فوسفات السكر

تُستخدم فوسفات السكر ( السكريات التي تحتوي على مجموعات فوسفات مضافة أو مُستبدلة ) بشكل شائع في الأنظمة البيولوجية لتخزين الطاقة أو نقلها . كما أنها تُشكل الهيكل الأساسي للحمض النووي DNA والحمض النووي RNA . ويتغير شكل الهيكل الأساسي لفوسفات السكر في محيط النيوكليوتيدات المُعدلة.

ومن الأمثلة على ذلك:

• فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون
• جلوكوز-6-فوسفات
• حمض الفيتيك
• حمض التيكويك

يتميز الهيكل الأساسي للسكر والفوسفات ببنية إلكترونية متعددة ، ويُعقّد عدم تمركز الإلكترونات وصفه النظري . ينتشر جزء من الكثافة الإلكترونية على كامل الهيكل الأساسي، ويتأثر مدى هذا الانتشار بتكوين الهيكل الأساسي نتيجة لتأثيرات فرط الاقتران . ينشأ فرط الاقتران من تفاعلات مانح-مستقبل للمدارات الموضعية في الموضعين 1 و3.

يتكون الهيكل الفوسفودايستري للحمض النووي DNA والحمض النووي RNA من أزواج من سكريات الديوكسي ريبوز أو الريبوز المرتبطة بمجموعات فوسفات في الموضعين 3' و5' على التوالي. يتميز هذا الهيكل بشحنة سالبة وخاصية محبة للماء ، مما يسمح بتفاعلات قوية مع الماء. ^{[ 1 ]} يشكل هيكل السكر والفوسفات الإطار البنيوي للأحماض النووية ، بما في ذلك الحمض النووي DNA والحمض النووي RNA . ^{[ 2 ]}

تُعرَّف فوسفات السكر بأنها كربوهيدرات ترتبط بها مجموعة فوسفات برابطة إسترية أو رابطة أخرى، وذلك بحسب ما إذا كانت تتضمن مجموعة هيدروكسيل كحولية أو نصف أسيتالية، على التوالي. وتُعدّ الذوبانية ، ومعدلات التحلل المائي الحمضي ، وقوة الأحماض، والقدرة على العمل كمانحات لمجموعة السكر، من الخصائص الفيزيائية والكيميائية اللازمة لتحليل كلا نوعي فوسفات السكر. وترتبط دورة اختزال الكربون الضوئي ارتباطًا وثيقًا بفوسفات السكر، الذي يُعدّ من الجزيئات الرئيسية في عمليات الأيض، ومسارات فوسفات البنتوز التأكسدية، وتكوين الجلوكوز ، كما أنه وسيط مهم في عملية تحلل الجلوكوز . ولا يقتصر دور فوسفات السكر على تنظيم عمليات الأيض والإشارات الخلوية فحسب، بل يشمل أيضًا تخليق مركبات فوسفات أخرى. ^{[ 3 ]}

حمض الببتيد النووي (PNA) هو حمض نووي استُبدل فيه الحمض النووي الطبيعي بهيكل ببتيدي اصطناعي مُكوَّن من وحدات N- (2-أمينو-إيثيل)-جليسين، بالإضافة إلى هيكل سكر-فوسفات، مُشكِّلاً جزءًا غير متماثل وغير مشحون يُحاكي قليل النوكليوتيدات RNA أو DNA . لا يتحلل حمض الببتيد النووي داخل الخلايا الحية، ولكنه مستقر كيميائيًا ومقاوم للتحلل المائي (الإنزيمي) . ^{[ 4 ]}

تُعدّ فوسفات السكريات عناصر أساسية في عملية الأيض نظرًا لدورها في تخزين الطاقة ونقلها. ولا يقتصر الأمر على ريبوز 5-فوسفات، بل يُعدّ كلٌّ من فركتوز 6-فوسفات وسيطًا في مسار فوسفات البنتوز، الذي يُنتج نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات (NADPH) وبنتوزات من بوليمرات الجلوكوز ونواتج تحللها . يُعرف هذا المسار باسم تحلل الجلوكوز، حيث تتحلل الكربوهيدرات نفسها إلى بيروفات، مما يُوفر الطاقة. ^{[ 5 ]} تُحفّز الإنزيمات تفاعلات هذه المسارات. تحتوي بعض الإنزيمات على مراكز معدنية في موقعها النشط ، وهي جزء مهم من الإنزيم نفسه، وكذلك للتفاعل المُحفّز. يمكن لمجموعة الفوسفات أن ترتبط بالمركز المعدني، على سبيل المثال، في إنزيم 1،6-ثنائي الفوسفاتاز وإنزيم ADP-ريبوز بيروفوسفاتاز.

يحفز الفوسفوجليسيرات والعديد من فوسفات السكريات، وهي وسائط معروفة في دورة كالفن الضوئية للكربون ، تثبيت ثاني أكسيد الكربون المعتمد على الضوء بواسطة البلاستيدات الخضراء المعزولة. وتشترك في هذه القدرة بعض المستقلبات الأخرى (مثل جلوكوز 1-فوسفات) التي يمكن اشتقاق وسائط دورة كالفن المقبولة منها بسهولة عبر مسارات أيضية معروفة.

• السكر والفوسفات في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب