هيكل الجليسين ، الخصائص: 21 حقائق سريعة كاملة


هيكل الجلايسين هو أحد الأحماض الأمينية العشرين الموجودة في جسم الإنسان والتي يتم إنتاجها بشكل طبيعي. إنها ذات أهمية كبيرة لأن جسم الإنسان ينتجها بشكل طبيعي. يتم شرح وصفه الكامل الذي يتراوح من الخصائص الهيكلية إلى الخصائص الفيزيائية في هذه المقالة.

هيكل الجلايسين هو جزيء عضوي بالصيغة C2H5NO2. نظرًا لأنه جزيء عضوي ، فهناك مشاركة للإلكترونات وتشكيل روابط تساهمية. مثل أي حمض ألفا أميني آخر ، يحتوي على ذرة كربون مركزية مع مجموعة أمين (-NH2) ومجموعة كربوكسيل مرتبطة بها. هناك أيضًا سلسلة كربون معها. 

هيكل الجلايسين
هيكل الجلايسين

عند مناقشة المزيد من بنية الجلايسين ، فهو أحد الأحماض الأمينية الأساسية التي تشكل اللبنات الأساسية للبروتينات التي تشكل بدورها جسم الإنسان. تسلسل هذه الأحماض الأمينية بما في ذلك بنية الجليسين مسؤول أيضًا عن تكوين الحمض النووي لنظامنا الجيني (حمض الديوكسي ريبونوكلييك). هيكل الجلايسين هو واحد من أبسط الهياكل التي تظهر السلوك الوراثي. هنا تحتوي ذرة الكربون المركزية على ذرتين هيدروجين فقط.

بنية الجليسين لها أهمية في من الكيمياء إلى الكيمياء الحيوية. عند مناقشة جانبه الكيميائي ، فهو مركب عضوي بلوري يشبه المسحوق الأبيض وله خصائص حمضية قاعدية. نظرًا لأنه هيكل به كل من المكونات الحمضية والقاعدية ، فهو يعتبر مذبذبًا. لكن الاختلافات في الأس الهيدروجيني يمكن أن تغير خصائص بنية الجلايسين. أقل من الرقم الهيدروجيني 2.4 هيكل جلايسين يتحول إلى جلايسينيوم وما فوق الرقم الهيدروجيني 9.6 إلى جلايسينات.

هيكل الجلايسين مركب عضوي متعدد التخصصات له العديد من الوظائف التي تلعبها. كيميائيًا ، يتم استخدامه في كيمياء التنسيق باعتباره يجند ثنائي الأسنان وفي تكوين الإستر. تُظهر بنية الجليسين أيضًا وظائف فسيولوجية حيث تكون مقدمة للبروتينات وتعمل كوسيط حيوي أو ناقل عصبي. بصرف النظر عن هذا ، فإنه يحتوي على استخدامات في المواد الأولية للحيوانات والبحوث المختبرية أيضًا.

هناك العديد من الخصائص المرتبطة بهيكل الجلايسين ، خاصةً هيكل لويس نقطة الذي يعطي وصفاً مفصلاً لخصائصه الإلكترونية والفيزيائية والكيميائية. بعض هذه الخصائص موضحة أدناه بالتفصيل:

  1. ما هو هيكل الجلايسين؟
  2. كيف رسم هيكل الجليكاين؟
  3. صدى هيكل الجليسين
  4. شكل هيكل الجلايسين
  5. رسم رسمي لهيكل الجلايسين
  6. زاوية هيكل الجلايسين
  7. حكم ثماني بتات هيكل جليكاين
  8. أزواج هيكل الجلايسين وحيد
  9. إلكترونات تكافؤ بنية الجلايسين
  10. تهجين بنية الجليسين
  11. ذوبان هيكل الجليسين
  12. هل هيكل الجلايسين قابل للذوبان في الماء؟
  13. هل هيكل الجلايسين هو إلكتروليت قوي؟
  14. هل جليكاين هيكل حامضي أو أساسي؟
  15. هل هيكل الجليسين قطبي أم غير قطبي؟
  16. هل بنية الجلايسين هي حمض لويس أم قاعدة لويس؟
  17. هل هيكل الجلايسين خطي؟
  18. هل هيكل الجلايسين شبه مغناطيسي أم مغناطيسي؟
  19. هل هيكل الجلايسين حمض أميني؟
  20. هل بنية الجلايسين من الأحماض الأمينية الأساسية؟
  21. هل هيكل الجليسين كاره للماء؟

ما هو هيكل الجلايسين؟

هيكل الجليسين كما ذكرنا عدة مرات أعلاه هو أبسط أشكال الأحماض الأمينية الموجودة في جسم الإنسان وهي اللبنة الأساسية للبروتينات. هيكل الجليسين هو أحد الأحماض الأمينية ألفا حيث يرتبط الكربون المركزي بمجموعة أمينية ومجموعة حمض الكربوكسيل وذرة الهيدروجين كسلسلة R.

نظرًا لبساطتها في السلسلة R باعتبارها ارتباطًا بذرة هيدروجين واحدة فقط ، تتمتع بنية الجليسين بحرية دوران عالية. نظرًا لهذه المرونة ، فإنه يلعب دورًا مهمًا في طي البروتين ويتم وضعه ضمن فئة الهيكل الثانوي حيث يشكل حلزون ألفا. 

لا تحتوي بنية الجلايسين ، على عكس هياكل الأحماض الأمينية الأخرى ، على ذرات مختلفة مرتبطة بذرة الكربون المركزية. ومن ثم فإن هيكل الجليسين هو achiral ولا يشكل هياكل enantiomeric.

كيفية رسم هيكل الجليكاين؟

جليكاين يمكن رسم الهيكل باستخدام لويس مفهوم البنية النقطية الذي يشتمل على خطوات معينة كما هو موضح أدناه:

هيكل جليكاين لويس التمثيل النقطي

الخطوة 1: احسب عدد إلكترونات التكافؤ في بنية الجلايسين

تتضمن صيغة بنية الجلايسين كربون ألفا المركزي ، والمجموعة الأمينية (NH2) ، ومجموعة الكربوكسيل (COOH) ، وذرات الهيدروجين كسلسلة جانبية. العناصر الأساسية المعنية هي الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين مع 4 و 1 و 6 و 5 إلكترونات تكافؤ على التوالي. إذن إجمالي عدد إلكترونات التكافؤ هو 2 × 4 + 5 × 1 + 6 × 2 + 5 = 30.

الخطوة الثانية: البحث عن الذرة المركزية

هيكل الجلايسين هو حمض ألفا أميني. هذا يعني أن هناك ذرة مركزية محاطة بمجموعات وظيفية حمضية وأساسية. يوجد هنا 5 عناصر رئيسية موجودة في بنية الجليسين ، منها أقلها كهرسلبية ستكون الذرة المركزية.

الأكسجين هو العنصر الأكثر كهرسلبية يليه النيتروجين والكربون والهيدروجين. وبالتالي يجب أن يكون الهيدروجين هو الذرة المركزية. لكن هذا ليس احتمالًا بسبب صغر حجمه. ومن ثم في بنية الجلايسين ، سيكون الكربون ألفا هو الذرة المركزية.

الخطوة الثالثة: الترابط بين الذرات

هيكل الجليسين هو جزيء عضوي ، لذا سيكون هناك مشاركة للإلكترونات وفقًا لقاعدة الثمانيات وتشكيل الروابط التساهمية. لاكتساب الثبات الثماني ، سيشارك كربون ألفا المركزي إلكتروناته الأربعة مع مجموعات وظيفية أخرى.

على جانب واحد سيكون محاطًا بمجموعة NH2 الوظيفية ومجموعة COOH الوظيفية. على الجانب الآخر ، ستكون محاطة بذرتين من الهيدروجين. هذا سوف يفي بالمعايير الثمانية. أيضا ، هناك وجود روابط تساهمية واحدة. تم العثور على الرابطة التساهمية المزدوجة الوحيدة في المجموعة -COOH.

الخطوة 4: احتساب الرسوم الرسمية

يعد حساب الشحنة الرسمية معيارًا مهمًا جدًا لمصداقية ووجود بنية الجليسين. كلما قلت الشحنة الرسمية لهيكل الجلايسين كلما زاد الاستقرار. هنا ، الشحنة الرسمية لبنية الجلايسين هي 0 مما يؤكد موثوقيتها ووجودها.

صدى هيكل الجليسين

هيكل الجليسين هو جزيء عضوي به زوج وحيد من الإلكترونات ورابطة مزدوجة يمكن أن يخضع لعملية إزالة التمركز وتشكيل الرنين أو الهياكل الكنسية. يمكن أن تؤدي حركة الإلكترونات إلى تكوين بنية مختلفة ذات خصائص حمضية وأساسية مختلفة تمامًا تُعرف باسم zwitterion.

يؤدي انحراف بنية الجلايسين إلى التغيير في المجموعات الوظيفية حيث يشكل NH2 NH3 + و COOH COO-. يمكن فهمها بشكل أفضل من الناحية التخطيطية.

الرنين في هيكل الجلايسين (تشكيل Zwitterion)

شكل هيكل الجلايسين

هيكل الجلايسين هو أبسط حمض أميني وله الكثير من المطابقات ولكن هندسته وشكله لا يزالان يخضعان لأبحاث مكثفة من الناحية النظرية والعملية. أظهرت دراسات الميكروويف و ab initio أن المطابق الفردي كما هو موضح في الرسم البياني هو الشكل الصحيح والأكثر استقرارًا لهيكل الجليسين مع مرونة أكبر بكثير في ثابت الدوران الخاص به.

يمثل نموذج الكرة والعصا الخاص بهيكل الجليسين الذرات والروابط التساهمية ولكنه لا يُظهر الحجم والشكل الحقيقيين للجزيء.

يُظهر نموذج العصا فقط الروابط والعمود الفقري الببتيد لهيكل الجلايسين. تظهر نماذج ملء الفراغ فقط نصف القطر والشكل المرتبط بها ولكنها تخفي الحجم والهيكل الفعليين.

هناك عامل آخر يعتمد على الشكل الذي يتم تحديده وهو الذرات المعنية. في بنية الجلايسين حول N و CH2 تكون الهندسة رباعية السطوح وحول ثاني أكسيد الكربون - الهندسة مستوية مثلثية.

تمثيل ثلاثي الأبعاد لهيكل الجلايسين

رسم رسمي لهيكل الجلايسين

يمكن حساب الشحنة الرسمية لبنية الجلايسين مثل أي جزيء آخر باستخدام الصيغة 

FC = VNB / 2

FC الكربون في هيكل الجليكاين = 0

FC من الأكسجين في هيكل الجليكاين = 0

FC من النيتروجين في هيكل الجلايسين = 0

FC للهيدروجين في هيكل الجليكاين = 0 

زاوية هيكل الجلايسين

هيكل الجليسين هو جزيء بروتين وإيجاد زاويته هو عمل معقد يحدث عادة باستخدام أداة أساسية تسمى مؤامرة راماشاندرا. انها مشتركة كيمياء الكم والمصطلحات الذرية الحديثة مثل psi و phi حيث يتم تحديد الزوايا وفقًا لها. عندما يتعلق الأمر بهيكل الجلايسين ، تكون زوايا psi عند 180 درجة و 0 درجة.

وفقًا لمطابقة واحدة ، يتم وضع الأكسجين والنيتروجين بين 2 هيدروجين ألفا. باقي الموضوع حول زاوية بنية الجلايسين معقد للغاية ويعتمد على حسابات كمية خارج نطاق هذه المقالة.

حكم ثماني بتات هيكل جليكاين

تعتبر قاعدة الثمانيات من أهم الأدوار عندما يتعلق الأمر بتثبيت استقرار المركبات. هي مجموعة من المعايير التي تتبعها معظم المركبات باستثناء بعض الحالات الشاذة لتحقيق الاستقرار وهيكل الجليسين لا يمسها.. كما أنه يتبع قاعدة الثمانيات كما هو موضح في هيكل لويس نقطة.

من الواضح جدًا أن الكربون والأكسجين والنيتروجين والهيدروجين تحتوي على إلكترونات تكافؤ 4 و 6 و 5 و 1 على التوالي. لتحقيق الاستقرار ، يحتاجون إلى إلكترونات تكافؤ 4 و 2 و 3 و 1 والتي تحدث من خلال مشاركة الإلكترونات حيث تشارك وظائف NH2 و COOH الثماني المستقرة جنبًا إلى جنب مع السلسلة الجانبية لذرتي الهيدروجين المرتبطة جميعها بذرة كربون ألفا من خلال روابط تساهمية واحدة.

أزواج هيكل الجلايسين وحيد

هيكل الجليسين هو أبسط هيكل مع ذرة هيدروجين واحدة كسلسلة جانبية لها. إنه جزيء عضوي يتبع قاعدة الثمانيات في ترابطه وبالتأكيد يحتوي على إلكترونات لم تشارك في الترابط ويطلق عليه اسم أزواج وحيدة من بنية الجليسين. مناقشة ذرة الكربون ألفا المحاطة بوظائف أمين وحمض الكربوكسيل لا تحتوي على زوج وحيد من الإلكترونات.

تم العثور على الزوج الوحيد من الإلكترونات في المجموعات الوظيفية المرتبطة بذرة كربون ألفا. تحتوي المجموعة الأمينية NH2 على زوج واحد من الإلكترونات على ذرة النيتروجين. تحتوي مجموعة COOH على أزواج وحيدة من الإلكترونات على ذرات الأكسجين.

تحتوي ذرة الأكسجين المشاركة في الرابطة التساهمية المزدوجة وتشكيلات الرابطة التساهمية المفردة على زوجين منفردين من الإلكترونات لكل منهما. لذلك في بنية الجليسين ، يوجد إجمالي 2 أزواج من الإلكترونات.

إلكترونات تكافؤ بنية الجلايسين

يمكن حساب إلكترونات التكافؤ في بنية الجلايسين بشكل فردي للذرة. نعلم أنه يوجد في الجلايسين ذرتان من الكربون ، وذرتان من الأكسجين ، وذرة نيتروجين واحدة ، و 2 ذرات هيدروجين. بعد الترابط ، تحتوي كل هذه العناصر في بنية الجليسين على 2 إلكترونات تكافؤ وفقًا لمعايير الثبات الثماني.

ولكن قبل الترابط ، يتكون هيكل الجليسين من ذرتين من الكربون مع 2 إلكترونات لكل منهما ، وذرتان من الأكسجين مع 4 إلكترونات لكل منهما ، وذرة نيتروجين واحدة بها 2 إلكترونات ، و 6 ذرات هيدروجين تحتوي كل منها على 1 إلكترونات. ومن ثم فإن العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ هو 5.

تهجين بنية الجليسين

يعتمد تهجين بنية الجلايسين على الذرات الفردية والوظائف المشاركة في الهيكل. هناك ثلاثة أنواع من التهجين مرتبطة بهيكل الجلايسين. هذه التهجين هي كما يلي:

يتم تهجين ذرة النيتروجين sp3. يتم أيضًا تهجين مجموعة CH2 في بنية الجلايسين sp3 وأخيراً يتم تهجين وظيفة الكربوكسيل CO2- sp2. 

ذوبان هيكل الجليسين

هيكل الجلايسين هو أحد أهم وأبسط الأحماض الأمينية ألفا. لا تزال قابليته للذوبان في الخلائط المختلفة في ساحة البحث كما هو منشور في العديد من المجلات الأكاديمية. تظهر المكونات المختلفة قياسات ذوبان مختلفة في بنية الجلايسين.

هيكل الجليسين قابل للذوبان في الماء ولكن مع قياسات دقيقة. من حيث المذيبات العضوية ، فإن بنية الجليسين قابلة للذوبان في البيريدين وقابلة للذوبان في الإيثانول. إنه غير قابل للذوبان في الأثير.

هل هيكل الجلايسين قابل للذوبان في الماء؟

هيكل الجليسين قابل للذوبان في الماء ولكن قابليته للذوبان لا تبقى على جميع المستويات. هناك تباين خطي للذوبان مع درجة الحرارة. بعد عدة تحليلات وطرق إحصائية ، تم التأكيد في المنشورات البحثية والمجلات الأخرى المختلفة على أن قابلية ذوبان بنية الجلايسين تبلغ 3.318 مول / كجم عند 298.15 كلفن.

هل هيكل الجلايسين هو إلكتروليت قوي؟

لا ، هيكل الجلايسين ليس إلكتروليت قوي. الشوارد القوية هي تلك التي يمكن أن تنفصل تمامًا أو تتأين في المحلول. أيضا ، الإلكتروليتات القوية هي موصلات جيدة للكهرباء. هيكل الجلايسين هو حمض أميني لا يصنف إلى أحماض وقواعد. ومن ثم فإن تفككها ، وخاصة التفكك الكامل غير ممكن. لذلك فهو ليس إلكتروليتًا قويًا.

هل بنية الجلايسين حمضية أم قاعدية؟

هيكل الجلايسين هو أبسط حمض أميني ويظهر سلوك القاعدة الحمضي النموذجي. إنه ليس حمضًا قويًا ولا قاعدة قوية ويظهر مراحل توازن مختلفة في محلول مائي وفقًا لتغير الأس الهيدروجيني.

يكون اقتران الكاتيون لهيكل الجلايسين هو المسيطر عند درجة الحموضة المنخفضة ويتكون اتحاد الأنيون عند درجة حموضة عالية. هيكل الجلايسين المحايد في حالة توازن مع هيكل الجليسين ثنائي القطب حيث يكون التوازن في ثنائي القطب. وذلك لأن H3N + يعمل على استقرار ثاني أكسيد الكربون والعكس صحيح.

شيء آخر جدير بالملاحظة هو أنه بين الرقم الهيدروجيني 3 و 8 ، يكون كل شكل من أشكال بنية الجلايسين تقريبًا في شكل ثنائي القطب وفي وسط هذا النطاق عندما يكون تركيز الحمض المتقارن مساويًا للاقتران الأساسي يسمى نقطة متساوية الكهرباء.

هل هيكل الجليسين قطبي أم غير قطبي؟

إن قطبية هيكل الجلايسين مقارنة بالأحماض الأمينية الأخرى معقدة للغاية. يعتبر حمض أميني غير قطبي ولكنه جزيء قطبي. يرجع السبب وراء هذا السلوك غير العادي إلى عدم وجود سلسلة جانبية R.  من وجهة نظر الكيمياء ، فهو جزيء قطبي بسبب وجود الأكسجين الكهربية وذرات النيتروجين ضد ذرة الهيدروجين. 

من وجهة نظر الكيمياء الحيوية ، إنه جزيء غير قطبي لأنه يتم النظر في السلاسل الجانبية. نظرًا لأن السلسلة الجانبية في هيكل الجليسين هي الهيدروجين ، لذا فإن العزم ثنائي القطب هو 0. ومن ثم فإن بنية الجليسين على الرغم من أن القطبية تعتبر غير قطبية في هياكل البروتين.

هل بنية الجلايسين هي حمض لويس أم قاعدة لويس؟

جليكاين لا يمكن تصنيف البنية على أنها لويس حمض أو قاعدة مثل العديد من المركبات الأخرى. وهو من الأحماض الأمينية ويوجد على شكل zwitterion عند درجة الحموضة المحايدة. لذلك عند قيم الأس الهيدروجيني المختلفة ، يوجد حمض لويس أو قاعدة لويس.

هل هيكل الجلايسين خطي؟

لا ، بنية الجلايسين ليست خطية. إنه حمض أميني متماثل ويوجد كهيكل ثانوي بدلاً من هيكل خطي في شكل حلزون ألفا بسبب ثابت دورانه المرن.

هل هيكل الجلايسين شبه مغناطيسي أم مغناطيسي؟

لا يمكن التنبؤ بالطبيعة المغناطيسية لبنية الجلايسين وحدها. لتأكيد ما إذا كان مغناطيسيًا أم مغناطيسيًا لا يمكن تحقيقه إلا عندما يكون بمثابة رابط ويشكل معقدًا مع أيونات معدنية انتقالية أو اللانثانيدات والأكتينيدات.

يحدد تفاعل بنية الجلايسين مع المعادن ما إذا كانت الإلكترونات غير المزدوجة موجودة أم لا ، مما يؤكد السلوك المغنطيسي أو ثنائي المغنطيسية.

هل هيكل الجلايسين حمض أميني؟

هيكل الجليسين هو حمض أميني يحتوي على ذرة هيدروجين واحدة مرتبطة به كسلسلة جانبية. تم تحديد بنية الجليسين أيضًا كأحماض أمينية بروتينية حيث يتم ترميزها بواسطة أكواد تبدأ بـ GG.

إنه مفيد في تكوين حلزونات ألفا في الهياكل الثانوية التي تعد شكلًا مضغوطًا مهمًا. نظرًا لتركيب الجلايسين ، فإن هذه الخاصية هي أكثر الأحماض الأمينية وفرة في الكولاجين.

هل بنية الجلايسين من الأحماض الأمينية الأساسية؟

تركيبة الجلايسين هي حمض أميني غير أساسي مما يعني أنه يتم إنتاجه بشكل طبيعي في جسم الإنسان ولا يحتاج إلى إضافته كمتطلب غذائي. ولكن في الوقت الحاضر يتم استخدامه كمكمل غذائي مع الجرعات اللازمة.

وتتمثل وظيفته الأساسية في تخليق البروتينات الضرورية أيضًا لتطوير وبناء الهيكل العظمي والعضلات والأنسجة. كما أنه يستخدم لتحسين جودة النوم في حالة التعب والأرق. كما أن لها تأثيرًا كبيرًا على الدماغ والصحة العصبية ولكن بكميات مناسبة من الجرعات.

هل هيكل الجليسين كاره للماء؟

هيكل الجلايسين هو حمض أميني مسعور. إنه بسبب هيكلها. من الواضح جدًا أنه في تكوين البروتين يعتبر غير قطبي بسبب عدم وجود سلسلة R الجانبية.

نظرًا لأن بنية الجلايسين متناظرة ومؤلمة بسبب هذا العامل فهي كارهة للماء. نظرًا لعدم وجود سلسلة قطبية ، لا يمكن لبنية الجليسين التفاعل مع الماء ، وبالتالي فهي تعتبر كارهة للماء.

في الختام

باختصار ، يعتبر هيكل الجليسين من الأحماض الأمينية غير الأساسية المهمة وهو أبسط في الهيكل بسبب عدم وجود سلسلة جانبية R. يعتبر غير ضروري حيث يمكن أن ينتج عن طريق جسم الإنسان دون أي متطلبات أو جرعات غذائية. تتأثر خواصه الفيزيائية والكيميائية والهيكلية والإلكترونية بسبب السلسلة الجانبية البسيطة التي تتكون فقط من ذرات الهيدروجين.

منسي شارما

مرحبًا ، أنا منسي شارما ، كاتب أكاديمي علمي شغوف. هدفي هو سد الفجوة بين البحث الأكاديمي وتطوير الأعمال. دعنا نتواصل عبر LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/mansi-sharma22

آخر المقالات

رابط هل يحتوي السيتوبلازم على ريبوسومات؟ 7 حقائق يجب أن تعرفها

هل يحتوي السيتوبلازم على ريبوسومات؟ 7 حقائق يجب أن تعرفها

تنتج الريبوسومات بروتينًا ضروريًا للعديد من العمليات الخلوية ، بما في ذلك إصلاح التلف والتحكم في التفاعلات الكيميائية. دعونا نناقش المزيد. على عكس عضيات الخلية الأخرى ، السيتوبلازم ...