الكربوهيدرات Carbohydrates

اسم الكربوهيدرات يرجع الى احتوائها على ذرات الهيدروجين – الاكسجين –
الكربون , وتكون نسبة الهيدروجين الى الاكسجين كنسبة 2 :1 المميزة للماء

و الصيغة العامة لها(CH2O) ويرجع اليها نسبة الهيدروجين الى الاكسجين وكذلك نسبة الكربون الى الماء وهي 1:2:1

تحتوي الكربوهيدرات على السكاكر البسيطة او الاحادية التي تتحد مع بعضها
لتعطينا جزيئات السكاكر الثنائية , اما السلاسل التي تحتوي على عدد كبير من
احادية التسكر تدعي عديدة التسكر

تستخدم كوقود أو تدخل في تركيب الأغشية والعضيات الخلوية مثل السليولوز في
جدر الخلايا النباتية والجليد الذي يغطي أجسام الحشرات للدعامة والوقاية,
ويخزن الجليكوجين والنشا في الخلايا ليستخدم كوقود.

يعتبر الجلوكوز اكبر مصدر غذائي للخلايا وعن طريق الاكسدة يمكن الحصول على الطاقة وكذلك المواد الاولية لتصنيع مكونات الخلايا

1- السكريات الأحادية Monosaccharides

تمتاز بأنها حلوة المذاق وتذوب في الماء وهي وحدات البناء للسكريات الأكثر
تعقيدا, تتكون من 3الى 6 ذرات كربون وتكون سلاسل غيرمتفرعة وتشمل ثلاثية
الكربون Trioses ورباعية الكربون Tetroses وخماسية الكربون Pentoses
وسداسية الكربون Hexoses وسباعية الكربون Heptoses.

السكريات الخماسية والسداسية توجد في صورتين على شكل حلقة او سلسلة مستقيمة
. وفي المحاليل كلتا الصورتين تكونان في حالة اتزان ولكن الحلقة تسيطر على
السلسلة

احد السكريات السداسية هو الجلوكوز الذي يلعب دورا هاما في كيمياء الخلية
لانه الوقود الرئيسي الذي تقوم الخلية بحرقه لتقوم بانشطتها المختلفة

سكريات سداسية اخرى يمكن ان تتحول الى جلوكوز ثم الى بعض الدهون والبروتينات

2- السكريات الثنائية Disaccharides

بعض السكريات التي تستخدمها الكائنات الحية هي سكريات ثنائية مثل السكروز
(سكر المائدة) واللاكتوز (سكر الحليب) . يتكون السكر الثنائي من اتحاد
جزيئين من السكريات الاحادية بواسطة الرابطة Glycosidic bonds

يتحد جزيئان من السكريات الاحادية ويفقد جزيء ماء ويعرف هذا التفاعل بتفاعل
التكاثف , وفي هذا التفاعل فان مجموعة هيدروكسيل OH تفقد من ذرة كربون 1
لاحد السكاكر وذرة هيدروجين H تفقد من مجموعة هيدروكسيل 2 او 4 او 6 للسكر
الاخر . الذرتين الفارغتين تتحدان لتكونا O-C بين الجزيئين

فالسكروز هو عبارة عن اتحاد سكرين احاديين مختلفين هما الجلوكوز والفركتوز ,
اما بعض السكريات الاخرى مثل المالتوز فهو سكر ثنائي يتم الحصول عليه من
التحلل الانزيمي للنشا ويتركب من وحدتين من الجلوكوز

يمكن للسكر الثنائي ان يتحلل بواسطة الماء الى سكرين احاديين (hydrolysis)

3- السكريات العديدة Polysaccharides

ان النشويات المعقدة تتركب من سكاكر احادية عديدة مرتبطة في سلسلة طويلة
وتدعى بعديدة التسكر . هذه السكريات ترتبط مع بعضها البعض بواسطة الرابطة
الجليكوسيدية مثل السكريات الثنائية

تتالف السكريات العديدة من سلاسل طويلة بعضها متفرع والبعض الاخر مستقيم وتنقسم الى قسمين رئيسين:

1- سكريات عديدة تركيبية Structural polysaccharides

توجد داخل الخلايا أو خارجها وتلعب دور دعامي وحماية بالنسبة للخلية مثل
السليولوز Cellulose الذي يكون الجدار الخلوي في النباتات والمانان Mannan
الذي يدخل في تركيب الجدار الخلوي في خلايا الخميرة والكيتين Chitin الذي
يدخل في تركيب الجدار الخلوي للخلايا الفطرية واصداف مفصليات الارجل , وحمض
الهايالورونيك Hyaluronic acid الذي يدخل في تركيب الانسجة الضامة ,
والببتيدوجليكانات Peptidoglycans التي تدخل في تركيب الجدار الخلوي
للبكتيريا

3- السكريات العديدة Polysaccharides

2- السكريات العديدة الغذائية Nutrient polysaccharides

هذه المجموعة تتكون من معقدات من السكريات الاحادية وتستخدم كمخزون غذائي
في الخلايا حيث يمكن ان تتحول الى سكريات احادية في حالة النشاطات الايضية ,
وتشمل النشا Starch في الخلايا النباتية والبكتيريا والجليكوجين Glycogen
في الخلايا الحيوانية والبراميليوم Paramylum في بعض الاوليات الحيوانية

و تقسم من الناحية الكيميائية الى:

1- سكريات عديدة متجانسة Homopolysaccharides

وتتكون من نوع واحد من السكريات الاحادية (الجلوكوز) فقط مثل السليولوز- النشا- الجليكوجين-البراميليوم

2- سكريات عديدة غير متجانسة Heteropolysaccharides

تتكون من سكريات احادية مختلفة مثل حمض الهايالورنيك والهميسليولوز وبعضها
متفرع والبعض الاخر مستقيم السلسلة وتلعب ادوارا حيوية هامة في النشاط
الحيوي بالخلية

أ- السليولوز Cellulose
من أكثر المركبات العضوية انتشارا في الأرض , يكون الجدر الخلوية في النبات
وله دور دعامي , يتكون السليولوز من جزيئات بوليمرية Polymers تؤلف سلسلة
غير متفرعة تتكون من تكاثف جزيئات سكر الجلوكوز التي ترتبط مع بعضها بروابط
جليكوسيدية

يختلف طول السلسلة من مئات الى عدة آلاف من الوحدات الجليكوسيدية وكل حلقة
بايرونية تلتصق بحوالي 180 درجة عن التي تليها لذلك تاخذ شكل Flip-flop
وتنتظم جزيئاته في الجدار الخلوي للنبات على هيئة الياف متوازية احيانا
ومترابطة عرضيا احيانا اخرى مما يؤدي الى احداث دعامة قوية جدا تحمي الخلية
النباتية

تغلف الياف السليولوز احيانا بمادة تدعى Hemicellulose و تتالف من سلسلة متفرعة من سكريات عديدة من Xylose و Mannose و Galactose

الجدار الخلوي يتكون من عدة طبقات من الالياف وترتبط الجدر الخلوية مع
بعضها البعض عن طريق مادة كربوهيدراتية اخرى تدعي البكتين Pectin وهي
بوليمرات من حمض Galacturonic

ب- الكيتين Chitin
من السكريات العديدة المكونة للتركيب الخارجي لكثير من الكائنات الحية وتكسبها الصلابة وتمنحها الحماية

يوجد بكميات كبيرة في الجليد Cuticle المغطي لأجسام المفصليات Arthropods
مثل الحشرات وبعض الأسفنجيات Sponges و الرخويات Molluscs و الحلقيات
Annelids و يوجد ايضا في جدر الفطريات و بعض الطحالب الخضراء Green algae

التركيب الكيميائي للكيتين يشبه السليولوز والاختلاف بينهما يتمثل في ان
مجموعة الهيدروكسيل 2 استبدلت بمجموعة Acetamide لذلك فالكيتين بوليمر غير
متفرع ويتكون من الاف الوحدات المتكررة المتصلة برابطة الجليكوسيد
Glycosidic β (1-4) bonds

السكريات العديدة الأخرى
ج- حمض الهايالورنيك Hyaluronic acid

من السكريات العديدة غير المتجانسة والمستقيمة , ويتكون من سكريات ثنائية
متكررة من حمض الجلورونيك المرتبطة بروابط جليكوسيدية مع الاستايل جلوكوز
امين و يوجد في الأنسجة الضامة وسوائل المفصل وماء انسان العين والمحافظ
البكتيرية

د- الأنيولين Inulin

من السكريات العديدة الغذائية غير المتفرعة , يوجد في لب بعض النباتات و
يتكون من وحدات متكررة من الفركتوز المتصلة مع بعضها برابطة جليكوسيدية



ﻫ- الجليكوجين Glycogen

من السكريات العديدة الغذائية المتجانسة و المتفرعة و يتكون من وحدات
متكررة من جزيئات الجلوكوز المتصلة بروابط جليكوسيدية و يوجد في معظم
الخلايا الحيوانية وبعض الحيوانات الاولية Protozoa والطحالب

يعتبر الجليكوجين من اهم السكريات العديدة وذلك لوجوده في الخلايا
الحيوانية كمادة تخزينية , حيث يخزن في خلايا الكبد وعضلات الانسان وجميع
الحيوانات الفقارية

ويخضع لعمليات البناء والهدم في نسيج الكبد حيث تنظم الهرمونات ايضه بدقة
ويعتبر المستودع الاساسي لسكر الجلوكوز الذي يجب ان يكون مستواه ثابت في دم
الانسان العادي

الوحدات الجليكوسيدية المتصلة بروابط α (1-4) تنتظم في سلاسل طويلة وتتصل
في اماكن التفرع بروابط α (1-6) مما يؤدي الى تكوين تركيب شجري

و- النشا Starch

النشا من السكريات العديدة الغذائية و يوجد في الخلايا النباتية ومملكة
الأوليات Protista وبعض البكتيريا و يشبه الجليكوجين في بعض الصفات

والنشا في الخلايا النباتية على هيئة حبيبات Granules يمكن مشاهدتها
بالمجهر الضوئي والالكتروني حيث يصل قطر حبيبة النشا في الذرة والبطاطس الى
عدة ميكرونات اما في الكائنات الدقيقة تكون الحبيبات صغيرة

تحتوي حبيبات النشا على نوعين من السكريات العديدة هما Amylose و Amylopectin وتختلف النسبة بينهما حسب مصدر النشا

مكونات النشا من الاميلوز عبارة عن بوليمر غير متفرع من جزيئات الجلوكوز
المتصلة بروابط جليكوسيدية و السلسلة الاميلوزية ذات شكل واحد ملتف التفاف
يساري Left-handed helix

الامايلوبكتين يشبه الجليكوجين في كثير من المميزات ويحتوي على نوعين من
الروابط الجليكوسيدية α(1-4) و α(1-6) وهومتفرع , ومع ذلك فعدد روابط
α(1-6) فيه اقل من الجليكوجين وسلاسله اطول

السكريات العديدة الأخرى

1- المانان Mannan

هو بوليمر متجانس من سكر المانوز يوجد في الجدار الخلوي للخميرة Yeast
ويخزن ايضا في بعض الخلايا النباتية , و يمتاز جزيء المانان بانه متفرع في
جدار خلية الخميرة ولكن اذا وجد في الخلايا النباتية فانه يكون على هيئة
جزيء مستقيم

2- الباراميليوم Paramylum

من السكريات العديدة الغذائية المجانسة و يخزن في خلايا بعض الأوليات مثل
اليوجلينا Euglena وهو غير متفرع ومؤلف من الوحدات الجليكوسيدية ويحتوي
روابط (1-3)

3- الدكستران Dextran

من السكريات العديدة المتفرعة و يوجد على هيئة بوليميرات متجانسة من سكر الجلوكوز يوجد في بعض أنواع اليكتيريا

سكريات مرتبطة مع الدهون أو البروتين

1- بروتيوجليكنات Proteoglycans

يشكل البروتين فيها نسبة قليلة جدا من الوزن الجزيئي وتعرف بالسكريات
المخاطية Mucopolysaccharides مثل الكوندروتين Condrotin الذي يوجد خارج
الخلايا في أنسجة الغضاريف والعظام حيث يكون المادة البينية لهذه الانسجة
الضامة

2- الجليكوبروتين Glycoproteins

تتالف هذه المركبات من السكريات والبروتينات , وجزء السكر يتكون غالبا من
سلاسل قصيرة متفرعة , وتلعب دورا هاما في الخلية وتشمل بعض الأنزيمات
والهرمونات والأجسام المضادة

3- الجليكوليبيدات Glycolipids

تنتج من اتحاد الدهون مع السكريات و جزء السكر قد يكون سكر احادي مستقيم او متفرع , و تدخل في تكوين الأغشية الخلوية