משושה: מאפיינים, פונקציות, נגזרות - GEOGRAFÍA - 2025

Hexose הוא פחמימה כי יש שישה אטומי פחמן ואשר נוסחה אמפירית היא C ₆ H ₁₂ O ₆ . פחמימות או סכרידים (מיוונית, סככרון = סוכר) הם פוליהידרוקסי-אלדהידים או פוליהידרוקסי-קטונים.

בטבע, המונוסכריד השופע ביותר הוא גלוקוז, סוכר בעל שישה פחמן, המכונה גם דקסטרוז. ביוסינתזה של גלוקוז מתרחשת מפחמן דו חמצני ומים דרך פוטוסינתזה.

מקור: NEUROtiker

בצמחים, מגלוקוז, מתרחשת סינתזה של תאית, פוליסכריד מבני, ועמילן, פוליסכריד מילואים. באורגניזמים הטרוטרופיים, חמצון גלוקוז הוא הדרך המטבולית המרכזית לייצור אנרגיה.

מאפיינים

משושים יכולים להיות משני סוגים: 1) אלדוזות (או אלדהוהקסוזות), בהן פחמן 1 (C-1) הוא פונקצית אלדהיד; או 2) קטוזות (או אלדוצטוזות) בהן פחמן 2 (C-2) הוא פונקצית קטו. שאר הפחמימות הן אלכוהולים משניים או ראשוניים.

ב aldohexoses, כל הפחמנים הם כיראליים, למעט פחמן 1 (C-1) ופחמן 6 (C-6), כלומר יש להם ארבעה מרכזים א-סימטריים. בקטו-הקסוזות ישנם שלושה מרכזים א-סימטריים, שהם C-3, C-4 ו- C-5.

בטבע סוכרים כמו משושים עם תצורת L פחות שופעים מסוכרים עם תצורת D.

תפקוד האלדהיד או פונקציית הקטו של משושים מגיבים עם קבוצת הידרוקסיל משנית, בתגובה אינטרמולקולרית, ויוצרים המיאטתלים מחזוריים או המיקתלים. הסוכרים המחזוריים בעלי שישה חברים הם פיראניים והסוכרים בעלי חמישה חברים הם פוראנוזה.

בסוכר מחזורי, הפחמן הפחמני של קבוצות האלדהיד והקטו הופך למרכז כיראלי חדש, הנקרא פחמן אנומר. התצורה של פחמן זה יכולה להיות אלפא או בטא, כלומר היא מייצרת שני אנומרים.

למשושים יש התאמות שונות

ששת האטומים המרכיבים פיראנוזות אינם מישוריים אלא יש שני תצורות דמויי כסא בהן החליפים התפוסים תופסים: א) תנוחות קו המשווניות או ב) תנוחות ציריות. ניתן להמיר קונפורמציות אלה מבלי לשבור את הקשרים הקוואלנטיים.

אינטראקציות סטראוכימיות בין תחליפי טבעת משפיעות על היציבות היחסית של תצורות אלה. לפיכך, הקונפורמציה היציבה ביותר היא זו בה הקבוצה הגדולה ביותר תופסת עמדה משוונית.

התגובה הכימית של קבוצה מסוימת מושפעת מהמיקום הקונפורציונלי שלה. דוגמה לכך היא קבוצת ההידרוקסיל (-OH) שכאשר תופסת את המיקום המשווני, היא מועתרת ביתר קלות מאשר כאשר היא תופסת את המיקום הצירי.

ל- D-D-גלוקוז, אלדהוקסוזה, יש את כל התחליפים במצב המשווה, מה שהופך אותם לרגישים יותר להיווצרות אסתר. תגובה זו חשובה ליצירת קשרים קוולנטיים בין סוכרים. זה יכול להסביר מדוע ß-D-גלוקוזה הוא הסוכר השופע ביותר בטבע.

משושים יכולים ליצור קשרים גליקוזידים

ניתן לקשר בין יחידות מונוסכרידים, כגון hexoses, בצורה קוולנטית דרך קשרים O-glycosidic הנוצרים כאשר הפחמן האנומרי של מולקולת סוכר אחת מגיב עם קבוצת ההידרוקסיל של מולקולת סוכר אחרת. התוצאה של תגובה זו היא היווצרות של אצטל מהמטה.

דוגמה לכך היא התגובה של ה- C-1, פחמן אנומרי של α-D-glucopyranose עם קבוצת ההידרוקסיל של C-4 של β-D-glucopyranose אחר. ממנו נוצר α -D-glucopyranosyl- (1®4) -D-glucopyranose.

התגובה המליטה גליקוזידית כוללת הסרת מולקולת מים, הנקראת תגובת העיבוי. התגובה ההפוכה היא הידרוליזה ושבירת הקשר הגליקוזידי.

משושים ותגובות להפחתת חמצון

סוכרים שהאטום הפחמן האנומרי שלהם לא יצר קשרים גליקוזידיים נקראים הפחתת סוכרים. כל המונוסכרידים, כמו הקסוזות גלוקוז, מנווזה וגלקטוז, מפחיתים סוכרים. הסיבה לכך היא שאלדוזות או קטוזות יכולות לתרום אלקטרונים, או להפחית, לחומר מחמצן.

בדיקה קלאסית להפחתת סוכרים מבוצעת באמצעות ריאגנטים של פיילינג (או בנדיקט) וטולנס. לדוגמא, הפחתת סוכר יכולה להפחית את Ag ⁺ הקיים בתמיסת אמוניום (מגיב של טולנס). תגובה זו מייצרת כסף מתכתי בתחתית הכלי בו התרחשה התגובה.

באמצעות תגובה שמסוללת על ידי האנזים גלוקוז אוקסידאז, הפחמן האנומרי של גלוקוז D מתחמצן על ידי איבוד זוג אלקטרונים אחד, והחמצן מופחת על ידי קבלת זוג אלקטרונים. לתגובה זו שני מוצרים: D-glucono-d-lactone ו- מי חמצן.

נכון לעכשיו, ריכוז הגלוקוז בדם נקבע על ידי בדיקה המשתמשת בגלוקוז אוקסידאז ובפרוקסידז. אנזים אחרון זה מזרז תגובה של הפחתת חמצון.

המצעים של פרוקסידאז הם מי חמצן וחומר כרומוגני המתחמצן. ניתן לכמת תגובה זו באמצעות ספקטרופוטומטר.

נגזרות משושים

ישנן נגזרות רבות של הקסוזות שקבוצת ההידרוקסיל שלהן מוחלפת על ידי תחליף אחר. לדוגמה, קבוצת C-2 הידרוקסיל של גלוקוז, גלקטוז ומנוזה מוחלפת בקבוצת אמינו, ויוצרת גלוקוזאמין, גלקטוזמין ומנוסמין בהתאמה.

לעיתים קרובות, קבוצת האמינו מתמצאת בחומצה אצטית ויוצרת N-acetylglucosamine. נגזרת זו של גלוקוזאמין נמצאת בדופן התא של חיידקים.

נגזרת של N-acetylmannosamine היא חומצה N-acetylneuraminic, המכונה חומצה סיאלית. האחרון קיים בגליוקופרוטאינים ובגליקוליפידים על פני התאים, ויש להם תפקיד בהכרה על ידי תאים אחרים.

חמצון ספציפי של קבוצת האלכוהול הראשונית, C-6, של הגלוקוז האלדוהקסוזות, הגלקטוזה והמנוזה מייצר חומצות אורוניות. מוצרים אלה הם חומצה D-glucuronic, D-galacturonic וחומצה D-mannuronic, המהווים חלק מפוליסכרידים רבים.

חומצות אורוניות יכולות לעבור ייסוס intramolecular. הוא יוצר לקטונים של חמישה או שישה אטומים. לדוגמה, חומצה אסקורבית (ויטמין C) מסונתזת על ידי צמחים.

החלפת קבוצת ההידרוקסיל (-OH) לאטום מימן ב- C-6 של L-galactose או L-mannose מייצרת L-fucose או L-rhamnose, בהתאמה. L-fucose נמצא בגליקופרוטאינים ובגליקוליפידים. L-rhamnose נמצא בפוליסכרידים בצמחים.

משושים נפוצים בעיקר באופיים ובתפקודים שלהם

גלוקוזה

סמל: Glc. זהו אלדהוקס או גלוקוהקסוזה. אננטרימר D-גלוקוז (סמל D-Glu) שכיח יותר מאנמיטומר L-Glc. D-Glc קיים בצמחים, בדבש, בענבים ובדם של בעלי חיים. זהו מקור אנרגיה עבור יצורים חיים. זה משמש כמבשר לסינתזה של גליקוגן, תאית, עמילן ולקטוז.

פרוקטוז

סמל: פירות. זהו קטו-הקסוזה או פרוקטוהקסוזה. האנטונימר D- פרוקטוז ידוע בכינויו פרוקטוז. סוכר זה נמצא למשל בפירות, דבש וזרע.

גלקטוז

סמל גל. זהו אלדהוקס או גלטהקס. די-גלקטוז שכיח יותר מאשר ל-גלקטוז. D- גלקטוז הוא הסוכר במוח. לעיתים רחוקות זה בחינם. בדרך כלל זה נמצא בצמחים, בבעלי חיים ובמיקרואורגניזמים בצורה של אוליגוסכרידים ופוליסכרידים.

מנוזה

סמל: אדם. זה אלדהוקס או מנואהקסוזה. צורת ה- D-mannose מופצת באופן נרחב במן ובהמיסלולוזה. הוא נמצא כ אוליגוסכריד מקושר N ל- גליקופרוטאינים ויוצר ענפים.

רמנוזה

סמל: Rha. זהו אלדההקסוזה שנמצאת בגליקוזידים של צמחים, בפוליסכרידים של חניכיים וריריות, כמו גם בדופן התא של צמחים ובפלבנואידים.

הפניות

1. Cui, SW 2005. פחמימות מזון: כימיה, תכונות פיזיות ויישומים. הוצאת CRC, בוקה רטון.
2. נלסון, DL, קוקס, MM 2017. עקרונות הלינגר של ביוכימיה. WH פרימן, ניו יורק.
3. Rastall, RA 2010. אוליגוסכרידים פונקציונליים: יישום וייצור. סקירה שנתית של מדעי וטכנולוגיית המזון, 1, 305–339.
4. Sinnott, ML 2007. כימיה ופחמימה של מבנה ומנגנון ביוכימיה. החברה המלכותית לכימיה, קיימברידג '.
5. Stick, RV, Williams, SJ 2009. פחמימות: המולקולות החיוניות של החיים. Elsevier, אמסטרדם.
6. Tomasik, P. 2004. תכונות כימיות ותפקודיות של סוכרי מזון. הוצאת CRC, בוקה רטון.
7. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. יסודות הביוכימיה - חיים ברמה המולקולרית. וויילי, הובוקן.