تبدي السكريات اشكالا متنوعة من المصاوغات (الايزومرات)

تعرف المركبات التي تملك ذات الصيفة البنيوية، لكنها تختلف بالهيئة الفراغية، بالمصاوغات الفراغية (Stereoisomers). حيث يسمح وجود ذرات كربون لا متناظرة (أي ذرات الكربون المرتبطة بأربع ذرات أو زمر مختلفة) بتشكيل هذه المصاوغات، ويكون عدد المصاوغات الممكنة لمركب ما متوقف على عدد ذرات الكربون اللامتناظرة فيه (n)، فسيكون مساوياً لـ ⁿ2 فالجلوكوز، الذي فيه أربع ذرات كربون لا متناظرة، له 16 مصاوغأ، وفيما يلي أنماط المصاوغة الأكثر أهمية الموجودة للجلوكوز:

1 - المصاوغة D و L : تتحدد تسمية المصاوغ السكري بالشكل D أو لصورته L لخياله في المرآة بحسب علاقته الفراغية بالمركب الأم لعائلة السكريات، أي السكر ثلاثي الكربون وهو الجليسروز (الجليسر ألدهيد). ويعرض (الشكل 15-2) الأقاط L و D لهذا السكر إلى جانب المصاوغات الموافقة للجلوكوز.

إن اتجاه الزمر -H و-HO حول ذرة الكربون المجاورة لذرة الكربون الكحولية الأولية الطرفية (مثل ذرة الكربون الخامسة في الجلوكوز) هو الذي يحدد انتماء السكر إلى المجموعة D أو إلى L. فعندما تكون زمرة -HO على هذا الكربون واقعة على اليمين (كما هو واضح في الشكل 15-2)، يكون السكر عضواً من المجموعة D، أما إذا كانت واقعة على اليسار فيكون عضواً في المجموعة L. وتكون أغلب أحاديات السكريدات الموجودة في الثدييات هي من الشكل D، وتكون الإنزيمات المسؤولة عن أيضها أيضاً نوعية لهذا الشكل.

كما إن وجود ذرات كربون لا متناظرة يمنح المركب أيضاً نشاطاً بصرياً (Optical activity) فعندما تمرر حزمة من ضوء ذي استقطاب مستو عبر محلول لمصاوغ بصري، فإنها تدور إما إلى اليمين (مدور لليمين) (Dextro-rotatory) (+) أو إما إلى اليسار، أي مدور لليسار (Levorotatory) (-) وقد يرمز للمركب د (-) D أوD (+) وL (-) أو L (+) . حيث يشير ذلك لعلاقته البنيوية بالجليسروز D أو L، ولكن ليس بالضرورة أن يبدي ذات التدوير الضوئي. فعلى سبيل المثال، يكون الشكل الموجود طبيعيا للفركتوز هو المصاوغ . (-) D

وعندما توجد كميات متساوية من المصاوغين D و L، فإنه لا يكون للمزيج الناتج أي نشاط بصري، لأن فعاليات كل مصاوغ تلغيها فعاليات المصاوغ الآخر. ويقال عن مثل هذا المزيج بأنه مزيج راسيمي (Racemic) أو المزيج DL. وتكون المركبات المنتجة صنعياً هي بالضرورة مركبات راسيمية لأنه تتساوى في هذه الحالة فرص تشكيل كل مصاوغ بصري. ولأن الإنزيمات تقوم بوظيقتها بأسلوب ثلاثي الأبعاد، فهي تستطيع التمييز بين المصاوغات -D و-L وتكون غالبا نوعية لشكل خاص، مثل نازعة هيدروجين L- جلوتامات.

الشكل 15-2: المصاوغة D و L للجليسروز والجلوكوز.

2- البنى الحلقية «البيرانوز» (Pyranose) والفيورانوز» (Furanose): اعتمدت هذه التسمية على حقيقة مغادها أن البئى الحلقية الثابتة لأحاديات السكريدات تكون مماثلة للبنى الحلقية إما للبيران أو إما للفيوران (الشكل 15-3). ويمكن للكيتوزات أن تكون بشكل حلقي أيضاً، مثل D- فركتو فيورانوز أو D -فركتو بيرانوز (الشكل 15-4). وفي حالة الجلوكوز. الموجود في الحلول، فإن أكثر من 99 % منه يكون على شكل بيرانوز.

3 - الأنوميرات (Anomers) (المصاوغات الكربونيلية) ألفا وبيتا: إن البنية الحلقية للألدوز هي اسيتال نصغي (هيمي اسيتال Hemiacetal)، لأنها تتشكل باتحاد الدهيد مع زمرة كحولية (الشكل 15-5). وبشكل مماثل، فإن البنية الحلقية للكيتوز هي كيتال نصفي (هيمي كيتال: Hemiketal) (الشكل 15-4). أما الجلوكوز البلوري فهو D-الفا- جلوكوبيرانوز (الشكل 15-15). وتبقى البنية الحلقية على حالها في المحلول، لكن تحدث المصاوغة حول الموقع 1 ، أي عند زمرة الكربونيل أو ذرة الكربون الأنوميرية (Anomeric)، ويصبح المزيج مؤلفاً من α -جلوكوبيرانوز (38%) و β- جلوكوبيرانوز (62%). كما يكون قيمته أقل من 0.3 % من الأنوميرات ألفا وبيتا بالشكل المفتوح (غير الحلقي او صيغة هاورث). ويترافق هذا التوازن مع دوران بصري (التدوير المتبدل Mutarotation) وذلك عندما تتفتح حلقة الأسيتال النصفي ثم يعاد تشكلها مع حدوث تبدل في موضع الزمر (-H) و(-HO) على الكربون رقم 1. حيث يحدث هذا التبدل على الأرجح بوساطة الجزيء اللاحلقي ذو السلسلة المستقيمة المميهة، مع أن تخطيط الاستقطاب قد أشار إلى أن الجلوكوز يوجد بالشكل اللاحلقي بنسبة لا تتعدى 0.0025 % منه فقط. ويكون الدوران البصري للجلوكوز في المحلول من النمط    المدور لليمين، لذلك غالبا ما يستخدم الاسم البديل له ((الدكستروز)) في التطبيقات السريرية.

الشكل 15-3: أشكال البيرانوز والفورانوز للجلوكوز.

الشكل 15-4: أشكال البيرانوز والفورانوز للفركتوز.

الشكل 15-5: للتدوير المتبدل للجلوكوز.

5 - الإبيميرات (Epimers) (المصاوغات الصنوية): وهي المصاوغات التي تختلف عن بعضها بسبب تبدل التوضع الفراغي للزمر (لاو (-HO) على ذرات الكربون 2 و2 و3 في الجلوكوز. وأكثر إبيميرات الجلوكوز أهمية من الناحية الحيوية هي المانوز والجالاكتوز، اللذان يتشكلان بالمصاوغة الإبيميرية في ذرات الكربون رقم 2 و4 على الترتيب (الشكل التالي).

5-المصاوغة ألدوز- كيتوز: إن للفركتوز ذات الصيغة الجزيئية التي للجلوكوز، لكنه يختلف عنه في الصيفة البنيوية، حيث يوجد زمرة كيتوتية كامنة في الموقع 2، وهي ذرة الكربون الأنوميرية المميزة للركتوز (الشكلان 15-4 و 15-6)، في حين توجد زمرة ألدهيدية كامنة في الموقع 1، وهي ذرة الكربون الأنوميرية المميزة للجلوكوز (الشكل 15-5).