الجالاكتوز

الجالاكتوز ( يُلفظ / ɡəˈlæktoʊs / ، من galacto- + -ose ، ويُختصر أحيانًا إلى gal ) هو سكر أحادي شائع ، أي سكر بسيط. يُصنف ضمن السكريات السداسية المُختزلة ، وتحديدًا ضمن الألدوهكسوز . [ ^{3 ] من} حيث التركيب، هو مُتَماثِل فراغي C-4 للجلوكوز. وهو مادة صلبة بيضاء قابلة للذوبان في الماء، تبلغ حلاوته حوالي 80-90% من حلاوة الجلوكوز ، وحوالي 65% من حلاوة السكروز . ^{[ 4 ]}

الجالاكتان هو شكل بوليمري من الجالاكتوز الموجود في الهيميسليلوز ، ويشكل نواة الجالاكتانات، وهي فئة من الكربوهيدرات البوليمرية الطبيعية. ^{[ 5 ]}

يُعرف د-جالاكتوز أيضًا باسم سكر الدماغ لأنه أحد مكونات البروتينات السكرية (مركبات قليلة السكريات والبروتينات) الموجودة في الأنسجة العصبية . يوجد الجالاكتوفورانوز في البكتيريا والفطريات والأوليات، ^{[ 6 ] [ 7 ]} ويتعرف عليه إنتلكتين، وهو ليكتين مناعي افتراضي في الحبليات، من خلال ثنائي الهيدروكسيل الخارجي 1،2.

يوجد الجالاكتوز في كل من الشكل ذي السلسلة المفتوحة والشكل الحلقي. الشكل ذو السلسلة المفتوحة هو ألدهيد (RCHO).

أربعة متصاوغات حلقية، اثنان منها بحلقة بيرانوز (سداسية) واثنان بحلقة فورانوز (خماسية). يمكن أن يوجد كل شكل حلقي على هيئة متصاوغين فراغيين ، يُسميان ألفا وبيتا، نظرًا لتكوّن مركز فراغي جديد عند تكوين الحلقة في موقع الكربونيل. ^{[ 11 ]} في شكل البيرانوز، تكون مجموعة الهيدروكسيل على ذرة الكربون رقم 3 محورية.

استقلاب السكريات الأحادية الشائعة وبعض التفاعلات الكيميائية الحيوية للجلوكوز

يُعدّ الجلوكوز أكثر استقرارًا من الجلاكتوز، وأقل عرضةً لتكوين جزيئات سكرية غير نوعية ، وهي جزيئات تحتوي على سكر واحد على الأقل مرتبط ببروتين أو دهون. ويعتقد الكثيرون أن هذا هو السبب في الحفاظ على مسار التحويل السريع من الجلاكتوز إلى الجلوكوز بشكل كبير بين العديد من الأنواع. ^{[ 12 ]}

المسار الرئيسي لاستقلاب الجلاكتوز هو مسار ليلوار ؛ ومع ذلك، لوحظ وجود عدة مسارات بديلة لدى البشر وأنواع أخرى، مثل مسار دي لي دودوروف . يتكون مسار ليلوار من المرحلة الأخيرة من عملية ثنائية الأجزاء تحول بيتا-دي-جلاكتوز إلى يو دي بي-جلوكوز . المرحلة الأولى هي تحويل بيتا-دي-جلاكتوز إلى ألفا-دي-جلاكتوز بواسطة إنزيم الميوتاروتاز (GALM). ثم يقوم مسار ليلوار بتحويل ألفا-دي-جلاكتوز إلى يو دي بي-جلوكوز عبر ثلاثة إنزيمات رئيسية: غالاكتوكيناز (GALK) الذي يفسفر ألفا-دي-جلاكتوز إلى جلاكتوز-1-فوسفات، أو Gal-1-P؛ وغالاكتوز-1-فوسفات يوريديل ترانسفيراز (GALT) الذي ينقل مجموعة يو إم بي من يو دي بي-جلوكوز إلى Gal-1-P لتكوين يو دي بي-جلاكتوز؛ وأخيرًا، يقوم إنزيم UDP galactose-4'-epimerase (GALE) بتحويل UDP-galactose وUDP-glucose، وبذلك يكتمل المسار. ^{[ 13 ]}

تُعد الآليات المذكورة أعلاه لاستقلاب الجالاكتوز ضرورية لأن جسم الإنسان لا يستطيع استخدام الجالاكتوز مباشرةً في استقلاب الطاقة، بل يجب أن يمر أولاً بإحدى هذه العمليات. ^{[ 14 ]}

داء الجالاكتوزيميا هو عدم القدرة على تكسير الجالاكتوز بشكل صحيح نتيجة طفرة وراثية في أحد الإنزيمات في مسار ليلوار. ونتيجة لذلك، فإن تناول حتى كميات صغيرة منه ضارٌّ لمرضى الجالاكتوزيميا. ^{[ 15 ]}

يوجد الجالاكتوز في منتجات الألبان والأفوكادو وبنجر السكر والصمغ والمواد الهلامية الأخرى . كما يتم تصنيعه في الجسم، حيث يشكل جزءًا من الجليكوليبيدات والبروتينات السكرية في العديد من الأنسجة ؛ وهو منتج ثانوي من عملية إنتاج الإيثانول من الجيل الثالث (من الطحالب الكبيرة ) .

يؤدي التعرض المزمن للجلاكتوز (D-galactose ) في الفئران والجرذان وذبابة الفاكهة إلى تسريع الشيخوخة . وقد أشارت التقارير إلى أن التعرض لجرعات عالية من الجلاكتوز (120 ملغم/كغم) قد يُسبب انخفاض تركيز الحيوانات المنوية وحركتها لدى القوارض، وقد استُخدم على نطاق واسع كنموذج للشيخوخة عند إعطائه تحت الجلد. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} وأشارت دراستان إلى وجود صلة محتملة بين الجلاكتوز الموجود في الحليب وسرطان المبيض . ^{[ 19 ] [ 20 ]} في المقابل، لم تُظهر دراسات أخرى أي ارتباط، حتى في وجود خلل في استقلاب الجلاكتوز. ^{[ 21 ] [ 22 ]} وفي الآونة الأخيرة، أظهر تحليل مُجمّع أجرته كلية هارفارد للصحة العامة عدم وجود ارتباط مُحدد بين الأطعمة المحتوية على اللاكتوز وسرطان المبيض، وأظهر زيادات غير ذات دلالة إحصائية في خطر الإصابة عند استهلاك اللاكتوز بمعدل 30 غرام/يوم. ^{[ 23 ]} ولا تزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد المخاطر المُحتملة. 

تشير بعض الدراسات الجارية إلى أن الجالاكتوز قد يكون له دور في علاج التصلب الكبيبي البؤري القطاعي (مرض كلوي يؤدي إلى الفشل الكلوي والبيلة البروتينية). ^{[ 24 ]} ومن المرجح أن يكون هذا التأثير ناتجًا عن ارتباط الجالاكتوز بعامل التصلب الكبيبي البؤري القطاعي. ^{[ 25 ]}

أشارت بعض الدراسات إلى أن طفيل التريبانوسوما كروزي ، المسبب لداء شاغاس ، يُظهر مقاومة أكبر لبيروكسيد الهيدروجين عندما يستخدم الجلاكتوز كمصدر للطاقة والكربون. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

يُعدّ الجالاكتوز أحد مكونات المستضدات (العلامات الكيميائية) الموجودة على خلايا الدم والتي تميز فصائل الدم ضمن نظام فصائل الدم ABO . في المستضدات O و A، يوجد مونومران من الجالاكتوز، بينما في المستضدات B يوجد ثلاثة مونومرات من الجالاكتوز. ^{[ 28 ]}

يُعرف سكر ثنائي يتكون من وحدتين من الجالاكتوز، وهو جالاكتوز-ألفا-1،3-جالاكتوز (ألفا-جال)، بأنه مادة مسببة للحساسية موجودة في لحوم الثدييات . وقد تُثار حساسية ألفا-جال بسبب لدغات قراد النجم الوحيد . ^{[ 29 ]}

وُجد أن الجلاكتوز الموجود في محلول سكرين الصوديوم يُسبب أيضًا نفورًا مشروطًا من النكهة لدى إناث الفئران البالغة في بيئة المختبر عند إعطائه عن طريق الحقن داخل المعدة. ^{[ 30 ]} ولا يزال سبب هذا النفور من النكهة غير معروف. ومع ذلك، قد يكون انخفاض مستويات الإنزيمات اللازمة لتحويل الجلاكتوز إلى جلوكوز في كبد الفئران مسؤولاً عن ذلك. ^{[ 30 ]}

في عام 1855، لاحظ إي أو إردمان أن تحلل اللاكتوز ينتج مادة أخرى إلى جانب الجلوكوز. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

عُزل الجالاكتوز ودُرِس لأول مرة على يد لويس باستور عام 1856، وأطلق عليه اسم "اللاكتوز". ^{[ 33 ]} وفي عام 1860، أعاد بيرتيلو تسميته إلى "الجالاكتوز" أو "الجلوكوز اللاكتيكي". ^{[ 34 ] [ 35 ]} وفي عام 1894، حدد إميل فيشر وروبرت موريل التركيب الفراغي للجالاكتوز. ^{[ 36 ]}

كلمة "جالاكتوز" مشتقة من الكلمة اليونانية γάλακτος ، galaktos ، والتي تعني " حليب " ، بالإضافة إلى اللاحقة الكيميائية العامة للسكريات -ose . ^{[ 3 ]} ويتشابه أصل الكلمة مع أصل كلمة "لاكتوز " من حيث أن كلتيهما تحتويان على جذور تعني "سكر الحليب".

تُظهر أطياف الأشعة تحت الحمراء للجلاكتوز امتدادًا واسعًا وقويًا من العدد الموجي 2500 سم⁻¹ تقريبًا ^إلى  العدد الموجي ³⁷⁰⁰ سم⁻¹ . ^{[ 37 ]} 

تتضمن أطياف الرنين النووي المغناطيسي للبروتون للجلاكتوز قممًا عند 4.7 جزء في المليون (D₂O ₎ ، و4.15 جزء في المليون (-CH₂OH ₎ ، و3.75، و3.61، و3.48، و3.20 جزء في المليون (-CH₂ _للحلقة )، و2.79–1.90 جزء في المليون (-OH). ^{[ 37 ]}

• بهات بي جيه (2 مارس 2008). منظم الجالاكتوز في الخميرة: من علم الوراثة إلى بيولوجيا الأنظمة . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 978-3-540-74015-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 ديسمبر 2017 .

• غالاكتوجين
• تحلل الحليب

• الوسائط المتعلقة بالجلاكتوز على ويكيميديا ​​كومنز