پیوند گلیکوزیدی چیست؟ – به زبان ساده + انواع

پیوند گلیکوزیدی چیست ؟

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.

فیلم آموزش شیمی آلی ۳

کلیک کنید

• 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.

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.

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.

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.

ویژگی‌ آنومرها

فیلم آموزش باندینگ و پیوندها در شیمی‌ آلی در فرادرس

کلیک کنید

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.

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.

انواع پیوند گلیکوزیدی

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.

پیوند او-گلیکوزید در پپتید

پیوند ان-گلیکوزید

پیوند ان-گلیکوزید در دی‌ ان‌ ای

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 اس-گلیکوزید

پیوند سی-گلیکوزیل

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.

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.

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.

فیلم آموزش بیوشیمی کربوهیدرات و لیپید در فرادرس

کلیک کنید

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

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.

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.

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

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.

دما و فشار

عوامل دیگر

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.

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

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.

فیلم آموزش شیمی آلی 2 در فرادرس

کلیک کنید

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.

قند کاهنده و غیرکاهنده

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.

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.

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.

• ساکاروز
• مالتوز
• لاکتوز

ساکاروز

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.

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.

لاکتوز

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.

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.

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

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

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.

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

مثال دوم

مثال سوم

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

مثال ششم

مثال هفتم

مثال هشتم

مثال نهم

مثال دهم

مثال یازدهم

مثال دوازدهم

مثال سیزدهم

مثال چهاردهم

مثال پانزدهم

مثال شانزدهم

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

مثال نوزدهم

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.

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

مثال بیست و سوم

مثال بیست و چهارم

مثال بیست و پنجم

مثال بیست و ششم

مثال بیست و هفتم

مثال بیست و هشتم

مثال بیست و نهم

مثال سی‌ام

مثال سی و یکم

مثال سی و چهارم

مثال سی و پنجم

سوالات متداول

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

فیلم آموزش شیمی آلی ۳ در فرادرس

کلیک کنید

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.