جلوكان

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

الغلوكان هو عديد سكاريد مشتق من د- غلوكوز ، [ 1 ] ويرتبط بروابط غليكوسيدية . يوجد الغلوكان في شكلين: ألفا غلوكان وبيتا غلوكان. يُعدّ العديد من أنواع بيتا غلوكان ذا أهمية طبية، إذ يُمثّل هدفًا دوائيًا للأدوية المضادة للفطريات من فئة الإكينوكاندين .

في مجال علم البكتيريا، يُستخدم مصطلح "بولي جلوكان" لوصف الجلوكانات ذات الكتلة الجزيئية العالية. وهي عديدات سكاريد هيكلية تتكون من سلسلة خطية طويلة من مئات إلى آلاف من مونومرات D-جلوكوز . [ 2 ] نقطة الارتباط هي روابط O-جليكوسيدية ، حيث تربط ذرة أكسجين جليكوسيدية الجليكوسيد بسكر الطرف المختزل. توجد البولي جلوكانات بشكل طبيعي في جدران خلايا البكتيريا. تنتج البكتيريا هذا السكاريد المتعدد في تجمعات بالقرب من خلاياها. تُعد البولي جلوكانات مصدرًا لبيتا جلوكانات. من الناحية الهيكلية، بيتا 1،3-جلوكانات عبارة عن بوليمرات متجانسة معقدة من الجلوكوز ترتبط معًا في تكوين بيتا-1،3. [ 3 ]

الأنواع

فيما يلي أنواع الغلوكان ( توضح الأرقام α- و β- نوع الرابطة الجليكوسيدية O والكربونات المحددة المشاركة): [ 4 ]

ألفا

بيتا

ملكيات

تشمل خصائص الغلوكانات مقاومتها للأحماض/الإنزيمات الفموية وعدم ذوبانها في الماء. وتميل الغلوكانات المستخلصة من الحبوب إلى أن تكون قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان في آن واحد.

بناء

الغلوكانات هي عديدات سكاريد مشتقة من مونومرات الجلوكوز . ترتبط المونومرات بروابط جليكوسيدية . هناك أربعة أنواع من عديدات السكاريد القائمة على الجلوكوز: غلوكانات مرتبطة بروابط 1,6 ( النشا )، وغلوكانات مرتبطة بروابط 1,4 ( السليلوز )، وغلوكانات مرتبطة بروابط 1,3 ( اللامينارين )، وغلوكانات مرتبطة بروابط 1,2.

تم تصنيع أولى البوليمرات الخطية غير القابلة للتحلل المائي ذات السلسلة الرئيسية والمكونة من وحدات ليفوجلوكوزان في عام 1985 عن طريق البلمرة الأنيونية لمشتقات 2،3- إيبوكسي من ليفوجلوكوزان (1،6؛2،3-ثنائي أنهيدرو-4-O-ألكيل-β- D- مانوبيرانوز). [ 5 ]

2,3-بوليمر

يمكن تصنيع مجموعة واسعة من المونومرات الفريدة ذات الجذور الحرة المختلفة R. [ 6 ] وقد تم تصنيع بوليمرات ذات R = -CH3 ، [5] و-CH2CHCH2، [7] و-CH2C6H5. [ 8 ] أظهرت دراسة حركية البلمرة لهذه المشتقات ، والوزن الجزيئي ، وتوزيع الوزن الجزيئي ، أن البلمرة تتسم بخصائص نظام البلمرة الحية. تحدث هذه العملية دون توقف أو انتقال لسلسلة البوليمر، بدرجة بلمرة تساوي النسبة المولية للمونومر إلى المُبادر . [ 9 ] [ 10 ] وبناءً على ذلك، فإن القيمة القصوى للوزن الجزيئي للبوليمر هي التي تحدد فقط درجة تنقية النظام، والتي بدورها تحدد وجود كمية غير قابلة للتحكم من مُنهيات سلاسل البوليمر في النظام.

تم تصنيع بولي ( 2-3)-D-جلوكوز عن طريق تحويل البوليمر الوظيفي بالبنزيل ( R = -CH2C6H5 ) . [ 8 ]

متعدد الجلوكوز

تؤدي بلمرة 3،4-إيبوكسي ليفوجلوكوزان (1،6؛3،4-ثنائي أنهيدرو-2-O-ألكيل-β- D- جالاكتوبيرانوز) إلى تكوين بوليمر ليفوجلوكوزان مرتبط بروابط 3،4. [ 11 ]

3،4-بوليمر

يُتيح وجود بنية 1،6-أنهيدرو في كل وحدة من سلاسل البوليمر للباحثين تطبيق جميع طيف أساليب كيمياء الكربوهيدرات المتطورة لتكوين بوليمرات ذات تطبيقات بيولوجية بالغة الأهمية. وتُعد هذه البوليمرات الإيثرات المتعددة المنتظمة الوحيدة المعروفة التي تتكون من وحدات كربوهيدرات في سلسلة البوليمر الرئيسية. [ 12 ] [ 13 ]

التخليق الكيميائي الحيوي

تُستخدم الكائنات الحية الدقيقة ذاتية التغذية الضوئية ، مثل البكتيريا الزرقاء والطحالب الدقيقة ، حاليًا لإنتاج عديد الغلوكان. تتميز هذه الكائنات بنشاطها الضوئي العالي وإمكانية زراعتها على مدار العام دون الحاجة إلى أراضٍ زراعية. وتتم زراعتها بتعديل إمدادها بالعناصر الغذائية واستبدال وسط نمو البكتيريا الزرقاء والطحالب الخضراء الدقيقة، إذ يتطلب التحكم في استقلاب عديد الغلوكان ومعالجته فهم آلية إنتاجه. [ 14 ] تُعزز هذه العمليات نمو عديد الغلوكان من هذه الكائنات.

يمكن للعديد من إنزيمات البكتيريا الزرقاء أن تقوم بتخليق α-1,2-غلوكان. [ 15 ]

الوظائف

تؤدي الغلوكانات مجموعة متنوعة من الوظائف. فداخل الخلية، تقوم بعض الغلوكانات بتخزين الطاقة، وتقوية البنية الخلوية، والتفاعل مع الكائنات الممرضة، وتعزيز ضراوتها. [ 16 ]

يُعدّ الجليكوجين والنشا من الغلوكانات البارزة المسؤولة عن تخزين الطاقة في الخلية. تتعرف جزيئات مستقبلات الجهاز المناعي، مثل مستقبل المتممة 3 (CR3) ومستقبل CD5 ، على بيتا غلوكانات الموجودة على أسطح الخلايا الغازية وترتبط بها. [ 17 ]

تُستخدم عديدات السكاريد كمصدر للكربون في التخمر الميكروبي . ورغم أن إنتاج عديدات السكاريد قد حُدِّد حتى الآن بسبب نقص المغذيات، إلا أنه يجب تعزيزه لتلبية طلب السوق. وتُستخدم استراتيجيات مُدمجة لتصميم الزراعة والهندسة الوراثية لزيادة إنتاجية عديدات السكاريد لإنتاج الإيثانول الحيوي . [ 14 ] كما تُستخدم عديدات السكاريد في قطاع آخر من صناعة الطاقة، حيث تعمل كبوليمرات حيوية لزيادة استخلاص النفط . تُربط عديدات السكاريد بخلايا البكتيريا ثم تُخلط في محلول قلوي مثل هيدروكسيد الصوديوم لتصبح قابلة للذوبان . بعد ذلك، تُضخ إلى بئر الحقن. والسبب في ضرورة أن تكون سائلة هو تسهيل ضخ عديدات السكاريد إلى الخزان، ولكن بعد ذلك، يجب أن تتصلب عديدات السكاريد أو تترسب في الموقع عند إضافة مادة كيميائية أخرى لسد المسام. ثم يُخلط البوليمر الحيوي ويُحقن بالماء حتى يملأ 30% على الأقل من المسام الفارغة. بعد ذلك، يتم حقن محلول حمضي أو ثاني أكسيد الكربون لتكوين أيونات البيكربونات ( HCO₃⁻ ) . يعمل هذا على معادلة المحلول، مما يسمح بترسيب البوليمر الحيوي، البولي جلوكان، داخل المناطق ذات النفاذية العالية. تشير الأدلة إلى أن استخدام هذا البولي جلوكان يمكن أن يقلل نفاذية ما يقارب 80% من المناطق ذات النفاذية العالية. [ 18 ] تستفيد شركات النفط من انخفاض النفاذية لأن النفط يميل إلى التدفق في المناطق ذات النفاذية الأعلى.

كما يمكن استخدامها كمكملات غذائية. وخلصت دراسة أجريت عام 2025 إلى أن "مزيج مستخلص البروبوليس مع جزيئات الغلوكان يزيد من ذوبان البروبوليس ونشاطه الحيوي". [ 19 ]

الأهمية السريرية

يُعرف تأثير البولي جلوكان في تعديل المناعة منذ أكثر من 40 عامًا، بعد أن أظهرت التجارب أنها تحفز تنشيط البلاعم من خلال تنشيط نظام المتممة. [ 3 ] كما يُستخدم الكشف عن (1,3)-β-D-جلوكان في الدم كوسيلة لتحديد العدوى الفطرية الغازية أو المنتشرة. [ 20 ] [ 21 ] مع ذلك، لا تُؤكد نتيجة الاختبار الإيجابية التشخيص، ولا تنفي النتيجة السلبية وجود العدوى. يُمكن أن يُساعد هذا الاختبار في الكشف عن فطر الرشاشيات ، والمبيضات، والمتكيسة الرئوية الجيروفيسية. [ 22 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ الغلوكانات في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) بالمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
  2. ↑ قاموس غلوسبي الإنجليزي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 فبراير 2011 .
  3. 1 2 لونجيفي. بولي جلوكان .
  4. ↑ Synytsya A, Novak M. التحليل البنيوي للجلوكانات. حوليات الطب الانتقالي. فبراير 2014؛ 2 (2):17. doi : 10.3978/j.issn.2305-5839.2014.02.07 .
  5. 1 2 بيرمان، إي إل، غوركوفينكو، إيه إيه، زوبوف، في بي، وبونومارينكو، في إيه، "تخليق متعدد الجلوكوز الموجه فراغيًا وبرابطة من نوع جديد" المجلة السوفيتية للكيمياء العضوية الحيوية 11 (1985)، 1125-1129
  6. ↑ كارلسون، إل جيه (نوفمبر 1965). "تحضير مشتقات الجلوكوز D المستبدلة في الموضعين 2 و4 من 1،6-أنهيدرو-β-D-جلوكوبيرانوز". مجلة الكيمياء العضوية . 30 (11): 3953-3955 . doi : 10.1021/jo01022a517 .
  7. ↑ غوركوفينكو، أ.أ.، بيرمان، إ.ل.، وبونومارينكو، ف.أ. بلمرة 1،6؛2،3 ثنائي أنهيدرو 4-O أليل β-D مانوبيرانوز . فيزوكومول. سويد.، السلسلة ب، 1987، 29، 134-137
  8. 1 2 غوركوفينكو، أ.أ.، بيرمان، إ.ل.، وبونومارينكو، ف.أ. "بوليمر جديد من الجلوكوز. بولي(2 3) د جلوكوز" المجلة السوفيتية للكيمياء الحيوية العضوية، 1987، 13، 218-222
  9. ↑ بيرمان، إي إل، غوركوفينكو، إيه إيه، روغوزكينا، إي دي، إيزومنيكوف، إيه إيه، وبونومارينكو، في إيه "حركية وآلية بلمرة فتح حلقة الإيبوكسي لـ 1،6؛2،3-ثنائي أنهيدرو-4-O-ألكيل-bD-مانوبيرانوز" علوم البوليمرات، الاتحاد السوفيتي، 1988، 413-418
  10. ↑ بيرمان إي إل، غوركوفينكو، أ.أ، روغوزكينا، إي.دي، إيزيومنيكوف، أ.ل، وبونومارينكو، ف.أ، "تخليق مشتقات كيرالية من بولي (أكسيد الإيثيلين)"، نشرة أكاديمية العلوم في الاتحاد السوفيتي، قسم العلوم الكيميائية، 1988، 705-707
  11. ↑ غوركوفينكو، أ.أ.، بيرمان، إ.ل.، وبونومارينكو، ف.أ.، بولي(3 4) 2 O ميثيل 1،6 أنهيدرو ب D غلوكوبيرانوز. المثال الأول للكربوهيدرات البوليمرية المرتبطة (3 4). المجلة السوفيتية للكيمياء العضوية الحيوية 12 (1986)، 514-520
  12. ↑ بيرمان إي إل، غوركوفينكو إيه إيه، وبونومارينكو في إيه "بنية وقابلية بلمرة 1،6؛2،3 و1،6؛3،4- ثنائي أنهيدروهيكسابيرانوز" علوم البوليمرات، الاتحاد السوفيتي، 1988، 30، 497-502
  13. ↑ بيرمان، إي إل، "بوليمرات الجلوكوز الجديدة" في "ليفوجلوكوزينون وليفوجلوكوزان: ندوة: الاجتماع الوطني 204"، زبيغنيو ج. ويتشاك (محرر)، الجمعية الكيميائية الأمريكية. قسم كيمياء الكربوهيدرات، 189-214. الناشر: مطبعة ATL، الناشرون العلميون. رقم ISBN 978-1-882360-13-0رقم الكتاب المعياري الدولي (ISBN) 1882360133
  14. 1 2 هو، شيهشين؛ أيكاوا، شيمبي؛ كوندو، أكيهيكو (2015). أساسيات الكيمياء الحيوية: الحياة على المستوى الجزيئي . هوبوكين، نيو جيرسي: جون وايلي وأولاده.
  15. ↑ فيشر، د.، غيير، أ.، ولوس، إ.، "وجود غلوكوزيل سكروز [ألفا-د-غلوكوبيرانوزيل- (1→2)-ألفا-د-غلوكوبيرانوزيل- (1→2)-بيتا-د-فروكتوفورانوزيد] ونظائره الغلوكوزيلية في البكتيريا الزرقاء. الخصائص التركيبية، والمحتويات الخلوية، والوظيفة المحتملة كعوامل حماية من الحرارة" مجلة FEBS، يناير 2006؛ 273 (1): 137-49.
  16. ↑ رويز-هيريرا، خوسيه؛ أورتيز-كاستيلانوس، لوسيلا (2019-12-01). " غلوكانات جدار الخلية في الفطريات: مراجعة" . سطح الخلية . 5 100022. doi : 10.1016/j.tcsw.2019.100022 . ISSN 2468-2330 . PMC 7389562. PMID 32743138. S2CID 108720495 .    
  17. ↑ غودريدج، هيلين؛ وولف، أندريا؛ أندرهيل، ديفيد (29 يونيو 2009). "التعرف على بيتا غلوكان بواسطة الجهاز المناعي الفطري" . مراجعات المناعة . 230 (1): 38-50 . doi : 10.1111/j.1600-065X.2009.00793.x . eISSN 1600-065X . ISSN 0105-2896 . PMC 6618291. PMID 19594628 .    
  18. ↑ Xu, J. مواد للقولبة بالحقن الخلوي الدقيق، في القولبة بالحقن الخلوي الدقيق .
  19. ^ بريجتشوفا، أديلا؛ كرالوفا، إيفا؛ سترناد، أوندريج؛ تريشناكوفا، البتراء؛ حبيب الله، جيا الله؛ ريباروفا كفيرينكوفا، جانا؛ هربيك، فويتتش؛ فيكتوروفا، جيتكا؛ ليزونوفا، دينيسا؛ ستيبانيك ، فرانتيشيك (2025/12/01). "تقييم النشاط الحيوي في المختبر لمستخلصات دنج النحل التي يتم تسليمها بواسطة جزيئات جلوكان الخميرة" . مجلة علوم وتكنولوجيا توصيل الأدوية . 114 107490. دوى : 10.1016/j.jddst.2025.107490 . ردمك 1773-2247 . 
  20. ↑ أوستروفسكي-زايشنر إل، ألكسندر بي دي، كيت دي إتش، وآخرون (2005). "التقييم السريري متعدد المراكز لاختبار (1→3)β-D-glucan كوسيلة مساعدة لتشخيص العدوى الفطرية لدى البشر" . مجلة الأمراض المعدية السريرية . 41 (5): 654-659 . doi : 10.1086/432470 . PMID 16080087 .  
  21. ↑ أوداباسي ز، ماتيوزي ج، إيستي إي، وآخرون (2004). "بيتا-دي-غلوكان كعامل مساعد تشخيصي للعدوى الفطرية الغازية: التحقق من صحته، وتطوير عتبة القطع، وأداؤه لدى مرضى ابيضاض الدم النخاعي الحاد ومتلازمة خلل التنسج النخاعي" . مجلة الأمراض المعدية السريرية . 39 (2): 199-205 . doi : 10.1086/421944 . PMID 15307029 .  
  22. ↑ لاهمر، توبياس؛ دا كوستا، كلاريسا برازيريس؛ هيلد، يورغن؛ راش، سيباستيان؛ إيمر، أورسولا؛ شميد، رولاند م.؛ هوبر، وولفغانغ (2017-04-04). "جدوى الكشف عن 1,3 بيتا-دي-غلوكان لدى المرضى المصابين بأمراض خطيرة والذين يعانون من نقص المناعة ويخضعون للتنفس الاصطناعي، والذين يعانون من متلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS) ويشتبه بإصابتهم بالتهاب رئوي بالمتكيسة الرئوية الجيروفيسية، والذين لا يعانون من فيروس نقص المناعة البشرية". مجلة علم الفطريات . 182 ( 7-8 ): 701-708 . doi : 10.1007/s11046-017-0132-x . ISSN 1573-0832 . PMID 28378239. S2CID 3870306 .