اقسام الكربوهيدرات وخصائصها

اقسام الكربوهيدرات وخصائصها

• أبسط مجموعة من الكربوهيدرات وغالبًا ما تسمى السكريات البسيطة حيث لا يمكن تحللها بشكل أكبر ،  وأكثرها شيوعًا هو الجلوكوز.
• مادة صلبة بلورية عديمة اللون قابلة للذوبان في الماء وغير قابلة للذوبان في مذيب غير قطبي.
• هذه هي المركبات التي تمتلك مجموعة الألدهيد أو الكيتون الحرة.
• الصيغة العامة هي Cn (H2O) ولا CnH2nOn.
• يتم تصنيفها وفقًا لعدد ذرات الكربون التي تحتويها وأيضًا على أساس المجموعة الوظيفية الموجودة ، اعتمادًا على عدد الكربونات الموجودة في السكر ، يمكن أن تُعرف أيضًا باسم ثلاثيات (ثلاثة ذرات كربون) ، وخماسي (خمسة ذرات كربون) ، أو سداسي (ستة ذرات كربون) ،وما إلى ذلك ، وأيضًا كجرعات أو كيتوز اعتمادًا على ما إذا كانت تحتوي على مجموعة ألدهيد أو كيتون.
• أمثلة: الجلوكوز ، الفركتوز ، الإريثرولوز ، الريبولوز .
• الجلوكوز والجلاكتوز والفركتوز عبارة عن أيزومرات أحادية السكاريد ، مما يعني أنها جميعها لها نفس الصيغة الكيميائية ولكنها تختلف هيكليًا وكيميائيًا .
• الصيغة الكيميائية للجلوكوز هي C6H12O6 ، يعتبر الجلوكوز مصدرًا مهمًا للطاقة عند البشر.

• السكريات قليلة السكاريد هي سكريات مركبة تنتج 2 إلى 10 جزيئات من السكريات الأحادية نفسها أو مختلفة عند التحلل المائي.
• يتم ربط وحدات السكاريد الأحادي بوصلة جليكوسيدية.
• بناءً على عدد وحدات السكاريد الأحادي ، يتم تصنيفها أيضًا على أنها ثنائي السكاريد ، وثلاثي السكاريد ، ورباعي السكاريد ، إلخ.
• تُعرف السكريات القليلة التي تنتج جزيئين من السكريات الأحادية على التحلل المائي باسم السكاريد ، وتعرف تلك التي تنتج 3 أو 4 السكريات الأحادية باسم السكريات الثلاثية والسكريات الرباعية على التوالي وما إلى ذلك.
• الصيغة العامة للسكريات هي Cn (H2O) n-1 وصيغة trisaccharides هي Cn (H2O) n-2 وهكذا.
• أمثلة:  السكاريد المشترك اللاكتوز والمالتوز والسكروز ، اللاكتوز هو ثنائي السكاريد يتكون من مونومرات الجلوكوز والجلاكتوز ، يوجد بشكل طبيعي في الحليب ، المالتوز ، أو سكر الشعير ، عبارة عن ثنائي السكاريد يتكون من تفاعل الجفاف بين جزيئين من الجلوكوز.

• تحتوي السكريات المتعددة على أكثر من 10 وحدات أحادية السكاريد ويمكن أن تكون مئات من وحدات السكر في الطول.
• أنها تنتج أكثر من 10 جزيئات من السكريات الأحادية في التحلل المائي.
• تختلف السكريات المتعددة عن بعضها البعض في هوية وحدات السكريات الأحادية المتكررة ، وطول سلاسلها ، وأنواع وحدات ربط الرابطة ودرجة التفرع.
• تهتم في المقام الأول بوظيفتين مهمتين هم الوظائف الهيكلية وتخزين الطاقة.
• يتم إعادة تصنيفها أيضًا اعتمادًا على نوع الجزيئات المنتجة نتيجة التحلل المائي.
• قد تكون عديدات السكاريد المتجانسة ، وتحتوي على السكريات الأحادية من نفس النوع أو السكريات غير المتجانسة ، أي السكريات الأحادية من أنواع مختلفة.
• ومن الأمثلة على عديدات السكاريد المتجانسة النشا والجليكوجين والسليلوز والبكتين.
• عديدات السكاريد المتجانسة هي حمض الهيالورونيك ، كوندرويتين .

تعريف الكربوهيدرات كيمياء

• هيكل سلسلة مفتوحة.
• هيكل Hemi-acetal.
• هيكل هاوورث.
• هيكل السلسلة المفتوحة – هو شكل السلسلة الطويلة المستقيمة من الكربوهيدرات.
• هيكل Hemi-acetal – هنا يتكثف الكربون الأول من الجلوكوز مع مجموعة -OH من الكربون الخامس لتشكيل بنية حلقة.

خصائص الكربوهيدرات

• الأيزومرية المجسمة – الحلاقة المركبة بنفس الصيغة الهيكلية لكنها تختلف في التكوين المكاني. مثال: يحتوي الجلوكوز على اثنين من أيزومرين فيما يتعلق بذرة الكربون قبل الأخيرة. هم D- الجلوكوز و L- الجلوكوز.
• النشاط البصري – هو دوران الضوء المستقطب المستوي (+) الجلوكوز و (-) الجلوكوز.
• أيزومرات Diastereo – هي التغييرات التكوينية فيما يتعلق بـ C2 أو C3 أو C4 في الجلوكوز. مثال: المانوز ، الجالاكتوز.
• Annomerism – هو التكوين المكاني بالنسبة لذرة الكربون الأولى في الألدوز وذرة الكربون الثانية في الكيتوز

• تكوين أوسازون: أوسازون عبارة عن مشتقات كربوهيدراتية عندما تتفاعل السكريات مع زيادة فينيل هيدرازين ، على سبيل المثال جلوكوزازون .
• اختبار بنديكت: تقليل السكريات عند تسخينها في وجود قلوي يتم تحويله إلى أنواع مختزلة قوية تعرف باسم enediols ، عندما يتم تسخين محلول كاشف بنديكت والسكريات المختزلة معًا ، يغير المحلول لونه إلى أحمر برتقالي / أحمر قرميد.
• الأكسدة: تعمل السكريات الأحادية على تقليل السكريات إذا تأكسد مجموعات الكربونيل الخاصة بها لإعطاء الأحماض الكربوكسيلية. في اختبار بنديكت ، يتأكسد D-glucose إلى حمض D-gluconic وبالتالي ، يعتبر الجلوكوز سكرًا مختزلًا.
• التقليل من الكحوليات: يمكن اختزال مجموعات C = O في أشكال الكربوهيدرات ذات السلسلة المفتوحة إلى كحول بواسطة بوروهيدريد الصوديوم ، NaBH4 ، أو الهدرجة الحفزية (H2 ، Ni ، EtOH / H2O) ، تُعرف المنتجات باسم “الألديتول”. 

• معظم السكريات الأحادية لها طعم حلو (الفركتوز أحلى ، 73٪ أحلى من السكروز).
• إنها مواد صلبة في درجة حرارة الغرفة.
• إنها قابلة للذوبان للغاية في الماء: – على الرغم من أوزانها الجزيئية العالية ، فإن وجود أعداد كبيرة من مجموعات OH تجعل السكريات الأحادية أكثر قابلية للذوبان في الماء من معظم الجزيئات المماثلة لها ميغاواط.
• يمكن أن يذوب الجلوكوز بكميات دقيقة من الماء لصنع شراب (1 جم / 1 مل ماء).

أهمية الكربوهيدرات

وظائف الكربوهيدرات

• الكربوهيدرات جزيئات موزعة على نطاق واسع في الأنسجة النباتية والحيوانية في النباتات ومفصليات الأرجل ، الكربوهيدرات من الهياكل الهيكلية ، تعمل أيضًا كاحتياطي غذائي في النباتات والحيوانات ، فهي مصدر مهم للطاقة اللازمة لمختلف الأنشطة الأيضية ، والطاقة مشتقة من الأكسدة.
• تستخدم الكائنات الحية الكربوهيدرات كطاقة يمكن الوصول إليها لتغذية التفاعلات الخلوية ،إنها المصدر الغذائي الأكثر وفرة للطاقة لجميع الكائنات الحية.
• تعمل كمخازن للطاقة والوقود والوسائط الأيضية ،يتم تخزينه كجليكوجين في الحيوانات والنشا في النباتات.
• تعمل الكربوهيدرات المخزنة كمصدر للطاقة بدلاً من البروتينات.
• أنها تشكل مكونات هيكلية ووقائية ، كما هو الحال في جدار الخلية من النباتات والكائنات الحية الدقيقة ، العناصر الهيكلية في جدران الخلايا للبكتيريا (الببتيدوغليكان أو مورين) والنباتات (السليلوز) والحيوانات (الكيتين).
• الكربوهيدرات هي وسيط في التخليق الحيوي للدهون والبروتينات.
• تساعد الكربوهيدرات في تنظيم الأنسجة العصبية وهي مصدر طاقة الدماغ.
• ترتبط الكربوهيدرات بالدهون والبروتينات لتكوين المستضدات السطحية وجزيئات المستقبلات والفيتامينات والمضادات الحيوية.
• تشكيل الإطار الهيكلي للحمض النووي الريبي والحمض النووي  .
• ترتبط بالعديد من البروتينات والدهون ،هذه الكربوهيدرات المرتبطة مهمة في التواصل بين الخلايا وفي التفاعلات بين الخلايا والعناصر الأخرى في البيئة الخلوية.
• في الحيوانات ، هم مكون مهم للأنسجة الضامة.
• تساعد الكربوهيدرات الغنية بالألياف على منع الإمساك.
• كما أنها تساعد في تعديل جهاز المناعة .