الكاروتينات: الهيكل والوظائف والتصنيف والغذاء - مادة الاحياء - 2026

و الكاروتينات هي المركبات الكيميائية الموجودة في كمية كبيرة من الطعام تناولها يوميا. هذه مجموعة كبيرة تشمل عدة أنواع من الجزيئات.

بشكل عام ، يتم تقسيم الكاروتينات إلى مجموعتين: الكاروتينات والزانثوفيل. يوجد داخل كل منها عدد كبير من المركبات ، مثل بيتا كاروتين ولوتين. هذه المركبات لها أهمية حيوية في الجسم ، لأنها تساعد في تحسين وظائف معينة مثل البصر.

الطماطم هي مصدر للكاروتينات بامتياز. المصدر: بقلم سكوت باور ، وزارة الزراعة الأمريكية ARS ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

مجموعة الكاروتينات هي موضوع الدراسة من قبل العديد من المتخصصين الذين قدموا من خلال أبحاثهم مساهمات قيمة حقًا. ومع ذلك ، لا تزال هذه الجزيئات العضوية مجموعة غير معروفة ، لكنها ساهمت بشكل كبير في توازن وصيانة وظائف الجسم.

من المهم مراعاة الكاروتينات عند تناول الطعام ، فبالإضافة إلى الفوائد الصحية ، فإنها توفر نكهة لذيذة وتوابلًا فريدة من نوعها.

التركيب الكيميائي

تنتمي الكاروتينات إلى مجموعة التربينويدات ، وهي سلسلة من المركبات التي تأتي من حمض الميفالونيك (مشتق من أسيتيل CoA). التربينات هي مشتقات من الأيزوبرين ، وهو هيدروكربون يتكون من خمس ذرات كربون.

على وجه التحديد ، الكاروتينات هي رباعي الأسطوانات وتتكون من أربعين ذرة كربون. تشكل هذه الذرات سلاسل مترافقة يمكن أن تنتهي بحلقات كربون ، مستبدلة وغير مشبعة عند كل طرف من نهاياتها.

لديهم بنية isoprenoid ، مما يعني أن لديهم عددًا متغيرًا من الروابط المزدوجة المترافقة. هذا مهم لأنه يحدد الطول الموجي للضوء الذي سيمتصه الجزيء. اعتمادًا على نوع الضوء الذي تمتصه ، ستعطي لونًا محددًا للخضروات أو النبات الموجود بها.

التركيب الكيميائي للبيتا كاروتين. المصدر: بواسطة KES47 (ملف: Beta-carotene.png) ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

تمتص الجزيئات التي تحتوي على عدد قليل من الروابط المزدوجة الضوء ذي الطول الموجي الأقصر. على سبيل المثال ، هناك جزيء يحتوي على ثلاثة روابط مترافقة فقط ، وبالتالي يمكنه التقاط الضوء فوق البنفسجي فقط ، فهو عديم اللون.

هناك نوع آخر من الكاروتينويد يحتوي في تركيبته على ما مجموعه أحد عشر رابطة مزدوجة مترافقة ويمتص حتى اللون الأحمر.

الخصائص

الكاروتينات هي أصباغ تذوب في الدهون ، مما يعني أنها قابلة للذوبان بدرجة عالية في الزيوت والدهون. وبالمثل ، فهي ليست اصطناعية ، ولكنها تنتج بشكل طبيعي عن طريق النباتات وبعض البكتيريا والطحالب التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي. وبالمثل ، فهي قابلة للذوبان في المذيبات العضوية مثل الكيتون ، ثنائي إيثيل الأثير ، الميثانول والكلوروفورم ، من بين أشياء أخرى كثيرة.

عند ملامسة الحمض ، تكون الكاروتينات غير مستقرة للغاية. هذا يسبب حدوث تفاعلات التدوير أو الأزمرة.

مع الأخذ في الاعتبار أنها كارهة للماء ، سيتم العثور على الكاروتينات في البيئات المتعلقة بالدهون ، مثل داخل أغشية الخلايا.

نظرًا لوجود روابط مزدوجة في تركيبها الكيميائي ، فإن هذه المركبات حساسة جدًا لعناصر معينة في البيئة ، مثل: الأكسجين والبيروكسيدات والمعادن والأحماض والضوء والحرارة وغيرها.

وبالمثل ، مع مراعاة تركيبها الكيميائي ، فإن العديد من الكاروتينات الموجودة في الطبيعة هي سلائف لفيتامين أ. لكي يكون الكاروتينويد مقدمة لفيتامين أ ، يجب أن يوجد شرطان: وجود ß- الأيونون والقدرة داخل جسم الحيوان على تحويله إلى ريتينول.

من بين الكاروتينات التي يمكن أن تعمل كسلائف لفيتامين أ ، يمكننا أن نذكر: α-carotene و ß-zeacarotene و ß-cryptoxanthin ، من بين أشياء أخرى كثيرة (حوالي 50).

تصنيف

يتم تصنيف الكاروتينات وفقًا لوجود أو عدم وجود الأكسجين في سلسلتها ، إلى مجموعتين كبيرتين: Xanthophylls ، وهي تلك التي تحتوي على الأكسجين ، والكاروتينات ، وهي تلك التي لا تحتوي على الأكسجين.

-زانثوفيل

Xanthophylls هي مركبات كيميائية تنتمي إلى مجموعة الكاروتينات التي تحتوي على الكربون والهيدروجين والأكسجين في تركيبها الكيميائي. إنها صبغة وفيرة بشكل خاص في العديد من النباتات ، فهي مسؤولة عن التلوين الأصفر والبرتقالي لبعض منها.

لا يقتصر هذا الصباغ على النباتات والطحالب ، فهو موجود أيضًا في بعض الهياكل الحيوانية ، مثل صفار البيض وفي الهيكل الخارجي لبعض القشريات.

من بين أشهر أنواع الزانثوفيل:

أستازانتين

وهو كاروتينويد قابل للذوبان في الدهون. يمكن العثور عليها بشكل أساسي في الطحالب المجهرية والخمائر وبعض الحيوانات مثل القشريات والتراوت وخاصة في ريش بعض الطيور.

تكمن فائدة وأهمية أستازانتين في قوتها المضادة للأكسدة والمضادة للسرطان ومضادة لمرض السكر ومضادة للالتهابات. عندما يتم تناول أستازانتين بانتظام ، يتم الحصول على بعض الفوائد ، مثل: زيادة وظائف المناعة ، والحفاظ على صحة القلب والأوعية الدموية وتقليل الدهون الثلاثية في الدم ، من بين أمور أخرى.

وبالمثل ، فإن أستازانتين له خصائص وقائية معينة ضد الآثار الضارة لأشعة الشمس على مقلة العين.

لوتين

إنه صبغة تنتمي إلى مجموعة الكاروتينات ، على وجه التحديد الزانثوفيل. يوفر هذا الصباغ خضروات ذات لون أصفر شديد. وهو مشتق ثنائي هيدروكسي من ألفا كاروتين.

اللوتين هو الزانثوفيل الأكثر وفرة. ومن خصائصه المفيدة للإنسان أنه يحمي العينين وكذلك الجلد.

فيولاكسانثين

يمكن العثور عليها في قشرة البرتقال واليوسفي ، وكذلك في عدد كبير من الأزهار الصفراء. يتم الحصول عليها عن طريق أكسدة زياكسانثين.

- كاروتين

وهم معروفون بهذا الاسم لأنه تم عزلهم لأول مرة عن الجزرة (Daucuc carota). الكاروتينات هي عائلة من المركبات الكيميائية التي تتميز بتقديم لون يقع بين الأحمر والأصفر ، ويمر عبر البرتقالي.

وتتكون كيميائيًا من سلسلة هيدروكربونية قصيرة لا تحتوي على أكسجين في حلقاتها الطرفية.

من بين الكاروتين الأكثر دراسة يمكننا أن نذكر:

بيتا كاروتين

إنه كاروتينويد الأكثر وفرة. إنه مصدر أساسي لفيتامين أ للجسم ، لأنه عندما يستحقه ، يتحول بيتا كاروتين إلى فيتامين مذكور.

كل هذا يحدث على مستوى الغشاء المخاطي في الأمعاء. لها عدد كبير من الفوائد للبشر ، من أهمها أنها مضادات الأكسدة.

ألفا كاروتين

يوجد بشكل عام في نفس الأطعمة المصاحبة للبيتا كاروتين. يعتقد أن هذا المركب الكيميائي يحمي الجسم من بعض أنواع السرطان ، مثل سرطان عنق الرحم.

الليكوبين

توجد بشكل رئيسي في الطماطم والدبوس والفلفل. من خلال دراسات مختلفة تبين أنه يقلل من فرص الإصابة بأنواع مختلفة من السرطانات. وبالمثل ، فهو قادر على خفض نسبة الكوليسترول الموجودة في الدم.

المميزات

الكاروتينات هي مركبات كيميائية تؤدي وظائف معينة ، من بينها:

• يشاركون في عملية التمثيل الضوئي. هذا لأنها أصباغ موجودة في النباتات قادرة على امتصاص الضوء بأطوال موجية مختلفة.
• تحتوي الكاروتينات على وظيفة بروفيتامين أ ، وهذا يعني أن بعض الكاروتينات ، مثل الكاروتينات ، هي الأشكال الأولية للريتينول (فيتامين أ). بمجرد دخول الجسم ، من خلال آليات كيميائية حيوية مختلفة داخل الخلايا ، يتم تحويلها إلى ريتينول ، والذي له فوائد عديدة للبشر. خاصة على مستوى حاسة البصر.
• إنها مفيدة للغاية للإنسان ، لأنها تساهم في الحفاظ على حالة صحية جيدة ، وتساعد في الوقاية من الأمراض المختلفة مثل السرطان وأمراض العيون ، من بين أمور أخرى.

مصادر الغذاء من الكاروتينات

تعتبر الكاروتينات من العناصر المهمة في الجسم ، لأنها توفر مجموعة متنوعة من الفوائد من حيث تحسين وتحسين بعض وظائف الجسم. على الرغم من ذلك ، لا يمتلك الجسم آليات تصنيعها ، لذلك يتم الحصول عليها من خلال النظام الغذائي اليومي.

يعتقد الكثير من الناس أن الأطعمة الغنية بالكاروتينات هي بالضرورة حمراء أو برتقالية أو صفراء. ومع ذلك ، ليس هذا هو الحال ، حيث توجد حتى الخضروات الخضراء التي يوجد بها وجود كبير لهذه المركبات.

الأطعمة الغنية بالكاروتينات. المصدر: Pixabay

بهذا المعنى ، فإن الكاروتينات موجودة في عدد كبير من الأطعمة ، وجميعها خضروات ، وبعضها مذكور أدناه:

• جزرة
• الكرنب
• الجرجير
• سبانخ
• فلفل أحمر
• طماطم
• الخس
• البطيخ
• بابايا
• مشمش
• البرتقالي
• مانجو
• جوافة
• الفراولة
• وظيفة محترمة
• الفلفل
• نبات الهليون
• بقدونس

هذه ليست سوى عدد قليل من الأطعمة التي يمكن العثور على الكاروتينات فيها. من المهم للغاية وضعها في الاعتبار وإدراجها في النظام الغذائي اليومي.

بفضل الفوائد الهائلة التي يقدمونها ، أصبحوا ، في الوقت الحاضر ، جزءًا إلزاميًا من الاستهلاك اليومي وفوائدهم معترف بها على نطاق واسع.

فوائد

تمثل الكاروتينات عددًا كبيرًا من الفوائد للبشر. لهذا السبب يجب تضمينها في النظام الغذائي اليومي من أجل توفير هذه المركبات.

تشير دراسات مختلفة إلى أن فوائد هذه المركبات كثيرة ومن أشهرها:

تأثير مضاد للأكسدة

يعد هذا أحد أشهر تأثيرات الكاروتينات ، على الرغم من عدم فهم كيفية حدوثه بشكل صحيح.

لفهم التأثير المضاد للأكسدة للكاروتينات ، من المهم أن تأخذ في الاعتبار بعض المعرفة بالبيولوجيا الجزيئية للكائن الحي. لديها عدة آليات لتنقية ما يسمى بالجذور الحرة والتي تسبب أضرارًا كبيرة لها.

يوجد في الجسم جزيئات معينة ضارة جدًا به. وتشمل هذه: O ^-2 ، HO و NO (أنواع الأكسجين التفاعلي والنيتروجين) ، وكذلك H ₂ O ₂ و HONO. بسبب تلف الأنسجة الذي تسببه ، من الضروري أن يتخلص الجسم منها. وهي تفعل ذلك من خلال عمليات مختلفة.

تستخدم إحدى هذه الآليات مركبات كيميائية معينة قادرة على تحويلها أو التخلص منها. من بين هذه المركبات: توكوفيرولس ، فلافونويد ، كاروتينات ، من بين أمور أخرى.

اقترحت بعض الدراسات أن الكاروتينات هي مثبط للأكسجين ، وكذلك عامل يساعد على منع تلف الأنسجة من ما يسمى بأنواع الأكسجين التفاعلي والنيتروجين المذكورة أعلاه.

لقد ثبت بشكل موثوق أن الكاروتينات عوامل فعالة للغاية في تعطيل O-2 ، مما يؤدي إلى حد كبير إلى تجنب الضرر الناتج عن الأكسدة الضوئية لهذا الجزيء على الأنسجة.

ينتج هذا الضرر عن تأثير الضوء ، الذي يعمل على جزيئات معينة ، مما يتسبب في تكوين مركبات يحتمل أن تكون ضارة بالخلايا.

نظام القلب والأوعية الدموية

هناك اعتقاد مشترك بين مختلف الخبراء في المنطقة بأن تضمين النظام الغذائي للأطعمة الغنية بالكاروتينات يساهم في تقليل مخاطر الإصابة بالأمراض التي تهدد نظام القلب والأوعية الدموية ، مثل ارتفاع ضغط الدم والأمراض المتعلقة بالشرايين التاجية.

الآلية الدقيقة التي تساهم بها الكاروتينات في الصحة الجيدة لنظام القلب والأوعية الدموية لا تزال لغزا. ومع ذلك ، يتفق الأطباء على أن النظام الغذائي المتوازن يجب أن يشمل الأطعمة التي تحتوي على الكاروتينات ، سواء كانت كاروتين أو زانثوفيل.

تأثير مضاد للسرطان

بعض الكاروتينات ، مثل الليكوبين ، تقلل من حدوث بعض أنواع السرطان ، مثل سرطان البروستاتا والرئة والجهاز الهضمي.

على نفس المنوال ، تحتوي الكاروتينات على مركبات تعرف باسم الأسيتلين ، والتي يتم التعرف عليها لأنها تساعد في منع تطور الأورام.

ومع ذلك ، هذا مجال لا يزال هناك الكثير لنتعلمه. تذكر منظمة الصحة العالمية أن الادعاء بأن الكاروتينات تحمي من السرطان "ممكن ، لكنه غير كاف" ، لذلك لا يزال يتعين علينا انتظار نتائج العديد من الدراسات التي لا تزال جارية.

على الرغم من ذلك ، يبدو أن كل شيء يشير إلى أن النتائج ستكون مواتية وأن الكاروتينات تلعب دورًا مهمًا في الوقاية من هذا المرض الرهيب.

فهي مفيدة لصحة العين

مع الأخذ في الاعتبار أن بعض الكاروتينات هي سلائف الريتينول (فيتامين أ) ، فهي تشكل مصدرًا ممتازًا للجسم للحصول على الكمية التي يحتاجها.

الريتينول مركب كيميائي يعمل على مستوى الشبكية من أجل تحسين عمل مستقبلات العين ، وتحسين حدة البصر بشكل كبير ، خاصة فيما يتعلق بالرؤية الليلية.

أنها تقوي جهاز المناعة

حتى الآن ، هناك العديد من الدراسات التي أظهرت أن الكاروتينات لها ، من بين فوائدها العديدة ، تقوية جهاز المناعة. هذا مهم ، لأن هذا هو المسؤول عن التعامل مع أي مسببات الأمراض التي يمكن أن تلحق الضرر بالجسم ، مثل البكتيريا والفيروسات وغيرها.

المراجع

1. Emodi A. Carotenoids: الخصائص والتطبيقات. الغذاء تكنول. 1978 ؛ (32): 38-42 ، 78.
2. Halliwell B ، Murcia MA ، Chirico S ، Aruoma OI. (1995) الجذور الحرة ومضادات الأكسدة في الغذاء وفي الجسم الحي: ماذا تفعل وكيف تعمل. Crit Rev Food Sci and Nutr. ؛ 35 (1/2): 7-20.
3. Higuera-Ciapara I، Félix-Valenzuela L، Goycoolea FM. (2006) Astaxanthin: مراجعة الكيمياء والتطبيقات. Crit Rev Food Sci Nutr. ؛ 46: 185-196.
4. . Kong KW ، Khoo HE ، وآخرون (2010). الكشف عن قوة اللايكوبين ذو الصبغة الحمراء الطبيعية ، جزيئات ، 15 ، 959-987
5. Meléndez-Martínez AJ Vicario I، Heredia FJ، (2007) أصباغ كاروتينويد: اعتبارات هيكلية وكيميائية فيزيائية ، أرشيفات التغذية في أمريكا اللاتينية ، 57 (2)
6. Sánchez A، Flores –Cotera L، et al (1999) Carotenoids: Structure، Function، Biosynthesis، Regulation and Applications، Rev. Latinoamericana de Microbiología، 41: 175-191،