اقرأ في هذا المقال
الكربوهيدرات عبارة عن جزيء بيولوجي يتكون من ذرات الكربون (C) والهيدروجين (H) والأكسجين (O)، وعادة ما تكون نسبة ذرات الهيدروجين إلى الأكسجين 2:1 (كما في الماء)؛ وبمعنى آخر باستخدام الصيغة التجريبية Cm (H2O) n، وتوجد بعض الاستثناءات؛ على سبيل المثال (deoxyribose)، وهو مكون سكر في DNA، له الصيغة التجريبية (C5H10O4).
مفهوم مشتقات الكربوهيدرات
غالبًا ما تعني المشتقات في حالة الكربوهيدرات تعديل جزيئات السكر بإضافة بدائل أخرى غير مجموعة الهيدروكسيل، والسكريات الأمينية والسكريات الحمضية والسكريات غير المؤكسدة وكحوليات السكر والجليكوزيلامين وفوسفات السكر هي أمثلة على مشتقات الكربوهيدرات.
وبعد التعديل يشبه جزيء السكر المحول بنية السكر والبدائل المضافة؛ ومع ذلك لم يعد يعتبر سكرًا لأن وظيفته وخصائصه قد تغيرت، وعلى سبيل المثال، لا تزال الكحوليات السكرية ذات مذاق حلو، ولكن لا يمتصها جسم الإنسان تمامًا.
الوظيفة البيولوجية لمشتقات الكربوهيدرات
يحدث الهيبارين من السكر الأميني في الحبيبات داخل الخلايا للخلايا البدينة التي تبطن جدران الشرايين، وعند إطلاقها، تمنع تخثر الدم، ويعد جليكوزيلامين أدينوزين جزءًا مهمًا من بنية الحمض النووي والحمض النووي الريبي، وأيضًا نظرًا للتطبيق الواسع لمشتقات السكر في مناطق مختلفة، يتم تصنيع العديد منها تجاريًا.
أنواع مشتقات الكربوهيدرات
β-D-Glucose
يلعب مشتق الكربوهيدرات هذا دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي، وهو المصدر الرئيسي للطاقة الذي يبدأ عملية التنفس الخلوي، ويتم إنتاجه من خلال التمثيل الضوئي وغالبًا ما يستخدم في المنتجات الغذائية، ويعتبر الكربوهيدرات الأكثر شيوعًا وينتشر أيضًا عبر الدم، ويُعرف باسم سكر الدم ويمكن للجسم تحويله إلى نشا، وكما أنها تستخدم في اختبارات الدم لمرض السكري.
β-D-Glucose 6 Phosphate
له دورًا مهمًا في تحلل السكر، وهو المنتج النهائي بعد تكسير الجلوكوز وتحويله إلى طاقة، وإضافة مجموعة الفوسفات تعطي السكر شحنة سالبة مما يمنع السكريات من عبور الأغشية الدهنية بسهولة، وفي المستويات المرتفعة يمكن أن يمنع هيكسوكيناز الدماغ، ويمكن تحويله إلى نشا أو جليكوجين، حيث يتم تخزينه في الكبد والعضلات.
ويلعب دورًا مهمًا في مستويات الجلوكوز في الدم، ويمكن أن تؤدي المستويات المنخفضة إلى نقص إنزيم نازعة هيدروجين الجلوكوز 6 فوسفات، لكن المرض وراثي، ويؤدي المرض إلى انهيار خلايا الدم الحمراء عند تعرضها لبيئات معينة.
β-D-Glucosamine
هذا أيضًا سكر أميني مهم جدًا في تكوين الدهون والبروتينات، ويمكن أن يشكل هذا أيضًا الكيتين في الهياكل الخارجية للحشرات وكذلك جدران الخلايا للنباتات، وأحد الاستخدامات الشائعة له هو هشاشة العظام، ويساعد في إعادة بناء الغضروف ويستخدم في الطب البيطري، ومن استخداماته الأخرى المساعدة في وظيفة المفصل والنسيج الضام، وكما أنه يساعد في تنظيم الجسم ووظائفه مع (β-D-Glucose 6 Phosphate) في الجسم.
N-Acetyl- β-D-Glucosamine
أيضا هذا السكر ضروري للصحة والوظيفة المثلى في الجسم، ويساعد في الاتصال الخلوي، وكما أنه يلعب دورًا في كيفية تفاعل الجهاز المناعي مع فيروس نقص المناعة البشرية والأورام، ويلعب هذا أيضًا دورًا في هشاشة العظام ويساعد في تكوين الغضاريف.
ولقد ثبت أنه يلعب دورًا في عمل الأعصاب للتعلم في الثدييات، وهذا الجزيء له استخدامات متعددة مثل الحد من امتصاص الكوليسترول وتقليل إفراز الأنسولين، وتم العثور على بعض المستقبلات في الغدة الدرقية لنقل بروتينات اليود، وتوجد في غدد متعددة بالجسم وتلعب دورًا ما في وظيفة العضو، وحمض الموراميك – هذا السكر هو مكون رئيسي لجدران خلايا البكتيريا وهو مشتق من الببتيدوغليكان، ويتم استخدامه في كروماتوغرافيا الغاز للتجارب المعملية.
حمض N-Acetylmuramic
يوجد هذا أيضًا في الببتيدوغليكان لجدران الخلايا البكتيرية. إنه منتج بعد (N-acetylglucosamine) الذي تم تكثيفه بحمض اللبنيك، في البكتيريا، يضيف (phosphophoenolpyruvate) مجموعة (lactyl) إلى C3 من (N-acetylglucosamine)، وتتنافس بيتا لاكتام على الارتباط بالأنزيمات (transpeptidases) التي تحفز روابط التكوين بين سلاسل الببتيد القائمة على حمض (N-acetylmuramic)، وتفتقر الكلاميديا إلى حمض (N-acetylmuramic) في جدرانها الخلوية وهذا هو السبب في أن البنسلين لا يعالج المرض.
β-D-Glucuronate
هذا الجزيء هو جزيء شديد القطبية، ويتم استخدامه لزيادة قابلية الذوبان لبعض الأدوية، ويتم دمجه في البروتيوغليكان ثم يتم دمجه مع هرمونات الستيرويد، ويتشكل هذا الجزيء للمساعدة في جعل المركبات أكثر قابلية للذوبان في الإخراج، والبيليروبين هو أحد الجزيئات الرئيسية التي يجعل هذا الجزيء قابل للذوبان، وهذا المركب مفيد جدا في إخراج الأدوية من الجسم وجعلها قابلة للذوبان بحيث يمكن معالجة الأدوية من خلال الجسم.
β-D-Gluconate
يستخدم كعامل قلوي لعلاج السوائل، ويمكن استخدامه في منتجات التنظيف لأنه يذيب الترسبات المعدنية، وسوف يساعد المحلول القلوي في إذابة المعادن بشكل أسرع، ويمكن استقلابه ببطء إلى بيكربونات، لكن التأثيرات تدوم لفترة أطول، وهو سكر حمضي يتواجد بشكل طبيعي في النباتات والعسل والفواكه، ويمكن تحضيره من خلال تخمير الجلوكوز أيضًا، وعندما يقترن بالكالسيوم، يمكن أن يشكل مادة هلامية لعلاج الحروق التي يسببها حمض الهيدروفلوريك.
ويمكننا القول بأنه تعد الكربوهيدرات واحدة من ثلاثة مغذيات كبيرة في نظامنا الغذائي وتتمثل وظيفتها الرئيسية في توفير الطاقة للجسم، وتوجد في العديد من الأشكال المختلفة، مثل السكريات والألياف الغذائية، وفي العديد من الأطعمة المختلفة، مثل الحبوب الكاملة والفواكه والخضروات.
