جليسين

جليسين ( رمزه Gly أو G ؛ ^{[ 6 ]} / ˈɡlaɪsiːn /​​​​​^{[ 7 ]} هو مركب عضوي صيغته الكيميائية_{C₂H₅NO₂}، وهو أبسطالأحماض الأمينية، ويتميز بوجود ذرة هيدروجين واحدة فيسلسلته الجانبية،أحدالأحماض الأمينية العشرين المُكوِّنة للبروتينات،_{لبنةأساسية}في بناءالبروتينات ^{في جميع الكائنات الحية ،} ويتم ترميزه بواسطة جميعالكودوناتالتي تبدأ بـ GG (GGU، GGC، GGA، وGGG). ^{[ 8 ] [ 9 ]} نظرًا لسلسلة جانبية قصيرة جدًا، فهو الحمض الأميني الشائع الوحيد غيرالكيرالي، أي أنه يتطابق مع صورته المرآوية. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

يؤدي الجلايسين في الجسم أدوارًا حيوية متعددة. فبنيته الصغيرة والمرنة ضرورية لتكوين بعض تراكيب البروتينات، ولا سيما الكولاجين ، حيث يشكل الجلايسين حوالي 35% من محتوى الأحماض الأمينية، ويُمكّن من التفاف اللولب الثلاثي للكولاجين بإحكام. ^{[ 8 ] [ 12 ]} يُعطّل الجلايسين تكوين اللوالب ألفا في البنية الثانوية للبروتين ، مُفضّلاً عليها اللفائف العشوائية . ^{[ 13 ]} إضافةً إلى دوره البنيوي، يعمل الجلايسين كناقل عصبي مثبط في الجهاز العصبي المركزي ، ^{[ 14 ]} وخاصةً في النخاع الشوكي وجذع الدماغ ، حيث يُساعد في تنظيم الإشارات الحركية والحسية. يُمكن أن يُؤدي اضطراب إشارات الجلايسين إلى اضطرابات عصبية حادة واختلالات حركية ؛ ^{[ 15 ]} فعلى سبيل المثال، يُسبب سم الكزاز الشلل التشنجي عن طريق منع إطلاق الجلايسين. ^{[ 16 ]} كما أنه يعمل كمركب أساسي لتخليق جزيئات حيوية مهمة أخرى، بما في ذلك البورفيرينات التي تشكل الهيم في الدم والبيورينات المستخدمة في بناء الحمض النووي DNA والحمض النووي RNA . ^{[ 8 ]}

الجليسين مادة صلبة بلورية بيضاء اللون ذات مذاق حلو، وقد اشتق اسمه من الكلمة اليونانية glykys ( باليونانية : γλυκύς ) التي تعني "حلو". ^{[ 17 ] [ 7 ]} يستطيع الجسم تصنيعه ، كما يُحصل عليه من النظام الغذائي ويُنتج صناعيًا بالتخليق الكيميائي لاستخدامه كمضاف غذائي ، ومكمل غذائي ، ومادة وسيطة في تصنيع منتجات مثل مبيد الأعشاب غليفوسات . ^{[ 18 ]} يتميز الجليسين بقدرته على التواجد في البيئات الكارهة للماء نظرًا لسلسلة جانبية قصيرة جدًا. ^{[ 19 ]}

اكتُشف الجلايسين عام 1820 على يد الكيميائي الفرنسي هنري براكونو عندما قام بتحليل الجيلاتين مائيًا بغليه مع حمض الكبريتيك . ^{[ 20 ]} أطلق عليه في البداية اسم "سكر الجيلاتين"، ^{[ 21 ] [ 22 ]} لكن الكيميائي الفرنسي جان بابتيست بوسينجولت أثبت عام 1838 أنه يحتوي على النيتروجين. ^{[ 23 ]} في عام 1847، اقترح العالم الأمريكي إيبن نورتون هورسفورد ، الذي كان آنذاك تلميذًا للكيميائي الألماني جوستوس فون ليبيج ، اسم "جليكوكول"؛ ^{[ 24 ] [ 25 ]} ومع ذلك، اقترح الكيميائي السويدي بيرزيليوس الاسم الحالي الأبسط بعد عام. ^{[ 26 ] [ 27 ]} يأتي الاسم من الكلمة اليونانية γλυκύς التي تعني "حلو المذاق" ^{[ 28 ]} (وهي مرتبطة أيضًا بالبادئتين glyco- و gluco- ، كما في glycoprotein و gluco ). في عام 1858، حدد الكيميائي الفرنسي أوغست كاهور أن الجلايسين هو أمين لحمض الأسيتيك . ^{[ 29 ]}

على الرغم من إمكانية عزل الجليسين من البروتينات المتحللة ، إلا أن هذه الطريقة لا تُستخدم في الإنتاج الصناعي، إذ يُمكن تصنيعه بسهولة أكبر عن طريق التخليق الكيميائي. ^{[ 30 ]} وتتمثل العمليتان الرئيسيتان في تفاعل أمينو حمض الكلورواسيتيك مع الأمونيا ، مما يُنتج الجليسين وحمض الهيدروكلوريك ، ^{[ 31 ]} وتخليق ستريكر للأحماض الأمينية ، ^{[ 32 ]} وهي الطريقة الرئيسية المُستخدمة في الولايات المتحدة واليابان. ^{[ 33 ]} ويُنتج حوالي 15 ألف طن سنويًا بهذه الطريقة. ^{[ 34 ]}

كما يتم إنتاج الجليسين كشوائب في عملية تصنيع EDTA ، نتيجة لتفاعلات الأمونيا الناتجة كمنتج ثانوي. ^{[ 35 ]}

في المحاليل المائية، يوجد الجليسين بشكل أساسي على هيئة أيون ثنائي القطب ( _{H₃N⁺CH₂COO⁻} ⁾ ، وهو جزيء قطبي يحمل شحنة موجبة وسالبة. ^{[ 36 ]} يستقر شكل الأيون ثنائي القطب عن طريق الروابط الهيدروجينية مع جزيئات الماء المذيبة. ^{[ 37 ]} _أظهر تحليل بيانات حيود النيوترونات ^{للجليسين} أنه كان في الحالة الصلبة على هيئة أيون ثنائي القطب، وأكد وجود الروابط الهيدروجينية. ^{[ 38 ]} استُخدمت الحسابات النظرية لإثبات أن الأيونات ثنائية القطب قد توجد أيضًا في الحالة الغازية في بعض الحالات المختلفة عن انتقال مجموعة الكربوكسيل إلى الأمين. ^{[ 39 ]}

تُعدّ خصائصه الحمضية والقاعدية في غاية الأهمية. في المحلول المائي، يكون الجليسين مذبذبًا : عند درجة حموضة أقل من 2.4، يتحول إلى كاتيون الأمونيوم المسمى جليسينيوم. وعند درجة حموضة أعلى من 9.6 تقريبًا، يتحول إلى جليسينات.

باعتبارها جزيئًا ثنائي الوظيفة، تتفاعل مادة الجليسين مع العديد من الكواشف. ويمكن تصنيف هذه التفاعلات إلى تفاعلات مركزية على النيتروجين وتفاعلات مركزية على الكربوكسيلات.

يعمل الجليسين كرابط ثنائي السن للعديد من أيونات المعادن، مكونًا معقدات الأحماض الأمينية . ^{[ 40 ]} تشمل المعقدات التمثيلية جليسينات الحديد ، وجليسينات النحاس ، وجليسينات الزنك .

مع كلوريدات الأحماض، يتحول الجليسين إلى حمض أميدوكربوكسيليك، مثل حمض الهيبوريك ^{[ 41 ]} وأسيتيل جليسين . ^{[ 42 ]} مع حمض النيتروز ، نحصل على حمض الجليكوليك ( تحديد فان سلايك ). مع يوديد الميثيل ، يتحول الأمين إلى مجموعة رباعية ليعطي ثلاثي ميثيل جليسين ، وهو منتج طبيعي.

ح₃ ن ⁺CH₂ COO ⁻+ 3 CH ₃ I → (CH₃ )₃ ن ⁺CH₂ COO ⁻ + 3 HI

يتكثف الجليسين مع نفسه ليعطي الببتيدات، بدءًا من تكوين جليسيلجليسين : ^{[ 43 ]}

2 ساعة₃ ن ⁺CH₂ COO ⁻ → ح₃ ن ⁺CH₂ كونش₂ COO ⁻ + H ₂ O

يؤدي التحلل الحراري للجليسين أو جليسيلجليسين إلى إنتاج 2،5-دايكيتوبيبرازين ، وهو ثنائي الأميد الحلقي. ^{[ 44 ]}

يشكل الجليسين إسترات مع الكحولات . وغالبًا ما تُعزل هذه الإسترات على شكل هيدروكلوريد ، مثل هيدروكلوريد إستر ميثيل الجليسين . وإلا، فإن الإستر الحر يميل إلى التحول إلى ثنائي كيتوبيبرازين .

تتمثل الوظيفة الرئيسية للجليسين في كونه طليعة للبروتينات . تحتوي معظم البروتينات على كميات ضئيلة فقط من الجليسين، باستثناء الكولاجين الذي يحتوي على حوالي 35% منه نظرًا لدوره المتكرر دوريًا في تكوين بنية الكولاجين الحلزونية بالاشتراك مع الهيدروكسي برولين . ^{[ 46 ] [ 50 ]} في الشفرة الوراثية ، يُشفَّر الجليسين بواسطة جميع الكودونات التي تبدأ بـ GG، وهي GGU وGGC وGGA وGGG. ^{[ 9 ]}

في الولايات المتحدة، يُباع الجلايسين عادةً بنوعين: النوع المُطابق لمعايير دستور الأدوية الأمريكي (USP)، والنوع التقني. تُمثل مبيعات النوع المُطابق لمعايير دستور الأدوية الأمريكي ما يقارب 80 إلى 85 بالمئة من سوق الجلايسين في الولايات المتحدة. في حال الحاجة إلى نقاء أعلى من معيار دستور الأدوية الأمريكي، كما هو الحال في الحقن الوريدي ، يُمكن استخدام جلايسين صيدلاني أغلى ثمناً. أما الجلايسين التقني، الذي قد يُطابق أو لا يُطابق معايير دستور الأدوية الأمريكي، فيُباع بسعر أقل للاستخدام في التطبيقات الصناعية، مثل استخدامه كعامل في تكوين معقدات المعادن والتشطيب. ^{[ 61 ]}

الأطعمة الحيوانية والبشرية

لا يُستخدم الجلايسين على نطاق واسع في الأطعمة لقيمته الغذائية، باستثناء استخدامه في المشروبات. وبدلاً من ذلك، يقتصر دور الجلايسين في كيمياء الأغذية على كونه مُنكّهاً. فهو ذو حلاوة خفيفة، ويُخفف من الطعم المُرّ للسكرين . كما أنه يتمتع بخصائص حافظة، ربما بسبب ارتباطه بأيونات المعادن. وتُستخدم مُركّبات جلايسينات المعادن، مثل جلايسينات النحاس (II)، كمُكمّلات غذائية للحيوانات. ^{[ 34 ]}

اعتبارًا من عام 1971^{[ 63 ]} لم تعد إدارة الغذاء والدواء الأمريكية تعتبر الجليسين وأملاحه آمنة للاستخدام في غذاء الإنسان بشكل عام، ولا تسمح باستخدام الجليسين في الأغذية إلا في ظل شروط معينة. ^{[ 64 ]}

تم البحث في الجلايسين لقدرته المحتملة على إطالة العمر . ^{[ 65 ] [ 66 ]} وتتمثل الآليات المقترحة لهذا التأثير في قدرته على إزالة الميثيونين من الجسم، وتنشيط الالتهام الذاتي . ^{[ 65 ]}

تأكد وجود الجليسين خارج الأرض عام 2009، استنادًا إلى تحليل عينات جُمعت عام 2004 بواسطة مركبة ناسا الفضائية "ستاردست" من المذنب " وايلد 2" وأُعيدت لاحقًا إلى الأرض. وكان الجليسين قد رُصد سابقًا في نيزك مورشيسون عام 1970. ^{[ 71 ]} عزز اكتشاف الجليسين في الفضاء الخارجي فرضية ما يُسمى بـ " التبذر الشمولي الناعم "، التي تزعم أن "اللبنات الأساسية" للحياة منتشرة على نطاق واسع في جميع أنحاء الكون. ^{[ 72 ]} وفي عام 2016، أُعلن عن رصد الجليسين داخل المذنب 67P/تشوريوموف-جيراسيمينكو بواسطة المركبة الفضائية " روزيتا ". ^{[ 73 ]}

لقد كان اكتشاف الجليسين خارج النظام الشمسي في الوسط بين النجوم موضع نقاش. ^{[ 74 ]}

يُقترح أن يكون الجليسين مُحددًا بواسطة الشفرات الوراثية المبكرة. ^{[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ]} على سبيل المثال، المناطق ذات التعقيد المنخفض (في البروتينات)، والتي قد تُشبه الببتيدات الأولية للشفرات الوراثية المبكرة ، غنية جدًا بالجليسين. ^{[ 78 ]}

• ثلاثي ميثيل جليسين
• ناقل عصبي من الأحماض الأمينية

• طيف الكتلة للجليسين
• جليسين
• نظام انقسام الجلايسين
• العلاج بالجليسين – اتجاه جديد لعلاج الفصام؟
• ChemSub Online (Glycine) .
• اكتشف علماء ناسا مادة الجلايسين، وهي لبنة أساسية للحياة، في عينات من المذنب وايلد 2 التي أعادتها مركبة ستارداست الفضائية التابعة لناسا.