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-