گلوکز مولکولی شش کربنه با فرمول شیمیایی $$text{C}_6text{H}_{12}text{O}_6$$

گلوکز چیست؟

گلوکز یک قند شش کربنه با فرمول شیمیایی $${\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6$$

گلوکز توسط گیاهان و جلبک‌ها در طی فرآیند فتوسنتز ساخته می‌شود. این جانداران به کمک انرژی نور خورشید با استفاده از آب و کربن، گلوکز را می‌سازند. گیاهان از گلوکز برای تولید سلولز استفاده می‌کنند که فراوان‌ترین پلیمر زیستی در جهان است.

گلوکز در متابولیسم انرژی، به عنوان مهم‌ترین منبع انرژی برای تمام موجودات زنده روی کره زمین شناخته می‌شود. اگر جانداری بخواهد گلوکز را برای مصارف متابولیسمی ذخیره کند از آن برای ساختن پلیمر استفاده می‌کند. در گیاهان این پلیمرها به صورت «آمیلوز» (Amylose) و «آمیلوپکتین» (Amylopectin) و در حیوانات به صورت «گلیکوژن» (Glycogen) ساخته می‌شوند. بدن انسان زمانی که میزان گلوکز زیادی دریافت می‌کند آن را به صورت گلیکوژن در می‌آورد تا زمانی که با کمبود گلوکز روبه‌رو می‌شود، پلیمرهای گلیکوژن را تجزیه کرده و از گلوکزهای ایجاد شده استفاده کند.

گلوکز را می‌توان از طریق فرآیندی به نام «گلوکونئوژنز» (Gluconeogenesis) نیز ساخت. در طی گلوکونئوژنز از تجزیه چربی‌ها و پروتئین‌ها گلوکز ساخته می‌شود.

گلوکز به کمک گردش خون در بدن حیوانات حرکت می‌کند و به همین دلیل به آن «قند خون» می‌گویند. این مولکول در خون حرکت می‌کند تا بافت‌هایی که به انرژی نیاز دارند از گلوکز خون برداشت کنند. با ورود گلوکز به سلول‌ها رشته‌ای از واکنش‌ها به راه می‌افتند تا از گلوکز انرژی شیمیایی در قالب مولکول «آدنوزین تری‌فسفات» (Adenosine Triphosphate | ATP) آزاد شود.

نقش گلوکز در بدن چیست؟

گلوکز منبع اصلی انرژی در جانداران زنده است. در حقیقت این مولکول به عنوان یک حد واسط متابولیسمی بسیار مهم در فرآیند تنفس سلولی شناخته می‌شود و در تنفس‌های هوازی، بی‌هوازی و تخمیر منبع اصلی انرژی است.

در بدن حیوانات و انسان گلوکز همراه با گردش خون در بدن جابه‌جا می‌شود، به همین دلیل تمام سلول‌های بدن به آن دسترسی دارند. مولکول‌های گلوکز به بخش‌های مختلف بدن می‌روند و توسط همه انواع سلول‌ها جذب شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند، بعضی از سلول‌ها قادر به ذخیره گلوکز نیز هستند، برای مثال در کبد و ماهیچه‌ها میزان اضافی گلوکز بدن به صورت گلیکوژن ذخیره می‌شود.

مغز نیز برای به پیش‌ بردن فعالیت‌های خود از گلوکز استفاده می‌کند و این قند را به دیگر انواع منابع انرژی ترجیح می‌دهد. بنابراین اگر به میزان کافی گلوکز در خون وجود نداشته باشد، بسیاری از فعالیت‌های مغز مانند تصمیم‌گیری و تسلط بر خود دچار اختلال می‌شوند. با وجود اهمیت گلوکز برای فعالیت اندام‌ها و بافت‌های مختلف بدن، میزان بیش از حد گلوکز نیز می‌تواند منجر به بیماری‌هایی از قبیل دیابت شیرین بشود.

اما نقش گلوکز در بدن تنها به تولید انرژی محدود نمی‌شود. این مولکول جز اصلی بسیاری از ترکیبات زیستی مانند کربوهیدرات‌های ساختاری است. سلولز در گیاهان و کیتین در جانوران از مثال‌های کربوهیدرات‌های ساختاری هستند.

برای ساخت دی‌ساکارید‌هایی مانند لاکتوز (قند شیر)، مالتوز (قند جو) و ساکارز (قند نیشکر) نیز گلوکز به عنوان جز ساختاری استفاده می‌شود. در ادامه اجزا ساختاری این سه دی‌ساکارید را معرفی می‌کنیم.

• لاکتوز: گلوکز + گالاکتوز
• مالتوز: گلوکز + گلوکز
• ساکارز: گلوکز + فروکتوز

گلوکز با تجزیه شدن می‌تواند به لیپید تبدیل شود و نیاز بدن در این زمینه را نیز تامین کند، همچنین در مسیر سنتز اسید اسکوربیک (ویتامین C) از گلوکز به عنوان مولکول پیش‌ساز استفاده می‌شود. همچنین در مسیر پنتوز-فسفات شاهد استفاده از گلوکز برای تولید پنتوزهای مورد نیاز در بیوسنتز DNA و RNA هستیم.

انواع گلوکز چیست؟

در ابتدای این مطلب از مجله فرادرس یاد گرفتیم که گلوکز چیست اما گلوکز دو نوع متفاوت دارد که در این بخش قصد آشنایی با آن‌ها را داریم. بر اساس روش فیشر دو نوع گلوکز وجود دارد که با عناوین زیر شناخته می‌شوند.

• «گلوکز راست‌گرد» (Dextroglucose) یا همان «D-گلوکز»
• «گلوکز چپ‌گرد» (Levoglucose) یا همان «L-گلوکز»

یادگیری مباحث مربوط به ساختار مولکول‌های زیستی گاهی پیچیده به نظر می‌رسد، اما با تسلط بر آن‌ها می‌توان درک بهتری از واکنش‌های زیستی و اثرات آن‌ها داشت. در صورتی که تمایل به کسب اطلاعات کامل‌تر راجع به ساختار ماکرومولکول‌های زیستی، ازجمله کربوهیدرات‌ها را دارید؛ فیلم آموزش رایگان ساختار ماکرومولکول های زیستی که لینک آن را در کادر زیر درج کرده‌ایم، به شما پیشنهاد می‌کنیم.

اساس این شیوه نام‌گذاری، جهت چرخش «نور قطبیده مسطح» (Plane-Polarized Light) پس از برخورد به هر یک از این ایزومرهای سه‌بعدی است؛ یعنی پس از برخورد به گلوکز راست‌گرد، چرخش نور در جهت عقربه‌های ساعت است، در حالی که گلوکز چپ‌گرد باعث چرخش نور در خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌شود.

D-گلوکز رایج‌تر از L-گلوکز است و به طور طبیعی بیشتر ساخته می‌شود اما L-گلوکز شکلی از گلوکز است که باید آن را سنتز کرد و تولید آن را در شرایط طبیعی نمی‌بینیم. این دو نوع انانتیومر یا تصاویر آیینه‌ای یکدیگر هستند.

به گلوکز راست‌گرد «دکستروز» هم می‌گویند. این اصطلاح را بیشتر در موضوعات بالینی یا رژیم غذایی استفاده می‌کنند، در صورتی که از «گلوکز» بیشتر در زمینه‌های زیستی و فیزیولوژی استفاده می‌شود. به شکل هیدراته‌شده D-گلوکز «مونوهیدرات دکستروز» می‌گویند که از نشاسته گیاهی به دست می‌آید. واحد ساختاری پلی‌ساکاریدهایی مانند نشاسته و گلیکوژن فقط گلوکز است، به همین دلیل به این دسته از پلی‌ساکاریدها که فقط از گلوکز تشکیل شده‌اند، «گلوکان» (Glucan) می‌گوییم.

فرق فروکتوز و گالاکتوز و گلوکز چیست؟

گلوکز، فروکتوز و گالاکتوز رایج‌ترین مونوساکاریدهای موجود در طبیعت هستند، با این وجود همچنان بین این سه، گلوکز فراوان‌ترین مونوساکارید موجود است. هر سه این مولکول‌ها فرمول شیمیایی مشابهی دارند که به شرح زیر است.

$$text{C}_6text{H}_{12}text{O}_6$$

همانطور که در فرمول شیمیایی این سه مونوساکارید مشخص است در ساختار آن‌ها ۶ اتم کربن وجود دارد، بنابراین به آن‌ها مونوساکارید‌های «شش کربنه» یا «هگزوز» می‌گوییم. گالاکتوز و گلوکز «آلدوز» هستند اما فروکتوز یک «کتوز» است.

آلدوزها در ساختار خود گروه آلدهیدی ($$CHO$$) و کتوزها گروه کتونی ($$CO$$) دارند. با توجه به این نکته می‌توان انتظار داشت که گلوکز و گالاکتوز از لحاظ ساختاری شباهت بیشتری داشته باشند. در صورتی که تمایل به کسب اطلاعات بیشتر و بهتر در مورد ساختار کربوهیدرات‌ها و اصطلاحاتی مثل «آلدوز» و «کتوز» دارید، مطالعه مطلب «انواع کربوهیدرات در زیست شناسی – به زبان ساده + معرفی و طبقه بندی» از مجله فرادرس را به شما پیشنهاد می‌دهیم.

در حقیقت راه تشخیص گالاکتوز از گلوکز دقت به جهت‌گیری گروه هیدروکسیل (OH) متصل به کربن شماره ۴ است. برای تفکیک بهتر گلوکز از گالاکتوز بهتر است اول در تصویر زیر با ساختار گلوکز آشنا شویم و سپس توضیحاتی راجع به این مولکول بدهیم.

به جز گروه هیدروکسیل متصل به کربن آنومری، گروه‌های هیدروکسیل در گلوکز در موقعیت استوایی قرار دارند. کربن آنومری جزوی از گروه کربونیل در ساختار خطی یک کربوهیدرات است. زمانی که یک مولکول ساختار حلقوی خود را شکل می‌دهد؛ کربن شماره ۱ تبدیل به مرکز کایرال می‌شود و به این ترتیب کربن شماره یک همان کربن آنومری خواهد بود.

برای درک بهتر مرکز کایرال و مولکول‌هایی که دارای تصویر آینه‌ای انطباق‌ناپذیر هستند، مطالعه مطلب «کایرالیته چیست؟‌ – به زبان ساده + تعریف و مثال» از مجله فرادرس را به شما توصیه می‌کنیم.

گلوکز نسبت به گالاکتوز نقطه ذوب پایین‌تری دارد. نقطه ذوب این مولکول ۱۴۶ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که نقطه ذوب گالاکتوز ۱۶۸-۱۷۰ درجه سانتی‌گراد است. اگر بخواهیم مزه این دو را نیز مقایسه کنیم باید گفت که گلوکز شیرین‌تر از گالاکتوز است. فروکتوز بین این سه مونوساکارید کم‌ترین نقطه ذوب (۱۰۳ درجه سانتی‌گراد) و شیرین‌ترین مزه را دارد.

در مبحث متابولیسم انرژی، گلوکز بیش از دو مولکول دیگر اهمیت دارد، زیرا موجودات زنده در گلیکولیز از گلوکز بیشتر از فروکتوز و گالاکتوز استفاده می‌کنند. متابولیسم گالاکتوز و ورود این مولکول به گلیکولیز با فسفریله شدن این مولکول توسط آنزیم «گالاکتوکیناز» شروع می‌شود. سپس این مولکول به گلوکز ۶-فسفات تبدیل می‌شود تا ادامه مسیر گلیکولیز را طی کند.

متابولیسم فروکتوز نیز با روندی مشابه با گالاکتوز شروع می‌شود، یعنی هر دو این مولکول‌ها پیش از طی کردن فرآیند گلیکولیز باید به گلوکز ۶-فسفات تبدیل شوند. در انسان وظیفه تبدیل گالاکتوز و فروکتوز به گلوکز به سلول‌های کبدی اختصاص داده شده است.

واکنش‌های زیستی مرتبط با گلوکز

با توجه به نقش کلیدی گلوکز در بدن و فرآیندهای متابولیسمی و حتی کاتابولیسمی موجودات زنده، انتظار می‌رود که فعالیت‌های سلولی متنوعی به گلوکز وابسته باشد. در این بخش این واکنش‌ها را که شامل موارد زیر هستند معرفی و بررسی می‌کنیم.

بسیاری از این واکنش‌ها جهت تامین گلوکز مورد نیاز بدن به راه می‌افتند، بنابراین می‌توان گفت که با شناخت واکنش‌های مرتبط با گلوکز می‌توان به این سوال جواب داد که روش مدیریت سطح گلوکز چیست.

واکنش آب‌گیری

در طی این واکنش یک مونوساکارید مانند گلوکز به مونوساکارید دیگری متصل می‌شود و به دلیل ایجاد این اتصال یک مولکول آب آزاد می‌شود، به این پیوند ایجاد شده «پیوند گلیکوزیدی» (Glycosidic Bond) می‌گویند.

اتصال دو مونوساکارید به یکدیگر، یک مولکول دی‌ساکارید را می‌سازد، سپس با اضافه شدن مونوساکاریدهای دیگری به این مولکول «الیگوساکارید» شکل می‌گیرد که بین ۳ الی ۱۰ واحد مونوساکارید در ساختار خود دارد. برای تولید پلی‌ساکاریدها نیاز است که مونوساکاریدهای زیادی به وسیله پیوند گلیکوزیدی به یکدیگر متصل شوند.

تفاوت دی‌ساکاریدهای مختلف با یکدیگر بر اساس دو موضوع تعیین می‌شود.

1. مونوساکاریدهای ساختاری آن‌ها
2. کربن‌های شرکت کرده در پیوند گلیکوزیدی

برای مثال در صورتی که دو گلوکز با پیوند (۱→۴)($$alpha$$) (به صورت «آلفا ۱ به ۴» می‌خوانیم.) به یکدیگر متصل شده باشند، «مالتوز» ساخته می‌شود، اما اگر پیوند گلیکوزیدی به صورت (۱→۱)($$alpha$$) باشد، دی‌ساکارید ساخته شده «ترهالوز» (Trehalose) است. برای ساخت «سلوبیوز» از کربن آلفا استفاده نمی‌شود و در این دی‌ساکارید دو مولکول گلوکز به وسیله پیوند (۱→۴)($$beta$$) به یکدیگر متصل شده‌اند.

فتوسنتز

گیاهان و دیگر اتوتروف‌های فتوسنتزکننده برای تامین انرژی و غذای خود به جانداران دیگر نیازمند نیستند؛ زیرا می‌توانند منابع غذایی (کربوهیدرات) موردنیاز خود را از طریق فتوسنتز تولید کنند. در فرآیند فتوسنتز از کربن دی‌اکسید، آب، نمک‌های معدنی و انرژی نور خورشید استفاده می‌شود تا مولکول‌های گلوکز ساخته شوند.

در صورتی که تمایل به کسب اطلاعات بیشتر و کامل‌تر راجع به فتوسنتز دارید، مطالعه مطلب «فتوسنتز چیست؟ — به زبان ساده» از مجله فرادرس را به شما پیشنهاد می‌دهیم.

قندسازی (ساکاریفیکاسیون)

به فرآیندی که در طی آن کربوهیدرات‌های پیچیده به اجزای سازنده خود تجزیه می‌شوند، «ساکاریفیکاسیون» (Saccharification) می‌گویند. در ساکاریفیکاسیون شاهد هیدرولیز کربوهیدرات‌ها هستیم، در انسان و دیگر حیوانات تکامل‌یافته این فرآیند شامل واکنش‌های آنزیمی نیز هست.

هنگام جویدن غذا در دهان، کربوهیدرات‌های حاوی گلوکز به دلیل فعالیت «آمیلاز» موجود در بزاق به اجزا ساده‌تری تجزیه می‌شوند. سپس فرآیند هضم کربوهیدرات‌های پیچیده‌تر در روده‌ها ادامه می‌یابد. آنزیم‌هایی مانند مالتاز، لاکتاز و ساکاراز دی‌ساکارید‌های مربوط به خود را تجزیه می‌کنند تا بدن به واحدهای ساختاری آن‌ها دست یابد.

گروه‌ دیگری نیز از آنزیم‌ها وجود دارند که گلوکز انتهایی یک پلی‌ساکارید را جدا می‌کنند و به این ترتیب علاوه بر آزاد شدن واحدهای گلوکز، طول زنجیر‌های پلی‌ساکاریدی نیز کم می‌شود؛ به این آنزیم‌ها «گلوکوسیداز» (Glucosidase) می‌گوییم.

هضم

گلوکز تولید شده از کربوهیدرات‌های پیچیده در طی فرآیند هضم، توسط سلول‌های اپی‌تلیال روده کوچک جذب می‌شوند. این سلول‌ها گلوکز را از لومن روده با استفاده از «سیستم هم‌سوبر یون سدیم-گلوکز» (Sodium Ion-Glucose Symport System) برداشت می‌کند. سپس گلوکز به وسیله انتشار تسهیل شده وارد مویرگ‌ها و جریان خون می‌شود. ورود گلوکز به دیگر سلول‌های بدن نیز از طریق انتشار تسهیل‌شده و به کمک ناقل‌های گلوکز صورت می‌گیرد.

گلوکز به محض ورود به سلول فسفریله می‌شود تا توان خروج از سلول را نداشته باشد. گروه فسفات به ششمین کربن گلوکز متصل می‌شود، بنابراین درون سلول گلوکز را صورت «گلوکز ۶-فسفات» می‌بینیم که می‌تواند در هر یک از مسیرهای متابولیسمی که در ادامه نام می‌بریم، شرکت کند.

1. گلیکولیز: برای تولید انرژی شیمیایی
2. گلیکوژنز: تولید گلیکوژن برای ذخیره گلوکز
3. مسیر پنتوز فسفات: برای ساخت NADPH برای سنتز لیپید و پنتوز به کار رفته در اسید نوکلئیک

گلیکولیز

گلیکولیز مجموعه‌ای از واکنش‌ها است که درون سیتوزول به منظور تبدیل گلوکز به پیروات و ATP رخ می‌دهد. در طی گلیکولیز نوعی مولکول‌ حمل‌کننده الکترون نیز تولید می‌شود که «NADH» نام دارد. در صورتی که میزان اکسیژن کافی در اختیار سلول باشد،‌ پیروات تولید شده در فرآیند گلیکولیز وارد مسیر متابولیسمی دیگری می‌شود که در میتوکندری رخ می‌دهد.

حامل‌های الکترون (NADH و $${\text{FADH}}_2$$

گفتیم که در تنفس سلولی گلوکز برای تولید ATP مصرف می‌شود، اما میزان ATP تولید شده در هر مرحله متفاوت است.

• در گلیکولیز ۲ مولکول ATP تولید می‌شود.
• در مرحله فسفریلاسیون اکسیداتیو که در میتوکندری رخ می‌دهد، ۳۴ مولکول ATP تولید می‌شود.

بنابراین به طور کلی با استفاده از هر مولکول گلوکز، ۳۶ ATP تولید شده و در اختیار سلول قرار می‌گیرد.

گلوکونئوژنز

«گلوکونئوژنز» (Gluconeogenesis) فرآیندی متابولیسمی برای تولید گلوکز از پیش‌سازهایی مانند پیروات، لاکتات، گلیسرول، آمینواسیدهای گلوکوژنیک و به طور کلی موادی غیر از کربوهیدرات‌ها است. در حقیقت گلوکونئوژنز مسیر برگشت گلیکولیز به نظر میاد، زیرا از پیروات تولیدشده در گلیکولیز برای تولید گلوکز استفاده می‌شود.

واکنش‌های مربوط به گلوکونئوژنز از درون میتوکندری شروع شده و در لومن شبکه آندوپلاسمی خاتمه می‌یابند. در انتهای مسیر با استفاده از فعالیت آنزیم «گلوکز ۶-فسفاتاز» که گروه فسفات را از گلوکز ۶-فسفات جدا می‌کند، گلوکز ساخته می‌شود، در همین حین گلوکز از شبکه آندوپلاسمی خارج و وارد سیتوپلاسم می‌شود.

فرآیند گلوکونئوژنز در همه جانداران، حتی گیاهان رخ می‌دهد، اما در انسان و بسیاری از مهره‌داران به طور اختصاصی در کبد و کلیه در شرایط خاصی پی گرفته می‌شود که در ادامه آن‌ها را ذکر کرده‌ایم.

• روزه و گرسنگی به مدت طولانی
• استفاده از رژیم غذایی با میزان کربوهیدرات پایین
• ورزش سنگین

گلیکوژنز و گلیکوژنولیز

«گلیکوژنز» (Glycogenesis) فرآیندی متابولیسمی برای تولید گلیکوژن با استفاده از گلوکز، به منظور ذخیره گلوکز است. کبد و ماهیچه‌ها محل‌های اصلی گلیکوژنز هستند که در هنگام بالا رفتن غلظت گلوکز خون این فرآیند را به راه می‌اندازند. در سلول‌های کبد، آنزیم «گلوکوکیناز» کربن شماره ۶ گلوکز را فسفریله می‌کند و گلوکز ۶-فسفات تولید می‌شود. فسفریلاسیون گلوکز دلیل اصلی باقی ماندن این مولکول درون سلول است. در سلول‌های دیگر گلوکز به صورت غیرفعال وارد سلول می‌شود و سپس گروه فسفات توسط «هگزوکیناز» به آن اضافه می‌شود تا گلوکز از سلول خارج نشود.

پلیمرهای کوتاه گلوکز با اضافه شدن مولکو‌ل‌های جدید به آن‌ها یا پیوستن پلیمرهای کوچک به یک‌دیگر، تبدیل به پلیمرهای طویلی می‌شوند که در سلول‌ها ذخیره می‌شوند. این فرآیند برگشت‌پذیر است و می‌توان با شکستن گلیکوژن، نیاز سلول و بدن به گلوکز را تامین کرد. به فرآیند شکسته شدن گلیکوژن و تولید گلوکز، «گلیکوژنولیز» (Glycogenolysis) می‌گوییم.

پلیمر ذخیره‌ای گیاهان «نشاسته» است و مسیر سنتز آن با اضافه شدن گروه فسفات به کربن شماره ‍۱ و تولید گلوکز ۱-فسفات آغاز می‌شود. سپس آنزیم «گلوکز-1-فسفات آدنیل ترانسفراز» با اضافه کردن ADP به این ساختار، «آدنوزین دی‌فسفات گلوکز» یا «ADP-گلوکز» را می‌سازد. در مرحله بعد به کمک فعالیت آنزیم «نشاسته سنتاز»، ADP-گلوکز به زنجیره در حال رشد اضافه می‌شود و با این اتصال ADP جدا شده و آزاد می‌شود. به این ترتیب مولکولی ساخته می‌شود که به آن «آمیلوز» می‌گوییم.

آمیلوزهای گوناگون ساخته شده با استفاده از «آنزیم انشعاب‌ساز نشاسته» به یکدیگر متصل می‌شوند که می‌تواند پیوندهای گلیکوزیدی آلفا ۱ به ۶ ایجاد کند. حاصل فعالیت این آنزیم ایجاد «آمیلوپکتین شاخه‌دار» است.

همان‌طور که گفتیم گلیکوژنولیز فرآیند شکستن گلیکوژن ذخیره شده در کبد به گلوکز برای تامین انرژی است. با جدا شدن یک مولکول گلوکز از گلیکوژن، گلوکز ۱-فسفات ایجاد می‌شود، سپس این مولکول به گلوکز ۶-فسفات تبدیل می‌شود تا وارد مجموعه واکنش‌های مربوط به گلیکولیز شود.

مسیر پنتوز-فسفات

مسیر پنتوز-فسفات موازی با گلیکولیز در سلول‌ها پیش می‌رود و در طی آن گلوکز اکسید می‌شود. در این مسیر متابولیسمی قند پنج‌کربنه مورد نیاز برای ساخت DNA و RNA ایجاد می‌شود. در حقیقت فرآورده‌های این مسیر پنتوز (قند پنج‌کربنه) و NADPH هستند که از NADPH در واکنش‌های احیایی مسیر تولید اسیدهای چرب و استروئید‌ها استفاده می‌شود.

در گیاهان بخشی از این مسیر برای تولید هگزوز‌ها (قندهای شش‌کربنه) از کربن‌ دی‌اکسید در حین فتوسنتز استفاده می‌شود، اما بافت‌های متعددی در جانوران از این مسیر استفاده می‌کنند که در ادامه آن‌ها را نام می‌بریم.

• کبد
• قشر فوق کلیه
• بافت چربی
• بیضه
• تخمدان
• گلبول‌های قرمز
• غدد پستانی

در صورتی که تمایل دارید با این مسیر و دیگر واکنش‌های متابولیسمی مربوط به کربوهیدرات‌ها بیشتر آشنا شوید، مطالعه مطلب «متابولیسم کربوهیدرات ها در بیوشیمی چیست؟ – به زبان ساده» از مجله فرادرس را به شما پیشنهاد می‌کنیم.

گلیکوزیلاسیون

به فرآیند اضافه کردن یک جزء از جنس کربوهیدرات مانند گلوکز به پروتئین‌ها یا لیپیدهای خاصی «گلیکوزیلاسیون» (Glycosylation) می‌گویند که برای فعالیت نهایی این مولکول‌های زیستی حیاتی است. اضافه شدن کربوهیدارت‌ها مستلزم حضور آنزیم‌ها نیست، به تشکیل پیوند کووالانسی بین یک جز‌ء کربوهیدراتی با پروتئين‌ها یا لیپیدها بدون حضور آنزیم‌ها، «گلیکاسیون» (Glycation) می‌گویند.

یادگیری زیست‌شناسی با فرادرس

در این مطلب از مجله فرادرس با یک مولکول بسیار مهم در زیست‌شناسی آشنا شدیم و فهمیدیم که گلوکز چیست. زیست‌شناسی یکی از شاخه‌های علوم پایه است که به مطالعه موجودات زنده و موارد مربوط به آن‌ها می‌پردازد. این علم به شاخه‌های زیادی ازجمله زیست‌شناسی جانوری، زیست‌شناسی گیاهی، زیست‌شناسی سلولی و مولکولی و غیره تقسیم می‌شود تا مطالعات دقیق‌تری توسط محققان و دانشمندان انجام شوند. یادگیری اصولی هر یک از این شاخه‌های زیست‌شناسی نیازمند برنامه‌ای اصولی است که بتوان بر طبق آن گام به گام پیش رفت.

فرادرس فیلم‌های آموزشی متنوعی را در مباحث تخصصی زیست‌شناسی تهیه و منتشر کرده است که در ادامه تعدادی از آن‌ها را به شما معرفی می‌کنیم.

خواص شیمیایی و فیزیکی گلوکز

تا اینجای این مطلب از مجله فرادرس یاد گرفتیم که گلوکز چیست، در این بخش قصد داریم از خصوصیات شیمیایی و فیزیکی این مونوساکارید بسیار مهم صحبت کنیم. گلوکز به صورت جامدی سفید یا بی‌رنگ ساخته می‌شود که در آب و استیک اسید انحلال‌پذیری بالایی دارد، در حالی که میزان انحلال‌پذیری آن در متانول و اتانول بسیار پایین است.

دمای ذوب گلوکز ۱۴۶ درجه سانتی‌گراد (۴۱۹ درجه کلوین) برای فرم آلفا-گلوکز و ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد برای فرم بتا-گلوکز است. در دمای ۱۸۸ درجه سانتی‌گراد تجزیه مولکول‌های گلوکز آغاز می‌شود و محصولاتی ناپایدار از آن تولید می‌شوند که در نهایت از آن‌ها ساختارهای کربنی ساده‌ای باقی می‌ماند.

ساختار حلقوی گلوکز چیست؟

در ابتدای این مطلب از مجله فرادرس با انواع گلوکز، یعنی D-گلوکز و L-گلوکز آشنا شدیم. در این بخش قصد داریم ساختار حلقوی گلوکز را بشناسیم. در تصویر زیر مدل زنجیره باز D-گلوکز را می‌بینیم که بر اساس روش فیشر رسم شده است.

اما گلوکز فقط به این صورت وجود ندارد و ساختار حلقوی نیز دارد. این مولکول مثل ماری که دم خود را گاز زده است، به خاطر وجود گروه‌های هیدروکسیل و آلدهید قادر است که ساختار حلقوی داشته باشد. گلوکز می‌تواند به دو صورت ساختار حلقوی خود را تشکیل بدهد که در ادامه آن‌ها را معرفی می‌کنیم.

• حلقه پیرانوز: ساختاری شش ضلعی دارد، به صورتی که در یکی از اضلاع اتم اکسیژن و در ۵ ضلع دیگر اتم‌های کربن قرار دارند.
• حلقه فورانوز: ساختاری پنج ضلعی دارد. در ساختار حلقه فورانوزی یک اتم اکسیژن و ۴ اتم کربن در هر ضلع جای‌گیری کرده‌اند.

در ادامه با نحوه تشکیل این حلقه‌ها توسط مولکول گلوکز بیشتر آشنا خواهیم شد.

روش تشکیل مدل پیرانوز گلوکز چیست؟

برای تشکیل پیرانوز، گروه الکلی متصل به کربن شماره ۵ با آلدهید متصل به کربن شماره ۱ واکنش می‌هد تا یک حلقه شش‌ضلعی تشکیل شود و به این ترتیب یک مرکز فضایی جدید یا «مرکز کايرال» جدید در کربن ۱ شکل می‌گیرد.

فرم خطی و حلقوی گلوکز ایزومرهای ساختاری یکدیگر هستند که همان‌طور که در تصویر فوق می‌بینیم، می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند. به تبدیل این دو به یکدیگر و تعادلی که ایجاد می‌کنند، «توتومری حلقوی-خطی» (Ring-Chain Tautomerism) می‌گویند.

مرکز فضایی جدیدی که در فرم پیرانوزی ایجاد می‌شود می‌تواند دو «پیکربندی» (Configurations) جدید ساعت‌گرد (S) و پادساعت‌گرد (R) را برای گلوکز ایجاد کند، اما گلوکز مراکز فضایی دیگری نیز دارد که هر کدام پیکربندی مختص به خود را دارند و از گلوکز یک مولکول دیاسترومر می‌سازند. دیاستومرها ایزومرهای فضایی هستند که انطباق‌ناپذیر بوده و تصویر آینه‌ای یکدیگر نیستند.

بررسی مفاهیمی مثل ایزومرها، کایرالیته، انانتیومرها و دیاستومرها در شاخه استروشیمی در شیمی آلی قرار می‌گیرد. در صورتی که تمایل به یادگیری بهتر و کامل‌تر این موارد و مسائل مربوط به استروشیمی دارید، مشاهده فیلم آموزش رایگان استریو شیمی در شیمی آلی ۱ را به شما پیشنهاد می‌کنیم. لینک این فیلم آموزشی را در کادر زیر درج کرده‌ایم.

در مورد کربن شماره یک به جای استفاده از اصطلاحات ساعت‌گرد و پادساعت‌گرد از روش نام‌گذاری دیگری استفاده می‌کنیم. با توجه به موقعیت و جهت‌گیری گروه «هیدروکسیل» ($$text{OH}$$) متصل به کربن ۱ نسبت به کربن ۵، دو ایزومر خواهیم داشت که با عناوین «آلفا» ($$alpha$$) و «بتا» ($$beta$$) شناخته می‌شوند.

• ایزومر آلفا: در این ایزومر $$text{OH}$$ کربن ۱ با $$text{CH}_2text{OH}$$
• ایزومر بتا: جهت‌گیری‌های $$text{OH}$$ کربن ۱ با $$text{CH}_2text{OH}$$

روش تشکیل مدل فورانوز گلوکز چیست؟

اگر گروه هیدروکسیل متصل به کربن ۴ به گروه آلدهید متصل شود، فرم فورانوز گلوکز تشکیل می‌شود. فورانوز حلقه‌ای پنج‌ضلعی است که در ساختار حلقه یک اتم اکسیژن و ۴ اتم کربن حضور دارند.

در مدل حلقوی فورانوز نیز مانند مدل پیرانوزی، دیاستومرهایی تشکیل می‌شوند که آن‌ها را با عناوین «آلفا» و «بتا» می‌شناسیم. در تصویر زیر می‌توانید با این دو پیکربندی گلوکز بیشتر آشنا شوید.

تنظیم هورمونی گلوکز

سطح گلوکز خون توسط دو هورمون «انسولین» و «گلوکاگون» تنظیم می‌شود. در ادامه با فعالیت و تاثیرات هر دو این هورمون‌ها آشنا می‌شویم، اما با وجود نقش حیاتی انسولین و گلوکاگون، این دو تنها هورمون‌هایی که می‌توانند متابولیسم گلوکز را تحت تاثیر قرار بدهند نیستند. بلکه هورمون‌های زیر نیز روی گلوکز اثرگذار هستند.

• سوماتواستاتین
• کورتیزول
• اپی‌نفرین
• تیروکسین
• هورمون رشد
• هورمون محرک قشر غده فوق کلیه

در ادامه تاثیرات این هورمون‌ها را نیز به طور مختصر توضیح می‌دهیم تا به طور کامل متوجه شویم که روش تنظیم هورمونی گلوکز چیست.

انسولین

انسولین در جذب گلوکز توسط سلول‌های بدن نقش دارد. این هورمون سلول‌های بافت چربی و ماهیچه‌ای را برای جذب گلوکز از خون تحریک می‌کند. ترشح انسولین زمانی اتفاق می‌افتد که سطح گلوکز خون بالا رفته باشد، با آزادسازی انسولین به خون این هورمون به گیرنده‌های خود روی سطح سلول‌های هدف متصل می‌شود و به این ترتیب «ناقل‌های گلوکز» (Glucose Transporter | GluTs) به خصوص Glut۴ که درون وزیکول‌های سیتوپلاسمی قرار دارند، فعالیت خود را آغاز می‌کنند.

وزیکول‌ها به سرعت به غشا سلولی می‌پیوندند و ناقل‌های گلوکز را آزاد می‌کنند تا انتقال گلوکز به درون سلول انجام شود. با پایان تحریک سلول توسط انسولین، GluT‌ها دوباره از غشا جدا شده و در درون غشا وزیکولی نگه‌داری می‌شوند تا سلول دوباره به وسیله انسولین تحریک شوند.

سلول‌های کبد و مغز برای جذب گلوکز به حضور انسولین وابسته نیستند. در این سلول‌ها از انواع دیگر ناقل‌های گلوکز مانند GluT۲ استفاده می‌شود که به تحریک انسولین نیازی ندارند. این مکانیسم و عدم وابستگی به انسولین در مغز اهمیت بالایی دارد، زیرا سلول‌های مغز به طور مداوم به گلوکز برای تامین انرژی فعالیت‌های خود نیاز دارند و باید قادر به برداشت گلوکز از خون در زمان عدم حضور انسولین باشند.

در مقابل سلول‌های بافت ماهیچه و چربی برای جذب گلوکز نیاز به حضور و فعالیت انسولین دارند. در صورتی که میزان انسولین به دلیل پایین بودن سطح قند خون، کاهش یافته باشد؛ این سلول‌ها برای تامین انرژی مورد نیاز خود به منابع دیگری مانند فروکتوز و اسیدهای چرب روی می‌آورند.

گفتیم که سلول‌های کبد برای جذب گلوکز نیازی به حضور انسولین ندارند اما این هورمون می‌تواند روی آن‌ها به منظور پیشبرد فعالیت‌های دیگری اثر بگذارد. حاصل اثر انسولین روی سلول‌های کبدی فعال شدن آنزیم «هگزوکیناز» است که گلوکز را فسفریله کرده و در سلول‌ها به دام می‌اندازد. بنابراین یکی از اثرات انسولین در سلول‌های کبدی حبس گلوکز درون سلول است.

انسولین علاوه بر هگزوکیناز، تعدادی از آنزیم‌های مسیر سنتز گلیکوژن مانند «فسفوفروکتوکیناز» (Phosphofructokinase) و «گلیکوژن سنتاز» (Glycogen Synthase) را درون سلول‌های کبدی فعال می‌کند. پس می‌توان گفت که انسولین به کبد القا می‌کند که گلیکوژنز را به راه بیندازد و از گلوکز، گلیکوژن بسازد.

گلوکاگون

گلوکاگون توسط پانکراس (لوزالمعده) ساخته می‌شود و هنگامی که سطح گلوکز خون کاهش می‌یابد، ترشح می‌شود تا موجب افزایش قند خون شود. این هورمون آنزیم‌های مسئول در «گلیکوژنولیز» و «گلوکونئوژنز» در کبد را فعال می‌کند و باعث می‌شود که گلیکوژن ذخیره شده در سلول‌های کبدی تجزیه شود. سپس گلوکز حاصل از این دو فرآیند وارد جریان خون می‌شود.

گلوکاگون باعث تبدیل مواد غیرهگزوزی به گلوکز در سلول‌های کبدی نیز می‌شوند. این هورمون ممکن است باعث لیپولیز تری‌گلیسرید‌ها در سلول‌های بافت چربی نیز بشود تا اسید‌های چربی تولید بشوند که بتوان از آن‌ها به عنوان سوخت جایگزین بسیاری از سلول‌ها استفاده کرد. «لیپولیز» (Lipolysis) فرآیند تجزیه لیپیدها و ایجاد اسید‌های چرب و گلیسرول از آن‌ها است.

سوماتواستاتین

سوماتواستاتین میزان گلوکز خون را از طریق سرکوب محلی ترشح گلوکاگون، جلوگیری از ترشح گاسترین و هورمون‌های تروپیک هیپوفیز کاهش می‌دهد. این هورمون می‌تواند باعث کاهش ترشح انسولین نیز بشود که نتیجه آن افزایش میزان گلوکز خون است.

کورتیزول

کورتیزول با استفاده از تحریک گلوکونئوژنز و آنتاگونیسم انسولین، باعث افزایش میزان گلوکز خون می‌شود.

اپی‌نفرین

اپی‌نفرین سطح گلوکز خون را به وسیله گلیکوژنولیز افزایش می‌دهد. همچنین می‌تواند باعث افزایش آزادسازی اسیدهای چرب از سلول‌های بافت چربی بشود که می‌توانند وارد مسیر گلوکونئوژنز شوند.

تیروکسین

سطح گلوکز خون را به وسیله گلیکوژنولیز و افزایش جذب گلوکز در روده، افزایش می‌دهد.

هورمون رشد

هورمون رشد گلوکونئوژنز را تقویت و برداشت گلوکز از خون توسط کبد را مهار می‌کند. علاوه بر این هورمون رشد می‌تواند هورمون‌های تیروئید را تحریک کرده و انسولین را مهار کند.

هورمون محرک قشر فوق کلیه

ترشح کورتیزول را از غده فوق کلیه تحریک می‌کند و باعث افزایش آزادسازی اسیدهای چرب از بافت چربی می‌شود. این اسیدهای چرب آزادشده می‌توانند در گلوکونئوژنز استفاده شوند.

ناقل‌ گلوکز چیست؟

ناقل‌های گلوکز گروهی گسترده از پروتئین‌های غشایی هستند که عبور گلوکز از دو لایه فسفولیپیدی غشا سیتوپلاسمی را تسهیل می‌کنند. با توجه به این که گلوکز منبع اصلی انرژی برای همه جانداران است، این انتقال‌دهنده‌ها را در همه جانداران زنده می‌بینیم.

خانواده «GLUT» و «SLC2A» دو خانواده از پروتئين‌ها هستند که بیشتر در سلول‌های پستانداران پیدا می‌شوند. در ژنوم انسان‌ها ژن کدکننده چهارده نوع GLUT پیدا شده است. این پروتئين‌ها از نوع پروتئین‌های غشایی سراسری هستند و یک پایانه خارج سلولی و یک پایانه سیتوپلاسمی دارند. با اتصال گلوکز به یکی از این پایانه‌ها پروتئین دچار تغییرات کنفورماسیونی می‌شود و گلوکز را به سمت دیگر می‌فرستد.

پروتئین‌های حمل‌کننده گلوکز-سدیم

«پروتئین‌های حمل‌کننده گلوکز-سدیم» (Sodium-Glucose Co-Transporters | SGLTs) در سلول‌‌های روده کوچک و لوله نزدیک کلیه‌ها ساخته و استفاده می‌شوند. این پروتئین‌ها گلوکز را برخلاف شیب الکتروشیمیایی خود منتقل می‌کنند. برای جابه‌جایی گلوکز از لومن روده یا نفرون برخلاف شیب غلظت خود، از مکانیسم جابه‌جایی سدیم کمک گرفته می‌شود. به این صورت که یون‌های سدیم بر اساس شیب غلظت جابه‌جا می‌شوند و انتقال گلوکز نیز با این جابه‌جایی جفت می‌شود تا مشکل شیب غلظت گلوکز رفع شود.

خانواده پروتئین‌های SGLT در انسان شامل ۱۲ عضو است که مسئول انتقال گلوکز، اسیدهای چرب و ویتامین‌ها هستند. دو نوع «SGLT۱» و «SGLT۲» دو عضو مسئول انتقال گلوکز هستند.

SGLT۱ پروتئینی متشکل از ۶۶۴ آمینواسید است که به عنوان انتقال‌دهنده اولیه گلوکز در روده ایفای نقش می‌کند. SGLT۲ در سلول‌های لوله نزدیک نفرون کلیه‌ها قرار دارد و به بازجذب گلوکز از «مایع کلیوی» (Renal Fluid) کمک می‌کند تا گلوکز در ادرار دفع نشود.

انتقال‌دهندگان گلوکز

دومین گروه از ناقلین گلوکز، خانواده «انتقال‌دهندگان گلوکز» (Facilitative Glucose Transporters | GLUTs) با ۱۴ عضو است. این پروتئين‌ها مسئول انتقال دوطرفه گلوکز هستند. GLUTها یک ناحیه برای اتصال گلوکز در خارج سلول و یک ناحیه در داخل سلول دارند. اتصال گلوکز به یکی از این دو جایگاه باعث بروز نوعی از تغییرات کنفورماسیونی در پروتئين می‌شود که نتیجه آن انتقال گلوکز از یک سمت غشا به سمت دیگر آن است.

هر کدام از ایزوفرم‌های انتقال‌دهندگان گلوکز نقشی منحصر به فرد در تعیین متابولیسم گلوکز دارد. موارد زیر برای ما مشخص می‌کنند که روش تعیین نقش ویژه هر انتقال‌دهنده گلوکز چیست.

• الگوی بیان در بافت‌های مختلف
• اختصاصیت به سوبسترا
• سینتیک انتقال
• تنظیم بیان ژن آن‌ها با توجه به شرایط فیزیولوژیکی مختلف

گفتیم که ۱۴ پروتئين متعلق به این خانواده شناسایی شده‌اند، این پروتئین‌ها را می‌توان بر اساس شباهت‌ توالی‌ به سه دسته تقسیم کرد. در ادامه با این دسته‌ها و این چهارده ناقل گلوکز بیشتر آشنا می‌شویم.

دسته ۱

دسته اول شامل شناخته‌شده‌ترین ناقلین گلوکز، یعنی GLUT۱ تا GLUT۴ است.

• GLUT۱: فراوانی این انتقال‌دهنده بیشتر در بافت چربی و در بزرگسالان است. در گلبول‌های قرمز و در بافت‌هایی مانند سد خونی-مغزی نیز میزان بیان بالایی دارد. در تمام سلول‌ها نیز قادر به برداشت گلوکز برای تامین نیاز تنفس سلولی است.
• GLUT۲: در سلول‌های توبول‌های کلیه، پانکراس، کبد و روده کوچک دیده می‌شود. در سلول‌های کبدی این انتقال‌دهنده گلوکز موردنیاز برای گلیکولیز را جذب می‌کند،‌همچنین آزادسازی گلوکز به منظور گلوکونئوژنز نیز برعهده همین انتقال‌دهنده است. انتقال دوطرفه گلوکز در پانکراس به وسیله این انتقال‌دهنده به محیط خارج‌سلولی سلول‌های بتای پانکراس اجازه تعیین میزان گلوکز سرم خون را می‌دهد.
• GLUT۳: این نوع را بیشتر در سلول‌های عصبی می‌بینیم و البته انتقال‌دهنده غالب موجود در جفت جنین نیز GLUT۳ است.
• GLUT۴: این انتقال‌دهنده گلوکز در بافت چربی، ماهیچه قلبی و ماهیچه اسکلتی بیان می‌شود.

دسته ۲ و ۳

انتقال‌دهنده‌های دسته یک از اهمیت بیشتری در بدن برخوردارند، با این حال انتقال‌دهنده‌های دسته دو و سه نیز در سلول‌های مختلف بدن بیان می‌شوند. در جدول زیر انتقال‌دهنده‌های مربوط به هر دسته را معرفی خواهیم کرد.

اختلالات متابولیسمی مرتبط با گلوکز چیست؟

در این مطلب از مجله فرادرس یاد گرفتیم که گلوکز چیست و از اهمیت آن در فرآیندهای متابولیسمی مختلف آگاه شدیم. با توجه به اهمیت این مونوساکارید قابل انتظار است که هر اختلالی در فرآیندهای مربوط به متابولیسم گلوکز باید جدی گرفته شود. در این بخش قصد داریم مروری بر اختلالات متابولیسمی گلوکز داشته باشیم.

متابولیسم ناقص گلوکز منجر به اختلالات و بیماری‌های متابولیسمی می‌شود. اختلالات متابولیسمی رایج ممکن است شامل مشکلاتی در مسیرهای گلیکولیز، سنتز گلیکوژن و تجزیه گلیکوژن باشد. برای مثال کمبود آنزیم «گلوکز ۶-فسفات ایزومراز» گلیکولیز را تحت تاثیر قرار می‌دهد، زیرا این آنزیم در سیتوزول برای تبدیل گلوکوز ۶ فسفات به فروکتوز ۶- فسفات و برعکس مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ یعنی این آنزیم می‌تواند این دو ایزومر را به یکدیگر تبدیل کند. این مشکل می‌تواند ناشی از اختلال در ژن GPI باشد که در انسان روی کروموزوم ۱۹ قرار دارد.

کمبود یا اختلال در آنزیم «پیروات کیناز» نیز تبعات خاص خود را برای سلول در پی دارد. بدون حضور درست این آنزیم گلیکولیز دچار اختلال می‌شود؛ زیرا این آنزیم گروه فسفات را فسفوانول‌پیروات به ADP منتقل می‌کند تا ATP و پیروات ساخته شوند. نقص در این آنزیم می‌تواند حتی یک اختلال ارثی باشد که به دلیل ایجاد یک جهش در ژنوم بروز پیدا کرده است.

در ادامه با تعداد بیشتری از اختلالات ارثی مربوط به متابولیسم گلوکز آشنا می‌شویم.

• دیابت نوع ۱: دیابت نوع یک حاصل اختلال خودایمنی است که باعث تخریب سلول‌های بتا پانکراس می‌شود، در نتیجه انسولین به میزان مورد نیاز بدن تولید نمی‌شود. کاهش انسولین منجر به کاهش برداشت گلوکز توسط سلول‌های مختلف از خون و افزایش قند خون می‌شود.
• دیابت نوع ۲: دیابت نوع دو در ابتدا باعث مقاومت به انسولین می‌شود، یعنی سلول‌ها دیگر تحت تاثیر حضور انسولین قرار نمی‌گیرند. عدم استفاده موثر از گلوکز توسط سلول‌ها غلظت انسولین را به حدی افزایش می‌دهد که سلول‌های بتا پانکراس دچار اختلال می‌شوند و به مرور زمان فعالیت خود را از دست می‌دهند.
• «هیپوگلیسمی واکنشی» (Reactive Hypoglycemia): پس از غذا خوردن به دلیل افزایش ناگهانی ترشح انسولین ممکن است هیپوگلیسمی واکنشی رخ بدهد. در حقیقت این ترشح بیش از حد و ناگهانی انسولین باعث افت ناگهانی قند خون می‌شود.
• «اختلال قند ناشتا» (Fasting Hypoglycemia): این اختلال می‌تواند منشاهای متفاوتی ازجمله نقص هورمونی، بیماری‌های کبدی یا ناکارآمدی آنزیم‌های متابولیسمی داشته باشد که نتیجه نهایی آن عدم تعادل تولید و استفاده از گلوکز در بازه‌های زمانی است که فرد غذا نمی‌خورد.
•  «سندروم متابولیک» (Metabolic Syndrome): سندروم متابولیک شامل اختلالات متابولیسمی مرتبط باهم است. عواملی مانند چاقی در ناحیه شکم، مقاومت به انسولین، «اختلال چربی خون» (Dyslipidemia) و فشار خون بالا زمینه‌ساز بیماری‌های قلبی-عروقی  و دیابت نوع ۲ هستند.

روش هضم گلوکز چیست؟

به طور کلی می‌توان گفت که گلوکز نیازی به هضم ندارد. این مولکول در روده کوچک جذب شده و به طور مستقیم وارد جریان خون می‌شود. ما این مولکول را از مواد غذایی مانند عسل، غذاهای مختلف و نوشیدنی‌هایی که دارای لاکتوز، ساکارز و نشاسته هستند به دست می‌آوریم.

زمانی که غذاهای حاوی نشاسته می‌خوریم، بزاق دهان در مرحله اول نشاسته را به مالتوز تجزیه می‌کند. در ادامه لوله گوارش مولکول‌های مالتوز می‌شکنند و به واحد‌های ساختاری سازنده خود یعنی گلوکز تبدیل می‌شوند. هضم ساکارز و لاکتوز نیز مشابه مالتوز است. یعنی این دی‌ساکاریدها تجزیه شده و گلوکز، فروکتوز و گالاکتوز آزاد می‌شوند.

مراحل هضم نشاسته و شکستن دی‌ساکاریدها فرآیند جذب گلوکز را کند می‌کند، به همین دلیل بالا رفتن میزان قند خون در مقایسه با زمانی که گلوکز را به طور مستقیم استفاده می‌کنیم، سرعت کمتری دارد.

گلوکز در چه مواد غذایی وجود دارد؟

پس از آشنایی با اهمیت گلوکز و ساختار آن در این بخش قصد داریم بگوییم روش به دست آوردن گلوکز چیست. گلوکز در طی فرآیند فتوسنتز در گیاهان به وجود می‌آید، بنابراین مهم‌ترین منابع آن را می‌توان میوه‌های شیرین، مانند انگور و مواد طبیعی مانند عسل دانست. در جدول زیر هشت مورد از خوراکی‌ها و نوشیدنی‌هایی که میزان گلوکز بالایی دارند را معرفی کرده‌ایم.

گلوکز در آزمایش خون

آزمایش‌ها گوناگونی برای سنجش میزان گلوکز خون وجود دارند که می‌توانند توسط پزشکان برای بررسی سلامت افراد درخواست شوند. برای بعضی از این آزمایش‌ها باید ناشتا بود، اما برای تعدادی از آن‌ها نیز این مسئله اهمیت چندانی ندارد. پزشکان با توجه به علائم افراد مناسب‌ترین آزمایش را درخواست می‌کنند. در ادامه تعدادی از این آزمایش‌ها را معرفی می‌کنیم تا متوجه شویم که روش آزمایشگاهی تشخیص میزان گلوکز چیست.

آزمایش قند خون ناشتا

«آزمایش قند خون ناشتا» (The Fasting Plasma Glucose Test |FPG) یکی از روش‌های تشخیص دیابت است. برای انجام این آزمایش باید از مصرف آخرین وعده غذایی ۸ ساعت گذشته باشد. نمونه گرفته شده برای تعیین غلظت گلوکز پلاسما یا سرم بررسی می‌شود. میزان گلوکز خون یک فرد سالم در این آزمایش بین ۷۰ الی ۱۰۰ میلی‌گرم در هر دسی‌لیتر است.

آزمایش قند خون تصادفی

در این آزمایش نیازی به ناشتا بودن یا آمادگی‌های قبلی وجود ندارد و غلظت گلوکز خون را در لحظه نشان می‌هد. نتیجه این آزمایش در بیمارانی که مبتلا به دیابت نیستند غلظت طبیعی و مورد انتظار گلوکز، یعنی در محدوده ۷۰ الی ۱۴۰ میلی‌گرم در هر دسی‌لیتر، خواهد بود.

آزمایش تحمل گلوکز خوراکی

سنجش میزان گلوکز خون توسط این آزمایش در تشخیص مراحل اولیه دیابت و پیش‌دیابت کاربرد دارد. در این آزمایش میزان گلوکز را در بازه‌های زمانی ۰، ۳۰، ۶۰، ۹۰ و ۱۲۰ دقیقه پس از مصرف آخرین وعده گلوکز خوراکی اندازه‌گیری می‌کنند. سپس نمونه‌های خون جمع‌آوری شده برای تعیین میزان غلظت گلوکز بررسی می‌شوند.

گلوکز مایع چیست؟

«گلوکز مایع» یا «شربت گلوکز» در ابتدا به منظور ماده شیرین‌کننده در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می‌گرفت. به دلیل کریستالی نبودن شربت گلوکز، از این ماده برای ساخت آب‌نبات، فوندانت‌های شیرینی و بعضی مواد کنسرو شده استفاده می‌شود.

گلوکز مایع حاصل تجزیه نشاسته به وسیله هیدرولیز است و با گلوکز خالص که به سادگی جذب بدن می‌شود و سوخت موردعلاقه مغز است، تفاوت دارد. برای تولید این گلوکز مایع از ذرت، سیب‌زمینی‌، کاساوا و گندم استفاده می‌شود، گلوکز مایع به صورت مایعی غلیظ یا کریستال‌های جامد تولید می‌شود.

جمع‌بندی

در این مطلب از مجله فرادرس یاد گرفتیم که گلوکز چیست و از اهمیت این قند شش‌کربنه در موجودات زنده آگاه شدیم. گلوکز بر اساس آن که چرخش نور پلاریزه پس از برخورد با آن ساعت‌گرد یا پادساعت‌گرد باشد به دو نوع D-گلوکز و L-گلوکز تقسیم می‌شود.

در ادامه به این سوال رسیدیم که دلیل اهمیت گلوکز چیست؟

گلوکز منبع اصلی انرژی در جانداران زنده است و برای انجام واکنش‌های تنفس سلولی ضروری است. به دلیل حضور گلوکز در جریان خون انسان و حیوانات به این مولکول «قند خون» نیز می‌گویند. گلوکز در واکنش‌های زیستی متفاوتی حضور موثر دارد، با توجه به نقش هورمون‌ها در تنظیم فعالیت‌های بدن شاید برای شما این سوال پیش بیاید که نقش هورمون‌ها در تنظیم سطح گلوکز چیست؟

در بین هورمون‌های مختلفی که روی گلوکز اثرگذار هستند، انسولین و گلوکاگون هورمون‌های اصلی مرتبط با سطح قند خون بدن هستند.