3 التصنيفات الرئيسية للكربوهيدرات وأهميتها

بعض المجموعات الرئيسية التي تنقسم تحتها الكربوهيدرات مع هياكلها الكيميائية ووظائفها على النحو التالي:

يتم تعريف الكربوهيدرات ، أو السكريات ببساطة على أنها ألدهيدات polyhydroxy أو الكيتونات ومشتقاتها.

تسمى المركبات العضوية في هذه المجموعة لأنها تتكون من هيدروجين الكربون والأكسجين ، وهما الأخيران بنسبة 2: 1.

يتم توزيع الكربوهيدرات على نطاق واسع في الأنسجة الحيوانية والنباتية. في الخلايا الحيوانية ، تحدث بشكل رئيسي في شكل الجلوكوز والجليكوجين ، بينما في النباتات ، السليلوز والنشا هم ممثلوهم الرئيسيون.

تصنيف:

تنقسم الكربوهيدرات إلى ثلاث مجموعات رئيسية:

(I) السكريات الأحادية ،

(ثانيا) السكارى و

(ثالثا) السكريات.

أولا السكريات الأحادية (السكريات البسيطة):

السكريات الأحادية هي تلك السكريات التي لا يمكن تحللها إلى شكل أبسط. لديهم الصيغة التجريبية (CH ₂ O) ن. أبسط أحادي السكاريد هي ثلاثي ثلاثي جليكركيرهيد الكربون و dihydroxyacetone.

اعتمادا على عدد ذرات الكربون التي تمتلكها ، يمكن تقسيم السكريات البسيطة إلى فئات مختلفة مثل التريوس ، التتراوس ، البنتوز ، السداسيات أو السعيدات. وكألدوس أو كيتوس ، استنادا إلى ما إذا كانت مجموعات الألدهيد أو الكيتون موجودة. الأمثلة هي:

داخل كل فئة ، يتم تمييز السكريات بشكل أكبر وفقًا للمحاذاة اليسرى أو اليمنى لمجموعتي H و OH حول ذرة الكربون المتاخمة لكربون الكحول الأساسي المطلق {مثل الكربون 5 في الجلوكوز}. عندما تكون مجموعة OH على هذا الكربون على اليمين ، يكون السكر عضوًا في سلسلة D (Dextrorotatory) ؛ عندما يكون على اليسار هو عضو في سلسلة L (Laevorotatory).

معظم من monosaccharides التي تحدث في عملية التمثيل الغذائي في الثدييات هي من تكوين D. والمركبات التي لها نفس التركيبة التركيبية ولكنها تختلف في التكوين الذري تعرف باسم المتجسّمات.

Monosaccharides من أهمية فسيولوجية:

A. Trioses:

يتم تشكيلها في الجسم أثناء انهيار التمثيل الغذائي لل hexoses. ومن الأمثلة على ذلك glyceraldehyde و dihydroxyacetone.

ب. خماسيات:

هم مكونات مهمة من الأحماض النووية ، والعديد من الإنزيمات المساعدة. يتم تشكيلها أيضا كوسيط خلال عمليات التمثيل الغذائي معينة. ومن الأمثلة على ذلك Ribose وهو العنصر الهيكلي من ATP ، الأحماض النووية و coenzymes NAD ، NADP وبروتينات flavo. ريبولوز. الارينوز والازيلوز.

جيم هيكسوز:

هم من الناحية الفسيولوجية أهم السكريات الأحادية ، على سبيل المثال ، الجلوكوز ، الفركتوز ، الغالاكتوز ومانوس.

(1) الجلوكوز:

وجدت عادة في عصائر الفاكهة وتشكيلها في الجسم عن طريق التحلل المائي من النشا ، قصب السكر ، المالتوز واللاكتوز. الجلوكوز هو "السكر" في الجسم. يمكن وصف هيكل الغلوكوز على هيئة أشكال من السلاسل أو الحلقات (بنية حبيسة - سداقية مع خمسة ذرات كربون وأكسجين واحد ؛ وفورانوز - له بنية خماسية تحتوي على أربعة ذرات كربون وأكسجين واحد).

(2) الفركتوز:

يحدث بشكل طبيعي في عصائر الفاكهة والعسل. التحلل المائي من سكر القصب في الجسم ينتج أيضا الفركتوز.

(3) غالباكتوز:

مكون من الجليكوليبيدات والجليكوبروتينات ، يتم تصنيعه في الغدد الثديية وتحلل لجعل اللاكتوز من الحليب.

(رابعا) مانوس:

يتم الحصول عليها على التحلل المائي للمانوسان النبات واللثة. مانوس هو مكون من السكاريد الاصطناعية من الالبان ، الجلوبيولين و mucoproteins.

توجد السفاطات و hexoses في كل من سلاسل مفتوحة وكذلك أشكال حلقة.

السكريات الأحادية المشتقة:

يتم تعديل السكريات الأحادية بشكل مختلف لتشكيل عدد من المواد المختلفة. أهم المشتقات هي:

(ط) Deoxy السكر:

إن إزالة الأكسجين من الريبوز تنتج ديوكسيريبوز. هذا الأخير هو مكون من deoxyribotides وجدت في الحمض النووي.

(2) الأمينات السكرية:

السكريات الأحادية لها مجموعة أمينية - (NH ₂ ). يتكون الجلوكوزامين من الكيتين ، السليلوز الفطري ، حمض الهيالورونيك وكبريتات الكوندريوتين. Galactosamine هو بالمثل مكون من سلفات chondriotin.

(3) حمض السكر:

حمض الأسكوربيك هو حمض السكر. حمض الغلوكورونيك وحمض galacturonic تحدث في عديدات السكاريد المخاطية.

(4) سكر الكحوليات:

ويشارك الجلسرين في تركيب الدهون. مانيتول هو تخزين الكحول في بعض الفواكه والطحالب البني.

II. المركبات السكرية الثنائية:

يتكون السكريات من اثنين من السكريات الأحادية التي انضمت إليها رابطة glycosidic (COC). صيغتها العامة هي C _n (H ₂ O) _n-1 أكثر أنواع الديوكهارايد شيوعا هي المالتوز واللاكتوز والسكروز.

(ط) المالتوز:

يتم تشكيله كمنتج وسيط لعمل amylases على النشا ، ويحتوي على اثنين من بقايا الجلوكوز D في 1 ، 4 الربط. هو موجود في كمية قابلة للكشف في معظم البذور والأنبات التي تنتشر حيث يتم تقسيم النشا.

(2) اللاكتوز:

يوجد في الحليب ولكن لا يحدث في الطبيعة. وينتج D-galactose و D-glucose في التحلل المائي. ولأنه يحتوي على كربون غير طبيعي على بقايا الجلوكوز ، فإن اللاكتوز هو ديساكهارايد مختزل.

(3) السكروز ، أو سكر القصب هو ديكارشيد من الجلوكوز والفركتوز. يسمى التحلل المائي للسكروز إلى D الجلوكوز والفركتوز (D-fructose) في كثير من الأحيان بالتحول ، حيث أنه مصحوب بتغير صافي في الدوران البصري من dextro إلى levo حيث يتشكل الخليط المستوي من الجلوكوز والفركتوز (غالبا ما يسمى هذا المزيج السكر المنقلب) . يتم تحفيز هذا التفاعل عن طريق إنزيمات تسمى invertases. السكروز وفير للغاية في عالم النبات ومألوف كسكر المائدة.

(رابعا) تراهالوز:

يحتوي على اثنين من بقايا الجلوكوز D ، وهو ثنائي السكريد غير قابل للتقلص كما السكروز. هو السكر الرئيسي الموجود في haernolymph العديد من الحشرات.

III. Trisaccharides:

وهناك عدد من السكريات الثلاثية تحدث مجانا في الطبيعة. تم العثور على رافينوز في وفرة في بنجر السكر والعديد من النباتات الأخرى. تم العثور على Melezitose في النسغ من بعض الأشجار الصنوبرية.

IV. السكريات:

تحدث معظم الكربوهيدرات الموجودة في الطبيعة مثل السكريات ذات الوزن الجزيئي العالي. وهي الكربوهيدرات المعقدة التي تتشكل عن طريق البلمرة من عدد كبير من مونومرات أحادية السكاريد. تسمى السكريات أيضًا glycans.

هم طويلة بالسلاسل التي قد تكون متفرعة أو غير متفرعة. عند التحلل المائي الكامل مع الإنزيمات الحمضية أو المحددة ، فإن هذه السكريات تنتج السكريات الأحادية و / أو مشتقات أحادية السكاريد البسيطة. اعتمادا على التكوين ، والسكريات هي من نوعين: homopolysaccharides و heteropolysaccharides.

(1) السكريد homcootaccides أو homoglycans هي تلك الكربوهيدرات المعقدة التي تتشكل عن طريق البلمرة لنوع واحد فقط من مونومرات أحادي السكاريد. على سبيل المثال ، يتكون النشا والجليكوجين والسليولوز من نوع واحد من أحادي السكاريد يدعى الجلوكوز.

اعتمادا على وحدة أحادي السكاريد المعنية ، يسمى السكاريد جلوكان (مصنوعة من الجلوكوز) ، fructan (مصنوعة من الفركتوز) ، xylan (وجود الزيلوز) ، عربان (مصنوعة من arabinose) ، galactan (التي تتكون من الجلاكتوز) ، الخ.

(2) Heterpolysaccharides أو heteroglycans هي تلك الكربوهيدرات المعقدة التي تنتج عن طريق التكثيف إما من مشتقات أحادي السكاريد أو أكثر من نوع واحد من مونومرات أحادي السكاريد ، على سبيل المثال ، الكيتين ، الأجار ، الببتيدوجليكان ، أرابانوغلاكتان ، أرابانوكيلان ، إلخ.

اعتمادا على وظيفتها البيولوجية السكريات هي ثلاثة أنواع التخزين الرئيسية ، الهيكلية و mucopolysaccharides.

A. السكريات تخزين:

هذه السكريات بمثابة الغذاء الاحتياطي. عادة ما يترسب النشا ، الأكثر وفرة في النباتات والجليكوجين في الحيوانات في شكل حبيبات كبيرة في سيتوبلازم الخلايا.

1. النشا:

النشا (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) x هو أهم مصدر غذائي للكربوهيدرات ويوجد في الحبوب والبطاطس والبقول والخضروات الأخرى. النشا الطبيعي غير قابل للذوبان في الماء ويعطي اللون الأزرق بمحلول اليود. وهو ثنائي السكريد متعدد الجليكوسي. يتكون النشا من مكونين هما amylose و amylopectin.

(أ) أميلوز (15-20 ٪):

وهو عبارة عن هيكل حلزوني غير متفرعة يتكون من مخلفات الجلوكوز في ∞-l ، 4 وصلة.

(ب) الأميلوبكتين (80-85 ٪):

ويتكون من سلاسل متفرعة للغاية تحتوي على 24-30 مخلفات جلوكوز في كل سلسلة. يتم توحيد مخلفات الجلوكوز عن طريق ارتباط g (1 -> 4) glycosidic في السلسلة وربط ∞ (1 -> 16) عند نقاط الفرع.

2. الجليكوجين:

هو السكريات التخزينية الرئيسية لخلايا الحيوانات ، النظير للنشا في الخلايا النباتية. الجليكوجين وفير بشكل خاص في الكبد ، حيث قد يصل إلى 10٪ من الوزن الرطب. مثل amyl-pectin ، الجليكوجين هو عديد السكاريد من الجلوكوز D في وصلة ∞ (1 -> 4). ومع ذلك ، فإنه أكثر تفرعات عالية. الفروع تحدث عن كل 8 إلى 12 مخلفات الجلوكوز.

الروابط الفرعية هي β (l -> 6). الجزء المستقيم ملتوي بشكل حلزوني مع كل دور يحتوي على ستة وحدات جلوكوز. المسافة بين نقطتين متفرعتين هي 10-14 مخلفات غلوكوز. يتم تحلل الجليكوجين بسهولة بواسطة ∞ و amylases لإعطاء الجلوكوز والمالتوز على التوالي.

3. إنولين:

وهو السكاريد تخزين fructan من جذور ودرنات من الداليا والنباتات ذات الصلة. لا يتم استقلاب Inulin في جسم الإنسان ويتم ترشيحها بسهولة من خلال الكلى. ولذلك ، فهو يستخدم في اختبار وظائف الكلى ، وخاصة الترشيح الكُبي.

B. السكريات الهيكلية:

هم السكريات التي تشارك في تشكيل إطار العمل الهيكلي لجدران الخلايا في النباتات والهيكل العظمي للحيوانات. السكريات الهيكلية هي من نوعين رئيسيين. الكيتين والسليلوز.

1. كيتين:

وهو نوع من الكربوهيدرات المعقدة من نوع heteropolysaccharide الذي يوجد كمكون هيكلي للجدران الفطرية (السليلوز الفطري) والهياكل الخارجية للحشرات والقشريات. Chitin هو homopolymer N-acetyl-D-glucosamine in β (1 → 4) linkage with unranched configuration.

2. السليلوز:

إن أكثر السوائل الخلوية و السكريات الهيكلية في عالم النبات هي السليلوز ، وهو بوليمر خطي من D-glucose في ارتباط β (1 → 4). السليلوز موجود أيضًا في بعض اللافقاريات المنخفضة. يكاد يكون بالكامل من حدوث خارج الخلية. في حالة التحلل المائي الكامل مع الأحماض القوية ، لا ينتج السليلوز إلا الجلوكوز D ، ولكن التحلل المائي الجزئي يؤدي إلى تقليل التشيلووز ثنائي السماكة الذي يكون فيه الارتباط بين وحدات D-glucose β (1 → 4).

السليلوز غير متصل ب by إما α أو الأميليز. لا تفرز الإنزيمات القادرة على تحلل وصلات السليلوز β (1 → 4) في الجهاز الهضمي لمعظم الثدييات ؛ وبالتالي لا يمكنهم استخدام السليلوز للحصول على الطعام. ومع ذلك ، فإن الحيوانات المجترة ، على سبيل المثال ، يمكن أن تستخدم البقرة السليلوز كغذاء لأن البكتيريا في الكرش تشكل السليلوز الإنزيم الذي يحلل السليلوز إلى D الجلوكوز.

لا تحدث جزيئات السليولوز منفردة بدلاً من ذلك ، حيث يتم ترتيب عدد من السلاسل بطريقة متقاربة مضادة للموازاة. يتم تثبيت الجزيئات معا عن طريق روابط هيدروجينية بين جزيئات بين مجموعة الهيدروكسيل في الموضع 6 من مخلفات الجلوكوز لجزيء واحد وأكسجين جليكوزيدي بين اثنين من مخلفات الجلوكوز في الجزيء المجاور. هناك أيضًا تقوية داخل الجزيئية للسلسلة عن طريق تكوين روابط هيدروجينية بين مجموعة الهيدروكسيل في الموضع الثالث وذرة الأكسجين من المتبقي التالي.

جيم عديدات السكاريد المخاطية:

عديدات السكاريد المخاطية أو الصمغ شائعة جدا في كل من النباتات والحيوانات. أكثر أنواع عديدات السكاريد المخاطية الحامضية هي حمض الهيالورونيك الموجود في معاطف الخلايا وفي المادة الأرضية خارج الخلوية للأنسجة الضامة للفقاريات.

وحدة التكرار لحمض الهيالورونيك هي مركب ديساكهاريد من حمض الغلوكورونيك D و غليكوسامين N-acetyl-D في وصلة β (1 -> 3). عديد السكاريد المخاطي الحامضي الآخر هو شوندروتن الذي تشكّل حامض الكبريتيك شوندرويتين -4-كبريتات و 6 شوندرويتين كبريتات هي المكونات الهيكلية الرئيسية لمعاطف الخلايا والغضاريف والعظام وأنسجة النسيج الضام في الفقاريات.

الأهمية البيولوجية للكربوهيدرات:

1. المصدر الرئيسي للطاقة:

الكربوهيدرات ضرورية للحيوانات لأنها تستخدمها كوقود التنفس. في الخلايا الحيوانية ، تعمل الكربوهيدرات على شكل الجلوكوز والجليكوجين كمصدر مهم للطاقة للأنشطة الحيوية.

2. المكونات الهيكلية للخلايا:

الكربوهيدرات بمثابة مادة هيكلية مهمة في بعض الحيوانات والنباتات ، حيث تشكل إطار السليلوز.

3. الدور الرئيسي في الأيض:

تلعب الكربوهيدرات دورا رئيسيا في عملية التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية والأحماض الدهنية.

4. وظائف خاصة:

بعض الكربوهيدرات لها وظيفة محددة للغاية ، على سبيل المثال ، الريبوز في النيوكليروتينات في الخلايا والجالاكتوز في بعض الدهون.