الكبرتة
الكبرتة (أو السلفايشن في الإنجليزية البريطانية ) هي تفاعل كيميائي يتضمن إضافة مجموعة SO₃ . من حيث المبدأ، تتضمن العديد من تفاعلات الكبرتة تفاعلات ثالث أكسيد الكبريت (SO₃ ) . عمليًا، تتم معظم تفاعلات الكبرتة بطريقة غير مباشرة. وبغض النظر عن الآلية، فإن إضافة مجموعة شبيهة بالكبريتات إلى الركيزة تؤدي إلى تغييرات جوهرية.
الكبرتة في الصناعة
كبرتة أكاسيد الكالسيوم
الكبرتة هي عملية تُستخدم لإزالة الكبريت من احتراق الوقود الأحفوري. والهدف منها هو تقليل التلوث الناتج عن الغازات المحترقة. ينتج عن احتراق الوقود المحتوي على الكبريت ثاني أكسيد الكبريت ، الذي يتأكسد في الغلاف الجوي إلى ما يعادل حمض الكبريتيك ، وهو مادة أكالة. وللحد من هذه المشكلة، يُجرى الاحتراق غالبًا في وجود أكسيد الكالسيوم أو كربونات الكالسيوم، اللذين يرتبطان، بشكل مباشر أو غير مباشر، بثاني أكسيد الكبريت وبعض الأكسجين لتكوين كبريتيت الكالسيوم . [ 1 ] التفاعل الكلي هو:
- CaO + SO 2 → CaSO 3
- 2 CaSO 3 + O 2 → 2 CaSO 4
أو أن التفاعل الكلي هو الكبرتة، إضافة SO3 :
- CaO + SO 3 → CaSO 4
في السيناريو المثالي، يتم استخدام كبريتات الكالسيوم (الجبس) كمادة بناء أو، بشكل أقل استحسانًا، يتم إيداعها في مكب النفايات.
أنواع أخرى من الكبرتة غير العضوية
المنظفات، ومستحضرات التجميل، وما إلى ذلك.
تُستخدم عملية الكبرتة على نطاق واسع في إنتاج المنتجات الاستهلاكية مثل المنظفات والشامبو ومستحضرات التجميل. ونظرًا لأن مجموعة الكبريتات شديدة القطبية، فإن اقترانها بذيل محب للدهون يُكسبها خصائص شبيهة بالمواد الفعالة سطحيًا. ومن الكبريتات المعروفة كبريتات لوريل الصوديوم وكبريتات لوريث الصوديوم . [ 2 ]
يتم إنتاج كبريتات الألكيل من الكحولات عن طريق التفاعل مع حمض الكلوروسلفوريك : [ 3 ]
- ClSO3H + ROH → ROSO3H + حمض الهيدروكلوريك
بدلاً من ذلك، يمكن كبرتة الكحولات إلى إسترات نصف الكبريتات باستخدام ثالث أكسيد الكبريت . ويحدث التفاعل من خلال التكوين الأولي للبيروكبريتات :
- 2 SO 3 + RCH 2 OH → RCH 2 OSO 2 −O−SO 3 H
- RCH₂OSO₂ − O − SO₃H → RCH₂OSO₃H + SO₃
يتم إنتاج عدة ملايين من الأطنان من كبريتات الأحماض الدهنية بهذه الطريقة سنوياً. وأكثر الأمثلة شيوعاً هو دوديسيل كبريتات الصوديوم (SDS) المشتق من كحول اللوريل . [ 4 ]
الكبرتة في علم الأحياء
في علم الأحياء، تتم عملية الكبرتة عادةً بواسطة إنزيمات ناقلة الكبريت ، التي تحفز نقل ما يعادل ثالث أكسيد الكبريت إلى الكحولات والفينولات الركيزة، محولةً إياها إلى إسترات الكبريتات. [ 5 ] [ 6 ] مصدر مجموعة SO3 عادةً هو 3'-فوسفوأدينوزين-5'-فوسفوسلفات (PAPS). عندما تكون الركيزة أمينًا، تكون النتيجة سلفامات . تُعد الكبرتة إحدى الطرق الرئيسية لتعديل البروتينات بعد الترجمة . [ 7 ]
تُشارك الكبرتة في العديد من العمليات البيولوجية، بما في ذلك إزالة السموم، وتنظيم الهرمونات، والتعرف الجزيئي، وإشارات الخلايا، ودخول الفيروسات إلى الخلايا. [ 6 ] وهي من بين التفاعلات في المرحلة الثانية من استقلاب الأدوية ، وغالبًا ما تكون فعّالة في جعل المواد الغريبة أقل نشاطًا من الناحية الدوائية والسمية ، ولكنها قد تلعب أحيانًا دورًا في تنشيط هذه المواد (مثل الأمينات العطرية ، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المُستبدلة بالميثيل ). يُعد الكبريتات جزءًا من السلفوليبيدات ، مثل السلفاتيدات ، التي تُشكّل 20% من الجالاكتوليبيدات في الميالين . ومن الأمثلة الأخرى على الكبرتة البيولوجية تخليق الجليكوزامينوجليكان المُكبرت ، مثل الهيبارين ، وكبريتات الهيباران ، وكبريتات الكوندرويتين ، وكبريتات الديرماتان . كما تُعد الكبرتة تعديلًا محتملاً للبروتينات بعد الترجمة.
كبرتة التيروسين
الكبرتة هي تعديل ما بعد الترجمة ، حيث تُكبْرَت بقايا التيروسين في البروتين بواسطة إنزيم ناقل كبريتات التيروسيل بروتين (TPST)، وعادةً ما يحدث ذلك في جهاز جولجي . قد تخضع البروتينات المُفرزة والأجزاء خارج الخلوية من البروتينات الغشائية التي تمر عبر جهاز جولجي للكبرتة. تحدث الكبرتة في الحيوانات والنباتات، ولكنها لا تحدث في بدائيات النوى أو الخمائر. مواقع الكبرتة هي بقايا التيروسين المكشوفة على سطح البروتين، وعادةً ما تكون محاطة ببقايا حمضية. لا تزال وظيفة الكبرتة غير واضحة. [ 7 ]
تنظيم كبرتة التيروسين
تشير أدلة محدودة للغاية إلى أن جينات TPST تخضع لتنظيم النسخ، وأن كبريتات التيروسين O مستقرة للغاية ولا يمكن تحللها بسهولة بواسطة السلفاتازات في الثدييات. تُعد سلفنة التيروسين O عملية غير قابلة للانعكاس في الجسم الحي . يُظهر جسم مضاد يُسمى PSG2 حساسية ونوعية عاليتين تجاه الحواتم التي تحتوي على سلفوتيروسين بغض النظر عن سياق التسلسل. يجري تطوير أدوات جديدة لدراسة جينات TPST، باستخدام الببتيدات الاصطناعية وفحص الجزيئات الصغيرة. [ 8 ]
الأعشاب البحرية والطحالب البحرية
تتكون العديد من الأعشاب البحرية الصالحة للأكل من عديدات السكاريد عالية الكبريتات. [ 9 ] ويبدو أن تطور العديد من إنزيمات نقل الكبريتات قد سهّل تكيف أسلاف الأعشاب البحرية البرية مع بيئة بحرية جديدة. [ 10 ] [ 11 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ أنتوني، إي جيه؛ غرانشتاين، دي إل (2001). "ظواهر الكبرتة في أنظمة الاحتراق في طبقة مميعة". التقدم في علوم الطاقة والاحتراق . 27 (2): 215-236 . Bibcode : 2001PECS...27..215A . doi : 10.1016/S0360-1285(00)00021-6 .
- ↑ إدوارد سمولدرز، فولفغانغ فون ريبينسكي، إريك سونغ، ويلفريد ريس، جوزيف ستيبر، فريدريك فيبل، أنيت نوردسكوج "منظفات الغسيل" في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية 2007، وايلي-VCH، واينهايم. دوى : 10.1002/14356007.a08_315.pub2 .
- ^ كلاوس نوفيك، وولفغانغ غرافاهرند، “الكحول الدهنية” في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية 2006، وايلي-VCH، واينهايم. دوى : 10.1002/14356007.a10_277.pub2
- ↑ هولمبرغ، كريستر (2019). "المواد الفعالة بالسطح". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . ص 1-56 . doi : 10.1002/14356007.a25_747.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2.
- ↑ غلات، هانزرويدي (2000). "إنزيمات السلفوترانسفيراز في التنشيط الحيوي للمواد الغريبة". التفاعلات الكيميائية الحيوية . 129 ( 1-2 ): 141-170 . Bibcode : 2000CBI...129..141G . doi : 10.1016/S0009-2797(00)00202-7 . PMID 11154739 .
- 1 2 تشابمان، إيلي؛ بيست، مايكل د.؛ هانسون، سارة ر.؛ وونغ، تشي-هوي (5 يوليو 2004). "سلفوترانسفيرازات: التركيب، والآلية، والنشاط البيولوجي، والتثبيط، والاستخدام في التخليق الكيميائي". Angewandte Chemie International Edition . 43 (27): 3526–3548 . Bibcode : 2004ACIE...43.3526C . doi : 10.1002/anie.200300631 . ISSN 1521-3773 . PMID 15293241 .
- 1 2 والش، غاري؛ جيفيريس، روي (2006). "التعديلات ما بعد الترجمة في سياق البروتينات العلاجية". مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 24 (10): 1241-1252 . doi : 10.1038/nbt1252 . PMID 17033665. S2CID 33899490 .
- ↑ بيرن، د.ب. (2018). "أدوات جديدة لتقييم كبرتة التيروزين البروتيني: ناقلات كبريتات التيروزيل البروتينية (TPSTs) أهداف جديدة لمثبطات كيناز بروتين RAF" . مجلة الكيمياء الحيوية . 475 (15): 2435-2455 . doi : 10.1042/BCJ20180266 . PMC 6094398. PMID 29934490 .
- ↑ جياو، غوانغلينغ؛ يو، غوانغلي؛ تشانغ، جونزنغ؛ إيوارت، هـ. (2011). "التركيبات الكيميائية والفعاليات الحيوية للسكريات المتعددة المكبرتة من الطحالب البحرية" . الأدوية البحرية . 9 (2): 196-223 . doi : 10.3390/md9020196 . PMC 3093253. PMID 21566795 .
- ↑ أولسن، جانين ل. وآخرون (2016). "يكشف جينوم عشب البحر Zostera marina عن تكيف كاسيات البذور مع البحر" . مجلة Nature . 530 (7590): 331-335 . Bibcode : 2016Natur.530..331O . doi : 10.1038/nature16548 . hdl : 10754/595150 . PMID 26814964. S2CID 3713147 .
- ↑ فايفر، لوكاس؛ كلاسين، بيرجيت (2020). "الجدار الخلوي للأعشاب البحرية: رائع، غريب، ولوحة بيضاء للبحوث المستقبلية" . مجلة فرونتيرز إن بلانت ساينس . 11 588754. Bibcode : 2020FrPS...1188754P . doi : 10.3389/fpls.2020.588754 . PMC 7644952. PMID 33193541 .
- مور، ك. ل. (2003). "بيولوجيا وإنزيمات كبرتة التيروزين البروتيني" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 278 (27): 24243-24246 . doi : 10.1074/jbc.R300008200 . PMID 12730193 .
- هوفهاينز إيه جيه؛ داموك إي؛ بريدجز كيه جي؛ ليري جيه إيه؛ مور كيه إل (2006). "الكشف عن البروتينات المكبرتة بالتيروسين وتنقيها باستخدام جسم مضاد أحادي النسيلة جديد مضاد للكبريتات التيروسين" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 281 (49): 37877-87 . doi : 10.1074/jbc.M609398200 . PMC 1764208. PMID 17046811 .
- التعديل ما بعد الترجمة