الكِيمياء الحياتية Life chemistry

الكِيمياء الحياتية Life chemistry

هي أحد فروع العلوم الطبيعية ويختص بدراسة التركيب الكيميائي لأجزاء الخلية في مختلف الكائنات الحية سواء كانت كائنات دقيقة بكتيريا، فطريات، طحالب أو راقية كالإنسان والحيوان والنبات. ويوصف علم الكيمياء الحيوية أحياناً بأنه علم كيمياء الحياة وذلك نظراً لارتباط الكيمياء  الحيوية بالحياة، فقد ركز العلماء في هذا المجال على البحث في كيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث  البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة.

تتعامل الكيمياء الحيوية بشكل كبير مع التركيب والوظيفة والتداخلات بين مكونات الخلية مثل الدهون والكاربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية وجزيئات حيوية أخرى. تكون بعض هذه الجزيئات كبيرة ومعقدة وتسمى البوليمرات الحيوية (bio polymers)، وهذه تتكون من وحدات متكررة متشابهة تسمى كل وحدة مونومر (Monomer). يحتوي كل جزيء من البوليمرات الحيوية على مجموعات مختلفة من الوحدات، مثلاً يعتبر البروتين بوليمر تتكون وحداته من مجموعة مختلفة من 20 حمض أميني أو أكثر. الكيمياء الحيوية تدرس الخصائص الكيميائية للجزيئات الحيوية الهامة مثل البروتينات وخصوصا التفاعلات التي تحفز عن طريق الإنزيمات. الكيمياء الحيوية المتعلقة بالعمليات الأيضية داخل الخلية والمتعلقة بجهاز الغدد الصماء تمت دراستها بشكل كبير. وهناك مجالات أخرى للكيمياء الحيوية تشمل المادة الوراثية (DNA,RNAA)، ونقل المواد من خلال غشاء الخلية، ونقل  الإشارات.

ماهي اهتمامات علم الكيمياء الحياتية  :

1- دراسة تركيب المواد الكيميائية في الخليه اوالتغيرات التي تطرأعليها والعمليات الحيوية التي تجرى عليها 2- دراسة مكونات النواة والأسس الكيميائية لعلم الوراثة

 3- علم الكيمياء الحيوية هو اساس تقدم الكثير من العلوم الحديثة الأخرى مثل علم الهندسة الوراثية علم زراعة الأنسجه.

 4- يرتبط علم الكيمياء الحيوية بكثير من العلوم الكيميائية الأخرى مثل علم الكيمياء العضويه وعلم الكيمياء التحيليه وعلم الكيمياء الفيزيائية .

 5- يشتمل علم الكيمياء الحيوية على دراسة تركيب المركبات الحيوية المختلفة مثل الكاربوهيدرات -اللبيدات -البروتينات -الفيتامينات -الأحماض النووية.

الكيمياء الحياتية والمادة الحية: ( البروتوبلازم )

المادة الحية تختلف عن الجوامد بما تمتلكه من مقومات الحياة الرئيسية , فهي لها القدرة على النمو والتكاثر واصلاح الخلل الذي قد يقع فيها .

على الرغم من عدم وضوح هذه الخصائص او بعض منها في كل الاوقات وبنفس الدرجة غير انها موجودة بشكل او باخر في كافة الانسجة الحية . اضافة الى ذلك وكما هو معروف لدينا فان العمليات الحيوية من ايض ونمو وتكاثر تجي عادة بسعة كبيرة وفي درحات حرارة منخفضة نسبيا اذ ما قورنت على التفاعلات التي تجري على المواد غير الحية .

ان المحتوى الكيميائي للبروتوبلازم يتالف من الماء والاملاح الاعضوية والمركبات العضوية .

اهمية الماء الفسيولوجية في المادة الحية :

*يعتبر الماء من الجزيئات المهمة الموجودة في الانسجة الحية , وتشكل نسبته فيها حوالي (70-80% ) من وزن معظم الخلايا الحية

* يتميز في معظم الاحيان بوجوده على شكل حر . اذ يقوم باذابة معظم المواد فيها ويمر من الدم الى الانسجة المختلفة وبالعكس , وتعتمد كمينه على مكونات الوجبات الغذائية وكذلك على النشاط الفسيولوجي . اما جزيئة الماء المرتبطة في الخلية فتكون كميتها ثابتة في الانسجة .

* يعمل على تنظيم درجة حرارة الجسم وذلك بسبب ارتفاع جرارته النوعية .

* لها درجة توصيل حرارية عالية تكفل بانتقال الحرارة بسرعة من داخل الجسم الى سطحه .

* للماء حرارة تبخير كامنة عالية تتسبب في استخدام كمية كبيرة من الحرارة لتبخير الماء لتحافظ لتحافظ بالتالي على برودة سطح الجسم .

ان البروتوبلازم اضافة الى الماء فانه يحتوي على اكثر من (60) عنصرا , لا يتوفر منها بصورة دائمة الا حوالي (20) او (22) من هذه العناصر وتوجد عناصر اخرى بكميات ضئيلة جدا وتبلغ نسبة الاملاح اللاعضوية حوالي (1%) من معدل وزن الانسجة الملساء .

الخلية : وهي الوحدة التركيبية لكل الكائنات الحية نباتية كانت ام حيوانية تصنف الخلايا النوعين اساسيين :

  • الخلايا حقيقية النواة
  • بدائية النواة

يتميز النوع الاول من الخلايا بوجود غشاء يفصل بين النواة ومكونات الخلية الاخرى اما النوع الثاني من الخلايا فلا يوجد فاصل بين النواة وبين مكونات الخلية الاخرى .

ان جميع الخلايا الحيوانية والنباتية تعتبر من الخلايا حقيقية النواة

الغشاء الخلوي :

يقوم هذا الغشاء بعدة فعاليات مهمه للخلية وهو من الناحية الميكانكية يعمل على ضم وتماسك الخلية الى بعضها وفي نفس الوقت يسمح احيانا على امتصاص المواد الغذائية الاساسية وتمريرها الى داخل الخلية وفي نفس الوقت يمنع تسرب المواد المطلوبة من قبل الخلية الى خارجها كما يسمح بطرح الفضلات الخلوية ويمنع دخول المواد السامة المميتة وقد وجد ان الغشاء الخلوي يربط بعض المكونات الخاصة مثل الانزيمات يسمح لها باداء دورها الحيوي الهام .

ان التحليل الكيميائي للاغشية الخلوية اظهرت بانها تتكون بصورة رئيسية من المركبات اللبيدية بنسبة (40%) والمركبات البروتينية (60%)  , وقد اطهرت دراسة المجهر الالكتروني ان الطبقة الداخلية والخارجية لغشاء الخلوي تتالف من البروتين الذي يحاط دائما بطبقة مزدوجة من اللبيدات التي تتكون من الفوسفولبيدات , ان الطبقة اللبيدية في الغشاء الخلوي تترتب بطريقة خاصة تجعل المجاميع القطبية فيها تتجه الى الخارج والاحماض الدهنية تتجه الى الداخل حيث تغلف بطبقة البروتين .

النواة : تعتبر النواة مركز المعلومات في الخلية كما انها تحتوي على ما يزيد على (45%) من الاحماض النووية وتمتاز بكثافتها العالية وحجمها الكبير نسبيا لذلك فان عملية فصلها عن بقية محتويات الخلية بطريقة الطرد المركزي اصبحت من العمليات التي تتم بسهولة ويسر .

  • تمتاز جزيئات الDNA في النوات بكونها حاملة للمعلومات الوراثية وفق لترتيب ما تحتويه من قواعد ناتروجينية ضمن هيكلها .
  • تحتوي نوات الخلية على جسم دائري يسمى النوية يتالف من كميات كبيرة من جزيئات RNA . ان معطم RNA تحتوي على RNAالمرسل .

السايتو بلازم : يمثل الطور السائل الموجود في الخلية ويحتوي على عدد من المكونات الذائبة والعالقة ويتالف من خليط غير متجانس من المواد المتنوعة مثل جزيئات البروتينية والاحماض النووية الرايبوزية RNA وسكر الكلوكوز والنفايات الناتجة من الايض مثل اليورية ويضاف اليها عدد من اللكترولينات . ويوجد عدد من الانزيمات الخاصة بايض السكر .

تتواجد في ساتوبلازم الخلية العديد من الجسيمات

  1. المايتوكندريا : تعتبر ثاني اكبر جسيم في الخلية وتركيب المايتوكندريا جسيم غشائي مزدوج ويكون الشكل الداخلي على هيئة منثنيات الى داخل تركيب يشبه الرفوف يحيط بالمايتوكنديا وتسمى مركز توليد الطاقة في الخلية بسبب قابليتها على تصنيع جزيئات ATP  وكذلك تعتبر مكان للعديد من التفاعلات الاكسدة والاختزال كما تساهم في عملية تركيز الايونات ولها القدرة على تنظيم وخروج عدد من الجزيئات من ظمنها جزيئات ATP
  2. الشبكة الاندوبلازمية : وتتميز بتركيبها المعقد المؤلف من الانابيب والحويصلات الصغيرة ويوجد نوعين منها الملساء والخشنة . يتم تخليق جزيئات الستيرويدات واللبيدات والسكريات العالية المعقدة التركيب في الشبكة الاندوبلازمية الناعمة كما يتم التخلص من المركبات والمواد السامة . اما النوع النوع الخشن يحتوي على الرايبوسومات التي تتواجد على السطح ويكون مسؤول على تصنيع البروتين .
  3. الرايبوسومات : تتالف من حبيبات الحامض النووي RNA والبروتين وتعتبر المكان الذي يتم تصنيع الببتيدية المتعددة
  4. اجسام كولجي : وهي عبارة من سلسلة من الاغشية المسطحة ذات انحناءات قليلة قرصية الشكل تقوم بعملية الخزن الاضطراري المؤقتة للبروتينات المصنعة .

 الكاربوهيدرات :                          Carbohydrates

الكاربوهيدرات عبارة عن مركبات كيميائية غذائية متعادلة تتكون من ذرات الكربون والهيدروجين والأوكسجين وان نسبة الهيدروجين الى الاوكسجين كنسبتهما في الماء وهي 2 ذرة هيدروجين:1 ذرة اوكسجين،تكون الصيغة الجزيئية العامة لها هي CX(H2O)Y، .وتمثل الكاربوهيدرات اكبر جزء من الغذاء الحيواني لان ثلاث ارباع المادة الجافة للنباتات تحتوي على كاربوهيدرات ،السكريات الاحادية هي الوحدة الاساسية البنائية لاي مركب كاربوهيدراتي حيث تتكون الكاربوهيدرات من عملية التركيب الضوئي في النبات حيث ان الكلوروفيل (الصبغة الخضراء في النبات ) تلتقط الطاقة الشمسية وتحولها الى طاقة كيميائية من تفاعل CO2  مع الماء داخل خلية النباتات الخضراء لتكوين جزيئة من الكليكوز  وحسب المعادلة التالية:

                                                  6CO2 + 6H2O + 673 Kcal ——-→ C6H12O6 + 6O2

الكاربوهيدرات عبارة عن الدهيدات أو كيتونات متعددة الكربوكسيل أو مواد تنتج عند تحلل هذه المركبات تحللا مائيا.

        الدهيد                                              كيتون

ومثل الالدهايد هو الكلسيرالديهايد Glyceraldehyde أو ان تكون كيتونية مثل داي هيدروكسي اسيتون     Dihydroxyacetone

عندما تكون مجموعة الكربونيل على ذرة الكاربون الطرفية )C1( فمعنى ذلك ان السكر الديهايدي فيطلق علية aldose ) الدوز اما اذا كانت مجموعة الكاربونيل في موقع اخر من السلسلة ( وسطية)

فان السكر يكون كيتوني ويطلق عليه Ketose )كيتوز (مثال على ذلك السكر األلديهايدي األم هو الكلسيرالديهايد Glyceraldehyde ومنه تشتق بقية السكريات الاديهايدية بإضافة مجموعة CHOH  اليه ، أما داي هيدروكسي اسيتون فانة سكر كيتوني ومنه تشتق بقية السكريات الكيتونية األخرى بإضافة مجموعة CHOH إلى السلسلة.

تصنيف الكاربوهيدرات:

الكاربوهيدرات  مصطلح كيميائي يطلق على المواد السكرية ويتكون من جزأين هما ( carbo ) نسبة الى عنصر الكربون الداخل في تركيب المادة وعبارة hydrate معناها الماء في اللغة اللاتينية لان عنصري H2  و     O2 نسبتهما في السكر كنسبتهما في الماء (H2o) تعتبر السكريات المصدر الرئيسي للطاقة وان السكريات الاحادية هي الوحدة الاساسية البنائية لأي مركب كاربوهيدراتي .

ان كلمة سكر (sugar) تطلق على الكاربوهيدرات التي تحتوي على اقل من عشرة سكريات احادية في السلسلة اما  السكريات المتعددة فتطلق على جميع السكريات ماعدا السكريات الاحادية ،اما السكريات المتعددة المتجانسة فتقسم حسب نوع السكر الداخل في تكوينها حيث تتحول الى مكوناتها الاصلية عن طريق تاثير الانزيمات المتخصصة او الاحماض و السكريات المتعددة غير المتجانسة وهي خليط من السكريات المتعددة وتنتج عند التحلل انواع من السكريات الاحادية المختلفة ، ولهذا يمكن تصنيف الكاربوهيدرات الى الاصناف التالية:

اولا :السكريات الاحادية Mono saccharides:

 وهي اصغر جزء كربوهيدراتي موجود في الطبيعة الصيغة العامة هي  Cn(H2O)n حيث ان n  تساوي 3  أو اكثر ويتم تقسيم السكريات الاحادية حسب عدد ذرات الكاربون المكونة لجزيئة السكر وتشمل:

أ-السكريات الثلاثية ذرات الكاربون C3H6O3 (triose )حسب عدد ذرات الكاربون الموجودة في جزيئات السكر ،وهي ناتج وسطي لسكريات اخرى ومنها الكلسير الدهايد وهو Aldos وثاني هيدروكي الاسيتون وهو Ketos.كل ذرة كاربون عدا واحدة تحتوي على مجموعة هيدروكسيل (OH) ومجموعة كاربوكسيل (C=O .

ب- السكريات الرباعية  ذرات الكاربون C4H8O4 (tetrose)،وهي ناتج وسطي لسكريات اخرى

  ومن الأمثلة عليها  سكر التريوز

ج-سكريات خماسية ذرات الكاربون  Pentoses (C5H10O5): قد تكون موجودة بصورة حرة في الطبيعة او تتكون من اثناء عملية التخمر لبعض المنتجات مثل الارابينوزArabenose  الذي يدخل ضمن تركيب الهمسليلوز ويعتبر احد مكونات الصمغ ،الزايلوز     Xylose ويشكل جزءا من الهمسليلوز ،الرايبوز Ribose ويوجد في جميع الخلايا الحية حيث يدخل في تركيب الحامض النووي (RNA).

د- سكريات سداسية ذرات الكاربون Hexoses تكون الصيغة الجزيئية للسكريات السداسية هي  C6H12O6  ومنها:

1-  سكر الكلوكوز Glucoses (سكر القصب)  شكله النقي يكون على شكل بلورات بيضاء لها القابلية على الذوبان في الماء ،يوجد بصورة حرة في الطبيعة مثلا في النباتات والفواكه والخضر والعسل وسائل المخ او مرتبط مع مركبات اخرى ليكون السكريات المتعددة و السكريات المعقدة والكلايكوسيدات

2- سكر الفركتوز Fructose (سكر الفواكه) يكون على شكل بلورات صلبة بيضاء اللون ذات طعم حلو مميز يوجد بصورة حرة او مرتبط  في الخضر والفواكه والعسل

3– سكرالمانوز Mannose :لايوجد بشكل حر في الطبيعة انما يكون مرتبط مع مواد او سكريات اخرى حيث يوجد في الخمائر والفطريات والبكتريا.

هــــ سكريات سباعية ذرات الكاربون  C7H14O7:عباره عن مواد وسطيه في التفاعلات الحيويه للكربوهيدرات مثال السودوهيبتيلوز تم اكتشافه في بعض النباتات ويتكون في الأنسجه الحيويه كمركبات فوسفاتيه.

التشكيل الفراغي :

ان الحرف D هو اختصار لكلمة دكسترو ومعناها اليمين والحرف L اختصار لكلمة ليفو ومعناها اليسار وكلاهما يعبر عن توزيع فراغي معين حول ذرة الكربون وكل توزيع لسكر معين هو عبارة عن مرآة للاخر  ، يكون توزيع ذرات OH  و H حول ذرة الكاربون رقم 2 من السلسلة الكاربونية  وكما يلي :

OH على يمين ذرة كاربون رقم 2 معناها Dextro   (D ) وعلى اليسار فهو Levo  ( L ).

الفعالية الضوئية:

نظرا لوجود الذرات غير المتناظرة في المركبات العضوية المختلفة ومنها السكريات فان هذه المركبات تكتسب الفعالية الضوئية مثلا تستطيع المحاليل السكرية النقية تدوير الضوء عند مروره من خلالها بزاوية ما ثابتة بالنسبة لكل سكر اما باتجاه اليمين فتدعى هذه السكريات يمينية الدوران وتعطي اليها الاشارة (+) مثل (D+) – كليكوز أو باتجاه اليسار فتدعى هذه السكريات يسارية الدوران وتعطى لها الاشارة (-) مثل  (D-) – فركتوز.

الاختلافات الموجودة بين السكريات الاحادية

  1. تختلف في طول السلسلة الكاربونية (عدد ذرات الكاربون)
  2. تختلف في درجة الحلاوة
  3. تختلف في درجة الذوبان
  4. تختلف في درجة الانصهار
  5. تختلف من الناحية الكيميائية حيث تتميز بوجود مشتقات الدهايد الكحولات المتعددة المسماة (الدوزات Aldosis) أو مشتقات كيتونية للكحولات المتعددة المسماة ( كيتوزات Kotosis )
  6. يوجد منها D-Sugars و  L-Sugars (الواحد صورة للاخر)
  7. 7-   يوجد منها    -Dα و   -Dβ ( في التركيب الحلقي)
  8. تتوزع في الفراغ بشكل L أو D
  9. لها فعالية ضوئية اما (+) أو (-)
  10. جميع السكريات الاحادية تحتوي على جذر الدهايد (CHO) أو كيتون (C=O) بصورة حرة وبذلك تعتبر مختزلة

كلسيريل الدهيد(الدوز) (CHO )              ثاني هيدروكي الاسيتون (كيتوز) (C=O )         

من اشهر السكريات الالدوزات ذات C6 هي الكليكوز –المانوز –الكلاكتوز

والكيتوزات ذات C6 هي الفركتوز –

البنية الحلقية :

تتشكل البنية الحلقية في السكريات الاحادية نتيجة اقتراب مجموعة هيدروكسيل ذرة كاربون 4 أو 5 في الدوزات أو ذرة كاربون 5 في الكيتوزات من المجموعة الكربونية حيث ينضم هيدروجين هذا الهيدروكسيل الى اوكسجين المجموعة الكربونية الاولى ويرتبط اوكسجين مجموعة الهيدروكسيل المتقدمة مع الكربون مشكلا جسرا اوكسجينيا وكما موضح حسب الشكل اعلاه.

الخواص العامة للسكريات الاحادية:

1-الخواص الاختزالية:ان السكريات المختزلة تحتوي على مجموعة هيدروكسيد (OH) بشكل حر وتعتبر كافة السكريات الاحادية والثنائية سكريات مختزلة ماعدا سكر السكروز حيث يكون غير مختزل لعدم وجود OH حر ولهذا تستخدم هذه الطريقة للكشف عن السكر في البول حسب المعادلة:

                                 التسخين

سكر الكلوكوز + Cu(OH)2                             Cu2o (اوكسيد النحاسوز راسب احمر)

والسكريات الاحادية اقوى اختزالا من السكريات الثنائية والعديدة والسبب يعود الى زيادة الوزن الجزيئي لهذه السكريات ،اما العديدة التسكر (المعقدة) فليس لها قابلية اختزالية رغم وجود جذور حرة والسبب الحجم الجزيئي الكبير.

2– تاثير المحاليل القلوية:يتحول سكر الكلوكوز والمانوز والفركتوز (سكريات احادية وسداسية ذرات الكربون) كل منها الى الاخر عند اضافتها الى محلول قاعدي ضعيف مثل هيدروكسيد الباريوم Ba(OH)2.

3– تاثير الاحماض :-تبقى السكريات الاحادية ثابتة عند معاملتها مع الاحماض غير العضوية الضعيفة ولكنها تتفاعل مع الاحماض القوية المركزة مع التسخين منتجة مشتقات الفورال التي تعطي عند اضافتها الى الفينولات الوانا مميزة تستخدم في الكشف عن بعض الكاربوهيدرات.

تكوين الروابط الكلايكوسيديه:

ترتبط السكريات الثنائيه والثلاثيه و المتعدده بواسطه روابط كلايكوسيديه وبسبب الشكل الثلاثي الأبعاد للسكريات الاحاديه فان الرابطه ا لكلايكوسيديه ممكن ان تعمل عند اي من الزاويتين تسمى ألفا و بيتا

ثانيا:السكريات الثنائية Disaccharides  (C12H22O11) :

تتكون هذه السكريات من اتحاد جزيئتين من السكريات الاحادية سواء من نفس النوع وتسمى متجانسة أو من نوعين مختلفين وتسمى غير متجانسة  مع طرح جزيئة ماء

2C6H12O6 →2 C12H22O12 +  H2O

ومن هذه السكريات:

أ-سكر السكروز Sucrose  يوجد في القصب والبنجر السكري لذلك يسمى سكر القصب او سكر البنجر اضافة الى وجودة في الجزر والفواكه ،يتكون من اتحاد جزيئة كلوكوز مع جزيئة فركتوز وهو غير اختزالي لعدم وجود مجموعة OH حرة .

ب-المالتوز Maltose : سكر المالتوز يسمى بسكر الشعير او المالت وهو سكر متجانس يتكون من جزيئتين من سكر الكليكوز يمتاز بعدم ذوبانه في الماء وليس له مذاق سكري ،لايوجد بشكل حر في الطبيعة انما ينتج من تحلل النشا والكلايكوجين بواسطة انزيم الامليز او الاحماض المخففة،يصنف ضمن السكريات الاختزالية والرابط بين السكرين هو α 1,4 .

ج-اللاكتوز Lactose : سكراللاكتوز ويسمى بسكر الحليب ،يتكون من جزيئة من سكر الكليكوز وجزيئة من سكر الكلاكتوز ويكون اقل حلاوة من سكر الكليكوز وهو من السكريات الاختزالية.

د-سكر السليوبايوز: لايوجد بشكل حر في الطبيعة وانما يدخل في بناء السليلوز يتكون من جزيئتين من الكليكوز الاصرة هي من نوع β 1,4 وهو من السكريات الاختزالية.

ثالثا: سكريات الثلاثية Trisaccharidse (C18H32O16  )

وهي عبارة عن اتحاد ثلاثة جزيئات من السكريات الاحادية مع طرح جزيئتين ماء وكما يلي

3C6H12O6 → C18H32O16 +  2H2O

ومن هذه السكريات:

  • سكر الرافينوز Raffinose يتكون من جزيئة من سكر الكلوكوز وجزيئة من سكر الفركتوز وجزيئة من سكر الكلاكتوز ،يوجد في قصب السكر والنباتات والمولاس .

رابعا:السكريات الرباعية Trtrasaccharidse

تتكون عند اتحاد اربعة جزيئات من السكريات الاحادية وكما يلي :

4C6H12O6 →2 C24H42O21 +  3H2O

ومن انواعه سكر الستاجيوز الذي يتكون من جزيئة من سكر الكليكوز وجزيئتين من سكر الكلاكتوز وجزيئة من سكر الفركتوز ،يوجد في بذور النباتات البقولية.

خامسا:السكريات المتعددة: تتكون من 10 سكريات احادية و اكثر مرتبطة مع بعضها بواسطة اواصر كلايكوسيدية ،وتمثل اكبر مخزون لامداد جسم الانسان والحيوان بالطاقة اللازمة وتتحلل انزيميا أو كيميائيا الى سكريات احادية وتنقسم الى:

أ–السكريات المتعددة المتماثلة Homopolysaccharidse

تتكون من اتحاد اعداد كبيرة من السكريات الاحادية  (عشرة جزيئات او اكثر) تمتاز بوزن جزيئي عالي وعدم وجود المذاق السكري مثل النشا والسليلوز والكلايكوجين والدكسترين التي تتكون من مئات الجزيئات من الكليكوز مرتبطة باواصر كلايكوسيدية .

السليلوز

وهو مركب معقد غير قابل للذوبان يتكون من السكر الثنائي السليوبيوز المتكون من سكر الكليكوز من نوع D   المرتبط مع بعضها بآصرة كلايكوسيدية من نوع بيتا 4-1 على شكل خطوط وان الياف السليلوز تتماسك مع بعضها بواسطة اواصر هيدروجينية داخلية التي تستمر على نفس السطح مع بقية السلاسل في الاسطح العليا والسفلى لتكون حزما ليفية قوية وبهذا يكون السليلوز مناسبا اكثر للوظيفة البنائية في جدار الخلية النباتية،ويعتبر المركب الرئيسي لجدار الخلية النباتية وهذا يعتمد على أجزاء النبتة وعمرها حيث يترسب بدرجة اكبر في السيقان الخشبية أكثر مما في الأوراق إضافة إلى زيادة ترسبه بتقدم عمر النبات مع تكوين مركب الهمسليلوز و اللكنين ،يتحلل السليلوز بالتسخين في محلول حامضي ليكون الكليكوز ولا يوجد أنزيم في الجهاز الهضمي للحيوان له القدرة على هضم  السليلوز ولكنه يهضم بفعل الأنزيمات المفروزة من قبل أحياء الكرش المجهرية ولاحتوائه على الكليكوز لهذا يعتبر مصدر للطاقة في المجترات (  اذا وجدت انزيمات تحلل السليلوز في الانسان فان مشكلة المجاعة تحل بالتاكيد) حسب الشكل التالي:

النشا:-هو ثاني اهم الكاربوهيدرات في العالم ، هو الطريق الرئيسي لخزن السكر في النبات لذلك يعتبر مصدر للطاقة في الانسان ،النشا ليس جزيئة حقيقية لكنها عبارة عن حبيبات تتكون نوعين مختلفين من الجزيئات هي الاميلوز والاميلوبكتين تخزن في سايتوبلازم الخلية ،قليل الذوبان في الماء كما في الشكل التالي:

 :

  أ—Amyloseالامايلوز  :هو جزيئات على هيئة خطوط تتكون من وحدات الكليكوز مرتبطة باواصر كلايكوسيدية من نوع الفا 4-1 والسكر المكون للاميلوز هو المالتوز

  • Amylopectinالامايلوبكتين

هو النوع الثاني المكون للنشا ،عبارة عن جزيئات الكليكوز المتفرعة المرتبطة باصرة من نوع الفا 4-1

نتيجة عملية هضم الاميلوبكتين  هو المالتوز والايزومالتوز.

العوامل التي تحدد من هضم النشا:

حجم الجزيئات ،نوع النشا ( محتواه من الاميلوز  والاميلوبكتين ) ،تفاعل النشا مع البروتين والدهن ،وجود مضادات التغذية مثل الفايتيت و التانين والسابونين ومثبطات الانزيمات

الكلايكوجين:

تركيب الكلايكوجين مشابه لاميلوبكتين لكنه اكثر تفرعا وهو طريقة خزن الكليكوز في كبد الحيوانات (لتزويد الكليكوز الى الدم عند الحاجة) وفي العضلات كمخزون للطاقة عند انقباض العضلات وهو عبارة عن سلسلة كلايكوسيدية متفرعة تشبه افرع الشجر وتركيبه يشبه الاميلو بكتين لكنه اكثر تفرعا .

ب—:السكريات المتعددة غير المتماثلة او المختلطة Heteropolysaccharides:

تتكون من نوعين أو اكثر من السكريات الاحادية التي توفر الطاقة خارج الخلية لكل انواع الكائنات الحية مثل خلايا البكتريا أو خلايا نسيج الجسم اضافة الى اعطاءها الحماية والشكل لتكوين الخلايا والانسجة والاعضاء  ،تتكون من سكريات احادية مختلفة  مثل حامض Hyaluronic  وحامض glucuronic والهمسليلوز والبكتين  والاصماغ.

الهمسليلوز

مجموعة من الكاربوهيدرات المتعددة غير المتجانسة متفرعة  المرتبطة مع السليلوز واللكنين في جدار الخلية النباتية ،ويسمى أنصاف السليلوز يتكون من سكريات احادية مختلفة هي الارابينوز والزايلوز وهضمه أكثر من السليلوز من قبل الأنزيمات المفروزة من قبل أحياء الكرش المجهرية، غير ذائب في الماء ويذوب في القواعد والاحماض المخففة.

اللكنين

يمثل الجزء الأغلب من جدار الخلية النباتية المكونة للاجزاء المتخشبة من النباتات كالكوالح والقشور والسيقان والاوراق  اضافة مع السليلوز والهمسليلوز ،وتترسب مادة اللكنين بتقدم عمر النبات حتى تعطيه القوة والاسناد لرفع السيقان والبذور عند نضجها وهو مركب معقد غير قابل للهضم بالانزيمات الهاضمة للجهاز الهضمي او انزيمات الاحياء المجهرية ،يحتوي على الكاربون والهيدروجين والاوكسجين لكن نسبة الكاربون اكثر بكثير مما هو عليه في الكاربوهيدرات  مع وجود النتروجين في تركيبه،ولا يعتبر اللكنين من المركبات الكاربوهيدراتية ولكنه يذكر معها بسبب وجوده مع هذه المواد الكاربوهيدراتية ولعلاقته المباشرة مع السليلوز حيث يرتبط بأواصر قوية معه مما يجعل من الصعب على الانزيمات المفروزة من قبل الاحياء المجهرية في الكرش من الاستفادة من السليلوز.

أيض الكاربوهيدرات

الايض:                                                                            Metabolism

هو مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي تتم في خلية الكائن الحي ويقسم الايض الى عملية البناء Anabolism وهو عملية بناء الجزيئات الكبيرة من الجزيئات الصغيرة لغرض المحافظة على تركيب الانسجة. اما عملية الهدم (التكسير) Catabolism فهي عملية تكسير الجزيئات الكبيرة الى جزيئات صغيرة للاستفادة منها في عملية البناء والحصول على الطاقة بشكل ATP.

ايض الكربوهيدرات :                                    Carbohydrate metabolism

تعتبر الكربوهيدرات من المصادر الرئيسية للطاقة في اجسام الكائنات الحية ويتم تمثيلها وتصنيعها في النبات بعملية التمثيل الضوئي اما في الانسان او الحيوان او الكائنات الدقيقة فتؤخذ من المصادر المحيطة بجسم الكائن الحي. ولذلك يعتبر الغذاء هو المصدر الرئيسي للكربوهيدرات بالنسبة للإنسان أو الحيوان حيث تؤخذ على هيئة سكريات عديدة او ثنائية او احادية ثم يتم هضم السكريات العديدة ابتداءا من الفم حيث تتحلل الى سكريات احادية , بعد ذلك يتم امتصاصها عبر جدران الأمعاء الى الدم الذي ينقل 70% منها الى الكبد والباقي الى الانسجة الاخرى في الجسم مثل العضلات والقلب وبعض الأنسجة الاخرى .

وفي هذه الانسجة يتم تمثيل السكريات الناتجة والمنقولة عبر الدم وذلك بدخولها اما في عمليات الهدم لغرض تزويد الجسم بالطاقة او تخزينها على هيئة سكريات عديدة عندما يكون الجسم مكتفيا من الطاقة . ويطلق على عملية الهدم والتخزين (البناء) بالايض او الاستقلاب .

تجري عملية اكسدة المركبات الكربوهيدرات عبر سلسلة من التفاعلات الكيميائية (وليس بتفاعل واحد فقط) ويرافق ذلك تحرير الطاقة الكيميائية المخزونة في تلك المركبات , ونتيجة لتلك العمليات تتكون العديد من المركبات الوسطية التي تسهم في بناء الخلية . وتسبق عملية أكسدة الكربوهيدات عملية تحللها وتحويلها الى جزيئه كلوكوز وقد قسمت التفاعلات التأكسدية (المكونة لعملية التنفس) الى مرحلتين:

  1. مرحلة لا هوائية (Anaerobic) تتضمن عملية التحلل السكري Glycolysis.
  2. مرحلة هوائية (Aerobic) تتضمن دورة كريبس Krebs Cycle.

التحلل السكري Glycolysis:

تحدث عملية التحلل السكري في السايتوبلازم وتسمى بمرحلة التحلل المائي للسكر او مرحلة التخمر , وتتضمن سلسلة من التفاعلات الايضية اللاهوائية التي تتحول فيها جزيئة الكلوكوز الى جزيئتين من حامض البايروفيك Pyruvic acid و 2ATP حيث يمكن ان يتخمر Pyruvic acid  الى حامض اللاكتيك Lactic acid او الكحول الاثيلي وهو ما يعرف بالتخمر fermentation او ان يتم اكسدة حامض البايروفيك بشكل تام (بالظروف الهوائية) الى CO2 مع تحرر كمية كبيرة من الطاقة ATP.ويمكن تلخيص سلسلة التفاعلات الكلية لمسار التحلل السكري بما يلي :

يتم تحفيز جزيئة الكلوكوز بالفسفرة حيث يتحول الى Glucose-6-phosphate وهذا يتحول بفعل انزيم معين الى Fructose-6-phosphate ويعاني الاخير عملية فسفرة ثانية ليتحول الى Fructose-1-6-diphosphate , بعد ذلك تنشطر الجزيئة الاخيرة الى جزيئتين من سكر ثلاثي مفسفر هما Glyceraldehyde phosphate and dihydroxy acetone phosphate حيث لايمكن للجزيئة الثانية ان تستمر في عملية التحلل السكري Glycolysis الا بتحولها الى Glyceraldehyde phosphate وبذلك نحصل على جزيئتين من Glyceraldehyde phosphate الذي بدورة يتحول الى جزيئتين من حامض البايروفيك بسلسلة من التحولات ينتج عنها عدد من وحدات الطاقة ATP .

وبوجود الاوكسجين يتحول حامض البايروفيك الى المرافق الانزيمي Acetyle CoA ثم يدخل في سلسلة من التغيرات داخل المايتوكوندريا ضمن دورة تعرف ب دورة كريبس Krebs cycle .

Glucose + 2ADP +2Pi +2NAD 2 Pyruvate + 2ATP +2NADH + H+

الفرق بين مسار الهدم (التكسير) والبناء:

  1. مسارات الهدم محررة للطاقة حيث تحتاج ADP فتحوله الى ATP وهو مصدر الطاقة المطلوب.
  2. مسارات الهدم تتضمن تفاعلات تأكسدية تشترك فيها مساعدات انزيمات مؤكسدة مثل NAD, FAD, NADP فتحولها الى اشكالها المختزلة في حين التفاعلات البنائية تستخدم NADH, FADH فتحولها الى اشكالها المؤكسدة.
  3. النواتج النهائية والمركبات الوسطية في عملية الهدم هي مواد اولية للبناء.
  4. من الامثلة على مسارات الهدم الكلايكوليزيز ودورة كريبس واكسدة الدهون وتكسير البروتينات ومن امثلة البناء هي بناء البروتينات والكربوهيدرات .

الدهون :                                                                                 Lipids

وهي مجموعة من المركبات العضوية غير المتجانسة التي لا تذوب في الماء لكنها تذوب في المذيبات العضوية مثل الاستون زالكحول والايثر والكلوروفورم والبنزين.

  وضائف الدهون:

  1. تعد الدهون مصدرا كبيرا للطاقة (اكسدة 1 غم من الدهون ينتج 9 كيلوكاليري  بينما اكسدة 1 غم من الكربوهيدرات ينتج 4 والبروتينات تنتج 5.5 )
  2. البروتينات الدهنية Lipoproteinsoteins هي عناصر تركيبية لاغشية الخلية كالنواة والمايكروسوم والمايتوكوندريا وهي المسؤولة عن نقل الدهون في الدم .
  3. تعد الدهون مواد واقية على سطح الكثير من الكائنات الحية .
  4. تعد الدهون منشطرات لكثير من الانزيمات مثل المونواكسجنيديز monooxgenase .
  5. تلعب الدهون المفسفرة phospholipids دورا مهما في نظام نقل الالكترونات من الخلية electron transport system .
  6. تعتبر الاساس في صناعة المواد المنظفة والصابون ومواد الطلاء.

تقسيم الدهون Lipid Classification :

تقسم الدهون الى ثلاثة اقسام :

1- الدهون البسيطة (اللبيدات البسيطة ) Simple lipids :

وتقسم الدهون البسيطة الى نوعين :

الدهون (الشحوم) : وهي عبارة عن استرات الاحماض الدهنية مع الكليسرول وتوجد في الحالة الصلبة عند درجة حرارة الغرفة , اما الزيوت النباتية فتوجد في الحالة السائلة عند درجة حرارة الغرفة لاحتوائها على نسبة كبيرة من الاحماض الدهنية غير المشبعة .

وتتكون الدهون او الزيوت من ارتباط ثلاثة احماض دهنية مع كحول ثلاثي الهيدروكسيل هو الكلسرول وتكون على نوعين اما كليسريدات ثلاثية بسيط او مركبة , والبسيطة منها تتكون من جزيئة الكليسرول مع ثلاثة جزيئات من نفس الحامض الدهني مثل البالمتين (كلسرول + ثلاثة جزيئات من حامض البالمتيك ) وثلاثي الاوليك(الكليسرول + ثلاثة جزيئات من حامض الاوليك) , اما المختلطة منها فمكونة من الكليسرول + ثلاثة جزيئات من الاحماض الدهنية المختلفة مثل بالمتيك و الالوليك و الستيارك , والدهون او الزيوت التي نتناولها في هي من هذا النوع أي انها مختلطة وليست بسيطة .

الحماض الدهنية : يتكون الحامض الدهني من سلسلة هيدروكربونية لها نهاية مثيلية (CH3) ونهاية كاربوكسيلية(COOH):

 وتقسم الى قسمين

  1. الاحماض الدهنية المشبعة : واهمها يحتوي على عدد زوجي من ذرات الكربون.

2.الاحماض الدهنية غير المشبعة: وتحتوي على اواصر مزدوجة واحدة او اكثر.

الاحماض الدهنية المشبعة الواطئة(المتطايرة): وهي التي تحتوي على عدد قليل من ذرات الكربون (4-10) تذوب في الماء وتتطاير عند تقطيرها بالبخار فتسمى متطايرة , وهي سائلة في درجة حرارة الغرفة وذات رائحة نفاثة.

الاحماض الدهنية المشبعة العالية: لا تذوب في الماء بل تذوب بالمذيبات العضوية وتحتوي على اكثر من 10 ذرات كربون وهي مواد صلبة في درجة حرارة الغرفة , وان من اهم الاحماض الدهني التي تدخل في تركيب الدهون تلك التي تحتوي في تركيبها على عدد ذرات كربون اكثر من 16 – 18 مثل البالمتيك والستيارك.

الاحماض الدهني الاساسية : وهي التي لايمكن لجسم الانسان تصنيعها ونقصها يسبب اضرار للجسم لذلك يجب تناولها مع الغذاء وهي التي تحتوي على اكثر من اصرة مزدوجة واحدة وهي لينولنيك , لينوليك , اراشيدونيك .

تفاعلات الاحماض الدهنية بصورة عامة(مشبعة او غير مشبعة) :

1.تتفاعل مع الكحولات وتكون استرات كما في تكوين الدهون :

2.تكوين الاملاح :تتفاعل الاحماض الدهنية مع القواعد (القلويات) وتكون الاملاح وان املاح الاحماض الدهنية المشبعة العالية تسمى الصابون وان بعض هذة الاملاح مثل املاح الصوديوم للاحماض الدهنية (الصابون الصوديومي او البوتاسيومي) تذوب في الماء وتكون رغوة . اما املاح الكالسيوم والمغنسيوم للاحماض الدهنية فأنها لاتذوب في الماء ولا تكون رغوة لذلك وجود الكالسيوم او المغنسيوم في الماء يسبب عسرة في الماء .

3. تتفاعل مع الامونيا وتكون اميدات :

تفاعلات الاضافة للاحماض الدهنية غير المشبعة:تتميز الاحماض الدهنية غير المشبعة بتفاعلات خاصة بها بسبب وجود الاواصر المزدوجة تسمى تفاعلات الاضافة ومنها :

  1. الهدرجة: وهي عملية اشباع الاواصر المزدوجة الموجودة في الاحماض الدهنية غير المشبعة بأضافة الهيدروجين وبوجود العوامل المساعدة فتصبح مشبعة وتتحول من الحالة السائلة الى الحالة الصلبة كما في تحويل الهن النباتي من السائل الى الصلب.

اهميتها: يصبح الدهن المهدرج اكثر مقاومة للتزنخ

اما مضارها : فأن الزيوت المهدرجة تقل قيمتها الغذائية بسبب انخفاض نسبة الاحماض الدهنية الاساسية فيها نتيجة تشبعها بالهيدروجين وكما هو معروف فأن الاحماض الدهنية الاساسية هي تحتوي على اكثر من اصرة مزدوجة والهدرجة تحولها من اساسية الى غير اساسية .

  • اضافة اليود : يتم اشباع الاواصر المزدوجة بأضافة اليود , وعن طريق هذا التفاعل يتم تقدير احد ثوابت الدهون والمسمى الرقم اليودي والذي يعطي فكرة عن عدد الاواصر الزدوجة بالدهن.
  • اضافة الاوكسجين:عند تعرض المادة الدهنية الى الهواء تتأكسد حيث يضاف الاوكسجين الى الاواصر المزدوجة فتتكون بيروكسيدات لا تلبث ان تتحول الى الدهيدات بعد ان تتحلل جزئيا , وينتج عنه تزنخ الدهون والذي يسمى التزنخ التأكسدي

الايزومرات (التشابة) في الاحماض الدهنية :

تتميز الاخماض الدهنية غير المشبعة بوجود متشابهات حيث يختلف وضع الذرات او المجاميع حول الاصرة المزدوجة فمثلا حامض الاوليك يحتوي على اصرة مزدوجة واحدة يكون لة مشابة واحد من نوع cis وفية تكون الذرات او المجاميع على جانب واحد من الاصرة المزدوجة والاخر trans وفية تكون الذرات او المجاميع على جانبي الاصرة المزدوجة( متعاكسة).

ثوابت الدهون : توجد عدة طرق لدراسة صفات الدهون عن طريق قياس ثوابت الدهون وعند حدوث أي تغير في هذه الثوابت يعني تغير في صفات الدهون:

ت الثابت الدهني الاهمية التعريف
1 رقم التصبن يعطي فكرة عن طول سلاسل الاحماض الدهنية الموجودة في الدهن فكلما كانت ذات وزن جزيئي منخفض ازداد عددها بالغرام الواحد من الدهن فيزداد رقم تصبنها وبلعكس هو عدد ملغرامات هيدروكسيد البوتاسيوم اللزمة لتصبن غرام واحد من الدهن
2 رقم الحموضة يعطي فكرة عن التزنخ التحللي للدهن وهو تحلل الدهن الى احماض دهنية وكليسيرول هوعدد عدد مليغرامات هيدروكيد البوتاسيوم الازمة لمعادلة الاحماض الدهنية الحرة في غرام واحد من الدهن
3 الرقم اليودي ويعطي فكرة عن مدى عدم التشبع في بالدهن عدد غرامات اليود اللازمة لتشبع 100 غم من الدهن
4 رقم البيروكسيد يعطي فكرة عن التزنخ التأكسدي بالدهن فالدهن الطازج يتأكسد بالاوكسجين فتتكون بيروكسيدات تقاس كميتها بأضافة يوديد البوتاسيوم فينفصل اليود بكمية مكافئة للبيروكسيد عدد مليلترات محلول 0.02 عياري من ثايوكبريتات الصوديوم اللازمة لمعايرة اليود الناتج من معايرة غم واحد من الدهن بيوديد البوتاسيوم

الشموع Waxes :

 وهي القسم الثاني من اللبيدات البسيطة بعد الدهون والزيوت وهي مواد صلبة قي درجة حرارة الغرفة ولا تذوب في الماء بل بالمذيبات العضوية وتنتشر في المملكة النباتية والحيوانية وتوجد غالبا على الاسطح الخارجية للنباتات والحيوانات وتعمل كغلاف للوقاية وامنع تبخر الرطوبة الداخلية وتساعد على حفض الشعر والريش والصوف في الحيوانات ناعما لينا ولا تتأثر بالحرارة او البكتريا او الضوء والهواء لهذا تكون لها قيمة كبيرة في حماية سطح الحيوان او النبات الخارجي. وهي لبيدات بسيطة تتكون من ارتباط كحول احادي الهيدروكسيل ذو وزن جزيئي عالي مع حامض دهني واحد ذو وزن جزيئي عالي مثل بالميتات الميريسيل (شمع النحل).

2- الدهون المركبة Compound lipids :

 وتتكون من احماض دهنية مرتبطة ببعض المركبات الكحولية (مثل الكلسرول) بروابط ايسترية بالاضافة الى وجود بعض المركبات الكيميائية الاخرى من اهمها:

  1. الدهون الفوسفاتية Phospholipids
  2. الدهون السكرية Glycolipids
  3. الدهون البروتينية Lipoproteins
  4. اللبيدات الكبريتية

الدهون الفوسفاتية Phospholipids: وهي اللبيدات التي تحتوي على مجموعة فوسفاتية او مجموعة فوسفاتية وقاعدة نتروجينية وتقسم الى :

  1. الاحماض الفوسفاتيدية
  2. الفوسفولبيدات احادية الامين (اللسثينات و السيفالينات)
  3. الفوسفولبيدات ثنائية الامين
  4. البلازمالوجينات
  5. فوسفوتيدات الانيوسيتول

الاحماض الفوسفاتية:

وهي كليسريدات ثلاثية مختلطة (دهن او زيت) يحل فيها حامض الفسفوريك محل الحامض الدهني المرتبط بذرة الكربون رقم (3) بالكلسرول فيتكون حامض فوسفاتيديك من نوع الفا او محل الحامض الدهني المرتبط بذرة الكربون رقم (2) فيتكون فوسفاتيديك من نوع بيتا وفي الحالتين يكون الخامض الدهني المرتبط بذرة الكربون رقم (1) مشبع والحامض الدهني الاخر غير مشبع .

الفوسفولبيدات احادية الامين (اللسثينات و السيفالينات):

وهي فوسفولبيدات تكون فيها نسبة النتروجين الى الفسفور 1:1 وهي عبارة عن حامض فوسفاتيديك فية بالقاعدة النتروجينية

وتقسم الى قسمين :

  • اللسثينات مثل السثين
  • السيفالينات مثل السيفالين

الفوسفولبيدات ثنائية الامين (السفنكومايلينات):

وهي فوسفولبيدات تكون فيها نسبة النتروجين الى الفسفور 2 :1 وتتكون من كحول اميني هو السفنكوزين و حامض دهني واحد يرتبط مع مجموعة الامين في الكحول السفنكوزين وقاعدة نتروجينية (كولين) ترتبط بحامض الفسفوريك الذي يرتبط بمجموعة الكحول الاولى في كحول السفنكوزين ويوجد بكثرة في انسجة الجهاز العصبي وفي لبيدات الدم.

الكلايكولبيدات (اللبيدات السكرية): وهي القسم الثاني من اللبيدات المركبة بعد الفوسفولبيدات وهي لبيدات ترتبط معها سكريات احادية سداسية الكربون ولا يحتوي على حامض الفسفوريك ولا قاعدة نتروجينية ومن اقسامها المهمة الكالاكتولبيدات وتسمى السربروسبيدات وتتكون من:

  • كحول اميني سفنكوزين (كما في الفوسفولبيدات ثنائية الامين السفنكومايلينات)
  • حامض دهني واحد يرتبط بمجموعة الامين في كحول السفنكوزين
  • جزيئة كالاكتوز (بيتا) ترتبط بمجموعة الكحول الاولي في كحول السفنكوزين

توجد الكالاكتولبيدات بكميات كبيرة في انسجة المخ وخاصة المادة البيضاء و في الكلية والكبد وكريات الدم الحمراء والرئة وفي البيض ومن الامثلة عليها الكيراسين.

3- اللبيدات المشتقة :

وهي القسم الثالث من اللبيدات بعد اللبيدات البسيطة واللبيدات المركبة وتتكون من التحلل المائي (او تشتق) من اللبيدات البسيطة او المركبة , وتقسم الى :

  • الاحماض الدهنية
  • الستيرولات
  • اللبيدات الملونة
  • الفيتامينات الذائبة بالدهون

الستيرولات: وهي لبيدات مشتقة عبارة عن كحولات صلبة يوجد بشكل حر او مرتبط هع الاحماض الدهنية مكونة استرات الاساس في تركيبها هو حلقة او نواة الستيرول.

الكولسترول :وهو ستيرول حيواني (موجود في المملكة الحيوانية فقط ولا يوجد في المملكة النباتية) وخو دهن صلب ذو 27 ذرة كربون من الانسجة الغنية فيه انسجة المخ والكلية والطحال حيث يوجد فيها حر او غير مرتبط اما في الدم فيوجد بشكل استر مرتبط مع الاحماض الدهنية وتبلغ نسبتة في الدم في الحالة الطبيعية 200 ملغ / 100 مل دم.

اهمية الكوليسترول:

يقوم بنقل الاحماض الدهنية عن طريق الارتباط بها وتكوين استرات

يتحول في الكبد الى حامض الكوليك وهو كوليسترول تنقطع فية السلسلة الكربونية عند ذرة الكربون 24 وتتحول الى مجموعة كربوكسيلية والتي ترتبط بالحامض الاميني كلايسين والحامض الاميني تورين فتتكون الاحماض الصفراوية.

ايض الدهون :                           Lipid metabolism

اللبيدات والتي تضم المركبات السابقة الذكر سواء الكليسيريدات الثلاثية (الدهون الثلاثة) او الدهون الفوسفاتية او الستيرويدات او المركبات الناتجة عن تحللها مثل الاحماض الدهنية او الكليسيرول لها اهمية بيولوجية كبيرة في الكائنات الحية وخاصة الانسان والحيوان . فمثلا الكليسيريدات الثلاثة تعتبر من المصادر الرئيسة للطاقة في جسم الانسان او الحيوان ويمكن تخزينها في الخلايا الدهنية بكميات كبيرة واستخدامها وقت الحاجة.

وتشمل عملية ايض الدهون مايلي :

  1. اكسدة ثلاثي اسيل الكليسيرول (الدهون الثلاثة) وهي من عمليات التكسير للحصول على الطاقة:

الكليسيريدات الثلاثية والتي تخزن في الانسجة الدهنية بكميات كبيرة لها اهمية كبيرة في امداد الجسم بالطاقة ولكي يحصل الجسم على هذه الطاقة والتي هي موجودة في الاحماض الدهنية المرتبطة بالكليسيرول لابد من تحلل هذه الكليسيريدات الثلاثية الى مكوناتها الاساسية وهي الاحماض الدهنية والكليسيرول , ان عملية تحلل هذه المركبات تتم بواسطة بعض الانزيمات والتي تؤثر على الروابط الاسترية مثل انزيم الليبيز والذي يكون في العديد من خلايا الجسم ويقوم بعملية التحلل كما يلي :

بعد ذلك تتم عملية اكسدة هذه الاحماض الدهنية الحرة سواء المشبعة او غير المشبعة ذات السلاسل الطويلة داخل الخلايا الى مركبات صغيرة تسمى الاسيتايل كوانزيم Acetyl-CoA (وتتم العملية بواسطة العديد من الانزيمات المتخصصة في اكسدة الاحماض الدهنية) وينتج عنها كمية كبيرة من الطاقة الكيميائية .

ان المسار الرئيسي لتكسير الاحماض الدهنية هو اكسدة بيتا β-oxidation وهو مسار يتم فية حذف وحدتين من الكربون وكما موضح في الشكل لاكسدة حامض البالمتك وهو من الاحماض الدهنية المشبعة :

وكمامبين في الشكل فأن اكسدة حامض البالمتك تتم بواسطة بعض الانزيمات التي دورها وبأختصار كما يلي :

الانزيم رقم 1: يقوم بتحويل الحامض الدهني الى مركب دهني نشط

الانزيم رقم 2: يقوم بنزع ذرتي هيدروجين من ذرتي الكربون 2 و 3 في الحامض الدهني النشط .

الانزيم رقم 3: يقوم بأضافة جزيئة ماء .

الانزيم رقم 4: يقوم بنزع ذرتي هيدروجين من ذرة الكربون رقم 2.

الانزيم رقم 5: يقوم بشطر المركب الدهني الى مركب يحتوي على ذرتي كربون وهو استيل كوانزيم ومركب اخر (المتبقي) اقل بذرتي كربون عن المركب الاول الذي دخل عملية الاكسدة وهو حامض البالمتك. هذا المركب يدخل في التفاعل الثاني من جديد وهكذا يأخد نفس الدور لينتج المركب الذي يحتوي ذرتي كربون وبهذه الطريقة يحتاج حامض البالمتك الى سبع دورات وينتج عنة ثمانية مركبات من الاستايل كو انزيم A وبهذه الطريقة تتم عملية اكسدة الاحماض الدهنية المشبعة وبطريقة مشابهه الاحماض الدهنية غير المشبعة.

بناء الاحماض الدهنية :

  • يعد الاستايل CoA المادة الاولية لبناء الاحماض الدهنية.
  • تتم بعدة خطوات وتدخل في عملها انزيمات وخاصة (Fatty acid synthetase) ويكون فيها عمليات تكثيف واختزال وازالة ماء واختزال مرة اخرى حيث ينتج الحامض الدهني (مثلا البالمتيك)
  • يتم بناء الاحماض الدهنية في السايتوسول بينما يتم التكسير في المايتوكوندريا .
  • بناء الثلاثي اسيل كليسيرول (الدهون الثلاثية) في السايتوبلازم والمادة الاولية لصناعتها هي كليسيرول -3- فوسفيت.
  • يتم بناء الدهون المفسفرة في الاغشية الخلوية حيث تكون هناك انزيمات مسؤوله عن البناء.
  • يتم البناء الحيوي للكوليسترول في السايتوبلازم واكثر الاعضاء التي يتم فيها بناء الكوليسترول هي الكبد ويعد الاسيتايل CoA هو المصدر الرئيسي للبناء.

البروتينات

تعتبر الاحماض الامينية هي اللبنة الاساسية لبناء البروتينات , كما تعد مواد اولية لتوليد بعض الهرمونات Hormone والبيورينات Purines والبيريمودينات والبورفيرينات والفيتامينات.

ان عدد الاحماض الامينية التي تبنى منها البروتينات في البيعة عشرون حامضا امينيا وتنتج هذه الاحماض الامينية اما عن التحلل الكامل للبروتين او تصنع بالطرق الكيميائية .

تركيب الاحماض الامينية:

تتكون الاحماض الامينية من من ذرة كربون الفا α ترتبط بها اربع مجاميع مختلفة هي :

  1. مجموعة كربوكسيلية
  • مجموعة امينية  – NH 2
  • ذرة هيدروجين -H
  • مجموعات مختلفة يرمز لها بالرمز R وتختلف من حامض اميني الى اخر وتسمى بالسلاسل الجانبية او المجموعات الطرفية.

توجد الاحماض الامينية في المحاليل المتعادلة على هيئة متأينة وفي حالة التأين تكتسب المجموعة الامينية NH2 بروتونات وتتحول الى N H+3 اما مجموعة الكربوكسيل فتقد بروتونا وتتحول الى –coo .

تصنيف الاحماض الامينية:

تعتمد افضل الطرق لتصنيف الاحماض الامينية على قطبية مجاميع R في الماء عند الرقم الهيدروجيني 7 وهناك اربعة اقسام على حسب هذا التصنيف:

  1. احماض امينية ذات سلاسل طرفية غير قطبية وكارهه للماء :

هذة الاحماض قليلة الذوبان في الماء ومن امثلتها :

الانين , فالين , ليوسين , ايسوليوسين , برولين , مثيونين , فنيل الانين , تربتزفان.

  • احماض امينية ذات سلاسل طرفية غير مشحونة ومحبة للماء:

كلايسين , سيرين , ثريونين , سستين , تيروسين , اسبارجين , كلوتامين .

هذه الاحماض اكثر ذوبانية في الماء وذلك لانها تحتوي على مجاميع فعالة لها المقدرة على تكوين روابط هيدروجينية مع الماء .

  • احماض امينية ذات سلاسل طرفية مشحونة بشحنة موجبة عند الرقم الهيدروجيني (7):

لايسين , ارجنين , هستدين .وتسمى هذه الاحماض الامينية بالقاعدية.

  • احماض امينية ذات سلاسل طرفية مشحونة بشحنة سالبة عند الرقم الهيدروجيني (7):

حمض اسبارتيك , حمض كلوتاميك .تسمى هذه الاحماض الامينية بالحامضية.

تفاعلات الاحماض الامينية :

بسبب احتوائها على مجموعة كربوكسيل واخرى امينية فهي امفوتيرية التفاعل , أي انها تتفاعل مع الحوامض بصفتها قاعدة ومع القواعد بصفتها حامض .

ايون زويتر :

هو ذلك الحامض الاميني الذي تكون فية عدد الشحنات الموجبة مساوي لعدد الشحنات السالبة فهو متعادل كهربائيا . ولا ينتقل في المجال الكهربائي الى القطب الموجب ولا الى القطب السالب وكل حامض اميني يكون بشكل ايون زويتر (متعادل كهربائيا) في ال PH المعين الخاص به يسمى هذا ال PH نقطة التعادل الكهربائي لذلك الحامض الاميني .

تفاعلات الاحماض الامينية المعتمدة على مجموعة الكربوكسيل:

  1. مع القواعد مثل NaOH يتكون ملح الصوديوم لذلك الحامض الاميني والذي يتأين الى ايون الحامض السالب وايون الصوديوم الموجب :
  • مع الكحولات ليكون استرات :
  • تكوين امينات اولية: عند تسخين الحوامض الامينية الصلبة بدرجة حرارة عالية تفقد مجموعة CO2 وتتحول الى امين اولي :

تفاعلات الاحماض الامينية التي تعتمد على مجموعة الامين :

  1. تتفاعل مع الحوامض مثل HCL فيتكون هيدروكلوريد الحامض الاميني الذي يتأين الى ايون الحامض الموجب وايون الكلور السالب :
  • انتزاع المجموعة الامينية مع الاكسدة : بواسطة بيروكسيد الهيدروجين او برمنغنات البوتاسيوم او انزيم نازع للمجموعة الامينية (انزيم deaminase) يتحول الحامض الاميني الى حامض كيتوني.

تفاعلات الاحماض الامينية المعتمدة على المجموعة الامينية والمجموعة الكربوكسيلية:

ترتبط الاحماض الامينية مع بعضها بأواصر ببتيدية حيث ترتبط المجموعة الكربوكسيلية في حامض اميني مع المجموعة الامينية في الحامض الاميني المجاور فيتكون ببتيد ثنائي وعند ارتباط ثلاثة احماض امينية مع بعضها بأصرتين ببتيديتين يتكون ببتيد ثلاثي وهكذا تتكون السلسلة الببتيدية حيث تكون مجموعة امينية حرة غير مرتبطة في بداية السلسلة (النهاية اليسرى)ومجموعة الكربوكسيل غير مرتبطة في نهاية السلسلة (النهاية اليمنى)

البروتينات:

تعرف البروتينات بأنها مركبات ذات اوزان جزيئية عالية تتراوح مابين 10000 – 1000000 دالتون مكونة من وحدات الاحماض الامينية الفا مترابطة مع بعضها بواسطة رابط الببتيد.

وظائف البروتينات:

  1. انزيمات: وهي عوامل بيولوجية ويزيد عددها على اكثر من 1500 انزيم كل منها يحفز تفاعلا كيميايئا معينا . مثل رايبونيوكلييز , ديهيدروجنيز , فوسفاتيز هكسوكاينيز.
  2. عناصر تركيبية : تدخل تحت هذا الباب بروتينات مختلفة كالبروتين الليفي المسمى الكولاجين الذي يدخل في تركيب الانسجة الرابطة حيث يساعد على ربط مجاميع الخلايا لتكوين الانسجة في الحيوانات الراقية . وكذلك الالاستين الذي يدخل في تركيب جدران الاوعية الدموية ومن البروتينات التركيبية الاخرى الكيراتين الذي يدخل في تركيب الجلد والشعر والاظافر والريش .
  3. البروتينات الناقلة: هناك مركبات معينة يتم نقلها من نسيج الى اخر بواسطة بروتينات ناقلة فعلى سبيل المثال ينقل الهيموكلوبين الاوكسجين من الرئتين الى الانسجة المختلفة حيث يرتبط الاوكسجين بذرات الحديد الموجودة في مجاميع الهيم الاربعة في جزيئة الهيموكلوبين. كما يتحد الالبومين الموجود في مصل الدم في الاحماض الدهنية الحرة فيتم نقلها بين الانسجة الدهنية والاعضاء الاخرى في الفقريات .
  4. هرمونات : هناك عدد من الهرمونات تعد ذات تركيب بروتيني وعلى العموم فأن الهرمونات هي مركبات تفرز من الغدد الصماء , وتعمل على السيطرة على العمليات الحياتية في الجسم فهرمون الانسولين يفرز من غدة البنكرياس ويقوم بتنظيم العمليات الحياتية لسكر الكلوكوز ونقصة في الانسان يسبب مرض السكر .
  5. عوامل وقائية: لبعض البروتينات وضائف دفاعية ضد الفيروسات والبكتريا الضارة وتسمى هذة البروتينات الاجسام المضادة حيث تتحد مع الاجسام الغريبة التي تدخل الجسم .
  6. البروتينات الخازنة: وهذا النوع من البروتينات يستخدم لخزن المواد الغذائية مثل زلال البيض والحليب الذي يحتوي على الكازين . وبروتينات البذور الغنية بالبروتين كالفاصوليا واللوبيا والبزاليا .
  7. البروتينات المتقلصة: تعمل بعض البروتينات كعناصر اساسية في التقلص والانبساط واهم هذه البروتينات المعروفة الاكتين والمايوسين كعنصرين اساسين للجهاز الحركي العضلي.
  8. بروتينات لصيانة الضغط الاوزموزي واس ايون الهيدروجين : تؤدي بروتينات بلازما الدم وخصوصا الالبومين , دورا مهما للمحافظة على الضغط الاوزموزي للخلايا النسيجية وابقاء الاس الهيدروجيني بالمعدل الطبيعي 7.4 PH لاستمرار الحياة في الخلية.

البروتينات مركبات عضوية معقدة تتكون من اتحاد أعداد كبيرة من الاحماض الامينية من نوع الفا مع بعضها بأواصر ببتيدية . يدخل في تركيبها عشرون حامض اميني ولكن بنسب مختلفة , فنوعية الاحماض الامينية ونسبة كل حامض اميني وتسلسلها بالسلسلة الببتيدية هو الذي يحدد نوع البروتين .

تحتوي البروتينات على الكربون ونسبتة 45 – 55% والهيدروجين 6- 18% و الاوكسجين 19 – 25% والنتروجين 14 –  20% و الكبريت 0 – 4%

وهي ذات اوزان جزيئية عالية مثلا الوزن الجزيئي لكلوبيولين الحليب 35000 دالتون والهيموكلوبين 68000 , وبسبب وزنها الجزيئي الكبير فهي لا تنفذ من الاغشية نصف الناضحة حيث تستخدم هذه الخاصية عن المركبات الاخرى . تختلف البروتينات في نوع المحاليل التي تذوب فيها بسبب الاختلاف الكبير في تركيبها وهي تتميز بنشاطها الضوئي لاحتوائها على ذرات كربون غير متناظرة موجودة في الاحماض الامينية الداخلة في تركيبها فالاحماض الامينية ما عدا الكلايسين تحتوي على ذرات كربون غير متناظرة وهي نشطة ضوئيا ولكل بروتين انحراف خاص به . معضم البروتينات تعكس الضوء المستقطب الى اليسار (-) اما الكلوبيولين فهو من البروتينات القليلة التي تعكس الضوء الى اليمين (+).

شكل وبناء جزئ البروتين:

توجد اربعة انواع او تركيب في بناء البروتين:

  1. التركيب الاولي : ويمثل هيكل السلسلة الببتيدية وما يتصل بها من ذرات ومجاميع ويتحدد فيه نوع الاحماض الامينية الموجودة في البروتين ونسبة كل حامض اميني وتسلسل او تتابع كل الاحماض الامينية في السلسة الببتيدية ويتمثل كل ذلك في سلسلة البروتين المفتوحة حيث ترتبط الاحماض الامينية مع بعضها بأواصر ببتيدية ولا توجد أي اواصر اخرى .
  • التركيب الثانوي: ويمثل التركيب التكويني للسلسة او السلاسل الببتيدية ويكون على نوعين :

الفا: وفية تلتف سلسلة ببتيدية واحدة بشكل حلزوني حول محورها الطولي.

بيتا: وفية اما ان تلتف اكثر من سلسلة ببتيدية واحدة بصورة حلزونية حول محورها الطولي اذ تلتصق السلاسل الببتيدية بصورة طولية موازية لبعضها مكونه صفيحه مصطحة وفي النوعيين الفا او بيتا تثبت اجزاء السلسلة او السلاسل الببتيدية اواصر هيدروجينية.

التركيب الثالثي : ويمثل الشكل المجسم ثلاثي الابعاد للبروتين وفية تلتف سلسلة ببتيدية واحدة التفافات مختلفة وعلى اكثر من محور واحد لتكوين مركب معقد صلب نوعا ما ثلاثي الابعاد وهذه التراكيب تثبتها الاواصر التالية :

الاواصر الهيدروجينية

اواصر ايونية مثل الاواصر بين المجاميع الحامضية والقاعدية

اواصر ثنائية الكبريت

اواصر بين المجاميع الكاره للماء

التركيب الرباعي:

تظهر البروتينات المحتوية على اكثر من سلسلة ببتيدية متعددة واحدة مستوى اخر من التنظيم البنائي يطلق علية التركيب الرباعي ويشير هذا التركيب الى كيفية ارتباط السلاسل مع بعضها البعض ويطلق على كل سلسلة ببتيدية متعددة في التركيب الرباعي بالوحدة الفرعية Subunit .ومن الامثلة على التركيب الر باعي هو تركيب الهيموكلوبين الذي ينقل الاوكسجين في الجسم حيث يتركب من اربع وحدات فرعية او اربع سلاسل ببتيدية.

تقسيم البروتينات:

تنقسم البروتينات من حيث تركيبها الى ثلاثة اقسام رئيسة:

البروتينات البسيطة – البروتينات المركبة – البروتينات المشتقة

  1. البروتينات البسيطة:

وهي عبارة عن البروتينات المتكونة من احماض امينية فقط وغير مرتبطة بمركبات اخرى وعند تحللها فأنها تنتج خليطا من الاحماض الامينية . وتنقسم البروتينات البسيطة على شكلها الى قسمين رئيسين:

  1. البروتينات الليفية: وهي عبارة عن بروتينات على شكل الياف ولا تذوب في الماء كما انها لا تهضم ومن امثلتها الكولاجين وهو من المكونات الرئيسية للانسجة الضامة للغضاريف – والاستين الذي يوجد في العضلات والكرياتين الموجود في الشعر والاظافر.
  2. البروتينات الكروية : وتتكون من سلاسل ببتيدية متعددة منطوية بشدة لتكون كرات متراصة , وتذوب اغلب البروتينات الكروية في المحاليل المائية ومعظم الانزيمات المعروفة عبارة عن بروتينات كروية وكذلك المضادات الحيوية. وتشمل البروتينات الكروية الالبومينات مثل البومين البيض والكلوبيولينات مثل كلوبيولين الدم .
  3. البروتينات المرتبطة:

وتتكون من بروتينات بسيطة مرتبطة بمركبات غير بروتينية ويسمى الجزء غير البروتيني بأسم المجموعة المرتبطة وتقسم هذة البروتينات الى :

  1. البروتينات النووية Nucleoproteins:

وهي بروتينات بسيطة مثل الهستونات مرتبطة مع حامض نووي (RNA,DNA) وهي توجد في انوية الخلايا وفي السايتوبلازم والمايتوكوندريا.

البروتينات الفوسفاتية :

  • وهي بروتينات بسيطة مرتبطة مع حامض الفوسفوريك بروابط استرية ومن امثلتها كازين الحليب .
  • البروتينات الكربوهيدراتية Glycoproteins:

وفي هذة الحالة تكون المجموعة المرتبطة عبارة عن كربوهيدرات ومن امثلتها الميوسين الموجود في اللعاب.

  • البروتينات الملونة Chromoproteins:

وهو عبارة عن بروتين بسيط مرتبط مع مركب ملون ومن امثلتها الهيموكلوبين والسايتوكروم .

  • البروتينات الدهنية lipoproteins:

وهي عبارة عن بروتينات بسيطة مرتبطة مع الدهون وتوجد في مصل الدم والمخ والانسجة العصبية.

  • البروتينات المعدنية:

وهي عبارة عن بروتينات بسيطة مع ايونات غير عضوية مثل المغنيسيوم والكالسيوم ومن امثلتها العديد من الانزيمات التي تحتاج الى هذة الايونات في عملها.

  • البروتينات المشتقة:

وهي البروتينات التي تتكون نتيجة تأثير بعض العوامل الطبيعية او الكيميائية على البروتينات وتغير من تركيبتها الطبيعية ولكنها تحتفظ بخواصها العامة ومن امثلتها الببتون Peptones والبروتيوسس Proteoses .

تغير الصفات الطبيعية للبروتينات (المسخ) denaturation of proteins:

يتضمن المسخ التغيرات التي تطرأ على جزيئة البروتين من النواحي الفيزيائية والكيميائية والخواص الحياتية , ان العوامل المسببة لمسخ البروتين تشمل مايأتي :

  1. تعرض البروتين الى درجة حامضية او قاعدية عالية جدا
  2. التعرض لدرجات الحرارة العالية (تصلب بياض البيض)
  3. التعرض للاشعة فوق البنفسجية
  4. التعرض للموجات فوق الصوتية
  5. الرج والتحريك القوي لمحلول مائي من البروتين مما يتولد عن ذلك فقاعات ورغوة على سطح البروتين
  6. تعرض البروتين الى تراكيز عالية من مركبات قطبية كاليوريا التي تعمل على تحطيم الروابط الهيدروجينية
  7. معاملة البروتين لبعض المذيبات العضوية كالكحول والاستون ويمكن السيطرة على مثل هذه الحالة بأستخدام مذيب عضوي بدرجة حرارة منخفضة
  8. عملية سحق البروتين بأدوات ميكانيكية من شأنه تشويه البروتين

التغيرات التي تحدث على البروتين نتيجة المسخ:

  1. انخفاض في قابلية الذوبان
  2. انفكاك طيات سلاسل متعدد الببتيد وينجم عن ذلك فقدان فقدان كل من التركيب الحلزوني الفا والثلاثي الابعاد لاشكالها الهندسية المنسقة والمميزة وتتحول الى التواءات عشوائية اما السلسلة متعددة الببتيد والاواصر الببتيدية فتبقى سليمة.
  3. يسهل تحللة بواسطة الانزيمات المحللة
  4. فقدان كبير للفعالية البيولوجية

وعلى العموم فأن ارجاع البروتين الممسوخ الى وضعة الطبيعي او الفطري Native form يتوقف على عدة عوامل منها طبيعة تركيب البروتين والمدة الزمنية التي تعرض اليها البروتين للمسخ, وكذلك عمق المسخ , ونوعية العامل المسبب للمسخ .

وتعتبر عملية المسخ حالة غير عكسية Irreversible ولو ان هناك حالات استثنائية يمكن ارجاع البروتين المسخ الى وضعة الطبيعي ومنها :

  1. مسخ الهيموكلوبين بأستخدام حامض قوي واعادة الهيموكلوبين الممسوخ الى وضعة الطبيعي وذلك بتعاملة تحت ظروف معينة
  2. مسخ انزيم رايبونيوكلييز البنكرياسي بالحرارة ثم يسترجع تركيبة ثلاثي الابعاد وفعاليته البيولوجية تدريجيا عند الرقم الهيدروجيني 7.0 وفي درجة حرارة الغرفة.

ان معرفة العوامل المسببة لمسخ البروتين والتي تغير صفاته المعروفة مما يؤدي الى عدم معرفة ذلك البروتين يجعلنا حريصين على تحري الدقة عند معاملة العينات البروتينية او العينات التي تحتوي على بروتين مثل مصل الدم عند جمع العينات من المرضى لغرض الحفاظ على تلك البروتينات من التلف الذي قد تتعرض لة نتيجة لسوء الخزن او المعاملة.

الإنزيمات Enzymes                                               :

هي عبارة عن مواد بروتينية تتكون بواسطة الخلايا وتعمل كعوامل مساعدة للتفاعلات التي تحدث في خلايا الكائن الحي وتعمل في أنسجة الجسم ودرجة PH مماثلة لدرجة PH الجسم .

الخواص العامة للإنزيمات :

  1. تدخل الإنزيمات التفاعلات بكميات قليلة دون أي تغير في تركيبها الكيميائي وللانزيمات تخصص في عملها اذ لكل مركب انزيم معين يستطيع ان يحلله , تخصص الانزيمات من اهم الظواهر الحيوية التي بدونها لاتتم عملية الايض .
  2. يؤدي الانزيم وظيفته بصورة كاملة تحت الظروف الفزيولوجية من درجة الحرارة والرقم الهيدروجيني PH وتركيز المادة الاساس .
  3. في التفاعلات الانزيمية مادة الاساس تتحول بكفاءة وسرعة عاليتين , لكن التفاعلات الاخرى نجد ان نسبة معينة من المادة الاولية تتحول الى ناتج والباقي من المادة يفقد في كثير من التفاعلات الجانبية , لا تغير الانزيمات ثابت الاتزان.
  4. تحتوي بعض الانزيمات على مكونات كيميائية يحتاجها الانزيم لابداء نشاطه التام وتسمى العوامل المساعدة cofactors تكون على شكل معادن مثل الحديد والمغنيسيوم او على شكل جزيئات عضوية تسمى مرافقات الانزيم coenzymes .
  5. ترتبط العوامل المساعدة احيانا مع الجزء البروتيني من الانزيم بقوة ويطلق عليها في هذه الحالة المجموعة الرابطة prosthetic group .

بعض التعاريف المهمة :

وحدة الانزيم enzyme unit : تعرف بأنها كمية الانزيم التي تحول مايكومول واحد من المادة الاساس الى ناتج في الدقيقة الواحدة تحت الظروف المحددة للقياس.

درجة النشاط النوعي specific activity : وهي عبارة عن عدد من وحدات الانزيم لكل ملغرام من البروتين

استعمالات الانزيمات :

  1. لدراسة مسار من المسارات للتفاعلات البيولوجية وتنظيم هذه التفاعلات .
  2. لدراسة تركيب عمل الانزيمات وآليتها.
  3. تستخدم في الصناعات كعوامل مساعدة بيولوجية لتصنيع الهرمونات والعقاقير.
  4. تستخدم دراسة فعالية الانزيمات الموجودة في مصل الدم سريريا كمؤشر لمعرفة حالة مرضية معينه.

تقسيم الانزيمات:

  1. انزيمات الاكسدة والاختزالoxidoreductase : وتشمل الانزيمات التي تدخل في عملية الاكسدة والاختزال مثل هيدروجنيز الكحول .
  2. انزيمات ناقلة transfrase: تعمل على نقل مجموعة فعالة من مركب الى اخر مثل الانزيمات الناقلة لمجموعة الامين او الفوسفات .
  3. انزيمات التحلل المائيhydrolyses : تعمل على تحلل الروابط الببتيدية والاسترية والروابط الكلايكوسيدية مثل انزيمات الهضم مثل انزيم الاميليز الذي يحلل النشا الى سكريات بسيطة.
  4. لاييزlyases (الحذف والاضافة): تساعد على ازالة مجموعة كيميائية او اضافة مجموعة كيميائية من مركب كيميائية بدون تحلل مائي و هذه الانزيمات تعمل على الروابط (c-c)    (c-o) (c-s) مثل انزيمات ديكاربوكسيليز.
  5. الانزيمات المناظرة Isomerases : تعمل على تحويل مركب الى مركب اخر مناظر مثال ذلك ايسوميريز.
  6. الانزيمات الرابطة ligases : تعمل على ربط جزئين معا تحلل المركب ادنوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) للحصول على الطاقة مثل ثايروسنيز tyrosinase .

طريقة عمل الانزيمات:

لحدوث التفاعل الكيميائي :

يجب ان تمر جزيئات المادة A على مرحلة انتقالية تكون فيها طاقة التنشيط الحرة أعلى من كل من جزيئات المواد المتفاعلة A والمواد الناتجة B وتعرف طاقة التنشيط على انها كمية الطاقة بالسعرات اللازمة لجلب جميع الجزيئات الموجودة في وزن جزيئي غرامي لمادة عند درجة حرارة معينة لحالة التفاعل. وان عمل الانزيم اساسا في التفاعل لتقليل طاقة التنشيط اللازمة للتفاعل مما يؤدي الى زيادة سرعة التفاعل زيادة كبيرة.

تسبق عملية تكوين وتفكك الروابط الكيميائية بمساعدة الانزيمات تكون مركب معقد بين الانزيم والمادة الاساس (المادة التي يعمل عليها الانزيم ) Enzyme – substrate complex حيث ترتبط المادة الاساس بمنطقة معينة على الانزيم تسمى الموقع الفعال Active site وهناك طريقتين مقترحتين لارتباط الانزيم مع المادة الاساس .  

  1. طريقة القفل والمفتاح lock and key model: وفي هذه الحالة تكون المادة الاساس لها تركيب معين بحيث ترتبط من الموقع الفعال كما يرتبط المفتاح مع القفل , معنى هذا ان الانزيم لا يستطيع الارتباط بمادة اساس اخرى وهذا دليل على درجة كبيرة من التخصص في عمل الانزيم .
  • طريقة الارتباط بالتحفيز Induce-fit model: وفي هذه الحالة يغير الإنزيم من شكله عند ارتباطه مع المادة الأساس ويصبح للموقع الفعال شكلا مكملا لشكل المادة الأساس فقط بعد ارتباطها.

العوامل المؤثرة على درجة النشاط الانزيمي والتفاعلات المحفزة بواسطة الانزيمات:

  1. درجة الحرارة: يزداد معدل سرعة التفاعل المحفز بالانزيم كلما زادت درجة الحرارة والنشاط الانزيمي لكل 10 درجات مئوية يزداد نشاط الانزيم حتى يصل قمة النشاط عند درجة 37 درجة مئوية (درجة حرارة الجسم) ويقل النشاط الانزيمي بعد درجة 55 درجة مئوية بسبب تفكك الروابط الهيدروجينية .
  • تأثير الرقم الهيدروجيني PH : لكل انزيم رقم هيدروجيني عنه يبدي الانزيم اقصى فعاليته ويسمى الرقم الهيدوجيني الاعظم optimum ph .
  • تركيز الانزيم : زيادة تركيز الانزيم مع بقاء المادة الاساس ثابتة فأن سرعة التفاعل تزداد .
  • تركيز المادة الاساس: مع ثبات تركيز الانزيم نجد ان في التراكيز المخففة للمادة الاساس سرعة التفاعل تزداد طرديا مع زيادة المادة الاساس لكن بالزيادة الاكثر للمادة الاساس فأن سرعة التفاعل لا تزداد وتبقى ثابتة عند سرعة معينة تسمى السرعة القصوى Vmax.

مثبطات الانزيمات Enzyme inhibitions: هناك كثير من المواد التي تثبط الانزيمات وتقلل من السرعة الابتدائية للتفاعل المحفز بواسطة هذه الانزيمات وتعتمد طبيعة التثبيط على نوع الارتباط بين المثبط والانزيم .

  1. التثبيط غير العكسي Irreversible inhibition : في هذه الحالة يرتبط المثبط ارتباطا وثيقا يصعب انفصاله من المنطقة الفعالة بالانزيم مما يمنع ارتباط المادة الاساس ويفقد الانزيم فعاليتة ومثال ذلك مركبات الفسفور العضوية التي ترتبط مع انزيم الكزلين استريز زكذلك غاز DEP الذي يستخدم في الحروب ويسبب شلل ببلنسان او الحيوان .
  2. التثبيط العكسي reversible inhibition: في هذه الحالة يرتبط المثبط ارتباطا يسهل انفصاله من الانزيم زهناك نوعين من التثبيط العكسي:
  3. التثبيط التنافسي competitive inhibition: وفي هذه الحالة يشابه المثبط التنافسي في تركيبة تركيب المادة الاساس ويرتبط بالموقع الفعال للانزيم مما يؤدي الى منع المادة الاساس من الارتباط بنفس الموقع . ويخفض المثبط التنافسي من سرعة التفاعل المحفز بواسطة الانزيم وذلك بالاقلال من نسبة جزيئات الانزيم التي ترتبط بها المادة الاساس لذلك عند زيادة كمية المادة الاساس يمكن ان يزال اثر ذلك المثبط .
  4. التثبيط غير التنافسي noncompetitive inhibition: وهو ارتباط المثبط الى موضع في الانزيم غير المنطقة النشطة , وهذا الارتباط  يؤدي الى تغير في المنطقة الفعالة فلا يستطيع النزيم الارتباط بالمادة الاساس . وان زيادة المادة الاساس في هذه الحالة لا يودي الى الى ازالة التثبيط .

الفيتامينات

الفيتامينات مركبات عضوية ضرورية للحياة وللمحافظة عليها يجب ان تتوافرفي الغذاء وان الجسم غير قادر على صنعهاعلى الاقل بالكميات اللازمة عدا فيتامين (د –D  )الذي يمكن صنعه اذا تعرض الجلد لاشعة الشمس.  والفيتامينات عوامل منظمة ولكل واحدة منها وظيفة خاصة. ويسبب فقدانها في الجسم او نقصانها امراضا” كثيرة تسمى امراض النقص الذاتي.

تصنيف الفيتامينات:

تصنف الفيتامينات الى صنفين رئيسين هما:

  1. ) الفيتامينات التي تذوب في الدهون والمذيبات العضوية وتشمل أ, د, هـ, ك, (A-D-E-K).
  2. 2-   ) الفيتامينات التي تذوب في الماء وتشمل فيتامين ( ح- C) ومجموعة فيتامين ب المركب (B-COMPLEX)

الفيتامينات الذائبة في الدهون

فيتامين أ (A)

ان الفيتامين أ من اهم الفيتامينات وذلك لان الامراض المتسببة عن نقصه لاتزال منتشرة في البلاد النامية ولايزال ملايين من الناس متأثرين بها وخاصة الاطفال.

ان المادة الاساسية المكونة لهذا الفيتامين هي الكاروتين وهي صبغة صفراء موجودة في النباتات تتحول في الجدران الأمعاء والكبد بفعل انزيم خاص الى فيتامين أ.

خواصه:

  1. ) فيتامين أ مادة عضوية صفراء فاتحة متكونة من الكاربون والهايدروجين والاوكسجين.
  2. 2-   ) لايذوب في الماء ولكن يذوب في الدهن والزيوت والمذيبات الدهنية.
  3. 3-   ) يتلف بالتأكسد كتعرضه للهواء والحرارة العالية او أشعة الشمس فوق البنفسجية.
  4. 4-   ) يتلف الزيوت والدهن الزنجة.
  5. 5-   ) لايتأثر بعمليات التعليب والتبريد والبسترة ولكنه يتلف بالتجفيف.
  6. 6-   ) ثابت في درجات الحرارة الاعتيادية.
  7. 7-   ) لايتأثر بالحوامض والقواعد.

مصادره:

ان مصادر فيتامين أ الاساسية هي حيوانية ونباتية . فالمصدر الحيواني يشمل الاغذية التالية (زيت الكبد الاسماك, الكبد, الزبد, صفار البيض, الحليب, الجبن ).

اما المصدر النباتي فيشمل الاغذية التي تحوي على الكاروتين الذي يتحول في الجسم الى فيتامين (أ) ويوجد في الخضروات , الخضر والصفر كذلك في الفواكه الصفر كالجزر والبطاطة الحلوة والسبانخ الطماطة و المشمش.

حاجة الجسم اليومية :

يوصى الشخص البالغ بتناول حوالي (5000) وحدة دولية من فيتامين (A) اذا كان غذاؤه يحتوي على الفيتامين من المصدرين الحيواني والنباتي .

وظائف فيتامين (A) في الجسم :

  1. ) يساعد على النمو الطبيعي ويمنع جفاف البشرة .
  2. 2-   ) يساعد على نمو العظام والاسنان .
  3. 3-   ) ضروري لصحة الاغشية الطلائية المبطنة للاجهزة الداخلية .
  4. 4-   ) يساعد على تكوين الارجوان البصري في شبكة العين التي تسيطر على النظر .

   نقص فيتامين A :

قد يحدث نقص فيتامين (A) اما نتيجة نقصه في الغذاء اليومي او نتيجة عدم امتصاص الفيتامين في جدران الامعاء لعوامل مرضية كالاسهال وامراض الكبد والبنكرياس . وتتلخص امراض النقص في فيتامين (A) بما ياتي :-

  1. ) عشو الليل .
  2. 2-   ) جفاف الاغشية الطلائية ومن ثم التهابها وخشونة البشرة .
  3. 3-   ) جفاف منضمة العين والتهابها وكذلك التهاب القرنية والعمى احيانا .

فيتامين د (D) :

فيتامين (D) من الفيتامينات الذائبة بالدهون وهي من عائلة الستيرول والستيرولات من المصادر الحيوية الاولية للفيتامين واهمها كوليسترول Cholesterol l الموجود في المملكة النباتية وتتحول الى فيتامين (D) تحت الجلد بمساعدة اشعة الشمس البنفسجية .

التركيب الكيميائي لفيتامين D :

خواص فيتامين D:

  1. ) يكون الفيتامين النقي على شكل بلورات بيض عديمة الرائحة .
  2. 2-   ) قابل للذوبان في الدهون .
  3. 3-   ) يقاوم الحرارة والتاكسد والقواعد .

مصادره :

  1. ) زيت الاسماك وبصورة خاصة زيت كبد الحوت .
  2. 2-   ) الكبد .
  3. 3-   ) الحليب الكامل والزبد .
  4. 4-   ) صفار البيض .
  5. 5-   ) التعرض لاشعة الشمس المباشرة .

حاجة الجسم اليومية :

تزداد حاجة الجسم اليومية للفيتامين في مراحل النمو وتقدر بحوالي (400) وحدة دولية يوميا .

فوائده ووظيفته في الجسم :

  1. ) يحافظ على العمليات الطبيعية لتكوين العظام .
  2. 2-   ) يساعد على امتصاص الكالسيوم والفسفور وعلى تمثيله .
  3. 3-   ) ضروري للنمو.

نقص فيتامين D

ان نقص فيتامين (D) يؤثر في العضام والانسان بصورة خاصة ويسمى المرض الحاصل عن نقصه بـ (الكساح) ، ومرض الكساح من امراض النقص الموجود في بلادنا على الرغم من توافر اشعة الشمس ويرجع ذلك الى عادة الطفل الصغير ومنع تعرضه لاشعة الشمس وعدم اعطائه الكفاية من الحليب او عدم امتصاص الجسم للفيتامين كما في حالات الاسهال وسوء التغذية .  

اهم اعراض هذا المرض ليونة العظام لعدم تكسلها فينتج عن ذلك تشوهات في الجمجمة والاضلاع وتقوس واعوجاج في عضام الساقين وانتفاخ في البطن وشحوب في الوجه ثم تضخم في المفاصل. اما عند الكبار فان نقصه ينجبن الاطفال في فترات متقاربة بالاضافة الى نقص في التغذية الجيدة.

يعالج نقص فيتامين (D) باعطاء كميات كافية من الفيتامين على شكل مستحضرات طبية تحت اشراف الطبيب ثم التعرض لأشعة الشمس المباشرة.

فيتامين ك (K)

فيتامين (K) ضروري لصنع (البروثرومبين) في الكبد ولتخثر الدم الطبيعي. و(البروثرومبين) هو المادة الاولية ل (الثرومبين) وهو احد العوامل الضرورية لتخثر الدم الطبيعي.

التركيب الكيميائي لفيتامين k:

خواصه :

  1. ) قابل للذوبان في الدهون.
  2. 2-   ) لونه اصفر.
  3. 3-   ) ثابت للحرارة ولكنه غير ثابت لكل من القواعد والحوامض المركزة والتأكسد والضوء.   

مصادره :

  1. ) المصادر الغذائية هي القرنابيط, اللهانة, السبانخ, السلق, الخس.
  2. ) ينتجه الجسم بفعل بكتريا خاصة تعيش في الامعاء.

حاجة الجسم اليومية:

ان الغذاء الاعتيادي بالاضافة الى ما تصنعه بكتريا الامعاء يجهز كميات كافية من فيتامين (K) ولكن بعض الظروف تدعو الى الزيادة في كميته فتعطى على شكل حبوب اوحقن تحت اشراف الطبيب ومنها ما يأتي:

  1. ) الطفل المولود.
  2. ) ان هذا الفيتامين من الفيتامينات الذائبة في الدهنيات والتي تحتاج الى املاح الصفراء لامتصاصها .فالمرضى الذين يعانون من انسداد المجاري الصفراوية يتعرضون لنقص هذا الفيتامين.
  3. 3-   ) في العمليات الجراحية.
  4. 4-   ) في ادوار النقاهة من الامراض التي استعملت المضادات الحيوية بكثرة لعلاجها بحيث تسببت في قتل البكتريا الموجودة في الامعاء التي تكون هذا الفيتامين.

فيتامين هـ (E)

حتى الآن لايوجد دليل قاطع يوبين ضرورة هذا الفيتامين للانسان ولكن له وظائف منها كونه مانعا” للتاكسد وبذا يحافظ على الفيتامينات التي تتأكسد بسرعة والحوامض الشحمية غير المشبعة في الاطعمة او في داخل الجسم. اما بالنسبة للحيوان فيؤدي دورا مهما في تقوية الغدد التناسلية ومنع الاجهاض وفقدان العضلات (Muscular Dystrophy)

خواصه:

  1. ) لونه اصفر فاتح.
  2. 2-   ) قابل للذوبان في الحرارة.
  3. 3-   ) ثابت في الحرارة.
  4. 4-   ) يتلف بالاكسدة والاشعة فوق البنفسجية.

الكمية المقررة اليومية:25(.U.I) وحدة عالمية للمرأة البالغة وتزداد الى 30 وحدة (.U.I)خلال مدة الحمل والرضاعة.

مصادره:

اذا توافرت مصادر جميع الفيتامينات الباقية فان مصادر فيتامين هـ تتوافر بصورة غير مباشرة فغالبا ما يوجد في الحبوب والزيوت النباتية والاوراق الخضر اما المصادر الحيوانية ومنها الكبد والكلاوي والحليب والبيض فنسبته فيها اقل من المصدر الثاني .

الفيتامينات التي تذوب في الماء

التركيب الكيميائي لفيتامين حـ (C) او حامض الاسكوربيك :

خواصه :

  1. ) يكون الفيتامين على شكل بلورات بيض ثابتة في شكلها الجاف .
  2. 2-   ) يذوب في الماء لذا يفضل استعمال الماء المتبقي في طبخ الاغذية التي تحتوي عليه اما بلوراته فتذوب بالماء بسهولة ومحلولها يتلف عند تعرضه للهواء والحرارة والضوء .
  3. 3-   )غير ثابت للقواعد وثابت نسبيا للحوامض .
  4. 4-   ) يتلف في عمليات التجفيف ويفقد قسما منه في عمليات التمليح والتخليل ولكنه قليلا ما يتاثر بعمليات التجميد والتعليب .
  5. 5-   ) يتلف عند التخديش لذا يفضل تقطيع الخضر والفاكهة قطعا كبيرة وتجنب تركها معرضة للهواء .

مصادره :

تعتبر النباتات من المصادر الرئيسة لفيتامين (C) ومنها الفواكه الحمضية مثل البرتقال والليمون الحلو واللنكي وكذلك يوجد في المشمش والاجاص والبطيخ . وفي الخضروات يتوافر في الورقية الخضر والفلفل الاخضر والطماطة واللهانة والخباز والشلغم والبطاطة والفجل .

حاجة الجسم اليومية :

يوصى بتناول 60 ملغم للرجال البالغين و 55 ملغم للمراة البالغة وتزيد الحاجة في حالات المرض والحمل والرضاعة وفي مرحلة المراهقة . وان زيادته غير مضرة لأنها تطرح مع الإدرار.

فوائده و وظائفه في الجسم:

  1. ) فيتامين (C ) ضروري و مهم في تكوين المادة التي تربط خلايا الجسم و المعروفة بكولاجين ( Collagen) و المحافظ عليها . و الكولاجين عامل مهم في التئام الجروح.
  2. 2-   ) يمنع النزيف في خلايا الجسم بتقوية جدران الاوعية الشعرية.
  3. 3-   ) ضروري لتركيب الاسنان و العظام.
  4. 4-   ) يساعد على امتصاص الحديد و الكالسيوم.
  5. 5-   ) يساعد على تمثيل الحوامض الامينية العطرية.
  6. 6-   ) للفيتامين علاقة بغدة الكظر و هورمونات قشرتها الخارجية.

نقص الفيتامين:

يسبب نقص الفيتامين مرض الإسقربوط .ومن اعراضه

  1. ) الشعور بالتعب و الضعف العام و فقدان الوزن و الآلام في المفاصل و الساقين.
  2. 2-   ) فقدان الشهية.
  3. 3-   ) تشقق في اللثة و الفم مصحوب بنزيف دموي.
  4. 4-   ) سقوط الأسنان.
  5. 5-   ) ظهور بقع سود أو زرق في الجسم بسبب النزيف.
  6. 6-   ) فقر الدم و يحدث أيضا بسبب النزيف.
  7. 7-   ) عدم التئام الجروح الجديدة و القديمة قد تصبح حمراء أو تنفتح.

أما أعراض مرض الإسقربوط الخفيف غير المميز سريريا فهي:

  1. ) ضعف شديد.
  2. 2-   ) عدم القابلية لالتئام الجروح.
  3. 3-   ) تشقق اللثة و الفم مصحوب بنزيف دموي.

معالجته:

يعالج مرض الإسقربوط بسد النقص حالا بتناول فيتامين c) ) بصورة مباشرة أو بتناول الأغذية الغنية بالفيتامين و تناول الكميات الزائدة من الفيتامين لا يضر لان الزائد منه يطرح إلى الخارج عن طريق الإدرار.

مجموعة فيتامين ب- المركب ( B. Complex )

و هي مجموعة من الفيتامينات مرتبطة مع بعضها و ضرورية لحياة الخلايا الجسمسة الطبيعية . او اكتشف العلماء منها لحد الان اثنى عشر نوعا. و من اهم هذه الانواع هي : فيتامين (B1 )  ( الثيامين ) و فيتامين (B2 ) ( رايبوفلافن ) و النياسين و (B6) ( البيرودوكسين ) و (B2 ) و حامض ( الفوليك ) و حامض (البينتونيك ) و سنتناول بحث أهم هذه الفيتامينات.

فيتامين (B1) (الثيامين)

مصادره:

اللحوم بأنواعها, والكبد والكلاوي والقلب وجنين الحنطة الكاملة والرز حيث يكثر في قشوره والخمائر اما في الخضروات فيوجد فيالفاصوليا الخضراء والبازلا والباقلاء والحمص والفول السوداني وكذالك في صفار البيض والحليب.

فوائده ووظيفته في الجسم :

  1. ) للثيامين دور مهم في عملية تمثيل الطاقة. فهو ضروري للجسم ويعتبر أحد المفاتيح المهمة لاطلاق الطاقة خلال عملية تمثيل الكاربوهيدرات.
  2. 2-  ) يؤثر في صحة الجهاز العصبي والصحة العقلية .
  3. 3-  ) لهو وظيفة مهمة في المحافظة على شهية الفرد .

نقص الفيتامين :

يسبب نقص هذا الفيتامين فقدان الشهية والتهاب الاعصاب وعسر الهظم والامساك والالم في عضلات الساقين وتوقف النمو عند الاطفال والنقص الشديد فيه يسبب مرض البري بري .ويتميز هذا المرض بثلاث اعراض عامة وهي :-

  1. ) التهاب الاعصاب .
  2. 2-  ) (التورم او الهزال) .
  3. 3-  ) قصور واضطراب في عمل القلب .

يعالج طبيا في اعطاء كميات كافية من الفيتامين تحت اشراف طبي .

التركيب الكيميائي لفيتامين (B2) (الرايبوفلافن) :

خواصه :

  1. ) يكون على شكل بلورات صفر برتقالية اللون .
  2. 2-  ) يذوب في الماء لذلك يفضل استعمال ماء الطبخ .
  3. 3-  ) ثابت لا يتغير في الحرارة والاكسدة لذا تكون خسارته قليلة عند الطبخ .
  4. 4-  ) لا يتأثر بالحوامض ولكن يتلف في القواعد والضوء ، لذا يجب عدم تعريض قناني الحليب لضوء الشمس .
  5. 5-  ) لا يتاثر في عمليات التجفيف والتعليب .

مصادره :

الخميرة، الكبد، القلب، الكلاوي، الحليب، الجبن، البيض، اللحوم، الخضروات الورقية الخضر، البقول، والحبوب .

حاجة الجسم اليومية :

ان الكمية التي يجب تناولها من الرايبوفلافن تعتمد ايضا على مقدار السعرات الحرارية التي يحتاجها الفرد وقد اوصي بتناول 1.7 ملغم للرجل البالغ ومقدار 1.5 ملغم للمراءة البالغة .

فوائده وظيفته في الجسم :

هو كالثيامين له وظيفة مهمة في عمليات تمثيل الطاقة .

نقص الفيتامين :

يسبب نقصانه في الانسان بصورة رئيسه تشققا وتقيحا في زاويتي الفم وحرقه وتدمعا في العين مع حساسية للضوء ، وكذلك يسبب التهاب اللسان . ونقص الرايبوفلافن يتعلق في الانسان بنقص الفيتامينات الاخرى من المجموعة فيتامين (ب المركبة) . ولهذا السبب فان الاعراض السريرة غير واضحة وغير مميزة فرديا . 

فيتامين (P.P) او النياسين (حامض النيكوتنيك) :

يسمى بالنياسين او حامض النيكوتنيك . والحرفان (P.P) مشتقان من كلمة   Pellagra Prevent  اي مانع البلاكر لانه يمنع حدوث هذا المرض .

خواصه :

  1. ) تكون بلورات النياسين على شكل ابر عديمة اللون مرة الطعم .
  2. 2-   ) يذوب في الماء .
  3. 3-   ) ثابت اتجاه الحرارة والاكسدة .
  4. 4-   ) ثابت نسبيا اتجاه الحوامض والقواعد .

مصادره :

الخمائر، الكبد، اللحم، الدجاج، السمك، الحبوب الكاملة، البقول كالحمص والباقلاء والفول السوداني والفاصولياء.

فوائده ووظيفته في الجسم :

ان اهم وظيفة للنياسين هي دوره كأنزيم مساعد للنوعين من الانزيمات الضرورية لعملية التأكسد في الجسم.

نقص الفيتامين :

ان (البلاكرا) هو المرض الناتج عن نقص النياسين في الغذاء ومن أعراضه :-

  1. ) التهاب الجلد ويتميز بخشونة البشرة واحمرارها مما يشبة احتراق البشرة عند تعرضها للشمس .
  2. 2-   ) التهاب الجهاز الهضمي وخاصة الاغشية المخاطية للفم والمعدة والامعاء مما يسبب الاسهال .
  3. 3-   ) يؤثر في الجهاز العصبي ويسبب القلق والخوف والارق والنسيان والانحطاط القوى وقد يؤدي  الى الشلل .

حاجة الجسم اليومية :

يمكن الحصول على هذا الفيتامين من الاطعمة التي تحتوي عليه ويتحول احد الحوامض الامينية المعروفة بالتريبتوفان في الجسم الى النياسين .

ويوصى بتناول حوالي (18) ملغم للرجل البالغ (13) ملغم للمراءة .

فيتامين (B6) (البيرودوكسين) :

خواصه :

  1. ) يذوب في الماء .
  2. 2-   ) ثابت اتجاه الحرارة .
  3. 3-   ) يتلف في الاشعة فوق البنفسجية ويتاكسد .

مصادره :

يتوافر في الخمائر، اللحوم، الاسماك، الكبد، الكلاوي، القلب، الحليب، الحبوب الكاملة، البقول وبعض الخضروات .

حاجة الجسم اليومية :

يوصى بتناول كمية تتراوح بين 1.5 الى 2 ملغم يوميا .

فوائده ووظيفته في الجسم :

  1. ) له دور مهم كأنزيم يساعد على تمثيل الحوامض الامينية والحوامض الشحمية واطلاق الطاقة .
  2. 2-   ) لتحويل الحامض الاميني الضروري (تربيتوفان) الى فيتامين النياسين يحتاج الى البيرودوكسين كانزيم مساعد .
  3. 3-   ) ضروري للصحة العامة .

نقص الفيتامين :

يسبب نقصه ظهور ثلاثة اعراض وهي :

  1. ) التهابات الجلدية .
  2. 2-   ) فقر الدم .
  3. 3-   ) التشنجات العظلية خاصة عند الاطفال .

حوامض الفوليك :

خواصه :

  1. ) بلوراته صفر فاقعة ، قابلة للذوبان في الماء قليلا .
  2. 2-   ) يتاكسد بسهولة في المحيط ألحامضي وضوء الشمس .

مصادره :

الكبد، الكلاوي، الخمائر، الخضروات الخضر الورقية، اللحوم، والحبوب .

 حاجة الجسم اليومية :

تبلغ حوالي 0.4 ملغم يوميا .

فوائده ووظائفه في الجسم :

  1. ) وظائف حامض الفوليك في الجسم تتعلق بقيامه كانزيم مساعد في تمثيل مركبات مهمة في الجسم كالمواد الاولية الضرورية في بناء البروتينات النووية الموجودة في نواة الخلية الجسمية وهي البيورين والبرميدين . لذا فهو ضروري لتكوين الكريات الحمر .
  2. 2-   ) له علاقة بتمثيل بعض الحوامض الامينية .

تأثير نقصه في الجسم :

ان نقص حامض الفوليك يسبب بعض الحالات المرضية كالاسهال وبعض انواع فقر الدم عند الاطفال والحوامل .

فيتامين (B12) :

خواصه :

  1. ) بلوراته حمر غامقة تذوب قليلا في الماء .
  2. 2-   ) يتلف بالقواعد والحوامض والضوء .
  3. 3-   ) ثابت للحرارة .

مصادره :

غير متوفر في الاطعمة النباتية ولكنه موجود في الكبد ، والكلاوي ، الحليب ، البيض ، الجبن ، واللحوم بانواعها .

فوائده ووظائفه في الجسم :

  1. ) له دور في تمثيل وصنع الحوامض النووية والبروتينات النووية .
  2. 2-   ) ضروري لتكوين ونضوج كريات الدم الحمر في مخ العظام .
  3. 3-   ) ضروري لتمثيل الانسجة العصبية .

تأثير نقصه في الجسم :

يسبب نقصه مرض فقر الدم .

الهرمونات

عبارة عن مواد كيميائية تفرز بواسطة الغدد الصماء ، وتصب في مجرى الدم مباشرة ً لتصل الى أعضاء وأنسجة أخرى لتبدي فعلها تفرز من الغدد الصماء .

التركيب الكيميائي للهرمونات:

تنقسم الهرمونات عموماً من حيث تركيبها الكيميائي إلى 4 أنواع رئيسة كالتالي:

1ـ الهرمونات البروتينية و  البيبتيدات (Proteins & Peptides).

2- الهرمونات الستيرويدية (Steroids).

3- الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية (Amino Acid derivatives).

4- الهرمونات المشتقة من الأحماض الدهنية (Eicosanoids).

1ـ الهرمونات البروتينية البيبتيدات :

مجموعة من الهرمونات تتكون من عدد من الأحماض الأمينية يمكن تقسيمها حسب عدد الأحماض الأمينية كما يلي:

أ- هرمونات قليلة الأحماض الأمينية (Oligopeptides) تحتوي على 3 فأكثر من الأحماض الأمينية كالهرمون المحرر للهرمون المنشط للدرقية (TRH)، هرمون الاوكسي توسين والهرمون المضاد لإدرار البول (ADH).

ب – هرمونات عديدة الاحماض الأمينية (Polypeptides) وتحتوي على 199-14 من الأحماض الامينية كالهرمون المنشط لهرمونات القشرة الكظرية (ACTH) وهرمون النمو (GH) والبرولاكتين (Prol) وغيرها.

ج – الهرمونات البروتينية السكرية (Glycoproteins)، تحتوي على سلسلتين: سلسلة ألفا (a) وتتكون من 92 حامضاً أمينياً وسلسلة بيتا (B) تتكون من 118 – 112 حامض أميني كالهرمون المنشط لنمو الحويصلات (FSH) وهرمون الإباضة (LH) وهرمون المرآة المشيمي (HCG) والهرمون المنشط للغدة الدرقية (TSH) وغيرها.

2- الهرمونات الستيرويدية:

وهي الهرمونات المشتقة من الدهن (الكوليسترول) كالألدوسترون والبروجسترون والكورتيزول والتستوستيرون والاستروجين.  يستغرق نصف عمرها في الدورة الدموية(t 1/2) عدداً من الأيام. من أهم الخطوات المحددة في تصنيع الهرمونات الأستر ويدية هي تحويل الكوليسترول إلى مركب البرجنينولون (Pregnenolone) الذي يتكون في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ومن خصائص هذه الهرمونات أنها تذوب في الدهن، وتستطيع الدخول بسهولة إلى داخل الخلية من خلال الطبقة الدهنية للغشاء الخلوي.

يتم إفراز الهرمونات الدهنية وترتبط ببروتينات حاملة لها  (Carries Proteins) داخل الدورة الدموية. هذه البروتينات الرابطة عادة ما تكون خاصة بنوع الهرمون كالبروتين الرابط لهرمون البروجسترون (Sex Steroid Binding Globulin – SSBG) والهرمون الرابط الهرمون الكورتيزول (Transcortin). يتم التخلص من الهرمونات الدهنية بعد أداء وظيفتها من خلايا الجهاز البولي.

3- الهرمونات المشتقة من الأحماض الأمينية:

هرمونات تتكون في الأصل من أحماض أمينية مفردة كهرمونات الغدة الدرقية وهرمونات نخاع الكظرية (الأبينفرين والنورأيبنفرين) التي تنشأ من حامض الثايروسين. تتفاوت مدة بقائها داخل الجسم حيث يصل نصف عمر الهرمون (t 1/2) إلى عدد من الأيام في حالة هرمونات الدرقية بينما لا يتجاوز دقائق في حالة هرمون الابنيفرين. وهناك عدد من الهرمونات الاخرى تسمى في مجموعها بالكاتيكولامين (Catechol amines) أو الأمينات البيوجينية (Biogenic Amines) وهي : الدوبا (Dopa)، والدوبامين (Dopamine) والسيرانونين (ST) وغيرها.

4- الهرمونات المشتقة من الأحماض الدهنية (Eicosanoids):

من أمثلة هذه الهرمونات هي :البروستاكلاندينات (Prostaglandins)، البروستاسايكلانات (Prosta – cyclines)، الليوكوتينات (Leukotiens)، والترومبوكسينات (Thromboxanes) تنشأ هذه الهرمونات من الحامض الدهني غير المشبع المسمى بالأرشادونيك (Arachidonic) والذي عادة ما يخزن في الغشاء الدهني ويتم إفرازه بفعل إنزيمات اللايبيز المتعددة. يمتاز هذا النوع من المركبات بسرعة التأييض وببقائه نشطاً لمدة ثوان قليلة.

ضيـــــاء أحمد الخطابي