takween logo
Recherche rapide dans ce site et les sites liés de l'auteur (Fr, Ar, Eng) - بحث سريع في هذا الموقع و المواقع المرتبطة للمؤلف

Monosaccharides (Oses)
سكريات أحادية


Les sucres (glucides) monosaccharides, oses ou sucres simples, (السكريات البسيطة) se distinguent par le nombre d'atomes de carbone qui les constituent et le type de fonction aldéhyde ou cétone qu'ils contiennent.


Passer un contrôle noté sur les glucides (théorie + pratique)
Biochimie. Contrôle, qcm

Les oses (monosaccharides) sont les plus simples des sucres (glucides) constitués de 3-7 atomes de carbone. Ils sont des polyols (plusieurs fonctions alcool) se distinguant par le nombre d'atomes de carbone et le type de fonction aldéhyde ou cétone qu'ils comportent. Le glucose, sucre du sang, contient 6 atomes de carbone. C'est un hexose. Il porte la fonction aldéhyde et il appelé aldohexose (aldose). Par contre le fructose, contenant six atome de carbone avec une fonction cétone, est qualifié de cétohexose (cétose). Télécharger 'Monosaccharides, oses' (Ar).


ما هي السكريات الأحادية البسيطة أو أوز ؟ Que sont les Oses?


تعد السكريات الأحادية أو أوز (Oses) من أبسط السكريات، إذ تتكون من جزيئ واحد فقط يحتوي على 3-7 ذرات من الكاربون و لا يمكن أن تتحول إلى وحدات أصغر منها عن طريق الحلمأة (Hydrolyse). تلقب السكريات الأحادية البسيطة حسب عدد ذرات الكاربون التي تشكلها و نوع الوظيفة الكيميائية التي يحملها الجزيئ. هكذا، نجد مثلا، سكريات من قبل تريوز (Triose)، بانتوز (Pentose) و هكزوز (Hexose) و هي ترمز بالتتالي إلى سكريات ذات 3، 5 و 6 ذرات من الكاربون. ، يمتاز سكرالدم، الكليكوز (Glucose)، بستة ذرات من الكاربون و هو إذا من نوع هكزوز (Hexose). تحضى السكريات البسيطة الطبيعية الحلقية ذات 5 و 6 كاربون بأكثر أهمية لدى الكائنات الحية. إذا كان السكر الأحادي البسيط يحمل و ظيفة ألدهيد، يسمى 'ألدوز' (Aldose). إذا كان يحمل وظيفة كيتون يلقب 'كيتوز' (Cétose). هكذا، نجد مثلا ألدهيكزوز (6 ذرات كاربون + وظيفة ألدهيد، Aldohexose) و كيتوهيكزوز(6 ذرات كاربون + وظيفة كيتون، Cétohexose).

Le glucose est le plus simple des carbohydrates dont l'organisme peut fournir à partir de l'alimentation. La structure du glucose peut être visualisée en 3D par les programmes JMOL ou RasTop. Etant constitué de plusieurs fonctions alcool (polyol), le glucose est très soluble dans l'eau. Les fonctions alcool portées par les carbones 1 à 5 sont des fonctions alcool secondaires. Celle portée par le carbone 6 est une fonction alcool primaire. Dans un milieu basique ou en présence d'une enzyme spécifique (épimérase), le glucose peut se transformer en mannose ou en galactose. Ce changement rentre dans la propriété d'épimérisation des oses.Aussi, le glucose peut se transformer réversiblement, en fructose (un autre hexose). C'est le phénomène d'interconversion.

الكليكوز هو أبسط أنواع المواد الكربوهيدراتية،يستطيع الجسم توفيره من خلال هضم الكربوهيدرات المركبة مثل النشويات. يبين الرسم التالي شكل الكليكوز، كما يمكن الاستعانة ببرامج راستوب (Rastop) و JMOL لمعاينة بنيته في البعد الثالث (انظر الفقرة المخصصة لمعاينة الجزيئات في البعد الثالث).
Sucres monosaccharides (oses). Glucose

يحتوي الكليكوز على عدة وظائف كحول تجعل منه عنصرا عالي الذوبان في الماء، كمثل كل السكريات الأحادية. وظيفة الكحول المحمولة فوق ذرات الكاربون المرقمة من 1 حتى 5  تدعى 'وظيفة كحول ثانوية' (Fonction alcool secondaire)، أما التي توجد فوق الكاربون رقم 6 فتسمى ''وظيفة كحول أولية' (Fonction alcool primaire). يضم الكليكوز كذلك وظيفة كيميائية من نوع ألدهيد، فيعتبر ألدهكزوز (Aldohexose). في وسط قاعدي أو بحضور أنزيم متخصص، يمكن تحول الكليكوز إلى سكر المانوز (Mannose) أو الكالكتوز (Galactose) و يدخل التغييرين في خاصية إبميرية (Epimérisation) السكريات الأحادية. كذلك، بإمكان الكليكوز أن يتحول انعكاسيا إلى سكر سداسي آخر، الفريكتوز (Fructose). و يدعى هذا الانتقال ب 'الضمتحول' (Interconvertion).

باحتوائه على ستة ذرات من الكاربون و وظيفة كيميائية من نوع كيتون، يسمى سكر الفريكتوز (Fructose) كيتوهكزوز (Cétohexose). و هو سكر بسيط موجود بكثرة في الفواكه و العسل و السائل المنوي عند الرجل.  يبين الرسم التالي شكل الفريكتوز، السكرالأحادي الأكثر حلاوة من حيث الطعم.

Sucres monosaccharides. (oses). Fructose

بالإمكان كتابة السكريات الأحادية في قي عدة صيغ مستقيمة أو حلقية مختلفة،  تزداد تنوعا بتموقع بعض مجموعات الهيدروكسيل (OH). تعتبر من صنفD ، كل السكريات الأحادبة الحاملة لمجموعة هيدروكسيل فوق الكاربون ما قبل الأخير (كاربون n-1) متجهة نحو اليمين (Droite). أغلب السكريات البسيطة تدخل في هذه الخانة، مقارنة بالسكريات من صنف L المعروفة بهيدروكسيل متجه إلى اليسار فوق الكاربون ما قبل الأخير.

ما هو الكاربون غيرالمتماثل (Carbone asymétrique) ؟ 

يعد كل كاربون حامل لأربعة مجموعات مختلفة، كاربونا غير متماثل. هكذا يعتبر الكاربون رقم 1 عند الألدوز أو الكاربون رقم 2 عند الكيتوز، كاربونا غير متناظر في كل السكريات الأحادية البسيطة.

إذا احتوى سكر أحادي على ذرة كاربون (أو أكثر) غير متماثلة، يصبح مركبا ذو فعالية بصرية (Pouvoir optique) كما هو الحال في الأحماض الأمينية. فعندما تمر حزمة لضوء مستقطب (Lumière polarisée) من جهاز الاستقطاب (Polarimètre) على المحلول السكري يتغير إتجاه شعاع الضوء المستقطب. فإذا دار شعاع الضوء يمينيا، يكون السكر الأحادي أيمن الدوران (Dextrogyre) و يرمز له ب + أو D. أما، إذا دار شعاع الضوء يساريا، فسيكون السكر أيسر الدوران (Lévogyre) و يرمز له ب - أو L. هكذا، ثبت أن الفعالية البصرية ل  D-فريكتوز(D-fructose)، من نوع L. و على هذا المعطى سمي ب 'ليفلوز' (Lévulose). أما D-كليكوز(D-glucose) فله فعالية بصرية من نوع  D، و لقب ب 'ديكستروز' (Dextrose).

للتذكيرٍ، الحرفان D و L لا يدلان على جهة انحراف مستوى الضوء المستقطب، و إنما يرمزان إلى التوزيع الفراغي. Télécharger 'Glucides (Sucres). Liaison glycosidique' (Ar).


SUITE SUR LES OSES ....




ما هي إبميرية السكريات الأحادية ؟
qu'est ce que l'épimérisation des oses?


تكمن أهمية إبميرية السكريات الأحادية (Epimérisation des oses) في خلق إبميرات (Epimères) لنفس نوع السكر الأحادي و هي أشكال لا تختلف بينها إلا بموقع OH يحمله كاربون غير متماثل (Carbone asymétrique) واحد. و تعتبر الأنوميرية (Anomérie) نوعا خاصا للإبميرية. هكذا، يكون  D-مانوز (D-mannose) إبميرا في الموقع 2 ل  D –كليكوز(أنظر الرسم التالي). أما D-كالكتوز (D-galactose) فهو إبميرا ل  D –كليكوز، لكن في الموقع 4.
hexoses épimères et anomères
تحدث إبميرية السكريات الأحادية كيميائيا أو أنزيميا بواسطة أنزيم الإبميراز (Epimérase). عند غياب هذا الأنزيم يستحيل تحول الكالكتوز إلى كليكوز و قد يؤدي هذا إلى ارتفاع كمية الكالكتوز (Galactosémie) في الدم عند الأطفال المرضى وراثيا.
التراكيب الحلقية للسكريات الأحادية
في سنة 1884، برهنت أبحاث طولنس (Tollens) أن السكريات البسيطة تمتاز بقدرة على اتخاد شكل دائري (حلقي). يتأتى ذلك من مرونة الهيكل الكاربوني بعد تفاعل مجموعة الألدهيد (كاربون رقم 1) و مجموعة الكحول الأقرب مسافة، أي المجموعة الكحولية المحمولة فوق الكاربون ما قبل الأخير. هكذا، يمكن الحصول مثلا على  سكرأحادي بحلقة ذات ستة رؤوس مع أكسيجين (بيرانوز، Pyranose) و سكربخمسة كاربون و أكسيجين (فورانوز، Furanose). في الكيمياء، يعطي تفاعل ألدهيد (أو كيتون) مع كحول، مشتق هيمي أسيتال (Hémiacétal).
Télécharger fichier pdf sur Monosaccharides. Formes pyranose et furanoss (Ar)

hémiacétal

يعتبر الهيمي أستيال في التركيبات الحلقية للسكريات هيمي أسيتال داخلي، أي أن مجموعة الألدهيد و مجموعة الكحول المتفاعلين موجودين في نفس جزيئ السكر الأحادي.
يحتوي الهيمي أسيتال على ذرة كاربون غير متناظرة (كاربون غير متماثل، Carbone asymétrique) أو ذرة كاربون أنوميرية (Carbone anomérique). لهذا، يوجد شكلين متناظرين مجساميين للهيمي أسيتال (ستريوإزومير، Stéréoisomères).
بالإمكان كتابة السكريات الأحادية في قي صيغتين مختلفتين تزداد تنوعا بمواقع بعض مجموعات الهيدروكسيل (OH) يمينا أو يسارا (مفهوما D و L) أو أسفل أو أعلى (مفهوما أنوميرα (ألفا) و أنومير β (بيتا)).  إذا كان السكر الأحادي يتكون من 3 ذرات كاربون (تريوز، Triose) أو 4 ذرات كاربون (تتروز، Tétrose)، تكتب تراكيب الألدوز و الكيتوز على شكل سلسلة مفتوحة. أما إذا كانت السكريات الأحادية مكونة من 5 ذرات كاربون أو أكثر، فإنها تكتب غالبا بشكل تراكيب حلقية تكون فيها مجموعة الكاربونيل مقنعة و لا تظهر صفاتها الكيميائية الطبيعية.
تعرف التراكيب المفتوحة غير الحلقية ب 'صيغ فيشرمستقيمة' (Représentations de Fisher alignées)، اما التراكيب الحلقية فتسمى ب 'صيغ فيشر الحلقية' (Représentations de Fisher cycliques)، كما يوضحه الرسم التالي.
Glucose anomères alpha et béta
تعد صيغ هاورث الهيمي أسيتالية (Représentations de Haworth hémiacétaliques) صيغا حلقية الشكل ممكن مقارنتها بصيغ فيشر الحلقية (أنظر الرسم أسفله). هكذا، يوازي التموقع على اليمين لهيدروكسيل OH لكاربون 1 (C1) في صيغة فيشر المفتوحة، إتجاه إلى الأسفل لنفس المجموعة في صيغة هاورث، و العكس صحيح كما يظهره الرسم التالي.


glucose. Fisher, haworth

ينتج عن الشكل الحلقي للسكر الأحادي ظهور متناظرة على الكاربون 1 . إذا كانت مجموعة OH إلى أسفل يطلق على المتناظر ألفا أو أنومير ألفا (Anomère α).  أما إذا اتجهت مجموعة OH إلى أعلى فيسمى المتناظر أنومير بيتا (Anomère β). تسمى ذرة الكاربون رقم 1 (كاربون غير متماثل) ب ذرة الكاربون الأنوميرية (أو فقط الكابون الأنوميري). تتميز الأشكال الأنوميرية بخصائص فيزيائية مختلفة.

في الطبيعة، توجد السكريات الأحادية بنسب عالية تحت تركيبات حلقية (صيغ هاورث) و القليل منها يوجد في شكل تركيبات مفتوحة، مع إمكانية الانتقال الانعكاسي من صيغ حلقية إلى صيغ مفتوحة. كذلك، تعتبر حلقة الألدوبيرانوز السداسية، الناتجة عن تكون هيمي أسيتال بين ذرتي الكاربون 5 و 1 (Hémi-acétalisation C5-C1)، أكثر ثباتا من حلقة الألدوفورانوز الخماسية، الناتجة عن حدوث هيمي أسيتال بين ذرتي الكاربون 4 و 1 (Hémi-acétalisation C4-C1)،. و لهذا، فحلقة الألدوبيرانوز أكثر تغلبا في المحاليل المائية. كمحلول، يوجد D-كليكوز في خمسة أشكال مختلفة، منها:
شكل D-كليكوز بسلسلة مفتوحة (0,5%)،
- شكل α-D-glucofuranose (أقل من 0,5%)،
- شكل β-D-glucofuranose (أقل من 0,5%)
- شكل α-D-glucopyranose (35%)
- شكل β-D-glucopyranose (65%)
يبين الرسم التالي كل أشكال D-كليكوز مع هيمنة التركيبات الحلقية.
glucoses. Formes en solution

لكونه يمتاز باستقرارية فيزيكو-كيميائية (Stabilité physico-chimique) مرتفعة يلعب الشكل الأنوميري β-D-glucopyranose دورا رئيسيا في حياة و فيزيولوجية الكائنات الحية. كمثل آخر، يمثل شكل β-D-fructopyranose نسبة 73% للمحلول المائي للفريكتوز، بينما يمثل شكل β-D-fructofuranose نسبة 20%، فقط.
نظرا لاكتساب التركيب الحلقي للسكريات عدة ذرات من الكاربون غير المتماثل، يصبح لها العديد من المشابهات (Stéréoisomères) وفق عدد ذرات كاربون السكر الأحادي. إذا كان هذا الأخير ألدوزا ب n كاربون، فستكون له (n-2) كاربونا غير متماثلا  و يصبح له في الحقيقه 2 اس (n-2)، أي 2n-2 مشابها. هكذا، يكون عند ألدوهيكزوز ب 6 ذرات كاربون، 4 ذرات كاربون غير متماثل و 24 مشابها = 16 مشابها و هي 4 من النوع D-α و4 من النوع D- βوخيالاتها في المراة 4 من النوع L-α و4 من النوع L-α. أمابالنسبه للسكريات الكيتونيه، ب n كاربون، فستكون له (n-3) كاربونا غير متماثلا  و يصبح له في الحقيقه 2 اس (n-3)، أي 2n-3 مشابها. هكذا، يكون عند كيتوهيكزوز ب 6 ذرات كاربون كالفريكتوز، 3 ذرات كاربون غير متماثل و 23 مشابها = 8 مشابها و هي 2 من النوع D-α و2 من النوع D- βوخيالاتها في المراة 2 من النوع L-α و2 من النوع L-α.  


السكريات في شكلي البيرانوز الكرسي و البيرانوز القارب
OSES SOUS FORME 'CHAISE' ET FORME 'BATEAU'


لقد أظهرت الدراسات أن الوجود الفعلي لحلقات السكريات في الطبيعه لا تكون مستويه او حلقية مسطحه كما هي ممثله بصيغه هاورث، بل توجد في شكل حلقه البيرانوزالكرسي وشكل القارب (أنظر الرسم التالي). العديد من الهيكزوزات تتواجد في شكل كرسي الثابت نوعا ما و القليل منها فقطيتواجد في شكل القارب الاقل ثباتا. كذلك توجد اشكال اخري كشكل نصف الكرسي وشكل القارب الملتف ولكن وجودها لايصادف كثيرا، لانها اقل ثباتا من الشكلين المذكورين سابقا.
glucose. Chaise, bateau


ما هي ظاهرة التغير الدوراني للسكريات ؟
QU'EST CE QUE LA MUTAROTATION ?


ظاهرة التغير الدوراني (Mutarotation) تعني  الضمتحول (Interconversion) بين المتناظر ألفا أو أنومير ألفا (Anomère α) و المتناظر بيتا (Anomère β). بعد اكتشاف التركيب الحلقي للسكريات،أصبح بالامكان تفسير سلوك السكريات الذ كان غامضا قبل ذلك و الذي كان يتعلق بتغير تدريجي للتدوير الضوئي للكليكوز. لقد ثبت أن الأمر يتعلق بتحول احد الشكلين الفا (α) او بيتا (β) كليكوز في المحلول الي الشكل الاخر حتي الوصول الي حاله الاتزان بينهما وهي تكوين مزيج من المتناظرين، أي 35% تقريبا من الشكل الفا و 65% من الشكل بيتا. ثبت كذلك أن التحول بين الأنومير α و الأنومير β يمر بالنمط المفتوح الخطي.


ما هي المشتقات الحيوية للسكريات الأحادية ؟
QUELS SONT LES DERIVES DES OSES ?


في الطبيعة، توجد بعض السكريات على شكل مشتقات (Dérivés) يكون فيها واحد أو أكثر من مجموعاتها محورة. هكذا توجد المشتقات السكرية التالية: 

- سكريات لا أوكسيجينية (Sucres désoxygénés) و هي سكريات تفتقد لذرة أوكسيجين أو أكثر، حذفت من مجموعات الهيدروكسيل المرتبطة بذرات الكاربون التي تشكل السكر الأحادي. من بين أمثلة السكريات اللا أوكسيجينية الأكثر انتشارا في الطبيعة، نجد سكر 2-ديوكسي -D- ريبوز (2-désoxy-D-ribose) الذي يدخل في تركيب الأحماض النووية.

- سكريات فوسفاتية (Sucres phosphorylés) و هي إستيرات حامض الفوسفوريك (Acide phosphorique) تستحدم كنواتج وسطية في تفاعلات السكريات. من بين الأمثلة، نذكر كليكوز-6-فوسفات (Glucose-6-phosphate)، فريكتوز-6-فوسفات (Fructose-6-phosphate) و كليكوز-1-فوسفات (Glucose-1-phosphate). يعطي الفوسفات شحنة كهربائية سالبة (-) للسكر الأحادي، الشئ الذي يجعله يتفاعل برابطة إيونية مع الموقع النشيط (Site actif) للأنزيمات و يعرف هذا ب 'تنشيط الكليكوز' (Activation du glucose) الضروري لعملية هدم الكليكوز(Glycolyse) و إنتاج الطاقة (Energie) في شكل ATP. كما أن الشحنة السالبة تجعل السكريات الفوسفاتبة تتجمع في الخلية نتيجة لصعوبة مرورها عبر الغشاء الخلوي.

- سكريات أمينية (Sucres aminés, osamines) و تنتج عن استبدال مجموعة هيدروكسيل (-OH) بمجموعة أمين (-NH2). هناك نوعين من السكريات الأمينية واسعة الانتشار، يحل فيهما الأمين محل مجموعة OH فوق ذرة الكاربون رقم 2. و هما الكليكوزامين (Glucosamine) و الكلكتوزامين (Galactosamine). في الغالب ما توجد مجموعة الأمين مرتبطة بالأستيل (Amine acétylée)، كما هو الحال في الكليكوزامين (أنظر الرسم التالي) الذي يعد من المكونات الرئيسية للكيتين (Chitine)، متعدد سكريات تركيبي يوجد في الهيكل الخارجي للقشريات (Crustacés). تعود صعوبة حلمأة الكيتين إلى ضمها لوظيفة الأمين المرتبطة بالأستيل.

glucosamine

كذلك، تتدخل السكريات الأمينية في تركيب الدهنيات السكرية (Glycolipides)، البروتينات السكرية (Glycoprotéines) و الكليكوزامينوكليكان (Glycosaminoglycanes).

- الأحماض السكرية و هي نوعان، الأحماض الألدونية (Acides aldoniques) و الأحماض الإيرونيكية (Acides uroniques). تنتج الأحماض الألدونبة، مثل حمض الكليكونيك (Acide gluconique)  عندما يحدث تأكسد فوق ذرة الكاربون الألدهيدية، ذرة رقم 1 (ليعطي كاربوكسيل) و هو ناتج وسطي أثناء التفاعلات الحيوية للكليكوز في بعض الكائنات. تنتج الأحماض الإيرونيكية، مثل حمض الكليكورونيك (Acide glucuronique)، عند تأكسد الوظيفة الكحولية المحمولة فوق ذرة الكاربون الأخيرة، مثل ذرة رقم 6 في الكليكوز (أنظر الرسم التالي).
acide gluconique (gluconate),  acide glucuronique (glucuronate)

يعتبر حمض الكليكورونيك، المشتق من الكليكوز مصدرا هاما في تركيب حمض الأسكوربيك (Acide L-ascorbique) الذي يلعب دورا هاما في تفاعلات الأكسدة و الاختزال و يحفظ أغشية الخلايا، إذ يعتبر عنصرا مضادا للتأكسد (Antioxydant). لعدم قدرة الإنسان عن تركيب حمض الأسكوربيك، يدخل هذا المشتق السكري في خانة الفيتامينات و يسمى فيتامين ج (Vitamine C). يوجد فيتامين ج بكميات كبيرة في الحمضيات و يسبب نقصه في غذاء الإنسان مرض الأسكوربيت (Scorbut) الذي يعطي تشوهات في اللثة و الأسنان مع ظهور نزيف في الحالات المتقدمة.

- سكريات كحولية تنتج عديدات الكحول (Polyols, polyalcools) عند اختزال مجموعات الألدهيد أو الكيتون. تندرج عديدات الكحول في قسمين. قسم الألديتول (Alditols)، ذات سلاسل خطية، إذ يعطي الكليكوز الكليسيتول (Glucitol) الملقب ب السوربيتول (Sorbitol) و ينتج المانوز المانيتول (Mannitol) و الريبوز الريبيتول (Ribitol). قسم السيكليتول (Cyclitols) أو عديدات الكحول الحلقية (Polyols cycliques) مثل إنوزيتول (Inositol). 


ما هي خاصية القوة الاختزالية عند السكريات ؟
QUEL EST LE Pouvoir réducteur DES SUCRES ?


باحتوائهم على وظيفة ألدهيد حرة (أو هيمي أسيتال حرة)، تمتاز العديد من السكريات بخاصية القوة الاختزالية، لتصبح سهلة التأكسد بواسطة إيونات النحاس (Ions cuivriques) أو إيونات الحديد (Ions ferriques) . من بين التحاليل المخبرية لمعرفة هذه الخاصية، نذكر تجربة اختزال محلول فيهلينغ (Liqueur de Fehling)، إذ يضاف السكر إلى محلول فيهلينغ أ و ب (أزرق اللون يحتوي على Cu++) ثم يغلى المحلول فيتكون راسب أحمر من أكسيد النحاسوز (Cu2O). يتم التفاعل وفق المعادلة التالية:
R-CHO + 2 Cu++ + 5 OH-  à  R-COO- + Cu2O + H2O


Partager cette information sur les réseaux sociaux تبادل المعلومة عبر المواقع الإجتماعية

facebook google plus Twitter Linkedin email icon

تكوين. وسائط بيداغوجية
Takween. Supports

BLOG BIOCHIMIE, BIOTECHNOLOGIES

Sucres monosaccharides, سكريات أحادية (oses)