تقسيم الكربوهيدرات Classification of Carbohydrates

تعريف الكربوهيدرات Carbohydrates

– الكربوهيدرات هي مركبات عضوية تتكون من الهيدروجين والأكسجين.

– وتعرف الكربوهيدرات ، بأنها مشتقات ألدهيدية أو كيتونية لكحولات عديدة الهيدروكسيل (-HO)، أو بأنها المركبات التي تعطي هذه المشتقات بالتحلل المائي لها.

– تتميز بشكل عام بطعم حلو لذلك تستخدم في الأطعمة والأشربة للتحلية.

– تستخدم كلمة سكر بشكل عام في الحياة اليومية للدلالة على السكر المستخدم يومياً وهو السكروز أحد أنواع السكريات ذات الحلاوة الواضحة. وهو ما يدعى أيضا بسكر الطاولة أو سكر الطعام مشابها لاسم ملح الطعام (كلوريد الصوديوم).

– الكربوهيدرات هى عبارة عن الديهيدات أو كيتونات متعددة الهيدروكسيل لها الصيغة العامة CH₂O_)n)

فوائد الكربوهيدرات Carbohydrates

(1) مصدر كبير للطاقة حيث ينتج عن تحللها وأكسدتها طاقة تستخدم فى التفاعلات البيوكيميائية لجميع الكائنات الحية.

(2) تخزن الطاقة الكيميائية المشتقة من الكربوهيدرات على شكل مركبات غنية بالطاقة مثل أدنوسين ثلاثي الفوسفات ATP وكوانسين ثلاثى الفوسفات GTP.

(3) تدخل الكربوهيدرات فى التركيب البنائي لجدار الخلية.

(4) وقود الجهاز العصبي المركزي: حيث لكي يستطيع الدماغ وبقية أجزاء الجهاز العصبي المركزي القيام بوظائفه في تنظيم الجسم، لابد من توفر الجلوكوز لأنه مصدر الطاقة الرئيسي لهذا الجهاز الهام، وإن نقص الجلوكوز في الدم يؤدي إلى ضعف عمليات التفكير والتركيز الذهني وبالتالي تكثر الأخطاء في المواقف التي تحتاج إلى سرعة التفكير وحسن التصرف.

واليوم نأتي إلى موضوع الدرس وهو تصنيف الكربوهيدرات.

تصنيف الكربوهيدرات Classification of Carbohydrates

تقسم الكربوهيدرات إلى ثلاث أصناف رئيسية حسب الوحدات البنائية التي يحتويها السكر كما يلي:

• السكريات الأحادية Monosaccharides
• السكريات الثنائية Disaccharides
• السكريات العديدة polysaccharides 

أولاً/ السكريات الأحادية Monosaccharides

 – هي السكريات التي لا يمكن أن تحلل إلى وحدات أصغر منها بواسطة التحلل المائي وتسمى السكريات البسيطة أحياناً.

– تشمل السكريات الثلاثية (تحتوي على ثلاث ذرات كربون) Trioses والرباعية Tetroses والخماسية Pentoses والسداسية Hexoses 

– تحتوي على مجموعة كربونيل تقع على ذرة كربون مرتبطة بها رابطة مزدوجة بينما بقية ذرات الكربون المرتبطة بروابط أحادية تحمل مجموعة هيدروكسيل

– كما يسمي السكر الأحادي عديد الهيدروكسي ألدهيدي aldose أذا وجدت ذرة الكربونيل في نهاية سلسلة ذرات الكربون ، أما إذا وجدت علي إحدى ذرات الكربون الأخري فتسمي عديد الهيدروكسي كيتوني Ketos

الفعالية البصرية للسكريات الأحادية Optical activity of monosaccharides

– إذا احتوي المركب على ذرة كربون أو أكثر غير متناظرة Asymmetric (ذرة كربون تحتوى على أربع استبدالات مختلفة) فالمركب يكون فعالأً بصرياً Optically active كما هو الحال فى السكريات الأحادية والأحماض الأمينية . 

– وعليه فعندما تمر حزمة لضوء مستقطب من جهاز مقياس الأستقطاب polarimeter على المحلول فإن شعاع الضوء المستقطب إما يدور يميناً فيكون المركب أيمن الدوران ويرمز له (+ أو D) أو يدور يساراً فيكون أيسر الدوران ويرمز له (- أو L) 

– السكر الثلاثي الألدهيدي جليسرالدهيد توجد به ذرة كربون واحدة غير متماثلة أو غير متناظرة هى ذرة الكربون رقم 2 (نجمه) والتى بإستطاعتها تدوير الضوء المستقطب لذلك يوجد هذا المركب بشكل إيزومرين Stereo isomers هما D ، 

أمثلة للسكريات الأحادية

(أ) سكريات خماسية

ومن أمثلتها كما يلي:

• الرايبوز: يدخل فى تركيب الحامض النووي.
• الأرابنوز: يستخدم في أختبارات التخمر للكشف عن البكتيريا.
• اللايوز: يدخل فى تركيب اللايزوفلافين المعزول من العضلات القلبية.

(ب) سكريات سداسية

ومن أمثلتها كما يلي:

• D- جلوكوز: مصدر عظيم للطاقة التى تحتاجها الأنسجة وهو مصدر وقود للدماغ وكريات الدم الحمراء والجلد.
• D- فركتوز: يتحول فى الكبد والأمعاء إلى سكر الجلوكوز حيث يستفيد الجسم منه فى العمليات الآيضية.
• D-جلاكتوز: يتحول إلى سكر الجلوكوز فى الكبد للعمليات الآيضية ويتم بناؤه فى الغدة اللبنية لصنع سكر اللاكتوز فى الحليب. 
  

ثانياً/ السكريات الثنائية Disaccharides

– هي السكريات الناتجة من اتحاد جزأين من السكريات الاحادية السداسية.

– الرمز العام لها C₁₂H₂₂O₁₁ وأهمها السكروز والمالتوز واللاكتوز ، حيث تتحل مائياً إلى وحدتين من السكريات الأحادية.

– هي من السكريات الشائعة فى المملكة النباتية مثل سكر القصب والعنب كما أنها توجد فى الحليب.

أمثلة للسكريات الثنائية

ومن أمثلتها كما يلي:

(1) المالتوز Maltose: سكر العنب

– يتكون المالتوز من جزئيتين من الجلوكوز مرتبطين بواسطة رابطة جليكوسيدية ناتجة من ترابط ذرة الكربون رقم (1) مع ذرة الكربون رقم ( 4) فى الجزئ الآخر وينتج عن هذا الترابط فقد جزئ ماء.

 – كما ينتج المالتوز من هضم النشا النباتي والحيوانى بواسطة إنزيم الأميليز الموجود فى اللعاب والأمعاء ليعطي جزيئين من الجلوكوز 

(2) اللاكتوز Lactose: سكر الحليب

– يوجد فقط فى الحليب ويمكن تحلله إلى جزئ جلوكوز وآخر جلاكتوز بواسطة إنزيم اللأكتيز الموجود فى الأمعاء وهو أنزيم نشط لدي الأطفال الرضع.

– كما يعتبر  اللاكتوز من السكريات المختزلة. 

(3) السكروز Sucrose: سكر القصب

– يتحلل إلى جزئ جلوكوز وآخر فركتوز بواسطة إنزيم السكريز ويطلق عليه أحياناً إنزيم إنفرتيز ، ويوجد إنزيم الانفرتيز فى الأمعاء.

– كما أن السكروز حلو المذاق ويعتبر سكر مختزل.

Sucrose

ثالثاً/ السكريات العديدة Polysaccharides 

– هى عبارة عن سلاسل طويلة مستقيمة أو متشعبة polymer ناتجة عن ترابط نوع واحد من وحدات سكر أحادي متكرر أو أكثر بواسطة رابطة جلايكوسيدية glycosidic bond مع حذف جزئية ماء.

– تقسم السكريات العديدة إلى قسمين بناءاً على تركيبها الكيميائي كما يلي:

(1) السكريات العديدة المتجانسة Homopolysaccarides

– هى سلاسل طويلة مكونة من نوع واحد من السكريات الأحادية.

– من أمثلتها النشا النباتى ( وحدات متكررة من الجلوكوز ) والجلايكوجين (النشا الحيواني)

(2) السكريات العديدة غير المتجانسة Heteropolysaccarides

– هي سلاسل طويلة تحتوي على أكثر من نوع من وحدات السكر المتعدد.

– مثل حامض الهايليورونيك Hyaluronic والهيبارين Heparin