معلومة

2.6: الكربوهيدرات - علم الأحياء


الكربوهيدرات لها الصيغة الجزيئية العامة C H2O ، وبالتالي كان يُعتقد في السابق أنها تمثل "الكربون المائي". النشا والسليلوز نوعان من الكربوهيدرات الشائعة. كلاهما جزيئات ضخمة ذات أوزان جزيئية بمئات الآلاف. كلاهما عبارة عن بوليمرات (وبالتالي "السكريات") ؛ أي أن كل منها مبني من وحدات متكررة ، مونومرات ، بقدر ما يتم بناء سلسلة من روابطها. ومونومرات كل من النشا والسليلوز هي نفسها: وحدات السكر الجلوكوز.

السكريات الأحادية

تشترك ثلاثة سكريات مشتركة في نفس الصيغة الجزيئية: C6ح12ا6. بسبب ذرات الكربون الست ، كل منها هو a سداسي.

هم انهم:

  • الجلوكوز، "سكر الدم" ، المصدر المباشر للطاقة للتنفس الخلوي
  • الجالاكتوز، سكر في اللبن (ولبن)
  • الفركتوزوهو سكر موجود في العسل

على الرغم من أن الثلاثة يشتركون في نفس الصيغة الجزيئية (C6ح12ا6) ، يختلف ترتيب الذرات في كل حالة. تُعرف مواد مثل هذه الثلاثة ، والتي لها صيغ جزيئية متطابقة ولكن صيغ هيكلية مختلفة ، باسم الايزومرات الهيكلية. الجلوكوز والجلاكتوز والفركتوز هي سكريات "مفردة" أو السكريات الأحادية. يمكن ربط نوعين من السكريات الأحادية معًا لتكوين سكر "مزدوج" أو سكر ثنائي.

السكريات

ثلاثة أنواع من السكاريد المشترك:

  • السكروز - سكر المائدة العادي = جلوكوز + فركتوز
  • اللاكتوز - سكر رئيسي في الحليب = جلوكوز + جالاكتوز
  • مالتوز - ناتج هضم النشا = جلوكوز + جلوكوز

على الرغم من أن عملية ربط المونومرين معقدة نوعًا ما ، فإن النتيجة النهائية في كل حالة هي فقدان ذرة الهيدروجين (H) من أحد السكريات الأحادية ومجموعة الهيدروكسيل (OH) من الأخرى. الارتباط الناتج بين السكريات يسمى أ رابطة غليكوسيدية. الصيغة الجزيئية لكل من هذه السكاريد هي

[C_ {12} H_ {22} O_ {11} = 2 C_6H_ {12} O_6 - H_2O ]

جميع السكريات شديدة الذوبان في الماء بسبب مجموعات الهيدروكسيل العديدة. على الرغم من أن السكريات ليست وقودًا مركّزًا مثل الدهون ، إلا أنها أهم مصدر للطاقة للعديد من الخلايا. توفر الكربوهيدرات الجزء الأكبر من السعرات الحرارية (4 كيلو كالوري / جرام) في معظم الأنظمة الغذائية ، وتوفر النشويات الجزء الأكبر من ذلك. النشويات هي عديد السكاريد.

السكريات

هناك ثلاثة أنظمة أساسية من البوليمر متعدد السكاريد ذات الأهمية: النشويات والجليكوجين والسليلوز.

النشويات

النشويات عبارة عن بوليمرات جلوكوز. تم العثور على نوعين:

  • أميلوز يتكون من سلاسل خطية غير متفرعة من عدة مئات من بقايا الجلوكوز (الوحدات). ترتبط بقايا الجلوكوز برابطة جليكوسيدية بين ذرات الكربون # 1 و # 4.
  • أميلوبكتين يختلف عن الأميلوز في كونه شديد التشعب. في كل بقايا ثلاثين تقريبًا على طول السلسلة ، ترتبط سلسلة جانبية قصيرة برابطة جليكوسيدية بذرة الكربون رقم 6 (الكربون فوق الحلقة). يبلغ العدد الإجمالي لبقايا الجلوكوز في جزيء الأميلوبكتين عدة آلاف.
نشا البطاطس اميليز

الكربوهيدرات

تصنف الكربوهيدرات إلى نوعين على أساس الوزن الجزيئي.

الجزيئات الدقيقة & # 8211 السكريات الأحادية والسكريات القليلة (بما في ذلك السكريات الثنائية)

الجزيئات الكبيرة & # 8211 السكريات

الجزيئات الدقيقة لها الوزن الجزيئي من & lt 1000 دالتون بينما
تحتوي الجزيئات الكبيرة على & gt 1000 Daltons كوزن جزيئي.

    لماذا نحتاج الكربوهيدرات في طعامنا؟ توفر الكربوهيدرات حوالي 50-70٪ من إجمالي الطاقة. نحتاج إلى متوسط ​​متطلبات الكربوهيدرات لدى الشخص البالغ

هناك ثلاثة أنواع من الكربوهيدرات:

السكريات الأحادية

إنها أبسط كربوهيدرات تحتوي على 3 إلى 7 ذرات كربون. جميعهم من السكريات المختزلة بمجموعات الألدهيد الحرة (- CHQ) أو الكيتون (- CO).

  1. 3-كربون - تروس3ح6ا3) - على سبيل المثال غليسرالديهيد (ألدوز) وديهيدروكسي أسيتون (كيتوز) (حمض الخليك (CH3COOH / C.2ح4ا2) وحمض اللاكتيك لا يعتبر كربوهيدرات)
  2. 4-كربون - TETROSES4ح8ا4) - على سبيل المثال Erythrose & # 8211 an aldose (تشكل مادة خام فورلينين)
  3. 5-كربون - البنتوس5ح10ا5) - على سبيل المثال ريبوز (موجود في RNA ، ATP وفيتامين B2) ، Xylose و Arabinose & # 8211 جميع الألدوز ، Ribulose & # 8211 a ketose.
  4. 6-كربون - شقوق6ح12ا6) - على سبيل المثال الجلوكوز والجالاكتوز والمانوز (جميع سكريات الألدوز) والفركتوز (سكر الكيتوز). يوجد كحول المانوز ، المسمى مانيتول ، في الطحالب البنية.
  5. 7-كربون - الكبد7ح14ا7) - على سبيل المثال Glucoheptose (قد يحدث كل من Pentoses و Hexoses في شكل حلقة وسلسلة مفتوحة)

الجلوكوز - يطلق عليه سكر الدم أو سكر العنب ويوجد في شكلين ، أي على شكل D (Dextro-) و L- شكل (Levo-). جميع السكريات التي تحدث بشكل طبيعي في شكل D. إنه سكر ألدوز.

الفركتوز - يطلق عليه سكر الفاكهة. إنه السكر الأكثر شيوعًا في النباتات. إنه أحلى من بين السكريات الطبيعية. إنه سكر الكيتوز

قلة السكريات

تحتوي على 2 إلى 10 جزيئات أحادية السكاريد.

A. السكريات - تحتوي على عدد 2 من السكريات الأحادية

(ط) المالتوز & # 8211 هو سكر الشعير ويتكون أثناء إنبات البذور النشوية. إنه سكر مختزل. يحتوي على وحدتين α & # 8211 جلوكوز مع α & # 8211 1،4 رابط / رابطة جليكوسيدية

(2) اللاكتوز & # 8211 هو سكر الحليب. كما أنها تقلل السكر. يحتوي على 1α-glucose و 1β-galactose (مع β –1،4-linkage / glycosidic bond). يحتوي اللاكتوز على الحد الأقصى في لبن الأم. الجالاكتوز ، المنتج من هضم الحليب ، هو أيضا من مكونات AgarAgar.

(3) السكروز & # 8211 هو سكر قصب السكر وبنجر السكر. إنه سكر غير مختزل لأنه لا يحتوي على مجموعات ألدهيد أو كيتوز حرة. يحتوي على 1 α-glucose و 1-fructose. (رابط α & # 8211 1-2 / رابطة جليكوسيدية) يسمى الخليط متساوي الجزيئات من الجلوكوز والفركتوز السكر المحول وهو أحلى من السكروز.

(4) Trehalose & # 8211 وهو ثنائي السكاريد (رابط α 1-1) موجود في الكائنات الحية الدقيقة. وهو أيضًا سكر غير مختزل.

(v) Cellobiose & # 8211 يحتوي على وحدتين-glucose (رابط β 1-4). لا يمكن هضمه عن طريق إنزيمات الثدييات.

ب. السكريات الثلاثية & # 8211 أنها تحتوي على 3 السكريات الأحادية ، على سبيل المثال. أنف رافي & # 8211 1 جلوكوز + 1
فركتوز + 1 جالاكتوز

جيم الدكسترين - وهو أيضا قليل السكاريد ويتكون أثناء هضم النشا.

السكريات

  • تتشكل من خلال الانضمام إلى السكريات الأحادية (مونومرات) بواسطة روابط جليكوسيدية بين 1-4 ذرات كربون. (في سلسلة عديد السكاريد يسمى الطرف الأيمن نهاية متناقصة والنهاية اليسرى تسمى نهاية غير مختزلة.
  • فهي غير مختزلة وغير قابلة للذوبان في الماء في الغالب.

نوعان & # 8211 1. تخزين السكريات - على سبيل المثال الجليكوجين والنشا

2. السكريات الهيكلية - على سبيل المثال السليلوز والكيتين

  1. الجليكوجين & # 8211 موجود في الحيوانات (وتسمى أيضًا نشا الحيوانات). وهو مركب ذو سلسلة متفرعة ويحتوي على حوالي 30 وحدة ألفا جلوكوز. يعطي "اللون الأحمر" بمحلول اليود.
  2. نشاء & # 8211 موجود في النباتات. يحتوي النشا الطبيعي على خليط من الأميلوز (10-20٪) والأميلوبكتين (80-90٪) ، الأخير متفرّع وغير قابل للذوبان في الماء. يحتوي أيضًا على جميع α-glucose. (الأميلوز الموجود في النشا مسؤول عن "اللون الأزرق الداكن" مع اليود)
  3. السليلوز
    • يحتوي على جميع بيتا-جلوكوز.
    • إنه المركب العضوي الأكثر وفرة في المحيط الحيوي.
    • وهو عبارة عن عديد السكاريد الليفي ويشكل جدار خلوي في النباتات.
    • تشكل نخالة في غذاء الإنسان.
    • إنه مركب سلسلة مستقيمة (غير متفرعة).
    • تشكل 25 إلى 50٪ من الخشب وحوالي 90٪ من القطن.
    • يحتوي كل جزيء من السليلوز على حوالي 6000 وحدة من السكريات الأحادية (الجلوكوز) ، وبالتالي فهو Homoglycan hexosan.
    • رايون ، حرير صناعي ومجدد ، يتم إنتاجه من السليلوز.

    4. الكيتين & # 8211 يشكل الهيكل الخارجي ، بشكل رئيسي في المفصليات. كما أنه موجود في جدار الخلية للفطريات. وحدتها هي β-N- أسيتيل جلوكوزامين. إنه بوليمر متجانس. يحتوي عديد السكاريد Agar على أكثر من نوع واحد من وحدات السكاريد الأحادي (وبالتالي Heteroglycan). إن عديد السكاريد Inulin (نشا الداليا) عبارة عن بوليمر من الفركتوز (Homoglycan) مع ارتباط β-1،2.

    الكربوهيدرات المترافقة أو المعقدة

    تحتوي على كربوهيدرات مع وحدات غير كربوهيدراتية

    1. البروتينات السكرية - على سبيل المثال ، مستضدات الدم ، والكولاجين ، وبروتين العدسة ، وبروتين الدم ، والهرمونات مثل FSH ، و LH ، و TSH ، و hCG ، وفي أغشية الخلايا.
    2. جليكوليبيدات & # 8211 على سبيل المثال ، مستضدات الدم والألياف العصبية وأغشية الخلايا
    3. عديدات السكاريد المخاطية - على سبيل المثال ، الهيبارين. حمض الهيالورونيك ، السائل الزليلي ، الخلط الحمضي ، جدار الخلية في البكتيريا والصمغ (الجالاكتوز والمانوز). هم موجودون أيضًا في Bhindi (إصبع السيدة) و Isabgol

    اختبار الجلوكوز - اختبار بنديكت ، اختبار فيلينج.

    ربما يعجبك أيضا

    الفسفرة المؤكسدة ، سلسلة النقل الإلكتروني

    إنزيمات


    2.6: الكربوهيدرات - علم الأحياء

    بالنظر إلى أن إنزيم الفوسفوفركتوكيناز -1 (PFK-1) ينظمه الأنسولين ، ولكن ليس عن طريق (de) الفسفرة ، كيف يتم تنفيذ هذا التنظيم؟

    أ. عن طريق زيادة نسخ الجين المشفر لهذا الإنزيم
    ب. عن طريق توظيف إنزيم موجود مسبقًا من Golgi
    ج. عن طريق التنظيم الخيفي عن طريق الفركتوز -2،6-ثنائي الفوسفات
    د. التنشيط بالاشتراك مع IRS-1
    E. تنفصل الوحدة الفرعية المثبطة للإنزيم بعد ارتباط cAMP

    الدورة التعليمية

    هذه الحلقة التنظيمية هي تخصص في الكبد. PFK-2 ، الموجود بشكل رئيسي في الكبد ، هو جزء من إنزيم ثنائي الوظيفة. في وجود الأنسولين ، يتم تنشيط هذا النشاط عن طريق نزع الفسفرة وينتج كميات صغيرة من الفركتوز -2،6-بيسفوسفات (لاحظ التطابق بين PFK- 2 و F- 2 ، 6-bisP ، مقابل الأنزيم الأكثر شيوعًا PFK- 1 و منتجها F- 1 ، 6-bisP).


    ما هي الكربوهيدرات؟

    لنبدأ بتعريف الكربوهيدرات. الكربوهيدرات، أو الكربوهيدرات كما هو معروف بالعامية ، هي جزيئات المركبات العضوية التي تخزن الطاقة المكونة من الكربون والهيدروجين والأكسجين بنسبة 1: 2: 1. لهذا السبب ، تتبع جميع الكربوهيدرات الصيغة التجريبية لـ _ _ <2> O. تتكون جميع الكربوهيدرات من وحدات فرعية من السكر أو مونومرات. نظرًا لأنها جزيئات كبيرة جدًا تتشكل من خلال الانضمام إلى جزيئات أصغر ، فإن الكربوهيدرات تنتمي إلى عائلة الجزيئات الكبيرة.

    من وجهة نظر بيولوجية ، الرئيسية غرض من الكربوهيدرات هو أن الجسم يمكن أن يستخدمها كشكل من أشكال الطاقة السريعة. تشمل الأطعمة الغنية بالكربوهيدرات المعكرونة والخبز والأرز والأطعمة الغنية بالسكر مثل البسكويت والحلوى. هذا هو السبب في تشجيع العدائين والرياضيين الآخرين على ذلك تحميل الكربوهيدرات في الليلة التي تسبق المباريات والأحداث الكبيرة من خلال إقامة حفلات بيتزا ومعكرونة. نظرًا لأنهم يشبعون الكثير من الكربوهيدرات في المساء السابق ، سيكون لديهم مصادر طاقة سريعة جاهزة للاستخدام في اليوم التالي عندما يحتاجون إليها بشدة.

    هناك ثلاث فئات مختلفة من الكربوهيدرات ، بناءً على عدد وحدات السكر الفرعية الموجودة بها.


    وصول

    • APA
    • اساسي
    • هارفارد
    • فانكوفر
    • مؤلف
    • BIBTEX
    • RIS

    في: العوامل الحيوية ، المجلد. 10 ، رقم 1 ، 01/01/1999 ، ص. 1-14.

    مخرجات البحث: المساهمة في المجلة ›المقال› مراجعة الأقران

    T1 - الفركتوز 2،6-بيسفوسفات والتحكم في استقلاب الكربوهيدرات في حقيقيات النوى

    N2 - الفركتوز 2،6-بيسفوسفات هو عامل حيوي مهم داخل الخلايا في التحكم في تدفقات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات في حقيقيات النوى. يتم إنشاؤه من ATP و الفركتوز 6-فوسفات بواسطة 6-فوسفوفروكتو-2-كيناز ويتحلل إلى الفركتوز 6-فوسفات وأيون الفوسفات بواسطة الفركتوز -2،6-بيسفوسفاتاز. في معظم الكائنات الحية ، يتم احتواء هذه الأنشطة الأنزيمية في عديد ببتيد واحد. إن التعديل المتبادل لأنشطة الكيناز والبيسفوسفاتيز بواسطة التعديلات اللاحقة للترجمة يضع مستوى العامل الحيوي تحت سيطرة الإشارات خارج الخلية. بشكل عام ، يتم إنشاء هذه الإشارات استجابةً للحالات التغذوية المتغيرة ، لذلك يلعب الفركتوز -2،6-بيسفوسفات دورًا في تكيف الكائنات الحية والأنسجة داخلها مع التغيرات في الحالات البيئية والاستقلابية. على الرغم من أن الآلية المحددة لعمل الفركتوز -2،6-بيسفوسفات تختلف بين الأنواع وبين الأنسجة ، إلا أن معظمها يتضمن التنشيط الخيفي لـ 6-فوسفوفركتو-1-كيناز وتثبيط الفركتوز-1،6-بيسفوسفاتيز. تنظم هذه الإنزيمات المحفوظة بشكل كبير دورة الفركتوز -6-الفوسفات / الفركتوز- 1.6-بيسفوسفات ، وبالتالي تحدد تدفق الكربون. من خلال التعديل المتبادل لهذه الأنشطة ، يلعب الفركتوز -2،6-ثنائي الفوسفات دورًا أساسيًا في استقلاب الكربوهيدرات حقيقية النواة.

    AB - الفركتوز 2،6-بيسفوسفات هو عامل حيوي مهم داخل الخلايا في التحكم في تدفقات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات في حقيقيات النوى. يتم إنشاؤه من ATP و الفركتوز 6-فوسفات بواسطة 6-فوسفوفروكتو -2-كيناز ويتحلل إلى الفركتوز -6-فوسفات وأيون الفوسفات بواسطة الفركتوز-2،6-بيسفوسفاتاز. في معظم الكائنات الحية ، يتم احتواء هذه الأنشطة الأنزيمية في عديد ببتيد واحد. إن التعديل المتبادل لأنشطة الكيناز والبايفوسفاتيز عن طريق التعديلات اللاحقة للترجمة يضع مستوى العامل الحيوي تحت سيطرة الإشارات خارج الخلية. بشكل عام ، يتم إنشاء هذه الإشارات استجابةً للحالات التغذوية المتغيرة ، لذلك يلعب الفركتوز -2،6-بيسفوسفات دورًا في تكيف الكائنات الحية والأنسجة داخلها مع التغيرات في الحالات البيئية والاستقلابية. على الرغم من أن الآلية المحددة لعمل الفركتوز -2،6-بيسفوسفات تختلف بين الأنواع وبين الأنسجة ، فإن معظمها يتضمن التنشيط الخيفي لـ 6-فوسفوفركتو-1-كيناز وتثبيط الفركتوز-1،6-بيسفوسفاتاز. تنظم هذه الإنزيمات المحفوظة بشكل كبير دورة الفركتوز -6-الفوسفات / الفركتوز- 1.6-بيسفوسفات ، وبالتالي تحدد تدفق الكربون. من خلال التعديل المتبادل لهذه الأنشطة ، يلعب الفركتوز -2،6-ثنائي الفوسفات دورًا أساسيًا في استقلاب الكربوهيدرات حقيقية النواة.


    2.2: كربوهيدرات

    تتكون جميع الكربوهيدرات من ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين وهي عبارة عن ألدهيدات متعددة الهيدروكسي أو كيتونات أو مركبات يمكن تكسيرها لتكوين مثل هذه المركبات. تشمل أمثلة الكربوهيدرات النشا والألياف والمركبات الحلوة المذاق المسماة السكريات والمواد الهيكلية مثل السليلوز. المصطلح الكربوهيدرات يعود أصله إلى التفسير الخاطئ للصيغ الجزيئية للعديد من هذه المواد. على سبيل المثال ، لأن صيغته هي C6ح12ا6، كان يعتقد أن الجلوكوز هو & ldquocarbon hydrate & rdquo مع البنية C6& middot6H2س.

    ما هي المركبات التي يمكن تصنيفها على أنها كربوهيدرات؟

    1. هذه كربوهيدرات لأن الجزيء يحتوي على مجموعة وظيفية ألدهيد مع مجموعات OH على ذرتين كربون أخريين.
    2. هذه ليست كربوهيدرات لأن الجزيء لا يحتوي على ألدهيد أو مجموعة وظيفية كيتون.
    3. هذا هو كربوهيدرات لأن الجزيء يحتوي على مجموعة وظيفية كيتون مع مجموعات OH على ذرتين كربون أخريين.
    4. هذه ليست كربوهيدرات على الرغم من أنها تحتوي على مجموعة وظيفية كيتون ، إلا أن إحدى ذرات الكربون الأخرى لا تحتوي على مجموعة OH مرتبطة.

    ما هي المركبات التي يمكن تصنيفها على أنها كربوهيدرات؟

    النباتات الخضراء قادرة على تخليق الجلوكوز (C6ح12ا6) من ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H2س) باستخدام الطاقة الشمسية في عملية تعرف باسم التمثيل الضوئي:

    (تأتي 686 سعرة حرارية من الطاقة الشمسية.) يمكن للنباتات استخدام الجلوكوز للحصول على الطاقة أو تحويله إلى كربوهيدرات أكبر ، مثل النشا أو السليلوز. يوفر النشا الطاقة للاستخدام اللاحق ، ربما كغذاء للنبات وبذور rsquos ، بينما السليلوز هو المادة الهيكلية للنباتات. يمكننا جمع وأكل أجزاء النبات التي تخزن الطاقة والبذور والجذور والدرنات والفواكه و mdas ومن ثم نستخدم بعضًا من تلك الطاقة بأنفسنا. الكربوهيدرات ضرورية أيضًا لتخليق الأحماض النووية والعديد من البروتينات والدهون.

    لا تستطيع الحيوانات ، بما في ذلك البشر ، تصنيع الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون والماء ، وبالتالي فهي تعتمد على المملكة النباتية لتوفير هذه المركبات الحيوية. نحن نستخدم الكربوهيدرات ليس فقط للطعام (حوالي 60٪ & ndash65٪ من كتلة النظام الغذائي المتوسط) ولكن أيضًا للملابس (القطن والكتان والحرير الصناعي) والمأوى (الخشب) والوقود (الخشب) والورق (الخشب).

    أبسط الكربوهيدرات و mdashthose التي لا يمكن تحللها لإنتاج الكربوهيدرات حتى أصغر و mdashare تسمى السكريات الأحادية. يمكن أن يرتبط اثنان أو أكثر من السكريات الأحادية معًا لتشكيل سلاسل تحتوي من مائتين إلى عدة مئات أو آلاف وحدة أحادية السكاريد. تستخدم البادئات للإشارة إلى عدد هذه الوحدات في السلاسل. تحتوي جزيئات السكاريد على وحدتين أحاديتين السكاريد ، ثلاثي السكاريد تحتوي الجزيئات على ثلاث وحدات ، وهكذا. تسمى السلاسل التي تحتوي على العديد من وحدات السكريات الأحادية المرتبطة ببعضها بعديد السكاريد. يمكن تحلل كل هذه السكريات الأعلى المزعومة إلى السكريات الأحادية المكونة لها.

    لن تتفاعل المركبات التي لا يمكن تحللها بالماء لتكوين مركبين أو أكثر أصغر.


    كيف ترتبط بنية الكربوهيدرات بالوظيفة؟

    يمكن تخزين الطاقة داخل روابط الجزيء. الروابط التي تربط ذرتي كربون أو تربط ذرة كربون بذرة هيدروجين هي روابط عالية الطاقة. كسر هذه الروابط يطلق الطاقة. هذا هو السبب في أن خلايانا يمكن أن تحصل على الطاقة من جزيء الجلوكوز (C6ح12ا6).

    تشكل السكريات المتعددة سلاسل ليفية طويلة قادرة على بناء هياكل قوية مثل جدران الخلايا.


    شاهد الفيديو: Biochem Second - dr. Nisreen -- Carbohydrate 1 الجزء الأول (كانون الثاني 2022).