Γλυκόζη

Η γλυκόζη (αγγλ. glucose) είναι ο κυριότερος μονοσακχαρίτης που απαντάται στα φυτά και ο πιο άφθονος απλός σακχαρίτης στον πλανήτη Γη. Είναι ένας από τους τρεις διατροφικούς μονοσακχαρίτες, μαζί με τη φρουκτόζη και τη γαλακτόζη, οι οποίοι απορροφώνται άμεσα στην κυκλοφορία του αίματος κατά τη διάρκεια της πέψης. Αποτελεί το σημαντικότερο υδατάνθρακα στη βιολογία, αφού τα κύτταρα την αξιοποιούν ως την πρωταρχική πηγή ενέργειας και ως μέσο μεταβολισμού. Η γλυκόζη είναι ένα από τα κύρια προϊόντα της φωτοσύνθεσης και χρησιμοποιείται ως καύσιμη ύλη για την κυτταρική αναπνοή.

Ονοματολογία

Η γλυκόζη υπάρχει σε πολλές διαφορετικές μοριακές δομές, αλλά όλες αυτές οι δομές μπορούν να χωριστούν σε δύο οικογένειες στερεοϊσομερών. Μόνο ένα ζεύγος ισομερών από αυτά υπάρχει στη φύση, εκείνο που προέρχεται από τη «δεξιόστροφη μορφής» της γλυκόζης, που υποδηλώνεται ως D-γλυκόζη. Η D-γλυκόζη μερικές φορές αναφέρεται ως δεξτρόζη. Ο όρος δεξτρόζη προέρχεται από τη «δεξιόστροφη» γλυκόζη. Η ονομασία επομένως προκαλεί σύγχυση, αφού το εναντιομερές περιστρέφει το φως προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το άμυλο και η κυτταρίνη είναι πολυμερή που προέρχονται από την αφυδάτωση της D-γλυκόζης. Το άλλο στερεοϊσομερές που ονομάζονται L-γλυκόζη, απαντά ελάχιστα στη φύση. Το όνομα «γλυκόζη» προέρχεται από την αρχαία ελληνική λέξη «γλυκύς», δηλαδή στην κοινή νεοελληνική «γλυκός». Η κατάληξη «-όζη» υποδηλώνει τη λέξη -σακχαρίτης (λ.χ. γλυκόζη, μαννόζη, ξυλόζη κ.α.).

Η χημική δομή του μορίου της α-γλυκόζης

Ιστορία

Επειδή η γλυκόζη είναι μια βασική ανάγκη πολλών οργανισμών, η σωστή κατανόηση της χημικής δομής της συνέβαλε σημαντικά στη γενική πρόοδο στην οργανική χημεία. Αυτή η κατανόηση οφείλεται στις έρευνες του Εμίλ Φίσερ, Γερμανού χημικού που έλαβε το 1902 το Νόμπελ Χημείας, για την πρωτοπόρο έρευνα του στη μοριακή δομή της γλυκόζης και των αντιδράσεων της, καθώς και άλλων σακχάρων. Η σύνθεση της γλυκόζης καθιέρωσε τη δομή του οργανικού υλικού και, κατά συνέπεια, επικυρώθηκαν οι θεωρίες του Ιάκωβου Ερρίκου βαν'τ Χοφ, της χημικής κινητικής και των ρυθμίσεων των χημικών δεσμών των μορίων του άνθρακα. Μεταξύ 1891 και 1894, ο Εμίλ Φίσερ καθιέρωσε τη στερεοχημική διάταξη όλων των γνωστών σακχάρων και σωστά προέβλεψε τα πιθανά ισομερή, εφαρμόζοντας τη θεωρία van't Hoff των ασύμμετρων ατόμων άνθρακα.

Λειτουργία

Ο λόγος που η γλυκόζη, και όχι κάποιος άλλος μονοσακχαρίτης όπως η φρουκτόζη, χρησιμοποιείται τόσο ευρέως από τους οργανισμούς δεν είναι κατανοητός. Ένας λόγος μπορεί να είναι ότι η γλυκόζη έχει μικρότερη τάση, σε σχέση με άλλα σάκχαρα εξόζης, να αντιδρά μη επιλεκτικά με τις αμινομάδες των πρωτεϊνών. Η αντίδραση αυτή (glycation) μειώνει ή καταστρέφει τη λειτουργία πολλών ενζύμων. Το χαμηλό ποσοστό της γλυκοζυλίωσης οφείλεται στην προτίμηση της γλυκόζης για το λιγότερο αντιδραστικό κυκλικό ισομερές. Παρ' όλα αυτά, πολλές από τις μακροχρόνιες επιπλοκές του διαβήτη (π.χ., τύφλωση, νεφρική ανεπάρκεια, περιφερική νευροπάθεια) είναι πιθανόν να οφείλονται στη γλυκοζυλίωση των πρωτεϊνών ή των λιπιδίων. Αντίθετα, το ρυθμιστικό ένζυμο για την προσθήκη γλυκόζης σε πρωτεΐνες με γλυκοζυλίωση είναι συχνά απαραίτητη για τη λειτουργία τους.

Πηγή ενέργειας

Η γλυκόζη είναι ένα ευρέως διαδεδομένο «καύσιμο» στη βιολογία. Χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας από τους περισσότερους οργανισμούς, από τα βακτήρια μέχρι και τον άνθρωπο. Η κατανάλωση της γλυκόζης μπορεί να γίνεται είτε με αερόβια αναπνοή, αναερόβια αναπνοή ή ζύμωση. Η γλυκόζη είναι η βασική πηγή ενέργειας του ανθρώπινου σώματος, μέσω της αερόβιας αναπνοής, προσφέροντας περίπου 16 kj (3,75 θερμίδες) ανά γραμμάριο. Μέσω της γλυκόλυσης και αργότερα στις αντιδράσεις του κύκλου του κιτρικού οξέος (TCAC), η γλυκόζη οξειδώνεται για να σχηματίσει τελικά διοξείδιο του άνθρακα και νερό, αποδίδοντας ενέργεια, κυρίως με τη μορφή ΑΤΡ. Η αντίδραση της ινσουλίνης, καθώς και άλλοι μηχανισμοί, ρυθμίζουν τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα.

Η γλυκόζη είναι μια πρωταρχική πηγή ενέργειας για τον εγκέφαλο, και επομένως η διαθεσιμότητά της επηρεάζει ψυχολογικές διεργασίες. Όταν η γλυκόζη είναι χαμηλή, οι ψυχολογικές διεργασίες που απαιτούν πνευματική προσπάθεια (π.χ. αυτοέλεγχος, λήψη αποφάσεων) είναι μειωμένες.

Γλυκόλυση

Η χρήση της γλυκόζης ως μια πηγή ενέργειας στα κύτταρα γίνεται μέσω αερόβιας ή αναερόβιας αναπνοής. Και οι δύο αρχίζουν με τα πρώτα στάδια της μεταβολικής οδού γλυκολύσεως. Το πρώτο βήμα της είναι η φωσφορυλίωση της γλυκόζης από εξοκινάση για να προετοιμαστεί για μεταγενέστερη κατανομή ώστε να παρέχει ενέργεια. Ο κύριος λόγος για την άμεση φωσφορυλίωση της γλυκόζης από εξοκινάση είναι να αποτραπεί η διάχυση έξω από το κύτταρο. Η φωσφορυλίωση προσθέτει μια φορτισμένη φωσφορική ομάδα έτσι ώστε η 6-φωσφορική γλυκόζη να μην μπορεί εύκολα να διασχίσει την κυτταρική μεμβράνη. Τα πρώτα βήματα της μεταβολικής οδού είναι κοινά και μη αναστρέψιμα.

Στην αναερόβια αναπνοή ένα μόριο γλυκόζης παράγει ως καθαρό κέρδος δύο μόρια ΑΤΡ (τέσσερα μόρια ΑΤΡ παράγονται κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, αλλά δύο απαιτούνται από τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας). Στην αερόβια αναπνοή ένα μόριο της γλυκόζης είναι πολύ πιο επικερδής επειδή το καθαρό κέρδος από 32 μόρια ΑΤΡ που παράγονται κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, (34 μικτά) αλλά δύο απαιτούνται από τα ένζυμα στη διαδικασία.

Πρόδρομη ένωση

Οι οργανισμοί χρησιμοποιούν τη γλυκόζη ως πρόδρομη ένωση για τη σύνθεση πολλών σημαντικών ουσιών. Το άμυλο, η κυτταρίνη, και το γλυκογόνο είναι κοινά πολυμερή γλυκόζης (πολυσακχαρίτες). Ορισμένα από αυτά τα πολυμερή, όπως το άμυλο ή το γλυκογόνο χρησιμεύουν ως αποθήκες ενέργειας, ενώ άλλα, όπως η κυτταρίνη και η χιτίνη (η οποία είναι κατασκευασμένη από ένα παράγωγο της γλυκόζης) έχουν δομικούς ρόλους. Οι ολιγοσακχαρίτες της γλυκόζης σε συνδυασμό με άλλα σάκχαρα χρησιμεύουν ως σημαντικά αποθέματα ενέργειας. Αυτά περιλαμβάνουν τη λακτόζη, η κυρίαρχη ζάχαρη στο γάλα το οποίο έχει ένα δισακχαρίτη γλυκόζης-γαλακτόζης και τη σακχαρόζη, ένα άλλο δισακχαρίτη γλυκόζης και φρουκτόζης. Η γλυκόζη προστίθεται επίσης επί ορισμένων πρωτεϊνών και λιπιδίων σε μια διαδικασία που ονομάζεται γλυκοζυλίωση. Αυτή είναι συχνά κρίσιμη για τη λειτουργία τους. Τα ένζυμα που προσθέτουν γλυκόζη σε άλλα μόρια χρησιμοποιούν συνήθως φωσφωρυλιωμένη γλυκόζη για να τροφοδοτηθεί ο σχηματισμός του νέου δεσμού με το σπάσιμο του φωσφορικού δεσμού της γλυκόζης.

Από την άμεση χρήση της ως μονομερές, η γλυκόζη μπορεί να αναλυθεί για να συντεθεί μια μεγάλη ποικιλία από άλλα βιομόρια. Αυτό είναι σημαντικό καθώς η γλυκόζη χρησιμεύει τόσο ως μια πρωτογενή αποθήκη ενέργειας, αλλά επίσης και ως πηγή οργανικού άνθρακα. Η γλυκόζη μπορεί να αναλυθεί και να μετατραπεί σε λιπίδια και αμινοξέα. Είναι επίσης μία πρόδρομη ουσία για τη σύνθεση άλλων σημαντικών μορίων όπως η βιταμίνη C (ασκορβικό οξύ). Αν και τα φυτά και ορισμένα μικρόβια μπορούν να δημιουργήσουν όλες τις ενώσεις που χρειάζονται από χορηγούμενη γλυκόζη, τα απαραίτητα ανόργανα άλατα, όλα τα ζώα και πολλά μικρόβια δεν μπορούν να συνθέσουν μερικά ή άλλα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά. Για παράδειγμα, οι άνθρωποι δεν μπορούν να συνθέσουν βιταμίνη C και ορισμένα απαραίτητα αμινοξέα και τα προσλαμβάνουν μέσω της διατροφής τους.

Βιομηχανική χρήση

Στη βιομηχανία, η γλυκόζη χρησιμοποιείται:

• ως πρόδρομος ένωση για να παραχθεί η βιταμίνη C (L-ασκορβικό οξύ).
• στη διαδικασία Reichstein.
• στη παραγωγή κιτρικού οξέος, γλυκονικού οξέος, βιο-αιθανόλης, πολυγαλακτικού οξέος και σορβιτόλης.

Δομή

Μορφή ανοιχτής αλυσίδας

Η γλυκόζη είναι ένας μονοσακχαρίτης με τύπο C₆H₁₂O₆ ή H-(C=O)-(CHOH)5-H, της οποίας πέντε υδροξυλικές (-ΟΗ) ομάδες είναι τοποθετημένες με ένα ειδικό τρόπο κατά μήκος των έξι ατόμων άνθρακα του κορμού της. Σε μορφή ανοιχτής αλυσίδας, το μόριο της γλυκόζης έχει ανοικτή και μη διακλαδισμένη αλυσίδα έξι ατόμων άνθρακα, C-₁ έως C-₆, όπου ο C-₁ είναι μέρος μιας αλδεϋδικής ομάδας H-(C=O)-, και καθένα από τα άλλα πέντε άτομα άνθρακα φέρει μία ομάδα υδροξυλίου (-ΟΗ). Οι υπόλοιπες ομολογίες των ανθράκων ραχοκοκαλιάς πληρούνται από άτομα υδρογόνου-Η. Συνεπώς η γλυκόζη είναι συνδυασμός εξόζης και μίας αλδόζης, ή αλδοεξόζης.

Κάθε ένας από τους τέσσερις άνθρακες C-₂ έως C-₅ είναι μία δομή στερεοκέντρου, που σημαίνει ότι τα τέσσερα ομόλογά της συνδέονται σε τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες. Στη D-γλυκόζη, τα τέσσερα αυτά τμήματα πρέπει να είναι σε μια συγκεκριμένη τρισδιάστατη δομή. Δηλαδή, όταν το μόριο έλκεται, τα υδροξύλια στο C-₂, C-₄ και C-₅ πρέπει να είναι στη δεξιά πλευρά, ενώ εκείνο στο C-₃ θα πρέπει να είναι στην αριστερή πλευρά. Οι θέσεις των τεσσάρων αυτών υδροξυλίων ακριβώς αντιστρέφονται στο διάγραμμα Fischer της L-γλυκόζης. Οι D-και L-γλυκόζη είναι δύο από τις 16 πιθανές αλδοεξόζες. Οι άλλες 14 είναι η αλλόζη, η αλτρόζη, η μαννόζη, η γουλόζη, η ιδόζη, η γαλακτόζη, τη αλόζη και το καθένα με δύο εναντιομερή, «D-» και «L-».

Κυκλικές μορφές

Στα διαλύματα, η μορφή ανοιχτής αλυσίδας της γλυκόζης (είτε «D-» ή «L-») υπάρχει σε ισορροπία με διάφορα κυκλικά ισομερή, καθένα από τα οποία περιέχει ένα δακτύλιο ανθράκων που κλείνει με ένα άτομο οξυγόνου. Σε υδατικό διάλυμα, ωστόσο, περισσότερο από το 99% των μορίων της γλυκόζης, σε κάθε δεδομένη στιγμή, υφίστανται ως μόρια πυρανόζης. Η μορφή ανοιχτής αλυσίδας περιορίζεται σε περίπου 0,25% και τα μόρια φουρανόζης υπάρχουν σε αμελητέες ποσότητες. Οι όροι «γλυκόζη» και «L-γλυκόζη» χρησιμοποιούνται γενικά για τις μορφές αυτές, καθώς και για τις κυκλικές. Ο δακτύλιος προκύπτει από τη μορφή ανοιχτής αλυσίδας με μία αντίδραση νουκλεόφιλης προσθήκης μεταξύ της ομάδας αλδεΰδης -(C=O)Η στο C-₁ και της υδροξυλομάδας -ΟΗ στο C-₄ ή στο C-₅, δίδοντας μια ομάδα ημιακετάλης -C(ΟΗ)ΗΟ-.

Η αντίδραση μεταξύ του C-₁ και C-₅ δημιουργεί ένα μόριο με έναν εξαμελή δακτύλιο, που ονομάζεται πυρανόζη, μετά τον κυκλικό αιθέρα πυρανίου, η απλούστερη ένωση με τον ίδιο δακτύλιο άνθρακα-οξυγόνου. Η (πολύ σπανιότερη) αντίδραση μεταξύ του C-₁ και του C-₄ δημιουργεί ένα μόριο με ένα πενταμελή δακτύλιο, που ονομάζεται φουρανόζη. Σε κάθε περίπτωση, κάθε άτομο άνθρακα στο δακτύλιο έχει ένα υδρογόνο και ένα υδροξύλιο συνημμένο, εκτός από τον τελευταίο άνθρακα (C-₄ ή C-₅), όπου το υδροξύλιο αντικαθίσταται από το υπόλοιπο του ανοικτού μορίου (το οποίο είναι -(CHOH)₂-Η ή -(ΟΗΟΗ)-Η, αντιστοίχως).

Ο δακτύλιος κλειστής αντιδράσεως καθιστά τον άνθρακα C-₁ χειρομορφικά, επειδή τέσσερα ομόλογα του οδηγούν σε -Η, με -ΟΗ, με τον άνθρακα C-₂, και στο οξυγόνο του δακτυλίου. Αυτά τα τέσσερα τμήματα του μορίου μπορεί να διατάσσονται γύρω από το C-₁ με δύο διαφορετικούς τρόπους, που ορίζονται από τα προθέματα «L-» και «D-». Όταν ένα μόριο γλυκοπυρανόζης έλκεται στην προβολή Haworth, η ονομασία «L-» σημαίνει ότι το υδροξύλιο προσαρτημένο στον C-₁ και η -CH₂OH ομάδα στο C-₅ σε αντίθετες πλευρές του επιπέδου του δακτυλίου (α trans διάταξη), ενώ το «D-» σημαίνει ότι είναι στην ίδια πλευρά του επιπέδου (διάταξη cis). Συνεπώς, το ανοιχτό ισομερές D-γλυκόζης οδηγεί σε τέσσερις διακριτά κυκλικά ισομερή: α-D-γλυκοπυρανόζη, β-D-γλυκοπυρανόζη, α-D-γλυκοφουρανόζης, και β-D-γλυκοφουρανόζη τα οποία είναι όλα χειρόμορφα. Το άλλο ισομερές ανοιχτής αλυσίδας L-γλυκόζης δίδει ομοίως τέσσερις χωριστές κυκλικές μορφές της L-γλυκόζης, η καθεμία από τις οποίες είναι η κατοπτρική εικόνα της αντίστοιχης L-γλυκόζης.

Οι δακτύλιοι δεν είναι επίπεδοι, αλλά στριμμένοι προς τρεις διαστάσεις. Ο δακτύλιος γλυκοπυρανόζης (α ή β) μπορεί να λάβει πολλά μη επίπεδα σχήματα, ανάλογα με τη διαμόρφωση του κυκλοεξανίου. Παρομοίως, ο δακτύλιος της γλυκοφουρανόζης μπορεί να λάβει διάφορα σχήματα, ανάλογα με τις διαμορφώσεις του κυκλοπεντανίου. Οι μορφές γλυκοπυρανόζης της γλυκόζης κυριαρχούν στα διαλύματα, και είναι οι μόνες μορφές που παρατηρούνται σε στερεά κατάσταση. Αυτά είναι κρυσταλλικά άχρωμα στερεά, εξαιρετικά διαλυτά στο νερό και στο οξεικό οξύ, ελάχιστα διαλυτά σε μεθανόλη και αιθανόλη. Τήκονται στους 146 °C (295 °F) (α μορφή) και στους 150 °C (302 °F) (β μορφή), και αποσυντίθενται σε υψηλότερες θερμοκρασίες σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

Περιστροφικά ισομερή

Κάθε ισομερές γλυκόζης υπόκειται σε περιστροφική ισομέρεια. Εντός της κυκλικής μορφής της γλυκόζης, η περιστροφή μπορεί να συμβεί γύρω από τη γωνία στρέψης Ο6-C6-C5-Ο5, που ονομάζεται ω-γωνία, ώστε να σχηματίσει τρεις τμηματικές στροφομερείς διαμορφώσεις που ονομάζονται gauche-gauche (gg), gauche-trans (gt) και trans -gauche (tg). Για να είναι η μεθυλ-α-D-γλυκοπυρανόζη σε ισορροπία, η αναλογία των μορίων σε κάθε χωροδιάταξη στροφομερών πρέπει να είναι 57:38:5 gg:gt:tg.

Φυσικές ιδιότητες

Μορφή διαλύματος

Όλες οι μορφές της γλυκόζης είναι άχρωμες και εύκολα διαλυτές στο νερό, στο οξικό οξύ, και σε διάφορα άλλα διαλυτικά. Είναι ελάχιστα διαλυτή σε μεθανόλη και αιθανόλη. Η μορφή ανοιχτής αλυσίδας είναι θερμοδυναμικά ασταθής, και ταυτομερίζεται αυθόρμητα στις κυκλικές μορφές (αν και η αντίδραση κλεισίματος δακτυλίου θα μπορούσε θεωρητικά να έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία τριμελών ή τετραμελών δακτυλίων, αυτές οι μορφές θα ήταν ιδιαίτερα τεταμένες και δεν θα παρατηρούνταν). Σε διαλύματα σε θερμοκρασία δωματίου, τα τέσσερα κυκλικά ισομερή αλληλομετατρέπονται με μια διαδικασία ονομάζεται πολυστροφισμός. Ξεκινώντας από οποιεσδήποτε αναλογίες, το μίγμα συγκλίνει σε σταθερή αναλογία α:β = 36:64. Ο πολυστροφισμός είναι σημαντικά βραδύτερος σε θερμοκρασίες κοντά στους 0 °C.

Ο πολυστροφισμός αποτελείται από μια προσωρινή αντιστροφή του δακτυλίου με αντίδραση διάσπασης, με αποτέλεσμα τη μορφή ανοιχτής αλυσίδας, που ακολουθείται από έναν εκ νέου σχηματισμό του δακτυλίου. Το στάδιο κλεισίματος δακτυλίου μπορεί να χρησιμοποιήσει μια διαφορετική -ΟΗ ομάδα από εκείνη που αναδημιουργείται από το στάδιο ανοίγματος (εναλλαγή μεταξύ μορφών πυρανόζης και φουρανόζης), ή/και τη νέα ομάδα ημιακετάλης που δημιουργήθηκε στον C-₁ μπορεί να έχει την ίδια ή αντίθετη χειρομορφή από την αρχική (εναλλαγή μεταξύ α και β μορφής). Έτσι, ακόμη και αν η μορφή ανοιχτής αλυσίδας είναι ελάχιστα ανιχνεύσιμη σε διάλυμα, είναι ένα βασικό συστατικό της ισορροπίας.

Στερεά μορφή

Ανάλογα με τις συνθήκες, οι τρεις μείζονες στερεές μορφές της γλυκόζης μπορεί να κρυσταλλωθούν από υδατικά διαλύματα: α-γλυκοπυρανόζη, β-γλυκοπυρανόζη και ένυδρο β-γλυκοπυρανόζης.

Οπτική δραστηριότητα

Είτε σε νερό ή σε στερεά μορφή, η D-γλυκόζη είναι δεξιόστροφη, που σημαίνει ότι περιστρέφει την κατεύθυνση του πολωμένου φωτός προς τα δεξιά. Το αποτέλεσμα οφείλεται στη χειρομορφία των μορίων, και μάλιστα το εναντιομερές, L-γλυκόζη, είναι αριστερόστροφη (περιστρέφει το πολωμένο φως προς τα αριστερά) κατά το ίδιο ποσό. Η δύναμη του αποτελέσματος είναι διαφορετική για καθένα από τα πέντε ταυτομερή.

Σημειώστε ότι το D-πρόθεμα δεν αναφέρεται άμεσα στις οπτικές ιδιότητες της ένωσης. Αυτό δείχνει ότι ο C-₂ με ασύμμετρο κέντρο έχει την ίδια μορφή χεριού όπως της D-γλυκεραλδεΰδης. Το γεγονός ότι η D-γλυκόζη είναι δεξιόστροφη είναι ένα συνδυασμένο αποτέλεσμα των τεσσάρων χειρομορφικών κέντρων της, όχι μόνο του C-₂. Και πράγματι μερικές από τις άλλες D-αλδοεξόζες είναι αριστερόστροφες.

Παραγωγή

Βιοσύνθεση

Σε φυτά και ορισμένους προκαρυωτικούς οργανισμούς η γλυκόζη είναι προϊόν της φωτοσύνθεσης. Σε ζώα και μύκητες, τα αποτελέσματα της γλυκόζης είναι από την κατανομή του γλυκογόνου, μια διαδικασία γνωστή ως γλυκογονόλυση. Στα φυτά η κατανομή του υποστρώματος είναι άμυλο. Στα ζώα, η γλυκόζη συντίθεται στο ήπαρ και τα νεφρά από ενδιάμεσα χωρίς υδατάνθρακες, όπως πυροσταφυλικό, γαλακτικό και γλυκερόλη, με μία μέθοδο γνωστή ως γλυκονεογένεση. Σε ορισμένα βακτήρια, η γλυκόζη παράγεται από μια διαδικασία που ονομάζεται χημειοσύνθεση.

Εμπορικά παράγωγα

Η γλυκόζη παράγεται μέσω της ενζυματικής υδρόλυσης του αμύλου. Πολλές καλλιέργειες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή αμύλου, όπως το καλαμπόκι, το ρύζι, το σιτάρι, ο φλοιός καλαμποκιού που χρησιμοποιούνται σε διάφορα μέρη του κόσμου. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το άμυλο αραβοσίτου χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά. Εμπορικά η γλυκόζη εμφανίζεται σαν ένα συστατικό ιμβερτοποιημένης ζάχαρης, ένα μίγμα αναλογίας περίπου 1:1 γλυκόζης και φρουκτόζης. Τέλος, η κυτταρίνη μπορεί να υδρολύεται σε γλυκόζη, αλλά αυτή η διαδικασία δεν είναι ακόμη εμπορικώς πρακτική.

Πηγές και απορρόφηση

Οι περισσότεροι διατροφικοί υδατάνθρακες περιέχουν γλυκόζη, είτε ως δομικό τους στοιχείο όπως στο άμυλο και γλυκογόνο, ή μαζί με ένα άλλο μονοσακχαρίτη, όπως στη σακχαρόζη και λακτόζη. Στον αυλό του δωδεκαδακτύλου και του λεπτού εντέρου, η γλυκόζη και κάποιοι πολυσακχαρίτες διασπώνται σε μονοσακχαρίτες από παγκρεατικές και εντερικές γλυκοσιδάσες. Άλλοι πολυσακχαρίτες δεν μπορούν να υποβάλλονται σε επεξεργασία από το ανθρώπινο έντερο και χρειάζονται βοήθεια από την εντερική χλωρίδα, εάν πρόκειται να καταβολιστούν. Οι πλέον αξιοσημείωτες εξαιρέσεις είναι η σακχαρόζη (φρουκτόζη-γλυκόζη) και η λακτόζη (γαλακτόζη-γλυκόζη). Η γλυκόζη στη συνέχεια μεταφέρεται σε όλη την κορυφαία μεμβράνη των εντεροκυττάρων και αργότερα σε όλη βασική μεμβράνη τους. Ορισμένη ποσότητα γλυκόζης μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ από τα αστροκύτταρα, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας από τα κύτταρα του εγκεφάλου, μερική από τη γλυκόζη χρησιμοποιείται από τα εντερικά κύτταρα και τα ερυθρά αιμοσφαίρια του αίματος, ενώ η υπόλοιπη φθάνει στο ήπαρ, το λιπώδη ιστό και τα μυϊκά κύτταρα, όπου απορροφάται και αποθηκεύεται ως γλυκογόνο (υπό την επίδραση της ινσουλίνης). Ποσότητα γλυκογόνου στο ήπαρ μπορεί να μετατραπεί σε γλυκόζη και επιστρέφεται στο αίμα όταν η ινσουλίνη είναι χαμηλή ή απουσιάζει. Στα λιποκύτταρα, η γλυκόζη χρησιμοποιείται σε αντιδράσεις ισχύος που συνθέτουν κάποιους λιπαρούς τύπους και έχουν άλλους σκοπούς. Το γλυκογόνο είναι μηχανισμός αποθήκευσης του οργανισμού της γλυκόζης ως πηγή ενέργειας, επειδή είναι πολύ περισσότερο αποτελεσματική και λιγότερο δραστική από την ίδια τη γλυκόζη.

Μέτρηση γλυκόζης στον άνθρωπο

Η δοκιμασία της γλυκόζης είναι μια πολύ συνηθισμένη εξέταση αίματος που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ποσότητας της γλυκόζης στο αίμα. Κατά κύριο λόγο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο τυχόν προδιαβήτη ή διαβήτη. Σε άτομα που έχουν ήδη διαβήτη, η παρακολούθηση της γλυκόζης του αίματος χρησιμοποιείται ανά τακτά χρονικά διαστήματα για την παρακολούθηση της κατάστασης.

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη εξετάσεων γλυκόζης:

• Νηστεία σακχάρου στο αίμα (FBS), νηστεία γλυκόζης πλάσματος (FPG): 12 ώρες μετά το φαγητό.
• Μεταγευματική μέτρηση γλυκόζης (PC): 2 ώρες μετά το φαγητό.
• Δοκιμασία ανοχής γλυκόζης: συνεχείς εξετάσεις
• Τυχαία μέτρηση γλυκόζης.

Οι φυσιολογικές τιμές της γλυκόζης νηστείας είναι 70–100 mg/dl.

 

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Η χημική ένωση του μήνα: Γλυκόζη
• A.E. Tutton (1887). Synthesis of Glucose (1887), Nature