Arabic English French
سكريات، كربوهيدرات Sugars, Carbohydrates, Glucides Sucres, Hydrates de carbone, Glucides
جلوكوز Glucose Glucose

سكريات أحادية، أوزات
Monosaccharides, Oses

تتميز السكريات (الكربوهيدرات) في شكلها الأحادي والتي تسمى بالسكريات الأحادية أو السكريات البسيطة أو الأوزات (Oses)، بعدد محدد من ذرات الكربون التي تكونها ونوع الألدهيد أو وظيفة الكيتون التي تحتوي عليها. تعد الأوزات (السكريات الأحادية) من أبسط السكريات وتتكون من 3-7 ذرات كربون وهي عديدة الكحول (عدة وظائف كحولية) يميزها عدد ذرات الكربون ووظيفة الألدهيد أو الكيتون التي تحتوي عليها. تتوزع الوظائف الكحولية بين الأولية والثانوية.

 aldose, ketose

تعدد تمثيليات السكريات الأحادية
Diversity of carbohydrate representations

لمرونة الهيكل الكربوني يمكن للسكريات البسيطة أن تتخذ أشكالا مختلفة، منها الشكل المستقيم (تمثيلية فيشر، Fischer representation) و الشكل الحلقي (تمثيلية هاورث، Haworth representation) و شكلي الكرسي والقارب (تمثيليات الكرسي و القارب، Chair and boat representations) كما يوضحه الشكل النالي بالنسبة لسكر أحادي سداسي من نوع الجليكوز. كمحلول، يوجد الجليكوز في أغلبيته، في شكل حلقي، حيث لا يمثل الجليكوز ذو السلسلة المفتوحة إلا نسبة ضئيلة (0,5%).

Glucose forms

Because of the flexibility of the carbon skeleton, simple sugars can take various forms, including linear (Fischer representation), cyclic (Haworth representation) and chair and boat (chair and boat representations) forms. For a monosaccharide such as Glucose. As a solution, glucose is often present in a cyclic form, where open-chain glucose is represented at small percentage (0.5%).

سؤال . ما هو السكر الأحادي الأكثر حلاوة في الذوق ؟
(!الجلوكوز)(الفروكتوز)(!السكروز)


جلوكوز (Glucose)
الجلوكوز (Glucose) هو أبسط كربوهيدرات يمكن أن يوفره الجسم من الطعام. يمكن معاينة بنية الجلوكوز في البعد الثلاثي بواسطة برامج JMOL أو راستوب (RasTop) مكونًا من عدة وظائف كحولية (عديد كحول، Polyols) ولهذا فإن الجلوكوز شديد الذوبان في الماء. الجلوكوز، سكر الدم ، يحتوي على 6 ذرات كربون. إنه سكر سداسي يحمل وظيفة الألدهيد (Aldehyde) ويسمى ألدوهكزوز (ألدوز سداسي).
في وسط قاعدي أو بوجود إنزيم معين يسمى إبيميراز (Epimerase) ،يمكن تحويل الجلوكوز إلى مانوز (Mannose)أو جالاكتوز (Galactose). يعد هذا التغيير جزءا من خاصية epimerization للأوزات.أيضا ، يمكن تحويل الجلوكوز بشكل عكسي إلى سكر الفواكه أو الفروكتوز (سكر سداسي آخر) وتسمى هذا التغير بظاهرة التحويل البيني (Interconversion).

monosaccharides (oses). Glucose

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

Fructose monosaccharide, oses

تنزيل ملف السكريات الأحادية.

صيغ D و L في السكريات الأحادية
Oses. D and L configurations

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

Ose, glyceraldehyde

سؤال .
خلافا للأحماض الأمينية، توجد أغلب السكريات الأحادية في شكل
D:
(صحيح)(!خطأ)

ما هو الكاربون غير المتماثل أو غير المتناظر (Asymmetric carbon)؟
يعد كل كاربون حامل لأربعة مجموعات مختلفة، مثلا، الكاربون رقم 2 في الجليسيرالدهيد. كاربونا غير متماثلا (Asymmetric carbon) ويرمز له ب c*. هكذا يعتبر الكاربون رقم 1 عند الألدوز أو الكاربون رقم 2 عند الكيتوز، كاربونا غير متناظر في كل السكريات الأحادية البسيطة. إذا احتوى جزيء ما على كاربون غير متناظر يمكن أن يصبح غير متطابق مع صورته في المرآة (non superimposable on its mirror image) كما يوضحه الشكل التالي.

chirality

ما هي الفعالية البصرية عند السكريات ؟
إذا احتوى سكر أحادي على ذرة كاربون (أو أكثر) غير متماثلة، يصبح مركبا ذو فعالية بصرية (Optic power) كما هو الحال في الأحماض الأمينية. فعندما تمر حزمة لضوء مستقطب (Polarized light) من جهاز الاستقطاب (Polarimeter) على المحلول السكري يتغير اتجاه 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 (Levogyre) و يرمز له ب - أو L. هكذا، ثبت أن الفعالية البصرية ل D فروكتوز (D-fructose)، من نوع L. و على هذا المعطى سمي ب 'ليفولوز' (Levulose). أما D-جلوكوز (D-glucose) فله فعالية بصرية من نوع D، و لقب ب 'ديكستروز' (Dextrose). للتذكيرٍ، الحرفان D و L لصيغ السكريات لا يدلان على جهة انحراف مستوى الضوء المستقطب، و إنما يرمزان إلى التوزيع الفراغي.


ما هي إبميرية السكريات الأحادية ؟
What is ose epimerization?

تكمن أهمية إبميرية السكريات الأحادية (Ose pimrisation) في خلق إبميرات (Epimers) لنفس نوع السكر الأحادي و هي أشكال لا تختلف بينها إلا بموقع OH يحمله كاربون غير متماثل (Asymmetric carbon) واحد. و تعتبر الأنوميرية (Anomerization) نوعا خاصا للإبميرية. هكذا، يكون  D-مانوز (D-mannose) إبميرا في الموقع 2 ل  D –جلوكوز (أنظر الرسم التالي). أما D-كالكتوز (D-galactose) فهو إبميرا ل  D –جلوكوز، لكن في الموقع 4.

oses, epimers

تحدث إبميرية السكريات الأحادية كيميائيا أو أنزيميا بواسطة أنزيم الإبميراز (Epimerase). عند غياب هذا الأنزيم يستحيل تحول الكالكتوز إلى جلوكوز و قد يؤدي هذا إلى ارتفاع كمية الجالكتوز (Galactosemia) في الدم عند الأطفال المرضى وراثيا.


facebook Twitter Linkedin

التراكيب الحلقية للسكريات الأحادية
Cyclic forms of monosaccharides

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 سكر بخمسة كاربون وأكسيجين (فورانوز، Furanose). في الكيمياء، يعطي تفاعل ألدهيد (أو كيتون) مع كحول، مشتق هيمي أسيتال (Hémiacetal).
Télécharger pdf file : pyranose and furanose forms in monosaccharides (Ar)- شكليي بيرانوز وفورانوز للسكريات الأحادية

hermiacetal

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، asymmetric carbon) أو ذرة كاربون أنوميرية (Anoméric carbon). لهذا، يوجد شكلين متناظرين مجساميين للهيمي أسيتال (ستريوإزومير، Stereoisomers).
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، Tetrose)، 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' (Aligned Fischer projection )، اما التراكيب الحلقية فتسمى ب 'صيغ فيشر الحلقية' (Cyclic Fischer projection)، كما يوضحه الرسم التالي.

Glucose anomères alpha et béta

تعد صيغ هاورث الهيمي أسيتالية (Hemiacetal Haworth projection) 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 (α-anomer). أما إذا اتجهت مجموعة OH إلى أعلى فيسمى المتناظر أنومير بيتا (β-anomer). 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 (Hemiacetal C5-C1)، أكثر ثباتا من حلقة الألدوفورانوز الخماسية، الناتجة عن حدوث هيمي أسيتال بين ذرتي الكاربون 4 و 1 (Hemiactal C4--C1)،. و لهذا، فحلقة الألدوبيرانوز أكثر تغلبا في المحاليل المائية. كمحلول، يوجد D-جلوكوز في خمسة أشكال مختلفة، منها:
شكل D-جلوكوز 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-جلوكوز مع هيمنة التركيبات الحلقية.

glucoses. Formes en solution

لكونه يمتاز باستقرارية فيزيكو-كيميائية (Physico-chemical stability) 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 (Stereoisomers) 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
Monosaccharides in chair and boat forms

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. Chair, boat

ما هي ظاهرة التغير الدوراني للسكريات ؟
What is mutarotation in Monosaccharides ?

ظاهرة التغير الدوراني (Mutarotation) تعني  الضمتحول (Interconversion) بين المتناظر ألفا أو أنومير ألفا (α anomer) و المتناظر بيتا (β anomer). بعد اكتشاف التركيب الحلقي للسكريات،أصبح بالامكان تفسير سلوك السكريات الذ كان غامضا قبل ذلك والذي كان يتعلق بتغير تدريجي للتدوير الضوئي للجلوكوز. لقد ثبت أن الأمر يتعلق بتحول احد الشكلين الفا (α) او بيتا (β) جلوكوز 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.

روابط - Useful links:


- السكريات- Carbohydrates (Ar)
- Sucres Monosaccharides (Fr)
- Disaccharides
- Polysaccharides
- Visualisation 3D des Glucides (Sucres)
- QCM-glucides 1
- QCM Glucides 2
- QCM aliments-nutriments (Ar)
- Travaux pratiques (TP) S3, Glucides (sucres)
- Dosage des sucres réducteurs et amidon (TP S3)
- Sucres. Contrôle type S3
- Sucres artificiels (édulcorants)
- Oses (monosaccharides). Règles d'dentification des anomères قواعد للتعرف على أنوميرات السكريات الأحادية
- Homopolysaccharides de réserves سكريات عديدة موحدة الأوز خازنة


Passer un contrôle noté sur les glucides (théorie + pratique)




Livre 'Sucres. Structures et Métabolisme, Baaziz, 2018 - كتاب 'بنيات و استقلاب السكريات'،
- Présentation du livre
- Affiche du livre

Livre Sucres

دعم الثقافة العلمية و مواكبة الانتقال من الثانوية إلى الجامعة

لكي نتمكن من الاستمرار في خدمة الزوار ، دعم موقعنا من خلال اقتناء الكتب والمواد التعليمية التي تهدف إلى تحسين التدريس والبحث العلمي في الكيمياء الحيوية


Livres biochimie, sciences vie
Adresse

Faculty of Sciences, Cadi Ayyad University
Marrakech, 40000, Morocco

CONTACT FORM

Email: baaziz@uca.ac.ma
Phone: 212524434649 (post 513)
Fax: 212524434669

Carbohydrates (monosaccharides, oses) السكريات الأحادية، الأوزات