پیوند گلیکوزیدی چیست؟ – به زبان ساده + انواع

آخرین به‌روزرسانی: ۳ بهمن ۱۴۰۱
زمان مطالعه: ۲۴ دقیقه
پیوند گلیکوزیدی

«پیوند گلیکوزیدی» (Glycosidic Bons) که به آن «اتصال گلیکوزیدی» (Glycosidic Linkage) نیز گفته می‌شود، نوعی پیوند کووالانسی است که باعث پیوند بین یک کربوهیدارت (شکر) به گروهی دیگر می‌شود. بسیاری از پیوندهای موجود در ترکیب‌های مهم و پرکاربرد از نوع پیوند گلیکوزیدی است. در این مطلب می‌خواهیم بدانیم پیوند گلیکوزیدی چیست و چه انواعی داد. همچنین نحوه تشخیص‌ آن را با مثال‌هایی بررسی می‌کنیم و در مورد ترکیب‌های معروف دارای پیوند گلیکوزیدی بحث می‌کنیم.

فهرست مطالب این نوشته

پیوند گلیکوزیدی چیست ؟

در پیوند گلیکوزیدی، یک کربوهیدارت توسط پیوندی کووالانسی به گروهی دیگر متصل می‌شود که این گروه ممکن است کربوهیدارت دیگری باشد. پیوند گلیکوزیدی بین گروه «همی استال» (Hemiacetal) یا «همی کتال» (Hemicetal) یک ساکارید و گروه هیدروکسیل ترکیبی مانند الکل برقرار می‌شود. این پیوند از کربن آنومری ساکارید برقرار می‌شود. در تصویر زیر تشکیل پیوند گلیکوزیدی نشان داده شده است.

تشکیل پیوند گلیکوزیدی
پیوند گلیکوزیدی بین یک کربن آنومری با هیدروکسیل یک الکل برقرار شده است.

امروزه به ساختارهایی ناشی از اتصال همی استال و همی کتال یک ترکیب و گروه‌هایی به غیر از هیدروکسیل نیز گلیکوزید می‌گویند. برخی از این ترکیبات شامل مثال‌های زیر هستند.

  • تیوگلیکوزید: $$-SR$$
  • سلنوگلیکوزید: $$-SeR$$
  • ان-گلیکوزید: $$-NR^1R^2$$
  • سی-گلیکوزید: $$-CR^1R^2R^3$$

پیوند یا اتصال

در هنگام صحبت از پیوند گلیکوزیدی از دو عبارت استفاده می‌شوند: پیوند و اتصال. با وجود اینکه پیوند گلیکوزیدی از اتصال گلیکوزیدی عبارت رایج‌تری است اما در‌واقع غلطی مصطلح است. به تصویر زیر که مربوط به مالتوز (Maltose) است خوب دقت کنید.

پیوند گلیکوزیدی
اتصال گلیکوزیدی از پیوند گلیکوزیدی عبارت دقیق‌تری است.

این پیوند که از نوع او-گلیکوزید است در واقع دو پیوند است که هر کدام از اتم اکسیژن به یکی از حلقه‌های متصل شده است. بنابراین بهتر است از اتصال گلیکوزیدی به جای پیوند گلیکوزیدی استفاده شود.

گلیکوزید چیست ؟

به ترکیبی که دارای پیوندی گلیکوزیدی باشد، به‌اصطلاح «گلیکوزید» (Glycoside) گفته می‌شود. تنها قندهای حلقوی دارای کربن آنومری هستند و توانایی تشکیل پیوند گلیکوزیدی را دارند.

گلیکون و آگلیکون

این دو عبارت بیشتر در مورد گلیکوزیدهای طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به ترکیب دارای گروه هیدروکسیل $$(ROH)$$ که باقی‌مانده کربوهیدراتی از آن جدا می‌شود «آگلیکون» (Aglycone) می‌گویند. خود باقی‌مانده کربوهیدراتی نیز گاهی به نام «گلیکون» (Glycone) خوانده می‌شود. این دو بخش را می‌توانید در تصویر زیر ببینید.

گلیکون و آگلیکون
دو بخش مختلف ساختار یک مولکول گلیکوزید را مشاهده می‌کنید.

کربن آنومری چیست ؟

کربن آنومری در حالت غیرحلقوی قند، همان کربن گروه کربونیل (در برخی موارد کربن گروه آلدهیدی و کتونی) است و در نتیجه در قند حلقوی دارای استخلاف $$OH$$ خواهد بود. در واقع یک کربن آنومری به دو اتم اکسیژن متصل است.

کربن آنومری پیوند گلیکوزیدی
نحوه تشخیص پیوند گلیکوزیدی در قند حلقوی

در فرایند تشکیل قندها، کربن آنومری به وجود می‌آید و به دو نوع آلفا و بتا حضور دارد. این دو نوع در محلول به مقدار برابری وجود دارند و به فرایند تبدیل این دو به یکدیگر «موتاروتاسیون» (mutarotation) گفته می‌شود. برای فهم بهتر این مورد مثالی را در ادامه مورد بررسی قرار می‌دهیم.

آلفا-دی-گلوکز و بتا-دی-گلوکز آنومرهای یکدیگر هستند و در محلول به حالت تعادل حضور دارند. این دو ساختار را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید. به تفاوت آن‌ها که در نحوه اتصال گروه عاملی $$OH$$ به کربن آنومری است خوب دقت کنید.

تشکیل پیوند گلیکوزیدی
بین دو فرم آلفا و بتای گلوکز موتاروتاسیون به‌وقوع می‌پیوندد.

آنزیم‌ها توانایی تشخیص قندهای بتا و آلفا از یکدیگر را دارند و در رابطه با آن‌ها عملکرد متفاوتی خواهند داشت. تمایز بین قند آلفا و بتا در ارگانیسم‌های طبیعی از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا ممکن است در آن‌ها تنها یکی از دو نوع قند تولید شود. برای مثال گلیکوژن که پلی‌ساکاریدی از گلوکز است از آلفا-دی-گلوکوپیرانوز تهیه می‌شود اما سلولز از بتا-دی-گلوکوپیرانوز به‌وجود می‌آید.

مطلب پیشنهادی:
گلیکوژن چیست ؟ | ساختار، عملکرد، متابولیسم و اختلالات
شروع مطالعه

ویژگی‌ آنومرها

آنومرهای بتا و آلفا به دلیل داشتن فرمول مولکولی یکسان، شباهت‌های بسیاری دارند. برای مثال آلفا و بتا گلوکز انحلال‌پذیری یکسانی در آب دارند. همچنین گرمای احتراق آن‌ها نیز با یکدیگر برابر است. با این‌حال در برخی ویژگی‌های نیز با یکدیگر متفاوت هستند. مثلا نور قطبیده را در دو جهت متفاوت می‌تابانند و نقطه ذوب آن‌ها یکسان نیست.

مطلب پیشنهادی:
پلاریزاسیون — به زبان ساده
شروع مطالعه

نحوه نام گذاری آنومرها

عموما برای نام‌گذاری آنومرها از پیشوندهای آلفا و بتا استفاده می‌شود و هر دوی این‌ها در واقع جهت‌گیری گروه هیدروکسیل آنومری را مشخص می‌کنند. آلفا نشان‌دهنده گروه هیدوکسیل آنومری به‌صورتی است که در موقعیت محوری قرار داشته باشد یا هم‌جهت با هیدروکسیل کربن شماره ۴ باشد.

نام گذاری آنومر
آنومرها با توجه به جهت‌گیری گروه هیدرکسیل آنومری نام‌گذاری می‌شوند.

بتا نشان‌دهنده گروه هیدروکسیل آنومری به‌صورتی است که در موقعیت استوایی باشد یا جهتی خلاف گروه هیدروکسیل متصل به کربن شماره ۴ داشته باشد. این روش نام‌گذاری در تصویر بالا به‌خوبی نشان داده شده است.

اثر آنومری

در شیمی آلی فضایی این اصل برقرار است که هیدروکربن‌های حلقوی ۶ عضوی در حالتی که دارای استخلاف در «موقعیت استوایی» (Equatorial) باشند پایدارتر و از نظر انرژی مطلوب‌تر هستند. با این حال این اصل در مورد قندها برعکس است، یعنی استخلاف‌های در «موقعیت محوری» (Axial) ارجح هستند. این اثر باعث پایداری سیستم به میزان ۱٫۴ کیلوکالری بر مول می‌شود.

اثر آنومری
در هر مورد فلش به سمت فرم ارجح جهت‌گیری استخلاف است.

انواع پیوند گلیکوزیدی

عموما هنگام صحبت از پیوند گلیکوزیدی منظور همان پیوند او-گلیکوزیدی است،‌ با این حال خوب است بدانیم که انواع متنوعی از پیوند گلیکوزیدی دیگری نیز وجود دارند. در این بخش به‌صورت خلاصه آن‌ها را مورد بررسی قرار خواهیم داد. توجه داشته باشید که مقدار هیدولیزی که هر کدام از این پیوندها متحمل می‌شوند با یکدیگر متفاوت است و از میان آن‌ها ترکیب‌هایی سی-گلیکوزیل مقاومت بسیار بیشتری در برابر هیدولیز از خود نشان می‌دهند.

پیوند او-گلیکوزید

پیشتر توضیحاتی در مورد چیستی پیوند گلیکوزیدی ارائه کردیم. در تمام این موارد منظور از پیوند گلیکوزیدی پیوند او-گلیکوزیدی بود. در واقع اگر اشاره‌ای به نوع پیوند گلیکوزیدی نشود، منظور نوع او آن است. پیوند گلیکوزیدی در حالت کلی پیوندی است که دو الیگوساکارید (Oligosaccharide) یا پلی‌ساکارید (Polysaccharide) را به یکدیگر متصل می‌کند. در زیر مثالی از این مورد را که مربوط به ساکاروز (Sucrose) است، مشاهده می‌کنید.

اتصال گلیکوزید
در او-گلیکوزید، دو حلقه توسط اتم اکسیژن به یکدیگر متصل می‌شوند.

پیوند او-گلیکوزید در پپتید

تحقیقاتی که روی پپتیدهای حاوی پیوند او-گلیکوزید صورت گرفته است، نشان‌دهنده نفوذپذیری بالای این ترکیب‌ها در سیستم اعصاب مرکزی در نمونه‌های حیوانی است. نکته جالب دیگر در این تحقیقات مشاهده افزایش نیمه‌عمر داروهای پپتیدی و کاهش میزان پاک‌سازی آن از بدن است.

پپتید دارویی
وجود پیوند گلیکوزیدی باعث بهبود خواص پپتیدهای دارویی می‌شود.

برای تاثیر مناسب یک ماده دارویی بر بدن انسان نیاز است که آن ماده دارای ویژگی‌هایی باشد که باعث نفوذ مناسب آن به سیستم اعصاب بدن بشود. در نتیجه مشاهده نفوذپذیری مناسب ترکیب‌های پپتیدی حاوی پیوند او-گلیکوزید از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

پیوند ان-گلیکوزید

پیوند «ان-گلیکوزید» (N-glycoside) نوعی از پیوند گلیکوزیدی است که در آن اکسیژن با اتم نیتروژن جایگزین شده باشد. به ترکیب‌هایی که دارای پیوند ان-گلیکوزیدی باشند، «گلیکوزیل آمین» (Glycosylamine) گفته می‌شود.

پیوند ان-گلیکوزید در دی‌ ان‌ ای

مولکول «دی‌ان‌ای» (DNA) حاوی حلقه‌های ۵ عضوی است که به آن‌ها «ریبوز» (Ribose) می‌گویند. ریبوزها به‌صورت مستقیم به دو گروه فسفات و یک باز «نوکلئوتیدی» (Nucleobase) حاوی گروه آمین متصل هستند. اتم‌های نیتروژن گروه آمینی در نوکلئوتیدها با پیوندی کووالانسی به کربن آنومری ساختار ریبوز از طریق پیوند ان-گلیکوزیدی متصل هستند. در برخی موارد باز نوکلئوتیدی متصل به ریبوز دچار واکنش آمین‌زدایی، آلکیلاسیون یا اکسیداسیون می‌شود که باعث آسیب به ساختار دی‌ان‌ای می‌شود. در این حالت ممکن است حالت چسبندگی مولکول دی‌ان‌ای از بین برود و این خود به بیماری‌هایی مانند سرطان اجازه ظهور می‌دهد.

پیوند ان گلیکوزید در دی ان ای
پیوند ان-گلیکوزید نقش بسیار موثری در پیشگیری از بیماری‌های مرتبط با ساختار دی‌ان‌ای دارد.

آنزیم دی‌ان‌ای گلیکوزیلاز باعث هیدرولیز پیوند ان-گلیکوزیدی می‌شود و از این طریق باز نوکلئوتیدی ار ساختار دی‌ان‌ای جدا خواهد شد. در واقع این آنزیم آسیب احتمالی از طریق باز نوکلئوتیدی مختل را به حداقل می‌رساند و به ترمیم ساختار دی‌ان‌ای نیز کمک می‌کند.

در این بخش می‌خواهیم مثالی از حضور پیوند ان-گلیکوزیدی در ساختار آر‌ان‌ای را مورد بررسی قرار دهیم. «آدنوزین» (Adenosin) از پیوند بین دو ساختار ریبوز و «آدنین» (Adenine)، توسط یک پیوند گلیکوزیدی از نوع ان به وجود آمده است. با دقت به تصویر زیر می‌توانید این پیوند را تشخیص دهید.

پیوند ان گلیکوزیدی
به پیوند ان-گلیکوزیدی موجود در ساختار دقت کنید

پیوند اس-گلیکوزید

حضور پیوند اس-گلیکوزید (S-glycoside) در ترکیب‌ها، باعث به‌وجود آمدن تیوگلیکوزید (Thioglycoside) می‌شود. در این تیوگلیکوزیدها اکسیژن پیوند با یک اتم گوگرد جایگزین شده است.

اس گلیکوزید
پیوند گلیکوزیدی این مولکول از نوع اس است.

پیوند سی-گلیکوزیل

پیوند سی-گلیکوزید (C-glycoside) در ترکیب‌هایی مشاهده می‌شود که در آن‌ها اتم اکسیژن درگیر در پیوند با یک اتم کربن جایگزین شده باشد. طبق آیوپاک استفاده از عبارت سی-گلیکوزید گمراه‌کننده است، بنابراین از نام سی-گلیکوزیل برای اشاره به این نوع پیوند استفاده می‌شود.

سی گلیکوزید
پیوند گلیکوزیدی این ساختار از نوع سی است.

انواع پیوند او-گلیکوزیدی

گفتیم که در بیشتر مواقع وقتی صحبت از پیوند گلیکوزیدی می‌شود، منظور همان پیوند او-گلیکوزیدی است. در این بخش می‌خواهیم نگاهی دقیق‌تر به انواع این پیوند گلیکوزیدی بیاندازیم.

پیوند او-گلیکوزیدی آلفا

به پیوند او-گلیکوزیدی که به‌‌صورت ۱،۲-سیس وجود داشته باشد، آلفا گفته می‌شود و آن را با نماد $$\alpha$$ نمایش می‌دهند. در تصویر زیر تعدادی پیوند او-گلیکوزیدی آلفا را مشاهده می‌کنید.

پیوند آلفا ۱،۴ گلیکوزیدی

در ای بخش می‌خواهیم از پیوند گلیکوزیدی نوع آلفا مثالی را مورد بررسی قرار دهیم. برای درک بهتر حتما زمان مطالعه این قسمت گوشه چشمی به تصویر زیر داشته باشید.

کربن شماره ۱ ساکاروز اول (کربن آنومری) با کربن شماره ۴ ساکاروز دوم تشکیل پیوندی گلیکوزیدی از نوع آلفا ۱،۴ داده است. زمانی که گروه $$OH$$ موجود روی کربن شماره ۱ ساکاروز اول در پایین حلقه قرار داشته باشد، پیوند تولید شده از نوع آلفا خواهد بود. در واقع زمانی که این دو کربن دارای شیمی فضایی یکسان باشند، پیوند آلفا به‌وجود می‌آید. گلیکوژن و نشاسته هر دو از مونومرهایی تشکیل شده‌اند که با پیوند آلفا ۱،۴ به یکدیگر متصل شده‌اند. همچنین قند رایج و پراهمیت مالتوز از دو گلوکز تشکیل شده است که به‌ کمک پیوند آلفا ۱،۴ کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند.

پیوند گلیکوزیدی آلفا
در ساختار مالتوز دو مولکول گلوکز توسط پیوند گلیکوزیدی آلفا کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند.

پیوند او-گلیکوزیدی بتا

به پیوند او-گلیکوزیدی که به‌‌صورت ۱،۲-ترانس وجود داشته باشد، آلفا گفته می‌شود و آن را با نماد $$\beta$$ نمایش می‌دهند. برای درک بهتر پیوند او-گلیکوزیدی بتا به مولکول‌های تصویر زیر دقت کنید.

پیوند بتا ۱،۴ گلیکوزیدی

پیوند بتا ۱،۴ گلیکوزیدی از اتصال کووالانسی اکسیژن متصل به کربن شماره ۱ ساکاروز اول به کربن شماره ۴ ساکاروز دوم به ‌وجود می‌آید. در این پیوند گروه هیدروکسیلی رو به بالا قرار دارد. پیوند گلیکوزیدی از نوع بتا زمانی به‌وجود می‌آید که دو کربن دارای شیمی فضایی متفاوتی باشند.

مثالی از این نوع پیوند گلیکوزیدی در لاکتوز مشاهده می‌شود. در این قند یک مولکول گلوکز و یک مولکول گالاکتوز به کمک پیوند بتا ۱،۴ کنار هم قرار گرفته‌اند. همچنین دو ساختار «کیتین» (Chitin) و سلولز نیز به همین طریق به دست می‌آیند. در تصویر زیر نحوه نمایش پیوند گلیکوزیدی بتا را مشاهده می‌کنید.

پیوند گلیکوزیدی بتا
دو مولکول گلوکز و گالاکتوز به کمک پویند گلیکوزیدی بتا، لاکتوز را تشکیل می‌دهند.

انواع دیگر پیوند او-گلیکوزید

پیوندهای او-گلیکوزیدی انواع دیگری نیز دارد که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به «۲-داکسی گلیکوزیدها» (2-Deoxyglycosides'gd) و «سیالوسیدها» (Sialosides) اشاره کرد. این ترکیب‌ها و مشتق‌های آن‌ها در دو دسته ۱،۲-سیس و ۱،۲-ترانس نمی‌گنجند اما با توجه به ‌اینکه در بسیاری ترکیبات طبیعی وجود دارند، شایان توجه هستند.

تشخیص پیوند گلیکوزیدی آلفا و بتا

در بخش قبلی در مورد نحوه نام‌گذاری این ترکیبات صحبت کردیم، حال می‌خواهیم بدانیم چطور می‌توان تشخیص داد که پیوند گلیکوزیدی موجود در ساختار از کدام نوع است. سپس با بررسی مثالی این موضوع را روشن‌تر خواهیم کرد.

وقتی مرکز آنومری درگیر پیوند گلیکوزیدی شده باشد، با بررسی شیمی فضایی آن می‌توان در مورد آلفا یا بتا بودن آن اظهار نظر کرد.

نحوه نام گذاری پیوند گلیکوزیدی
به نحوه قرارگیری پیوندها نسبت به یکدیگر توجه داشته باشید.

ابتدا اتم‌ها را به‌صورت نشان داده شده در تصویر بالا عددگذاری می‌کنیم. ساکارید انتهایی با پیوند گلیکوزیدی ۱،۶-بتا به ساکارید کناری خود متصل شده است. باقی پیوندهای موجود در ساختار بالا همه از نوع ۱،۳-بتا هستند.

برای درک بهتر این موضوع و نحوه تعیین آلفا یا بتا بودن پیوند، در انتهای این مطلب، تعدادی مثال را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

واکنش‌ های گلیکوزیدها

تا اینجا به تفضیل در مورد گلیکوزید و انواع آن صحبت کردیم. در این بخش می‌خواهیم بدانیم این ترکیبات در چه وااکنش‌های به‌وجود می‌آیند و دخیل هستند.

واکنش گلیکوزیلاسیون

مکانیسم واکنش «گلیکوزیلاسیون» (Glycosylation) هنوز با جزئیات مشخص نشده است، بنابراین اطلاعاتی که در این قسمت ارائه می‌شود، مدل‌های واکنشی است که پیشنهاد داده شده است. در اغلب موارد واکنش گیلکوزیلاسیون شامل «جانشینی هسته‌دوست» (Nucleophilic Displacement)در مرکز آنومری خود است.

این واکنش از طریق مکانیسم تک‌مولکولی $$S_N1$$، به‌کمک هسته‌دوست ضعیف و روی کربن نوع دوم انجام می‌شود. در این واکنش دهنده گلیکوزیل دارای گروهی است که در واکنش شرکت می‌کند. همچنین گروهی از این دهنده هیچ نقشی در واکنش ندارد که در ادامه به‌تفضیل به‌ آن خواهیم پرداخت.

گلیکوزیلاسیون
در این واکنش دهنده گلیکوزیل، دارای گروهی است که در واکنش شرکت می‌کند.

در بیشتر موارد از یک عامل فعال‌کننده مانند «کاتالیست» (Catalyst) یا «پیشران» (Promoter) برای کمک به ترک گروه ترک‌شونده آنومری استفاده می‌شود. این اتفاق باعث به‌وجود آمدن کاتیون گلیکوزیل می‌شود. تنها راهی که برای پایدار کردن کاتیون گلیکوزیل به دست آمده از دهنده گلیکوزیل حاوی گروه غیرشرکت‌کننده وجود دارد، رزونانس با اکسیژن-۵ است که منجر به تشکیل یون «اکسوکربونیوم» (oxocarbenium ion) می‌شود. این گروه‌های غیر شرکت‌کننده برای شکرهای طبیعی بنزیل $$(OBn)$$ و برای شکرهای ۲-آمینو-۲-داکسی آزید $$(N_3)$$ است. با این‌حال در برخی موارد بخش غیر شرکت‌کننده شامل موارد دیگری است.

مطلب پیشنهادی:
مکانیسم واکنش شیمیایی — به زبان ساده
شروع مطالعه

کربن‌های آنومری درگیر در رزونانس همه دارای هیبریداسیون از نوع $$SP^2$$ هستند، به همین دلیل حمله هسته‌دوستی از هر دو جهت بالا (ترانس) و پایین حلقه (سیس) ممکن خواهد بود. با این‌حال محصول آلفا از نظر ترمودینامیکی محصول ارجح است. دلیل این مورد را در بخش‌های بعدی مورد بررسی قرار خواهیم داد.

گلیکوزیلاسیون
در این واکنش دهنده گلیکوزیل، دارای گروهی است که در واکنش شرکت نمی‌کند.

محصول سینتیکی واکنش با پیوند از نوع بتا است و به دلیل برگشت‌ناپذیری گلیکوزیلاسیون آگلیکون‌ها مقادیر قابل توجهی از آن به دست می‌آید. موارد دیگری نیز باعث تغییر بر این واکنش می‌شود. در زیر به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.

  • دما
  • گروه‌های محافظت‌کننده
  • صورت‌بندی
  • حلال
  • پیشران
  • ممانعت فضایی
  • گروه ترک‌کننده

انتخاب‌گری واکنش گلیکوزیلاسیون

در سنتر کربوهیدرات‌های سنتر ۱،۲-سیس گلیکوزیدها مشکل‌تر از سنتر ۱،۲-ترانس گلیکوزیدهاست. در واقع سنتر فرم ترانس با دخالت گروه همسایه کربن آنومری بسیار مطلوب است.و معمولا مداخله گروه همسایه در کربن شماره ۲ باعث انجا واکنش به‌صورت انتخابی با تولید محصول ترانس خواهد شد. در این مسیر عواملی وجود دارند که بر نوع محصول تاثیر می‌گذارند. در ادامه می‌خواهیم به بررسی برخی از مهم‌ترین این عوامل بپردازیم.

گروه محافظت کننده دهنده گلیکوزیل

این عامل بیشترین تاثیر را روی «فضاگزین بودن» (Stereoselectivity) محصول واکنش دارد. مداخله این گروه باعث به وجود آمدن محصول مطلوب از نوع ترانس خواهد شد. در این عامل بیشتر استخلاف روی کربن ۲ را مد نظر قرار می‌دهند و به گروه‌های دورتر که تاثیر بسیاری کمتری دارد، توجهی نمی‌شود. با این حال مطالعات بسیاری در مورد تاثیر گروه‌های دورتر نیز در حال انجام است.

گروه ترک‌ کننده دهنده گلیکوزیل

از آنجا که واکنش گلیکوزیداسیون از مکانیسم $$S_N1$$ پیش می‌رود از اهمیت کمتری برخوردار است. با این حال در برخی مواقع که واکنش از مسیر $$S_N2$$ پیش می‌رود، پیکربندی مرکز آنومری وارونه می‌شود. در این موارد، دهنده گلیکوزید با جهت‌گیری ۱،۲-سیس تبدیل به ۱،۲-ترانس می‌شود.

موقعیت هیدروکسیل گیرنده گلیکوزیل

واکنش‌پذیری الکل معمولا با فضاگزینی ۱،۲-سیس رابطه معکوس دارد و هرچه هسته‌دوست قوی‌تر باشد،‌ واکنش سریع‌تر پیش می‌رود و کنترل آن نیز سخت‌تر خواهد بود. در مورد قندها، معمولا الکل واکنش‌پذیرتر نوع ۱ نسبت به نوع ۲، فضاگزینی کمتری فراهم خواهد کرد. همین قاعده برای سنتز گلیکوپپتیدها نیز صدق می‌کند.

گروه محافظت کننده گیرنده گلیکوزیل

استخلاف‌های استری به دلیل کشش الکترونی با کاهش هسته‌دوستی باعث کاهش چگالی الکترونی هیدروکسیل گروه همسایه می‌شوند.

شرایط واکنش

در این بخش می‌خواهیم به برخی از مهم‌ترین شرایطی که روی واکنش گلیکوزیلاسیون تاثیر می‌گذارد بپردازیم.

اثر حلال

یکی دیگر از عواملی که روی فضاگزینی مرکز آنومری تاثیرگذار می‌گذارد،‌ نوع حلالی است که واکنش مورد نظر در آن صورت می‌گیرد. به‌طور کلی حلال‌های قطبی به دلیل جدایی بار، تولید محصول بتا گلیکوزید را افزایش می‌دهند. اگر داشتن محصول آلفا گلیکوزید مد نظر باشد،‌ می‌توان از حلال‌های «دی‌کلرومتان» $$(CH_2Cl_2)$$، ۱،۲-«دی‌کلرواتان» $$(ClCH_2CH_2Cl)$$ و «تولوئن» (Toluene) استفاده کرد.

مطلب پیشنهادی:
حلال و حل شونده در شیمی | به زبان ساده
شروع مطالعه

کاتالیست

به‌طور کلی شرایط فعال‌سازی ملایم برای داشتن محصول ۱،۲-سیس گلیکوزید بهتر است بنابراین کاتالیزورهای دارای ترکیب‌های هالوژنی بهترین نتیجه را به دست می‌دهند. تیوگلیکوزیدها نیز وقتی با این روش فعال می‌شوند نتیجه بهتری به دست می‌آید.

مطلب پیشنهادی:
کاتالیست و واکنش کاتالیستی — به زبان ساده
شروع مطالعه

دما و فشار

استفاده از فشار بالا باعث می‌شود محصول به دست آمده بیشتر از نوع ۱،۲-سیس باشد البته این در مورد شرایطی است که دهنده گلیکوزیل در واکنش مداخله داشته باشد. در غیر این سرعت استفاده از فشار بالا باعث افزایش بهره‌وری واکنش می‌شود و تغییراتی نیز در فضاگزینی آن ایجاد می‌کند.

مطلب پیشنهادی:
فشار چیست و مروری بر روش‌های اندازه‌گیری آن — به زبان ساده
شروع مطالعه

عوامل دیگر

یکی از عوامل موثر دیگر بازداری فضایی بین دهنده و گیرنده گلیکوزیلی، در حالت گذار واکنش است که می‌تواند تاثیر نامطلوبی روی بازده و فضاگزینی آن داشته باشد.

مطلب پیشنهادی:
بازده درصدی واکنش در شیمی — به زبان ساده
شروع مطالعه

گلوکوردیناسیون چیست ؟

محققان شیمی دارویی، برای افزایش انحلال‌پذیری ترکیب‌ها، آن‌ها را با پیوند گلیکوزیدی به «گلوکورنیک اسید» (Glucuronic Acid) متصل می‌کنند. به این کار، «گلوکوردیناسیون» (Glucurdination) گفته می‌شود. از این روش اتصال برای ایجاد تغییرات فیزیکی دیگر نیز در ساختارها استفاده می‌شود، زیرا ترکیب‌های دارای پیوند گلیکوزیدی ویژگی‌ها فیزیکی منحصربه‌فردی از خود نشان می‌دهند.

گلیکوزید هیدرولاز

«گلیکوزید هیدرولاز» (Glycoside Hydrolase) که به آن «گلیکوزیداز» (Glycosidase) نیز می‌گویند، آنزیم‌هایی هستند که توانایی شکستن پیوند گلیکوزیدی را دارند. معمولا هر گلیکوزید هیدولاز می‌تواند روی یکی از انواع پیوندها یعنی‌ یا آلفا یا بتا موثر باشد و روی هر دو تاثیر نخواهد گذاشت. این ویژگی به دانشمندها این امکان را می‌دهد تا بتوانند گلیکوزید هیدولازها را با «مازاد اپیمری» (Epimeric Excess) بالایی به دست بیاورند. در بخش بعد مثالی از کارکرد گلیکوزید هیدولازها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

هیدولاز پیوند گلیکوزیدی
نحوه تغییر پیوند گلیکوزیدی به کمک آنزیم هیدولاز

تبدیل «ون یا لو» (Wen-Ya Lu) با کمک گلیکوزید هیدرولازی طبیعی دی-گلوکز را به اتیل بتا-دی-گلوکوپیرانوزید تبدیل می‌کند. در واکنش بالا نحوه انجام این تغییر را مشاهده می‌کنید. ون یا لو از این آنزیم در جهت عکس عملکرد طبیعی آن بهره برد.

گلیکوزیل ترنسفراز

پیش از اینکه مونوساکاریدها در ارگانیسم‌ها زنده تبدیل به گلیکوپروتئین، پلی‌ساکارید و لیپید شوند، به کمک پیوند گلیکوزیدی به گروه فسفات یک نوکلئوتید متصل می‌شوند تا به‌اصطلاح فعال شوند. این نوکلئوتیدها شامل «اوریدین دی‌فسفات» (Uridine Diphosphate)، «گوانوزین دی‌فسفات» (Guanosine Diphosphate)، «تیمیدین دی‌فسفات» (Thymidine Diphosphate) و «سیتیدین مونوفسفات» (Cytidine Monophosphate) هستند. این ترکیب‌های واسطه بیوشیمیایی فعال به قندهای نوکلئوتیدی یا «دهنده‌های قندی» (Sugar Donor) معروف هستند.

مطلب پیشنهادی:
لیپید چیست؟ — به زبان ساده
شروع مطالعه

بسیاری مسیرهای بیوسنتزی از مونوساکارید و اولیگوساکاریدهای فعال شده از اتصال دی‌فسفاتی به لیپیدها استفاده می‌کنند. سپس این دهنده‌های فعال به عنوان بستری برای آنزیم‌های گلیکوزیل ترانسفراز به کار می‌روند. در این روند قند موجود در دهنده‌های فعال تبدیل به پذیرنده‌ای هسته‌دوست می‌شود.

دی‌ساکارید فسفریلاز

طی دهه‌های گذشته روش‌های متفاوتی برای سنتر گلیکوزیدها توسعه پیدا کرده است. از این بین استفاده از گلیکوزیل ترانسفراز و گلیکوزید هیدرولاز جزو رایج‌ترین روش‌های به‌کار گرفته شده هستند، با این‌حال هر کدام دارای نقاط ضعفی نیز هستند. برای نمونه استفاده از گلیکوزیل ترانسفراز مقرون‌ به‌صرفه نیست و استفاده از گلیکوزید ترانسفراز بازدهی کمی دارد. به همین دلیل روشی ایجاد شد که از «سلوبیوز فسفریلاز» (Cellobiose Phosphorylase) برای سنتر «آلفا گلیکوزیدها» در مایعات یونی استفاده می‌شود.

ساختار قندها

در این بخش می‌خواهیم پیش از پرداختن به چند ساختار مهم قندی، کمی در مورد ساختار قندها و نحوه اتصال آن‌ها صحبت کنیم. مونوساکاریدها از طریق واکنش گروه کربونیل با گروه $$OH$$ حلقه‌زایی می‌کنند و ساختارهای جدیدی را به وجود می‌آورند. خود این ساختارهای جدید نیز می‌توانند به‌نوبه خود با الکلی دیگر وارد واکنش شوند.

دی‌ساکاریدها، قندهایی هستند که از دو مونوساکارید به وجود آمده‌اند که با پیوند کربن-اکسیژن-کربن که همان پیوند گلیکوزیدی مورد بحث در این مطلب است، به یکدیگر متصل می‌شوند. این پیوند از واکنش بین کربن آنومری یک مونوساکارید حلقوی با گروه $$OH$$ مونوساکارید دیگر به وجود می‌آید. تفاوت دی‌ساکاریدها با یکدیگر در مونوساکاریدهای سازنده و نحوه اتصال آن‌ها است.

ساختار مونو و دی ساکارید
پیوند گلیکوزیدی بین دو مونوساکارید منجر به تشکیل یک دی‌ساکارید می‌شود.

قند کاهنده و غیرکاهنده

در شیمی قندها با دو اصطلاح رایج قند کاهنده و قند غیرکاهنده مواجه می‌شویم. در این بخش می‌خواهیم به تعریف هرکدام بپردازیم و ببینیم با یکدیگر چه تفاوت‌هایی دارند.

مطلب پیشنهادی:
واکنش اکسایش کاهش (ردوکس) — به زبان ساده
شروع مطالعه

قند کاهنده

کربن آنومر دارای یک گروه عاملی هیدروکسیل است که آن را به‌‌عنوان هیدروکسیل آنومری نام‌گذاری کرد. اگر این گروه هیدروکسیل به‌خصوص به ساختار دیگری متصل نباشد، قند حاوی آن کاهنده است. بنابراین قندهای کاهنده توانایی این را دارند که با عوامل اکسیدکننده وارد واکنش شوند. توجه داشته باشید که برای تشخیص کاهنده بودن یک قند، تنها باید هیدرکسیل آنومری آن را مورد مطالعه قرار داد و وضعیت هیدروکسیل‌های دیگر موجود در ساختار هیچ تاثیری ندارد.

قندهای کاهنده
این ساختارها همگی قندهایی کاهنده هستند.

قند غیرکاهنده

اگر هیدروکسیل متصل به کربن آنومری آزاد نباشد و به ساختاری دیگری متصل باشد، می‌گوییم که آن قند غیرکاهنده است. در واقع اتم اکسیژن گروه هیدروکسیل آنومری است که در این تصمیم‌گیری اهمیت دارد.

قند غیر کاهنده
ساکاروز نمونه‌ای از قند غیرکاهنده است.

چند ساختار مهم با پیوند گلیکوزیدی

اهمیت تعدادی از ساختارهای حاوی این نوع پیوند به حدی زیاد است که گاهی مطالعه روی این نوع پیوند تنها به دلیل شناسایی و درک بهتر این ساختارهای معروف صورت می‌گیرد. در بخش بعدی می‌خواهیم تعدادی از آن‌ها را مورد بررسی قرار دهیم. احتمالا نام بسیاری از این ترکیب‌ها را به دلیل حضور گسترده آن‌ها در برخی مواد غذایی پرکاربرد و رایج در رژیم غذایی انسان، شنیده باشید.

سه دی‌ساکارید وجود دارند که بیشترین کاربرد و مهم‌ترین نقش را ایفا می‌کنند. هر سه این‌ها ترکیب‌هایی هستند که در دمای اتاق به‌صورت بلور سفید حضور دارند و در آب حل می‌شوند. این دی‌ساکاریدها از این قرارند:

  • ساکاروز
  • مالتوز
  • لاکتوز

ساکاروز

ساکاروز که به آن شکر نیز می‌گویند یکی از پرفروش‌ترین ترکیب‌های خالص آلی است. بیشتر این شکر از چغندر قند و نیشکر به دست می‌آيد زیرا حدود ۲۰-۱۴٪ عصاره این گیاهان، ساکاروز است. این شکر از طریق تبخیر بخار این عصاره و تبلور مجدد آن تولید می‌شود. مایع غلیظ به‌جا مانده از این عصاره به عنوان شیره به کار گرفته می‌شود.

نیشکر و چغندر
بخش عمده شکر مورد استفاده از چغندر و نیشکر به دست می‌آید

مولکول ساکاروز در دی‌ساکاریدهای متداول از این نظر به‌خصوص است که دارای اتصال گلیکوزیدی آلفا-۱،بتا-۲ است. از آنجا که این اتصال گلیکوزیدی از اتصال گروه $$OH$$ روی کربن آنومری آلفا-دی-گلوگز و گروه $$OH$$ روی کربن آنومری بتا-دی-فروکتوز به وجود می‌آید، هر دو کربن آنومری را به خود مشغول می‌کند.

ساختار پیوند گلیکوزیدی در مولکول ساکاروز

این نوع اتصال باعث به‌وجود آمدن ویژگی‌هایی در ساکاروز می‌شوند که مالتوز و لاکتوز فاقد آن هستند. تا زمانی که مولکول ساکاروز دستخوش تغییر نشود، هیچ کدام از مونو ساکاریدهای آن متحمل حلقه‌زدایی نمی‌شوند. در نتیجه ساکاروز دچار «موتاروتاسیون» (mutarotation) نمی‌شود. به‌علاوه ساکاروز وارد واکنش‌های متدوال گروه‌های عاملی آلدهید و کتون نمی‌شود در نتیجه ساکاروز جزو قندهای «غیرکاهنده» (nonreducing) است.

هیدرولیز ساکاروز در اسید رقیق یا از طریق آنزیم «ساکراز» (Sucrase) منجر به تولید مقدار برابری از گلوکز و فروکتوز می‌‌شود. به این مخلوط ۱:۱ «قند وارونه» (Invert Sugar) می‌گویند زیرا باعث چرخش نور قطبیده درست در جهت عکس ساکاروز می‌شود. این واکنش هیدرولیر کاربردهای فراوانی دارد. به‌طور مثال ساکاروز به‌سرعت در محلول تولید بلور می‌کند اما قند وارونه تمایل بیشتری دارد تا در محلول باقی بماند. از قند وارونه در تولید ژله و آبنبات و برای تولید کمپوت از میوه‌ها استفاده می‌شود زیرا تبلور ساکاروز در آن‌ها نامطلوب است. بنابراین از فرایندهایی که منجر به هیدرولیز ساکاروز می‌شود در این تولیدات استفاده می‌کنند. استفاده از قند وارونه به جای ساکاروز مقدار طعم شیرین را نیز افزایش می‌دهد، زیرا فروکتوز از ساکاروز شیرین‌تر است.

شکر
ساکاروز یا شکر یکی از پرفروش‌ترین ترکیبات سراسر دنیا است.

مصرف ساکاروز در سراسر جهان بسیار بالا است. برای روشن شدن این نکته نگاهی به میزان مصرف در آمریکا می‌اندازیم. شهروندان آمریکایی هر ساله به‌طور متوسط ۱۰۰ پوند ساکاروز مصرف می‌کنند و حدود دو سوم این مقدار در نوشیدنی‌ها و غذاهای از پیش آماده وجود دارد. مصرف بالای ساکاروز عامل بسیار مهمی در ایجاد چاقی‌های آسیب‌زا و خرابی دندان است.

کربوهیدرات‌ها مانند ساکاروز زمانی که از میزان مورد نیاز بدن بیشتر مصرف شوند، تبدیل به چربی می‌شوند. همچنین ساکاروز با ایجاد پلاک‌هایی که به دندان می‌چسبد باعث تخریب آن می‌شود.

مطلب پیشنهادی:
چربی چیست؟ — به زبان ساده
شروع مطالعه

لاکتوز

لاکتوز را به نام قند شیر نیز می‌شناسیم. این ماده در شیر انسان، گاو و باقی پستانداران وجود دارد. در حقیقت سنتز طبیعی لاکتوز تنها در پستانداران رخ می‌دهد در حالی که بیشتر کربوهیدارت‌ها توسط گیاهان تولید می‌شود. شیر انسان حدود ۷٫۵ ٪ و شیر گاو حدود ۴٫۵ درصد لاکتوز دارد. شیرینی این ماده نسبت به باقی قندها بسیار کم‌تر است، لاکتوز تنها یک ششم ساکاروز طعم شیرین دارد. لاکتوز به‌‌صورت صنعتی از فراورده جانبی در تولید پنیر، آب پنیر، تهیه می‌شود. این ماده در غذای نوزادان و کودکان و همچنین در تولید پنی‌سیلین از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

ساختار لاکتوز
ساختار لاکتوز با دو واحد سازنده گالاکتوز و گلوکز.

لاکتوز قندی کاهنده است که از یک مولکول دی-گالاکتوز و یک مولکول دی-گلوکز به وجود می‌آید. این دو توسط پیوند گلیکوزیدی ۱،۴-بتا به یکدیگر متصل می‌شوند. (این پیوند از کربن آنمری مونوساکارید اول به سمت بالا جهت‌گیری می‌کند. ساکاروز از هیدرولیز اسیدی این دو مونوساکارید به دست می‌آید. همچنین می‌تواند آن را به کمک ویژگی کاتالیزوری آنزیم لاکتاز تولید کرد. نحوه انجام این فرآیند را در تصویر بالا مشاهده می‌کنید. به نحوه اتصال پیوند در آن که منجر به تولید بتا می‌شود، دقت کنید.

مطلب پیشنهادی:
آنتی بیوتیک چیست؟ — به زبان ساده
شروع مطالعه

عدم تحمل لاکتوز

برخی از بزرگسالان و بسیاری از کودکان دچار عدم تحمل لاکتوز هستند. در این بخش می‌خواهیم به دلیل این پدیده بپردازیم. این افراد به‌دلیل فقدان حضور آنزیم لاکتاز در بدن خود، توانایی هضم لاکتوز را ندارند. همان‌طور که پیشتر اشاره کردیم این آنزیم توانایی شکستن پیوند گلیکوزیدی را در ساختار لاکتوز دارد.

بیماری حادتری که وجود دارد گالاکتوزمی است که از فقدان آنزیم مورد نیاز برای تبدیل گالاکتوز به گلوکز ناشی می‌شود. در نتیجه میزان گالاکتوز این افراد بالا می‌رود و در تست ادرارشان مشاهده می‌شود. وجود این بیماری در نوزادان می‌تواند باعث از دست رفتن وزن، اسهال، اختلال در عملکرد کلیه و در نهایت مرگ شود. با تشخیص زودهنگام این بیماری در نوزاد و قطع منابع غذایی حاوی لاکتوز می‌توان از به وجود آمدن مشکلات بعدی جلوگیری کرد. با افزایش سن معمولا این مشکل کمرنگ می‌شود و خطری برای کودک در پی ندارد.

مطلب پیشنهادی:
کلیه و عملکرد آن — هر آنچه باید بدانید
شروع مطالعه

بسیاری باکتری‌ها توانایی متابولیز لاکتوز را دارند، در نتیجه این متابولیز لاکتیک اسید به‌وجود می‌آید که مسئول ترش شدن شیر است.

لاکتوز موجود در شیر ۴۰٪ رژیم غذایی نوزاد را در سال اول تولد تشکیل می‌دهد. نوزادان و کودکان فرمی از آنریم لاکتاز را در روده کوچک خود دارند که به راحتی می‌تواند قند را هضم کند اما با افزایش سن مقدار آنزیم فعال کاهش پیدا می‌کند. به همین دلیل بسیاری از افراد بزرگسال دچار کمبود وجود این آنزیم هستند. این افراد توانایی هیدرولیز لاکتوز و تبدیل آن به گالاکتوز را از دست می‌دهند. البته در بدن برخی افراد با افزایش سن توانایی تولید آنزیم لاکتاز به میزان کافی ایجاد می‌شود.

عدم تحمل لاکتوز
عدم تحمل لاکتور باعث بروز علائمی مانند ورم شکم و اسهالی می‌شود.

در افرادی که دچار عدم تحمل لاکتوز هستند، بعد از مصرف شیر مقداری از لاکتوز هیدورلیز نشده وارد روده بزرگ می‌شود و باعث به‌وجود آمدن مشکل می‌شود. از علائم بروزی می‌توان به تورم شکم، گرفتگی ماهیچه و اسهال اشاره کرد. این علائم با حذف شیر و مواد غذایی حاوی لاکتوز یا کاهش مقدار مصرف از بین می‌رود.

مطلب پیشنهادی:
روده بزرگ — به زبان ساده
شروع مطالعه

امروزه می‌توان شیرهایی را در بازار مواد غذایی پیدا کرد که بدون لاکتوز هستند. شرکت‌های مواد غذایی این شیرها را قبل از بسته‌بندی به کمک آنزیم لاکتاز از قند لاکتوز عاری می‌کنند. به‌علاوه این افراد می‌توانند تا حد زیادی از مشتقات شیر مانند پنیر و ماست استفاده کنند، زیرا هر فرایندی که مستلزم جوشیدن شیر باشد، لاکتوز آن را به مقدار زیادی با هیدرولیز از بین می‌برد.

راه حل دیگری نیز پیش روی این افراد قرار دارد. آن‌ها می‌توانند قبل از مصرف شیر از مکمل‌هایی استفاده کنند که حاوی آنزیم لاکتاز باشد. این مکمل‌ها به دو فرم وجود دارند. یکی از آن‌ها قرص‌های خوراکی است و دیگری به شکل پودری که قبل از خوردن شیر مستقیم به آن اضافه می‌شود.

مالتوز

مالتوز به میزان بسیار کمی در جوانه دانه‌های گیاهی وجود دارد و در بیشتر مواقع از هیدرولیز ناقص نشاسته و گلیکوژن به وجود می‌آید. به مالتوز اصطلاحا قند مالت نیز گفته می‌شود. شیرینی مالتوز حدود ۳۰٪ شیرینی ساکاروز است. بدن انسان توانایی متابولیز مالتوز و دیگر دی‌ساکاریدها را به‌طور مستقیم از مواد غذایی موجود در ٰرژیم ندارد زیرا اندازه آن‌ها بسیار بزرگتر از آن است که بتواند از غشای دیواره روده عبور کند. بنابراین دی‌ساکارید هضم شده، باید ابتدا توسط هیدرولیز به مونوساکاریدهای سازنده خود تبدیل شود. در بدن انسان این فرایند هیدرولیز به‌وسیله آنزیم‌هایی مانند مالتاز صورت می‌گیرد. همین فرایند را می‌توان در آزمایشگاه به کاتالیزوری اسید رقیق نیز به انجام رساند با این تفاوت که سرعت واکنش بسیار کندتر خواهد بود. همچنین در شرایط آزمایشگاهی برای به انجام رساندن این واکنش نیاز به حضور منبع گرما داریم. این فرایند به هر طریقی که انجام شود، نتیجه دو مولکول گلوکز است. واکنش آن در زیر آورده شده است.

$$\mathrm{maltose \xrightarrow{H^+\: or\: maltase} \textrm{2 D-glucose}}$$

مالتوز قندی کاهنده است بنابراین دو مولکول گلوکز آن باید به طریقی به یکدیگر متصل باشند که کربن آنومری به جا بگذارند تا با حلقه‌زدایی توانایی تشکیل گروه آلدهیدی را داشته باشد. دو گلوکز سازنده مالتوز به روش «سر به دم» (Head To Tail) و از طریق پیوند آلفا به یکدیگر متصل شده‌اند. این پیوند از کربن ۱ گلوکز اول به کربن ۴ گلوکز دوم است بنابراین برای نام‌گذاری پیوند گلیوزیدی آن از عبارت ۱،۴-آلفا استفاده می‌شود. این پیوند از کربن آنومری مونوساکارید اول به سمت پایین جهت‌گیری می‌کند و به همین دلیل آن را آلفا می‌نامیم. به تصویر زیر دقت کنید. همان‌طور که مشاهده می‌کنید گروه $$OH$$ روی کربن آنومری گلوکز دوم می‌تواند هم در جایگاه آلفا و هم بتا قرار بگیرد.

قند مالتوز
جهت‌گیری گروه OH در قند مالتوز

نکات تکمیلی

در قرن بیستم پیشرفت‌های زیادی در سنتز ترکیبات او-گلیکوزیدی به وقوع پیوسته است و بیشتر آن به دو دهه اخیر برمی‌گردد. با در دست داشتن گروه‌های جدیدی از دهندگان گلیکوزید، پیوندهای گلیکوزیدی جدیدی با روشن‌های کارآمدتر و سریع‌تر به‌وجود آمده‌اند. در ادامه، می‌خواهیم به بیان برخی از مهم‌ترین نکته‌ها در مورد پیوند گلیکوزیدی بپردازیم.

  • سلولز و کیتین که دو ماده برای حفظ استحکان گیاهان و قارچ‌ها هستند، از پیوند گلیکوزیدی ناشی می‌شوند.
  • گلیکوژن که به ‌عنوان منبعی از انرژی درون کبد و ماهیچه‌های بدن انسان وجود دارد از مونوساکارید گلوکز تشکیل شده است که به‌وسیله پیوند گلیکوزیدی کنار هم قرار دارند.
  • پیوند گلیکوزیدی بین فروکتوز و گلوکز، قند ساکاروز را به وجود می‌آورد که به عنوان شیرین‌کننده مصرف بسیار بالایی در سراسر دنیا دارد.
  • لاک سخت‌پوستانی مانند خرچنگ از به‌طور عمده از کیتین تشکیل شده است که دارای پیوند گلیکوزیدی در ساختار خود است.
  • وجود پیوند گلیکوزیدی در ساختار دی‌ان‌ای بسیار مهم و حیاتی است زیرا باعث اتصال قند و باز نیتروژنی می‌شود.

مثال و حل تمرین

با خواندن مطلب تا اینجا باید بدانید که پیوند گلیکوزیدی چیست و چه انواعی دارد. یعنی باید توانایی تفکیک انواع مختلف آن را کسب کرده باشید. برای یادگیری بهتر و تسلط بر مسائل مربوط به آن‌ها در این بخش می‌خواهیم به سراغ تعدادی سوال کاربردی برویم و با هم نحوه پاسخگویی به آن‌ها را مورد بررسی قرار دهیم.

مثال اول

نام پیوند گلیکوزیدی موجود در تصویر زیر در کدام گزینه به‌صورت صحیح آمده است؟

تمرین پیوند گلیکوزیدی

پیوند آلفا-۱،۲-گلیکوزید

پیوند بتا-۱،۳-گلیکوزید

پیوند آلفا-۱،۴-گلیکوزید

پیوندبتا-۱،۴-گلیکوزید

مثال دوم

نام پیوند گلیکوزیدی موجود در تصویر زیر در کدام گزینه به‌صورت صحیح آمده است؟

تمزین گلیکوزیدی

پیوند ۱،۱-گلیکوزید

پیوند ۲،۱-گلیکوزید

پیوند ۴،۱-گلیکوزید

پیوند ۶،۱-گلیکوزید

مثال سوم

به مولکول‌های دارای پیوند گلیکوزیدی تصویر زیر نگاه کنید و بگویید کدام ساختارها فاقد پیوند ۱،۴-گلیکوزیدی هستند؟

حل تمرین پیوند گلیکوزیدی

ساختار ۱ و ۲

ساختار ۲ و ۳

ساختار ۵ و ۳

ساختار ۴ و ۵

مثال چهارم

از هیدرولیز دی‌ساکاریدهای زیر چه مونوساکاریدهایی به‌وجود می‌آید؟

۱) ساکاروز

۲) مالتوز

۳) لاکتوز

پاسخ:

۱) دی‌گلوکز و دی-فروکتوز

۲) دو مولکول دی-گلوکز

۳) دی‌گلوکز و دی‌گالاکتوز برای

مثال پنجم

نام رایج قند شیر کدام گزینه است؟

لاکتوز

گلوکز

فروکتوز

ساکاروز

مثال ششم

پیوند گلیکوزیدی به کدام یک از اشکال زیر وجود دارد؟

$$C-O-C$$

$$CONH$$

$$CHO $$

$$ CN $$

مثال هفتم

کدام یک از گزینه‌های زیر از اتصال دو گلوکز به وجود می آید؟

ساکاروز

مالتوز

فروکتوز

لاکتوز

مثال هشتم

سلولز دارای پیوند گلیکوزیدی از نوع ... است.

پیوند گلیکوزیدی سلولز

کربن ۱- کربن ۴

کربن-۱- کربن ۲

کربن ۲- کربن ۴

کربن۲- کربن ۵

شرح پاسخ

سلولز از مونوساکارید بتا دی-گلوکز تشکیل شده است. این واحدها توسط پیوند گلیکوزیدی بتا ۱،۴ به یکدیگر متصل شده‌اند. زیرا گروه هیدروکسیل کربن شماره ۱ ساکارید اول با هیدروکسیل کربن شماره ۴ ساکارید دوم، با از دست دادن آب تبدیل به پیوند گلیکوزیدی شده است.

مثال نهم

کدام یک از گزینه‌های زیر قند شیرین‌تری است؟

ساکاروز

مالتوز

لاکتوز

مثال دهم

افرادی که نمی‌توانند شیر مصرف کنند، کدام آنزیم را ندارند؟

لاکتاز

مالتاز

ساکاراز

مثال یازدهم

کدام یک از قندهای زیر غیرکاهنده است؟

ساکاروز

مالتوز

لاکتوز

مثال دوازدهم

پیوند گلیکوزیدی موجود در تصویر زیر از چه نوعی است؟

مثال پیوند گلیکوزیدی

$$\alpha$$

$$\beta$$

مثال سیزدهم

پیوند گلیکوزیدی موجود در تصویر زیر از چه نوعی است؟

پیوند آلفا یا بتا

$$\alpha$$

$$\beta$$

مثال چهاردهم

قند ساکاروز از چه مونوساکاریدهایی تشکیل شده است؟

بتا دی-گلوکز، بتا دی-فروکتوز

بتا دی-گلوکز، بتا دی-گالاکتوز

بتا دی-فروکتوز، بتا دی-گالاکتوز

بتا دی-گلوکز

مثال پانزدهم

قند لاکتوز از چه مونوساکاریدهایی تشکیل شده است؟

بتا دی-گلوکز

بتا دی-گالاکتوز

بتا دی-گلوکز، بتا دی-فروکتوز

بتا دی-فروکتوز

مثال شانزدهم

قند سلولز از چه مونوساکاریدهایی تشکیل شده است؟

بتا دی-فروکتوز، بتا دی-گالاکتوز

بتا دی-گالاکتوز

بتا دی-گلوکز، بتا دی-گالاکتوز

بتا دی-گلوکز، بتا دی-فروکتوز

مثال هفدهم

سه قند ساکاروز، مالتوز و لاکتوز را به ترتیب افزایش طعم شیرین مشخص کنید.

پاسخ: در بین این سه قند، لاکتوز بیشترین شیرینی را دارد. مالتوز با ۳۰٪ شیرینی لاکتوز در جایگاه دوم و لاکتوز با داشتن تنها یک ششم شیرینی لاکتوز در جایگاه آخر قرار می‌گیرد.

مثال هجدهم

با توجه به مطالب خوانده شده گزینه درست را انتخاب کنید:

« ساکاروز پیوند گلیکوزیدی کربن ۱- کربن ۲ بین بتا دی-گالاکتوز و آلفا دی-فروکتوز تشکیل شده است.»

غلط

صحیح

شرح پاسخ

در ساکاروز کربن شماره ۱ آلفا دی-گلوکوز به وسیله پیوند گلیکوزیدی به کربن شماره ۲ بتا دی-فروکتوز متصل شده است.

مثال نوزدهم

عبارات زیر را بخوانید و مشخص کنید از آن‌ها کدام یک صحیح است؟

۱) کمترین تعداد کربن‌های ممکن موجود در یک مونوساکارید ۶ اتم است.

۲) از گلوکز، لاکتوز، مالتوز و ساکاروز تنها ساکاروز قند غیرکاهنده است.

۳) در سلولز، بتا دی-گلوکزها به وسیله پیوند گلیکوزیدی کربن ۱- کربن ۴ به یکدیگر متصل شده‌اند.

۱ و ۲

۱و ۳

۲ و ۳

۱

مثال بیستم

تفاوت‌ها و شباهت‌های پیوند پپتیدی و پیوند گلیکوزید با یکدیگر در چیست؟

پاسخ: این دو پیوند در موارد زیر با یکدیگر متفاوت هستند:

  • پیوند گلیکوزیدی مونوساکاریدها را به هم وصل می‌کند اما در پیوند پپتیدی آمینواسیدها با یکدیگر همراه می‌شوند.
  • پیوند گلیکوزیدی از واکنش بین آلدهید یا کتون با گروه‌های الکلی به‌وجود می‌آید اما در پیوند پپتیدی آمینو اسیدها و گروه‌های کربوکسیلی وارد واکنش می‌شوند.
  • پیوند گلیکوزیدی بین دو اتم کربن برقرار می‌شود اما در پیوند پپتیدی یک کربن و یک نیتروژ‌ن به هم متصل می‌شوند.
  • پیوند گلیکوزیدی در پلی‌ساکاریدها مشاهده می‌شود اما پیوند پپتیدی در پلی‌پپتیدها موجود است.

مثال بیست و یکم

در تصویر زیر یک تری‌ساکارید آورده شده است. با دقت به ساختار آن نگاه کنید و نوع هر پیوند گلیکوزیدی، آلفا یا بتا، را مشخص کنید.

تعیین پیوند گلیکوزیدی

پاسخ: این ساختار از سه ساکارید تشکیل شده است که به ترتیب شماره‌گذاری شده‌اند. پیوند گلیکوزیدی بین ساکارید ۱ و ۲ از نوع بتا است زیرا جهت‌گیری پیوند از کربن آنومری به سمت بالا است. پیوند گلیکوزیدی بین ساکارید ۲ و ۳ از نوع آلفا است زیرا جهت‌گیری عکس مورد قبلی و از کربن آنومری به سمت پایین است.

مثال بیست و دوم

واحد مونوساکارید سازنده لاکتوز، گلوکز و گالاکتوز است.

صحیح

غلط

مثال بیست و سوم

کدام گزینه(ها) صحیح است؟

۱) گلوکز + گلوکز= مالتوز

۲) گلوکز + فروکتوز= لاکتوز

۳) گلوکز + فروکتوز= ساکاروز

۴) گلوکز + گالاکتوز= لاکتوز

۱ و ۲ و ۳

۲

۱ و ۲ و ۴

تمام گزینه‌ها

مثال بیست و چهارم

ساکاروز یک دی‌ساکارید است. این ساختار در هیدورلیز چه ساکارید‌هایی به جا می‌گذارد؟

۲ مولکول گلوکز

۲ مولکول گلوگز + ۱ مولکول فروکتوز

۱ مولکول سلولز + ۱ مولکول فروکتوز

۲ مولکول فروکتوز

مثال بیست و پنجم

کدام یک از گزینه‌ها بعد از هیدولیز از خود دو مولکول گلوگز به جا می‌گذارد؟

ساکاروز

مالتوز

گالاکتوز

لاکتوز

مثال بیست و ششم

کدام یک از گزینه‌ها بعد از هیدولیز از خود یک مولکول گلوگز و یک مولکول فروکتوز به جا می‌گذارد؟

ساکاروز

مالتوز

گالاکتوز

لاکتوز

مثال بیست و هفتم

کدام یک از گزینه‌ها بعد از هیدولیز از خود یک مولکول گلوگز و یک مولکول گالاکتوز به جا می‌گذارد؟

ساکاروز

مالتوز

فروکتوز

لاکتوز

مثال بیست و هشتم

با توجه به تصویر زیر بگویید محصول(ها) ناشی از هیدرولیز این دی‌ساکارید کدام یک از گزینه‌ها است؟

۱ مول گلوکز

۲ مول گلوکز

۱ مول گالاکتوز

۱ مول گالاکتوز و ۱ مول گلوکز

شرح پاسخ

مولکول بالا ساختار قند لاکتوز است و در اثر هیدرولیز دو مونوساکارید دی‌ گالاکتوز و دی گلوکز را به دست می‌دهد.

مثال بیست و نهم

تشکیل پیوند گلیکوزیدی شامل ... نمی‌شود.

آزاد شدن مولکول آب

تشکیل پلی‌ساکارید

برهم‌کنش بین اتم هیدروژن مونوساکارید اول با $$OH$$ مونوساکارید دوم

اضافه شدن مولکول آب

مثال سی‌ام

کدام یک از پلی‌ساکاریدهای زیر دارای پیوند گلیکوزیدی بتا است؟

نشاسته

گلیکوژن

ساکاروز

سلولز

مثال سی و یکم

پیوند گلیکوزیدی در واقع یک ... است.

پیوند استری

پیوند پپتیدی

پیوند اتری

گزینه اول و سوم

شرح پاسخ

پیوند گلیکوزیدی در واقع پیوند اتری بین دو مونوساکارید است. پیوند اتری دو مونوساکارید با از دست دادن یک مولکول آب حاصل می‌شود.

مثال سی و چهارم

پیوند گلیکوزیدی موجود در نشاسته و گلیکوژن ... است.

بتا ۱،۴

آلفا ۱،۴

آلفا ۲،۱

بتا ۲،۱

شرح پاسخ

نشاسته و گلیکوژن دارای ساختاری زنجیره‌ای متشکل از صدها مولکول گلیکوزید است که به وسیله پیوند گلیکوزیدی آلفا ۱،۴ کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند.

مثال سی و پنجم

کدام یک از قندهای زیر حاوی پیوند گلیکوزیدی ۱،۴ بتا است؟

۱) نشاسته

۲) سلولز

۳) لاکتوز

۴) مالتوز

۱ و ۳

۱ و ۴

۲ و ۳

۲

سوالات متدوال

در این بخش می‌خواهیم به برخی از پرتکرارترین و مهم‌ترین سوال‌ها در مورد پیوند گلیکوزیدی و ترکیبات حاوی‌ آن، پاسخ دهیم.

پیوند گلیکوزیدی چطور به وجود می‌‌ آید ؟

دو مونوساکارید از طریق پیوندی اکسیدی که طی از دست دادن آب به‌وجود می‌آید، به یکدیگر متصل می‌شوند. به پیوند دو مونوساکارید از طریق اتم اکسیژن پیوند گلیکوزیدی می‌گویند.

قند کاهنده چیست‌ ؟

قندی که دارای گروه هیدروکسیل آزاد متصل به کربن آنومری باشد، قند کاهنده نامیده می‌شود.

آیا ساکاروز قندی کاهنده است ؟

ساکاروز وارد واکنش‌های متدوال گروه‌های عاملی آلدهید و کتون نمی‌شود در نتیجه ساکاروز جزو قندهای غیرکاهنده است.

دلیل موتاروتاسیون گلوکز چیست ؟

گلوکز به دلیل داشتن یک گروه هیدروکسیل آزاد متصل به کربن آنومری دچار موتاروتاسیون می‌شود.

از اتصال دو گلوکز چه قندی به وجود می آید ؟

مالتوز قندی است که از دو مونوساکارید گلوکز تشکیل شده است.

قند وارونه چیست ؟

هیدرولیز ساکاروز منجر به تولید مقدار برابری از گلوکز و فروکتوز می‌‌شود. به این مخلوط ۱:۱ قند وارونه می‌گویند زیرا باعث چرخش نور قطبیده درست در جهت عکس ساکاروز می‌شود.

کربن آنومری چیست ؟

کربن آنومری همان کربن گروه عاملی آلدهیدی یا کتونی در ساختار خطی است.

منابع عمده ساکاروز چیست ؟

بخش عمده ساکاروز مصرفی در جهان، از دو منبع اصلی چغندر قند و نیشکر به دست می‌آید.

قند شیر نام رایج چه ماده ای است ؟

به لاکتوز، قند شیر نیز گفته می‌شود زیرا در شیر پستانداران به مقدار زیادی وجود دارد.

چرا برخی افراد نمی‌ توانند شیر مصرف کنند ؟

شیر حاوی مقادیر زیادی لاکتوز است. این لاکتوز در بدن انسان توسط آنزیم لاکتاز هیدرولیز و هضم می‌شود. افرادی که در بدن خود لاکتاز نداشته باشند، نمی‌توانند شیر را هضم کنند.

لاکتوز از چه ساکاریدهایی تشکیل شده است ؟

یک مولکول لاکتوز از یک دی-گلوکز و یک دی-گالاکتوز تشکیل می‌شود.

جمع بندی

در این مطلب در مورد پیوند گلیکوزیدی و انواع آن صحبت کردیم. پیوند گلیکوزیدی پیوندی است که بین یک کربوهیدارت با گروهی دیگر که ممکن است آن نیز کربوهیدرت باشد، برقرار می‌شود.

بر اساس رای ۸ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
شما قبلا رای داده‌اید!
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.
منابع:
libretexts wikipedia study byjus

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *