على السندات استر هو الذي يعرف بأنه العلاقة بين جماعة الكحول (-OH) ومجموعة حمض الكربوكسيلية (-COOH)، التي شكلتها القضاء على جزيء الماء (H 2 O) (فبول-العلوم ،، SF).
يظهر هيكل أسيتات الإيثيل في الشكل 1. رابطة الإستر هي تلك الرابطة الوحيدة التي تتكون بين أكسجين حمض الكربوكسيل وكربون الإيثانول.
الشكل 1: هيكل أسيتات الإيثيل.
R-COOH + R'-OH → R-COO-R '+ H 2 O
في الشكل ، الجزء الأزرق يتوافق مع جزء المركب الذي يأتي من الإيثانول والجزء الأصفر يتوافق مع حمض الأسيتيك. تم وضع علامة على رابطة الاستر في الدائرة الحمراء.
التحلل المائي لرابطة استر
لفهم طبيعة روابط الإستر بشكل أفضل قليلاً ، يتم شرح آلية تفاعل التحلل المائي لهذه المركبات. رابطة الإستر ضعيفة نسبيًا. في وسط حمضي أو قاعدي ، يتحلل مائيًا لتشكيل الكحول وحمض الكربوكسيل ، على التوالي. تمت دراسة آلية تفاعل التحلل المائي للإسترات جيدًا.
في الوسط الأساسي ، تهاجم هيدروكسيدات النواة أولاً في المحبة الكهربائية C لإستر C = O ، مما يؤدي إلى كسر الرابطة وإنشاء وسيط رباعي السطوح.
ثم ينهار الوسيط ، ويعيد تشكيل C = O ، مما يؤدي إلى فقدان المجموعة المتبقية ، Alkoxide ، RO- ، مما يؤدي إلى حمض الكربوكسيل.
أخيرًا ، التفاعل الحمضي / القاعدي هو توازن سريع جدًا حيث يعمل الألكوكسيد ، RO كقاعدة تنفث حمض الكربوكسيل ، RCO2H (المعالجة الحمضية تسمح بالحصول على حمض الكربوكسيل من التفاعل).
الشكل 2: التحلل المائي لرابطة الإستر في وسط أساسي.
آلية التحلل المائي لرابطة الإستر في وسط حمضي أكثر تعقيدًا بعض الشيء. يحدث تفاعل الحمض / القاعدة أولاً ، نظرًا لأن لديك فقط نيوكليوفيل ضعيف وإلكتروفيل ضعيف تحتاج إلى تنشيط الإستر.
إن بروتون إستر الكاربونيل يجعلها أكثر قابلية للكهرباء. في الخطوة الثانية ، يعمل الأكسجين الموجود في الماء باعتباره محبًا للنواة من خلال مهاجمة المحبة الكهربائية C عند C = O ، حيث تتحرك الإلكترونات نحو أيون الهيدرونيوم ، مما ينتج عنه وسيط رباعي السطوح.
في الخطوة الثالثة ، يحدث تفاعل حمضي / قاعدي ، مما يؤدي إلى إزالة الأكسجين الذي يأتي من جزيء الماء لتحييد الشحنة.
في الخطوة الرابعة ، يحدث تفاعل حمض / قاعدي آخر. تحتاج إلى إخراج -OCH3 ، لكن عليك أن تجعلها مجموعة مغادرة جيدة عن طريق البروتونات.
في الخطوة الخامسة ، يستخدمون إلكترونات من أكسجين مجاور للمساعدة في "دفع" المجموعة الخارجة ، منتجين جزيء كحول متعادل.
في الخطوة الأخيرة يحدث تفاعل حمضي / قاعدي. يكشف نزع بروتون أيون الهيدرونيوم عن C = O كربونيل في منتج حمض الكربوكسيل ويجدد المحفز الحمضي (دكتور إيان هانت ، SF).
أنواع استر
استر كربوني
الإسترات الكربونية هي الأكثر شيوعًا من هذا النوع من المركبات. كان الإستر الكربوني الأول هو أسيتات الإيثيل أو يُسمى أيضًا إيثيل إيثانوات. كان هذا المركب يُعرف سابقًا باسم إثير الخل ، واسمه بالألمانية Essig-ther الذي اشتق تقلصه من اسم هذا النوع من المركبات.
توجد الإسترات في الطبيعة وتستخدم على نطاق واسع في الصناعة. العديد من الإسترات لها روائح الفاكهة المميزة ، والعديد منها موجود بشكل طبيعي في الزيوت الأساسية للنباتات. وقد أدى ذلك أيضًا إلى استخدامه الشائع في الروائح والعطور الاصطناعية عندما تحاول الروائح تقليدها.
يتم إنتاج عدة مليارات من الكيلوغرامات من البوليسترات صناعيًا سنويًا ، وهي منتجات مهمة كما هي ؛ تريفثاليت البولي إيثيلين وإسترات الأكريلات وخلات السليلوز.
رابطة استر من استرات الكربوكسيل هي المسؤولة عن تكوين الدهون الثلاثية في الكائنات الحية.
تم العثور على الدهون الثلاثية في جميع الخلايا ، ولكن بشكل رئيسي في الأنسجة الدهنية ، فهي احتياطي الطاقة الرئيسي في الجسم. Triacylglycerides (TAGs) هي جزيئات من الجلسرين مرتبطة بثلاثة أحماض دهنية من خلال رابطة استر. الأحماض الدهنية الموجودة في TAGs مشبعة في الغالب (Wilkosz ، 2013).
الشكل 3: الدهون الثلاثية المكونة من الجلسرين وثلاثة أحماض دهنية مرتبطة برابطة استر.
يتم تصنيع ثلاثي الجلسريدات (الدهون الثلاثية) في جميع الخلايا تقريبًا. الأنسجة الرئيسية لتخليق TAG هي الأمعاء الدقيقة والكبد والخلايا الشحمية. باستثناء القناة الهضمية والخلايا الشحمية ، يبدأ تخليق TAG بالجلسرين.
يتم فسفرة الجلسرين أولاً باستخدام الجلسرين كيناز ، ثم تعمل الأحماض الدهنية المنشطة (الأسيل الدهنية) كركائز لإضافة الأحماض الدهنية المولدة للحمض الفوسفاتي. تتم إزالة مجموعة الفوسفات وإضافة آخر حمض دهني.
الشكل 4: أسترة فوسفات الجلسرين 3 لتكوين حمض الفوسفاتيد.
في الأمعاء الدقيقة ، يتم تحلل TAGs الغذائية لإطلاق الأحماض الدهنية و monoacylglycerides (MAG) قبل امتصاصها بواسطة الخلايا المعوية. تعمل MAGs المعوية كركائز للاسيل في عملية من خطوتين تنتج TAG.
داخل الأنسجة الدهنية لا يوجد تعبير عن كيناز الجلسرين لذا فإن اللبنة الأساسية لـ TAG في هذا النسيج هي وسيط حال السكر ، ثنائي هيدروكسي أسيتون فوسفات ، DHAP.
يتم تقليل DHAP إلى الجلسرين -3 فوسفات عن طريق نازعة هيدروجين الجلسرين الخلوي 3-فوسفات ، ويكون تفاعل تخليق TAG هو نفسه بالنسبة لجميع الأنسجة الأخرى.
استر الفوسفوريك
يتم إنتاج استرات الفوسفوريك عن طريق تكوين رابطة استر بين الكحول وحمض الفوسفوريك. بالنظر إلى بنية الحمض ، يمكن أن تكون هذه الإسترات أحادية وثنائية وثلاثية الاستبدال.
الشكل 5: هيكل ثلاثي استر حامض الفوسفوريك.
توجد هذه الأنواع من روابط الإستر في مركبات مثل الفوسفوليبيد ، ATP ، DNA ، و RNA.
يتم تصنيع الفوسفوليبيدات عن طريق تكوين رابطة استر بين الكحول وفوسفات حمض الفوسفاتيد (1،2-دياسيل جلسرين 3-فوسفات). تحتوي معظم الفسفوليبيدات على حمض دهني مشبع في C-1 وحمض دهني غير مشبع على C-2 من العمود الفقري للجليسرول.
تحتوي الكحولات الأكثر شيوعًا المضافة (السيرين ، والإيثانولامين ، والكولين) أيضًا على النيتروجين الذي يمكن أن يكون موجب الشحنة ، بينما لا يحتوي الجلسرين والإينوزيتول (King ، 2017).
الشكل 6: هيكل الفوسفوليبيد. تم وضع علامة على رابطة الاستر في الدائرة الحمراء.
الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) هو جزيء يستخدم كعملة للطاقة في الخلية. يتكون هذا الجزيء من جزيء أدينين مرتبط بجزيء الريبوز بثلاث مجموعات فوسفاتية (الشكل 8).
الشكل 7: جزيء ATP. تم وضع علامة على رابطة الاستر في الدائرة الحمراء.
تسمى مجموعات الفوسفات الثلاث للجزيء جاما (γ) وبيتا (β) وألفا (α) ، وتؤسس الأخيرة مجموعة C-5 هيدروكسيل من الريبوز.
الرابطة بين مجموعة الريبوز ومجموعة α-phosphoryl عبارة عن رابطة فوسفورية لأنها تشتمل على ذرة كربون وذرة فوسفورية ، في حين أن مجموعتي β- و γ-phosphoryl في ATP مرتبطة بروابط فسفوانهيدريد لا تتضمن ذرات كربون..
تحتوي جميع الفوسفوهيدروجين على طاقة كيميائية محتملة كبيرة ، ولا يعد ATP استثناءً. يمكن استخدام هذه الطاقة الكامنة مباشرة في التفاعلات الكيميائية الحيوية (ATP ، 2011).
رابطة الفوسفوديستر هي رابطة تساهمية ترتبط فيها مجموعة فوسفات بالكربون المجاورة من خلال روابط الإستر. الرابطة هي نتيجة تفاعل التكثيف بين مجموعة الهيدروكسيل من مجموعتين من السكر ومجموعة الفوسفات.
تربط رابطة diester بين حمض الفوسفوريك وجزيئين من السكر في DNA و RNA العمود الفقري بين اثنين من النيوكليوتيدات معًا لتشكيل بوليمرات قليلة النوكليوتيد. تربط رابطة phosphodiester بين 3 'كربون و 5' كربون في DNA و RNA.
(القاعدة 1) - (الريبوز) -أوه + HO-P (O) 2-O- (ريبوز) - (القاعدة 2)
(القاعدة 1) - (ريبوز) - O - P (O) 2 - O- (ريبوز) - (القاعدة 2) + H 2 O
أثناء تفاعل مجموعتين من مجموعات الهيدروكسيل في حمض الفوسفوريك مع مجموعة الهيدروكسيل في جزيئين آخرين ، يتم تكوين رابطتين استر في مجموعة فوسفوديستر. تفاعل التكثيف الذي يفقد فيه جزيء واحد من الماء يولد كل رابطة استر.
أثناء بلمرة النيوكليوتيدات لتكوين الأحماض النووية ، ترتبط مجموعة الهيدروكسيل من مجموعة الفوسفات بـ 3 كربون لسكر نيوكليوتيد واحد لتكوين رابطة استر بفوسفات نيوكليوتيد آخر.
يشكل التفاعل رابطة فوسفوديستر ويزيل جزيء الماء (تكوين رابطة فوسفوديستير ، SF).
استر الكبريت
استرات الكبريت أو الثيوستر هي مركبات مع المجموعة الوظيفية RS-CO-R '. إنها نتاج الأسترة بين حمض الكربوكسيل والثيول أو مع حمض الكبريتيك (بلوك ، 2016).
الشكل 8: الهيكل العام للثيويستر. تم وضع علامة على رابطة الاستر في الدائرة الحمراء.
في الكيمياء الحيوية ، فإن أكثر أنواع الثيوستر المعروفة هي مشتقات الإنزيم المساعد أ ، على سبيل المثال ، أسيتيل CoA.
أسيتيل أنزيم أ أو أسيتيل- CoA (الشكل 8) هو جزيء يشارك في العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية. إنه جزيء مركزي في عملية التمثيل الغذائي للدهون والبروتينات والكربوهيدرات.
وتتمثل وظيفتها الرئيسية في توصيل مجموعة الأسيتيل إلى دورة حمض الستريك (دورة كريبس) ليتم أكسدة لإنتاج الطاقة. وهو أيضًا جزيء السلائف لتخليق الأحماض الدهنية وهو نتاج تحلل بعض الأحماض الأمينية.
الشكل 9: هيكل الأسيتيل CoA.
الأحماض الدهنية المنشطه CoA المذكورة أعلاه هي أمثلة أخرى للثيويستر التي تنشأ داخل الخلية العضلية. تحدث أكسدة ثيويستر الأحماض الدهنية في الواقع في أجسام حويصلية منفصلة تسمى الميتوكوندريا (طومسون ، 2015).
المراجع
- ATP. (2011 ، 10 أغسطس). تعافى من learnbiochemistry.wordpress: learnbiochemistry.wordpress.com.
- بلوك ، إي (2016 ، 22 أبريل). مركب الكبريت العضوي. تم الاسترجاع من بريتانيكا: britannica.com.
- إيان هانت. (سادس). التحلل المائي للاسترات. تعافى من chem.ucalgary.ca: chem.ucalgary.ca.
- فوتورا للعلوم. (سادس). بوند استر. تعافى من Futura-sciences.us.
- King ، MW (2017 ، 16 مارس). الأحماض الدهنية والدهون الثلاثية وتخليق الفوسفوليبيد والتمثيل الغذائي. تعافى من themedicalbiochemistrypage.org.
- تشكيل السندات الفوسفاتية. (سادس). تم الاسترجاع من biosyn: biosyn.com.
- طومسون ، تي إي (2015 ، 19 أغسطس). دهون. تعافى من بريتانيكا: britannica.com.
- ويلكوز ، ر. (2013 ، 6 نوفمبر). تكوين روابط استر في تخليق الدهون. تعافى من wisc-online.com.