גלוקוז הוא אחד מ"סוכרים הפשוטים "- שם אירוני, מכיוון שהכימיה של תרכובות אלה מורכבת למדי. מערכת השמות לסוכרים משקפת מורכבות זו. כימאים משתמשים בקידומות כמו אלפא ובטא כדי לציין גרסאות שונות של גלוקוז ומולקולות סוכר אחרות. עבור הבלתי מיושם, קידומות אלה אולי נראות מסתוריות, אך ברגע שתבין את מבנה הסוכר, טיבן ומטרתן יתבהרו.
לינארית ומחזורית
לכל מולקולת גלוקוזה יש עמוד שדרה פחמן עם קבוצות -OH ואטומי מימן המחוברים אליו. בחלקו העליון של השרשרת, אטום חמצן נקשר כפול לאטום פחמן; ביחד, שני האטומים האלה נקראים קבוצת קרבוניל. עמוד השדרה הפחמן של מולקולת הגלוקוז יכול להתפתל כך שקבוצה -OH בסמוך לקצה התחתון של השרשרת תוקפת את הפחמן הקרבונילי ומולקולת הגלוקוזה יוצרת טבעת. מבנה בצורת טבעת זו הוא הצורה המחזורית של גלוקוזה ואילו מבנה השרשרת הישר הוא הצורה הליניארית. בפתרון, הצורה המחזורית היא הרבה יותר נפוצה.
תצורות טבעת
גלוקוז יכול ליצור טבעות עם חמש חברים או שישה חברים. הטבעת בעלת שישה חברים נפוצה הרבה יותר, ובתמיסה נמצא כי ברוב המוחלט של מולקולות הגלוקוז יש טבעות בעלות שש-חברים. מכיוון שצורות ליניאריות ומחזוריות יכולות להמיר בין המרות, עם זאת, אף מולקולת גלוקוז לא קבועה מעולם בצורה הטבעת בעלת שש-חברים; זה יכול ללכת קדימה ואחורה. הוא אכן מבלה את רוב זמנו בצורה הטבעתית בעלת שש חברים, אך ההמרה מדי פעם לצורות אחרות וממנה עושה משהו מעניין למבנה שלה.
צורת טבעת
ניתן לתאר את צורת המחזור של הגלוקוז על ידי ציור משושה על דף נייר. אטום אחד במשושה הוא אטום חמצן; החמישה האחרים הם אטומי פחמן. למשושה יש קבוצה -CH2-OH המחוברת אליו וארבע קבוצות אחרות -OH. כל אחת מחמש הקבוצות הללו יכולה להיות מעל מטוס הטבעת, המתוארת בדרך כלל כקו שמצביע כלפי מעלה, או מתחתיו, כאשר קו מופנה כלפי מטה. על פי המוסכמה, אטום החמצן בזירה נמשך בפינה הימנית העליונה של המשושה.
אלפא ובטא
ההבדל בין גלוקוזה אלפא לבטא אינו אלא המיקום של אחת מארבע קבוצות ה- OH. הפחמן מימין לאטום החמצן בטבעת המשושה נקרא פחמן אנומר. אם קבוצת -OH המחוברת אליו נמצאת מתחת לזירה, המולקולה היא גלוקוזה אלפא. אם קבוצת -OH נמצאת מעל הטבעת, המולקולה היא גלוקוזה בטא. מכיוון שהצורות הלינאריות והמחזוריות של גלוקוז מתמרות זו עם זו, גלוקוזה אלפא יכולה להפוך לגלוקוזה בטא ולהיפך. אם אתה לוקח מדגם של גלוקוזה אלפא טהורה ומכניס אותו למים, אתה בסופו של דבר עם מדגם שהוא חלק אלפא וחלק גלוקוזה בטא.
