گلوکز مونوساکاریدی است با فرمول C6H12O6 یا H-(C=O)-(CHOH)5-H که پنج گروه هیدروکسیل آن به شکل مشخصی اطراف زنجیره ی کربنی آن آرایش پیدا کرده اند
در ساختار خطی ( در مقابل ساختار حلقوی ) گلوکز ، یک زنجیره ی کربنی با 6 اتم کربن به چشم می خورد که ساختاری کاملا خطی و بدون انشعاب را تشکیل داده اند. در این زنجیره کربن اول بخشی از گروه آلدهید C=O بوده و بقیهی کربن ها هر یک دارای یک گروه هیدروکسیل هستند. بقیه ی ظرفیت های کربن توسط پیوند با اتم هیدروژن پر شده اند. لذا گلوکز یک آلدوز و هگزوز یا یک آلدوهگزوز است.
4 کربن از کربن های گلوکز (کربن 2 تا 5 ) مراکز ایزومری فضایی هستند به این معنی که با چهار بخش متفاوت پیوند برقرار کرده اند. برای مثال کربن شماره 2 با H, OH, -(C=O)H و -(CHOH)4H پیوند بر قرار کرده است. در ایزومری از گلوکز که آن را D-گلوکز می نامیم، گروه های هیدروکسیل متصل به این کربن ها باید جایگیری فضایی خاصی داشته باشند طوری که وقتی مدل فیشر آن را رسم می کنیم، باید هیدروکسیل های مربوط به کربن ها 2 و 4 و 5 در سمت راست بوده و هیدروکسیل مربوط به کربن 3 در سمت چپ قرار گیرد.
جایگاه این 4 گروه هیدروکسیل در مدل فیشر مربوط به L-گلوکز کاملا برعکس می شود. L-گلوکز و D-گلوکز دو مورد از همه ی 16 مورد آلدوهگزوز ها هستند. 14 مورد بعدی عبارتند از آلوز ، آلتروز ، مانوز ، گلوز ، ایدوز ، گالاکتوز و تالوز که هر یک دارای دو فرم L و D می باشند.
در حالت محلول ، قرم خطی گلوکز ، در تعادل با چندین ایزومر حلقوی قرار دارد. هر یک از این فرم های حلقوی متشکل از حلقه ای از اتم های کربن هستند که توسط یک اتم اکسیژن کامل می شود ( هر حلقه ی شش ضلعی ، یک اتم اکسیژن و پنج اتم کربن دارد) . گلوکز در محلول ها 99% به شکل حلقوی پیرانوز دیده می شود و 0.25% به شکل خطی . گلوکز به فرم حلقوی فورانوز ( پنج ضلعی ) نادر است.
واکنش بین کربن 1 و کربن 5 گلوکز باعث تشکیل حلقه ای شش ضلعی می شود که پیرانوز خوانده می شود. به طور نادر ، واکنش بین کربن 1 و کربن 4 می تواند باعث تشکیل گلوکز به فرم پنج ضلعی یا فوران گردد. تمام کربن های حلقه ، دارای یک اتم هیدروژن و یک گروه هیدروکسیل هستند به غیر از کربن آخر حلقه (کربن 4 یا 5 ) که به بقیه ی کربن های زنجیره ی کربنی متصل شده است و اتصالی به گروه هیدروکسیل ندارد. . واکنش حلقوی شدن باعث می شود کربن شماره 1 گلوکز نیز کایرال شود ( به 4 گروه متفاوت اتصال داشته باشد - کایرال = مرکز فضایی ) 4 گروه متفاوت متصل به کربن شماره 1 در ساختار حلقوی ( کربن آنومری ) می توانند به دو فرم متفاوت آرایش بگیرند که آن دو فرم مختلف را با نام های آلفا و بتا از هم تمیز می دهند. آنومری آلفا به این معنی است گروه هیدروکسیل روی کربن 1 و گروه کربن دار روی کربن 5 ، در خلاف جهت هم قرار گرفته اند و ساختار trans دارند.
گلوکز خطی به فرم L-گلوکز نیز می تواند تبدیل به 4 ایزومر حلقوی مختلف شود که همه تصویر آینه ای ایزومر های حلقوی D-گلوکز خواهند بود.
ساختار های حلقوی گلوکز ، صفحه ای و دو بعدی نیستند و در شکل های مختلف سه بعدی قرار می گیرند. این مولکول های می توانند در شکل های سه بعدی هم سان با ساختار های قایق و صندلی در سیکلوهگزان ها باشند. همچنین ساختار سه بعدی گلوکوفورانوز نیز می تواند هم سان با ساختار پاکت در سیکلوپنتان ها باشد.
فرم گلوکوپیرانوز ، فرم غالب در محلول های گلوکز بوده و تنها فرم در حالت جامد است. این مولکول به شکل کریستالی ، بدون رنگ ، جامد و به شدت محلول در آب و اسید استیک می باشد. حلالیت در اتانول و متانول برای این فرم گلوکز بسیار کم است. فرم آلفا در 146 درجه سانتیگراد و فرم بتا در 150 درجه سانتی گراد ذوب می شوند. در دما های بسیار بالا ، در اثر اکسایش (سوختن ) کربن و آب حاصل می شود.
تمام فرم های گلوکز ، بدون رنگ بوده و به راحتی در آب ، استیک اسید و چند حلال دیگر حل می شوند. گلوکز ها به طور بسیار اندک در اتانول و متانول حل می شوند.
فرم باز و خطی گلوکز از لحاظ ترمودینامیک ، نا پایدار است و بلافاصله به فرم حلقوی در می آید. در یک محلول گلوکز در دمای اتاق ، گلوکز های موجود در محلول ، با گذشت زمان ، بین فرم ها و ایزومر های مختلف حلقوی ، تغییر شکل می دهند. به این فرآیند موتاروتاسیون گفته می شود.
بسته به شرایط ، سه فرم از گلوکز می تواند از محلول ها به شکل کریستال در آید. آلفا-گلوکوپیرانوز ، بتا-گلوکوپیرانوز و بتا-گلوکو پیرانوز هیدراته
چه در حالت محلول و چه در حالت جامد، D-گلوکز یک ماده ی دکستراروتاتور هست به این معنی که نور پلاریزه را در جهت حرکت عقربه های ساعت می چرخاند. این فعالیت به دلیل کایرال بودن مولکول است. مولکول L-گلوکز نیز به همان میزان، نور را در خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت می چرخاند.
غلظت گلوکز خون در محدودهٔ معمولاً بین ۹۰ - ۸۰ میلیگرم در دسیلیتر هر روز صبح در شخص ناشتا کنترل میشود. این غلظت در حدود ساعت اول بعد از صرف یک وعده غذا به ۱۴۰ - ۱۲۰ میلیگرم در دسیلیتر خون افزایش مییابد. اما سیستمهای فیدبکی برای کنترل گلوگز خون غلظت گلوکز را به سرعت (معمولا در ظرف ۲ ساعت بعد از آخرین جذب کربوهیدراتها) به حد طبیعی باز میگردانند. برعکس، در حالت بیغذایی، به وسیله گلوکونئوژنز در کبد گلوکز مورد نیاز برای حفظ غلظت گلوکز در حد ناشتا را تامین میکند. این مقادیر برای بیماران دیابتی قدری بالاتر است.
[[پرونده:
کبد به عنوان یک سیستم بافری مهم برای گلوکز خون عمل میکند به این معنی که هنگامی که گلوکز خون بعد از صرف یک وعده غذا تا غلظت زیادی بالا میرود میزان ترشحانسولین نیز افزایش مییابد و در حدود ۳/۲ گلوکز جذب شده از روده بلافاصله به گلیکوژن تبدیل شده و در کبد ذخیره میشود. در طی ساعات بعد که غلظت گلوکز خون و نیز در این ترشح انسولین کاهش مییابد، کبد گلیکوژن را تجزیه و به گلوکز تبدیل میکند.
این تنظیم در بیماران با اختلالات کبدی تقریبا غیر ممکن است.
باکاهش غلظت گلوکز در خون غده هیپوتالاموس و سیستم عصبی سمپاتیک تحریک شده که موجب ترشح اپینفرین از غدد فوق کلیوی میگردد. اپینفرین بر روی کبد اثر کرده و موجب آزاد سازی گلوکز میشود.
مقدار زیاد گلوکز فشار اسمزی را در مایع خارج سلولی اعمال میکند.
اگر مقدار گلوکز افزایش یابد فشار اسمزی خارج سلول هم افزایش مییابد و همین موجب بهم خوردن قدرت ترابری غشای سیتوپلاسمی گردیده و همین خود به نتایج ناخوشایندی چون از دست دادن آب سلول و ... میگردد.
افزایش دراز مدت سطح گلوکز خون، موجب آسیب بسیاری از بافتها و به ویژه رگهای خونی آنها میگردد و همین ممکن است به نتایجی چون حمله قلبی، سکته مغزی، بیماریهای کلیوی گردد. گلوکز زیادی از طریق ادرار دفع میگردد .
دیابت قندی، یک سندرم اختلال دگرگشت کربوهیدرات، چربی و پروتئین است که در اثر فقدان ترشح انسولین یا کاهش حساسیت بافتها به انسولین به وجود میآید. دیابت به دو نوع دیده میشود: وابسته به انسولین که بر اثر فقدان انسولین میباشد و غیر وابسته به انسولین (مقاوم به انسولین)، بر اثر کاهش حساسیت بافتهای هدف به انسولین به وجود میآید.
این بیماری سوخت و ساز گلوکز را در همه انواع سلولها به غیر از سلولهای مغز را مختل میکند. از علایم دیابت به این موارد میتوان اشاره کرد: تشنگی بیش از اندازه، ادرار کردن زیاد، خارش بدن، خستگی، گزگز دستها و پاها، کاهش وزن و ایجاد زخمهایی در پاها که به راحتی التیام نمیپذیرند. در اغلب مبتلایان به دیابت نوع دوم (مقاوم به انسولین) چاقی دیده میشود و بنابراین نیاز به رژیم غذایی مناسبی دارند.
میزان انرژی مورد نیاز در طول ۲۴ ساعت از ۱۶۰۰ کیلوکالری در حالت استراحت تا ۶۰۰۰ کیلوکالری بسته به شدت فعالیت تغییر میکند و مقدار ذخایر سوختی یک فرد ۷۰ کیلویی، معادل ۱۶۰۰ کیلوکالری گلیکوژن، ۲۴۰۰۰ کیلو کالری از پروتئین، ۳۵۰۰۰ کیلو کالری تریاسیل گلیسرول میباشد. بنابراین، مقدار مواد سوختی این فرد نیازهایش را برای ۱ الی ۳ ماه گرسنگی تامین میکند. اما ذخایر گلوسیدی بدن، در عرض یک روز به مصرف میرسد و و مقدار آن به سرعت کاهش پیدا کرده و نیاز به تامین مجدد دارد. اسیدهای چرب نمیتوانند به گلوکز تبدیل شوند البته قسمت گلیسرول ساختمان تریاسیل گلیسرولها، میتواند به گلوکز تبدیل گردد، اما مقدار گلیسرول کم است. یک منبع عمده دیگر برای گلوکز،اسیدهای آمینه هستند که از تجزیه پروتئینها به دست میآیند.
زیست شناسی علم زندگیeverymusic.loxblog.com...برچسب : نویسنده : بهنام صالح آبادی biologist بازدید : 411