6-2 الكربوهيدرات

تزود الكربوهيدرات المخلوقات الحية بالطاقة والمواد البنائية، وتتكون من مركبات عضوية تحوي مجموعات هيدروكسيل ومجموعة كربونيل. تنقسم إلى سكريات أحادية مثل الجلوكوز والفركتوز، وثنائية مثل السكروز الناتج عن اتحاد جلوكوز وفركتوز بتفاعل تكثف يطلق ماء ويرتبط برابطة إيثرية، وسكريات عديدة التسكر مثل الجلايكوجين والنشا والسليلوز المكونة من بوليمرات ذات آلاف وحدات البناء. انظر إلى اتحاد الجلوكوز والفركتوز لتكوين السكروز؛ حيث يرتبط السكران برابطة إيثرية وينتج جزيء ماء.

الفكرة الأساسية

تزود الكربوهيدرات المخلوقات الحية بالطاقة والمواد البنائية، وهي مركبات عضوية تضم مجموعات هيدروكسيل $-OH$ ومجموعة كربونيل $C=O$، وتتراوح حجومها بين وحدة بناء واحدة إلى آلاف الوحدات.

الشرح

الكربوهيدرات مركبات عضوية تصنف حسب حجمها وبنائها. السكريات الأحادية أبسط أنواعها، وتحتوي خمس أو ست ذرات كربون مع مجموعة كربونيل ومجموعات هيدروكسيل قطبية تجعلها قابلة للذوبان في الماء ولها درجات انصهار عالية. الجلوكوز سكر سداسي ذو تركيب أيهدي، ويكون بتركيز عال في الدم كمصدر رئيس للطاقة. الجلاكتوز سكر يشبه الجلوكوز ويختلف عنه في اتجاه ذرة الهيدروجين ومجموعة الهيدروكسيل حول إحدى ذرات الكربون. الفركتوز سكر فاكهة سداسي الكربون ذو تركيب كيتوني. توجد السكريات الأحادية في المحاليل المائية في صورة حلقية وسلسلة مفتوحة تتغير باستمرار، وتكون الأشكال الحلقة هي الأكثر استقراراً. السكريات الثنائية تنتج عندما ترتبط سكريات أحادية معاً عن طريق تفاعل التكثف الذي يطلق الماء، لتتكون رابطة إيثرية $C-O-C$. مثالها السكروز الناتج من اتحاد الجلوكوز والفركتوز، واللاكتوز الناتج من اتحاد الجلوكوز والجلاكتوز. السكريات عديدة التسكر هي بوليمرات تحتوي على $12$ وحدة بناء أساسية أو أكثر. مثل الجلايكوجين الذي يخزن الطاقة في الكبد وعضلات الحيوانات، والنشا والسليلوز في النباتات، حيث تصنع النباتات النشا كجزيء طري يذوب في الماء لتخزين الطاقة، بينما السليلوز بوليمر لا يذوب في الماء ويكون الجدران القاسية للخلايا النباتية مثل الخشب، ولا يستطيع الإنسان هضم السليلوز لعدم وجود إنزيمات تستوعبه.

مثال محلول خطوة بخطوة

إذا كان لأحد الكربوهيدرات $2^n$ متشكل محتمل، حيث $n$ تساوي عدد ذرات الكربون في التركيب، فاحسب عدد المتشكلاتها المحتملة لسكريات أحادية تحتوي ست ذرات كربون. الخطوة الأولى: حدد قيمة المتغير $n$ من المعطيات، وهي هنا عدد ذرات الكربون، إذن $n = 6$. الخطوة الثانية: عوض بالقانون المعطى $2^n$. الخطوة الثالثة: احسب الناتج $2^6 = 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 = 64$ متشابهاً أو متشحلاً محتملاً.

أخطاء شائعة

الاعتقاد بأن تفاعل تكثف السكريات الثنائية ينتج عنه استهلاك للماء، والصواب أنه يطلق ماء. الخلط بين النشا والسليلوز من حيث الذوبان في الماء، فالنشا يذوب في الماء بينما السليلوز لا يذوب في الماء. الظن بأن الإنسان يستطيع هضم السليلوز، والصواب أن جسم الإنسان لا يستطيع هضم السليلوز لعدم وجود إنزيمات تستوعبه في مواقعها النشطة.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما اسم الرابطة الجديدة التي تتكون عندما يرتبط سكران أحاديان معا لتكوين سكر ثنائقي؟ الإجابة: الرابطة الإيثرية $C-O-C$. السؤال الثاني: ما الوظيفة الرئيسية للجلايكوجين في جسم الحيوانات؟ الإجابة: تخزين الطاقة ويوجد غالباً في الكبد وعضلات الحيوانات.