلسرول.

CH2OH

CH2OH

CHO

H O

C

CHO

H C OH

H

O

2HIO4

O

OH

+

CH3OH

CH2OH

جليكواكسال

جلسرالدهيد

OHC

OCH3

OCH3

OH

OH

OHC

Methyl α m glucosid

نلاحظ إنه لو كان المركب في التركيب المفتوح

H

O

C

C OH

5 HCOOH + HCHO

5

HIO4

HO C

OH

C

C OH

CH2OH

Glucose

يلاحظ أن جميع سكرات الألدوهكسوزات ) (Dفي الحلقة بيرانوز تعطى نفس المركبات بأكسدتها بالمؤكسدات المنخفضة مثل حامض فوق أيوديك Periodic ) acid (HIO4وهذا يثبت العلاقة البنائية بينهما.

وكذلك جميع السكرات في الصورة Lتعطى نفس المركبات.

وفي حالة السكرات الخماسية الحلقة فيرانوز بالتفاعل مع حامض فوق أيوديك

-٣٠-

صفحة 42 الصفحة في PDF

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

H

H

O

H

O

OCH3

OHC

H

2HIO4

OH

H

OCH3

OHC

OH

OH

وبالتالي لا يوجد فرق بين سكرات بنتو بيرانوز والهكسو بيرانوز من حيث استهلاك السكرات الخماسية والسداسية من حامض فوق أيوديك Periodic acid

) (HIO4وانتاج حامض الفورميك.

في حالة الألدوهكسوزات في التركيب الحلقي الخماسي يلاحظ أنه يحدث كسر ما بين C6- C5وينتج جزيء فورمالدهيد من الكحول الأول الموجود على ذرة الكربون رقم ٦ولا ينتج حامض فورميك وبالتالي يمكن

التفرقة ما بين الهكسوبيرانوز والهكسوفيرانوز.

CH2OH

CHO

O

O

OH

2HIO4

OH

+ HCHO

OH

OHC

فورمالدهيد

OH

C

H

CHO

مركب ثلاثى الألدهيد

Methyl α m glucosid

سكرات خماسية في الوضع فيرانوز:

يلاحظ أن جميع السكرات الخماسية في الحلقة الخماسية فيرانوز تعطى نفس النتائج كما يلاحظ أن ميثيل جليكوسيدات سكرات م بنتوز وفي الحلقة فيرانوز تعطى نفس المركب الناتج من ميثيل جليكوسيد هذه الألدوهكسوزات.

في الحلقة بيرانوز في الصورة م أو الصورة ى

إلا إنه لا تنتج وحدة حامض فورميك من أكسدة أنواع م بنتوزات في الحلقة

-٣١-

صفحة 43 الصفحة في PDF

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

الخماسية لعدم وجود مجاميع هيدروكسيل متجاورة ومنفردة.

وفي كل الحالات السابقة ينتج من جليكوسيدات المتشابهات الضوئية م بعد الأكسدة بالمؤكسدات المتخصصة والتحليل المائي م جلسروز ومن جليكوسيدات المتشابهات الضوئية ينتج ى جلسروز وهذا اثبت مؤكد للعلاقة البنائية بين السكريات

الأحادية.

دراسة الجزيء الناتج:

من الناحية العملية يصعب تواجد ثنائي الألدهيد الناتج من أكسدة جليكوسيدات السكرات بالمؤكسدات المتخصصة ولهذا فيجرى تحوير لمجموعات الألدهيد قبل إجراء التحليل المائي وذلك بأكسدتها بماء البروم وتحويلها إلى مجموعات كربوكسيل أو يجرى التحوير باختزال مجموعات الألدهيد إلى مجموعات كحول عن طريق

صوديوم بوروهيدريت ).(NaBH4

سكر سداسي )هكسوز( في التركيب الحلقي السداسي )بيرانوز(.

NaBH4

CH2OH

CH2OH

CH2OH

H

H

O

O

O

OH

OHC

OH

OH

OH

HOH2C

OH

OHC

OH

CH2OH

CHO

+ CH3OH

CH2OH

تحليل مائى

H

O

CHOH

HOH2C

CH2OH

ألدهيد

الجليكول

CH2OH

OH

HOH2C

مركب ثنائي الإيثيلين

جلسرول

سكر خماسي )بنتوز( في التركيب الحلقي السداسي )بيرانوز(.

-٣٢-

صفحة 44 الصفحة في PDF

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

H

H

H

O

H

NaBH4

H

O

H

O

H

OH

H

HOH2C

OHC

OH

OH

HOH2C

OH

OH

OHC

OH

H

O

H

CHO

CH2OH

CH2OH

CH3OH

+ CH3OH

تحليل مائى

H

HOH2C

OH

كحول ميثيل ألدهيد الجليكول إيثيلين الجليكول

HOH2C

مركب ثنائي الإيثيلين

سكر سداسي )هكسوز( في التركيب الحلقي الخماسي )فيرانوز(.

CH2OH

NaBH4

O

CH2OH

O

CHO

OH

O

H C

OH

OCH3

OCH3

HOH2C

CH2OH

CHO

OHC

OH

OH

CH2OH

CHO

+

CH3OH

CHOH

CH2OH

CH2OH

ألدهيد الجليكول

جلسرول

تحليل مائى

CH2OH

O

OCH3

CH2OH

HOH2C

مركب ثنائى الإيثيلين

سكر خماسي )بنتوز( في التركيب الحلقي الخماسي )فيرانوز(.

O

CH2OH

O

NaBH4

OCH3

HOH2C

CH2OH

O

OCH3

OHC

CH2OH

CH2OH

OH

CHO

OH

OH

تحليل مائى

-٣٣-

صفحة 45 الصفحة في PDF

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

CH2OH

CHO

+ CH3OH

CH2OH

CHOH

CH2OH

O

OCH3

HOH2C

CH2OH

CH2OH

ألدهيد الجليكول جلسرول

مركب ثنائي الإيثيلين

ملاحظات هامة لأكسدة السكرات ب :periodate

.١لا تستطيع التفرقة بين سكر سداسي بيرانوز وسكر خماسي بيرانوز حيث أن

كل منهما يعطى جزيء حامض فورميك.

.٢يمكن التفرقة بين سكر سداسي بيرانوز وسكر وسكر سداسي بيرانوز حيث أن السكر السداسي بيرانوز يعطى فورميك HCOOHوالفيرانوز يعطى فورمالدهيد .HCHO .٣يمكن التفرقة بين سكر سداسي فيرانوز وخماسي بيرانوز حيث أن السداسي يعطى فورمالدهيد HCHOبينما السكر الخماسي لا يعطى فورمالدهيد.

.٤يمكن التفرقة بين السكر الخماسي بيرانوز والفيرانوز حيث أن البيرانوز ينتج HCHOبينما السكر الخماسي فيرانوز لا ينتج فورمالدهيد أو حتى .CHO

ومن دراسة الجزيء الناتج من الأكسدة يمكن:

.١التفرقة بين سكر سداسي بيرانوز وسكر خماسي بيرانوز ينتج كحول ميثايل حيث أن السكر السداسي بيرانوز ينتج كحول ميثيل وألدهيد الجليكول وجلسرول في حين السكر الخماسي بيرانوز ينتج كحول ميثيل وألدهيد الجليكول وايثيلين

الجليكول.

.٢لا يمكن التفرقة بين سكر سداسي بيرانوز وسكر سداسي فيرانوز حيث أن

نواتج ك منهما واحدة

.٣لا يمكن التفرقة بين سكر سداسي وسكر خماسي خماسي فيرانوز وسكر

-٣٤-

صفحة 46 الصفحة في PDF

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

سداسي بيرانوز حيث أن نواتج كل منهما واحدة.

.٤يمكن التفرقة بين سكر خماسي بيرانوز وسكر خماسي فيرانوز حيث أن نواتج السكر الخماسي بيرانوز كحول ميثيل وألدهيد الجليكول و ...بينما السكر الخماسي فيرانوز كحول ميثيل وألدهيد الجليكول وجلسرول.

أمثلة ألهم أنواع السكرات الأحادية:

أوال :البنتوزات :Pentoses

وهي السكرات الأحادية التي تتكون من سلسلة كربونية بها ٥ذرات كربون وهي

تضم نوعين من السكرات:

الألدوبنتوزات :Aldopentosesوهي البنتوزات التي تحتوي على مجموعة ألدهيد على ذرة الكربون رقم ) (١وتشمل سكرات الأرابينوز Arabinoseوالليكسوز

Lyxoseوالريبوز Riboseوالزيلوز .Xylose

الكيتوبنتوزات :Ketopentosesوهي البنتوزات التي تحتوي على مجموعة كيتون على ذ ةر الكربون رقم ) (٢وتشمل سكرات الربيولوز Ribuloseالزيلولوز .Xylulose

ومن اهم البنتوزات:

-١الريبوز :Ribose

سكر خماسي ألدهيدي والصورة الشائعة الموجودة منه هو الصورة D- Ribose أما الصور L- Riboseفهي غير منتشرة في الطبيعة ويعتبر الصمغ العربي من

المصادر النباتية لسكر الريبوز.

ومن الناحية البيولوجية فإن لهذا السكر أهمية كبيرة حيث يعتبر من المركبات الوسطية في عمليات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات وتعود أهميته في أنه يدخل في تركيب الأحماض النووية كما انه يدخل في بناء العديد من الجزيئات الحيوية الهامة

مثل .ATP , NAD, NADP

-٣٥-

صفحة 47 الصفحة في PDF

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

D- Ribose

وداخل الأنظمة البيولوجية لابد أن يحدث فسفرة لسكر الريبوز لكي ينشط ويتم ذلك بمساعدة إنزيمات Ribokinaseحيث تحوله لمركب ريبوز -٥فوسفات Ribose-5-phosophateالذي يدخل في بناء الأحماض الأمينية التربتوفان والهيستدين ،كما يدخل في أحد مسارات تمثيل الكربوهيدرات يعرف ب Pentose

.phosphate pathway

-٢الريبويلوز :Ribulose

سكر خماسي كيتوني والصورة الشائعة منه هي الصورة D-Ribuloseويتكون هذا لسكر كمركب وسطي خلال دورة ،Pentose phosphate pathwayوبصفة عامة يعتبر هذا السكر شديد الأهمية في تكوين العديد من المركبات الحيوية الهامة حيث يعتبر مركب وسيط في عملية إنتاج الأرابيتول Arabitol productionفي

الفطريات المنتجة للأرابيتول.

والصورة الصناعية منه تسمي Sucroribuloseوهي توجد في المحليات

الصناعية.

D- Ribulose

-٣٦-

صفحة 48 الصفحة في PDF

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

-٣الأرابينوز :Arabinose

سكر خماسي ألدهيدي ويتواجد في الصورتين D , Lوعلي غير المتوقع فإن الصورة L- Arabinoseهي الأكثر انتشا ار في الطبيعة حيث تعتبر أحد المكونات الهامة في مركبات الهيمي سليولوز والبكتين ،وهو يوجد في الصمغ العربي Gum

Arabicحيث يسهل فصله من الصمغ العربي.

ويدخل في تركيب البيئات التي تنمي عليها البكتريا لذا فله استخدامات هامة في

مجال البيوتكنولوجي والميكروبيولوجي.

ثانيا :الهكسوزات :Hexoses

وهي السكرات الأحادية التي تتكون من سلسلة كربونية بها ٦ذرات كربون وهي

تضم نوعين من السكرات:

الألدوهكسوزات :Aldohexosesوهي الهكسوزات التي تحتوي على مجموعة ألدهيد على ذرة الكربون رقم ) (١وتشمل سكرات الألوز ،Alloseالألتروز ،Altrose الجلوكوز ،Glucoseالمانوز ،Mannoseالجيولوز ،Guloseاللأيدوز ،Idose

الجلاكتوز ،Galactoseالتالوز .Talose

الكيتوهكسوزات :Ketohexosesوهي الهكسوزات التي تحتوي على مجموعة كيتون على ذرة الكربون رقم ) (٢وتشمل سكرات البسكوز ،Psicoseالفركتوز ،Fructoseالسوربوز ،Sorboseالتاجاتوز .Tagatose

-٣٧-

صفحة 49 الصفحة في PDF

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

ومن اهم الهكسوزات:

-١الجلوكوز :Glucose

سكر سداسي ألدهيدي ويتواجد عادة في صورة D – Glucoseحيث تمثل الصورة الأكثر انتشا ار في الطبيعة ،ويعتبر أهم السكرات على الإطلاق حيث يعتبر المصدر الرئيسي للطاقة للخلايا الحيوانية بصفة عامة كما أنه يمثل أهم نواتج البناء

الضوئي في النبات.

وهو عبارة عن بلورات صلبة سريعة الذوبان في الماء وينتشر بكثرة في المملكة النباتية والحيوانية على حد سواء ،وعلى المستوى التجاري يسهل الحصول عليه من

تحليل النشا بواسطة الإنزيمات.

D- Glucose

ويتم التخليق الحيوي للجلوكوز في النبات حيث يعتبر ناتج عملية البناء الضوئي التي تعتبر أساس الحياة على كوكب الأرض ،أما في الحيوان فيتم تخليق الجلوكوز من البيروفيك والجلسرول في خلايا الكبد والكلية فيما يعرف بعملية Gluconeogenesisكما أنه ينتج من تكسير الجليكوجين في الكبد أيضا.

وهناك أهمية طبية خاصة لسكر الجلوكوز حيث يعتبر مستواه في الدم من الدلائل الهامة لوجود مرض السكر Diabetesحيث يعاني الشخص المصاب بمرض السكر من خلل في التمثيل الغذائي لسكر الجلوكوز.

-٣٨-

صفحة 50 الصفحة في PDF

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

-٢الفركتوز :Fructose

أيضا سكر الفاكهة حيث ينتشر بكث ةر في العديد من الفواكه

سكر سداسي كيتوني ويسمي

ويتميز بأنه شديد الحلاوة كما يتواجد في بعض الخضروات وعسل النحل.

D- Fructose

ويحضر هذا السكر تجاريا من التحليل المائي للسكر العديد الأنيولين حيث يعتبر الفركتوز هو المكون الأساسي لهذا السكر العديد ،كما انه يدخل أيضا في

تركيب سكر القصب.

وداخل جسم الإنسان يتحول الفركتوز إلى جلوكوز في خلايا الكبد والأمعاء ،ويحتاج الجهاز التناسلي الذكري كميات كبيرة من سكر الفركتوز حيث يخلق في الحويصلات المنوية ثم يندمج في الحيوانات المنوية حيث يستخدم فيها كمصدر للطاقة.

سكرات الأوليجو :Oligosaccharides

عددا

السكرات الاوليجو عبارة عن كربوهيدرات تقبل التحليل المائي وتنتج

معروفا بالضبط من وحدات السكر الأحادي المكون لها وهذا العدد يتراوح ما بين -٢

١٠وحدات .ويطلق عليها سكرات اوليجو متجانسة أن كانت من نوع واحد أو غير

متجانسة أن كانت من أكثر من نوع من السكر.

وتشمل السكرات التي تتكون من ارتباط عدد معلوم بالضبط من وحدات السكر

-٣٩-