تصنيف الكربوهيدرات (صور توضيحية) - التغذية - 2026

يمكن تصنيف الكربوهيدرات حسب وظيفتها ، حسب عدد ذرات الكربون ، حسب موقع مجموعة الكاربونيل ، حسب الوحدات التي تتكون منها ، حسب المشتقات وحسب الأطعمة.

الكربوهيدرات أو الكربوهيدرات أو السكريات هي مركبات كيميائية تتكون من ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين ، وينتج عن احتراقها إطلاق ثاني أكسيد الكربون وجزيء واحد أو أكثر من جزيئات الماء. إنها جزيئات موزعة على نطاق واسع في الطبيعة ولها أهمية أساسية للكائنات الحية ، سواء من وجهة نظر هيكلية أو أيضية.

الهيكل الدوري للجلوكوز ، سداسي (المصدر: Edgar181 ، عبر ويكيميديا ​​كومنز)

عادةً ما تكون أفضل طريقة لتمثيل صيغة أي كربوهيدرات هي Cx (H2O) وهذا باختصار يعني "الكربون المائي".

في النباتات ، يتم إنتاج جزء كبير من الكربوهيدرات أثناء عملية التمثيل الضوئي من ثاني أكسيد الكربون والماء ، وبعد ذلك يمكن تخزينها في مجمعات عالية الوزن الجزيئي (النشويات ، على سبيل المثال) أو استخدامها لإعطاء البنية والدعم الخلايا النباتية (السليلوز ، على سبيل المثال).

تنتج الحيوانات أيضًا الكربوهيدرات (الجليكوجين والجلوكوز والفركتوز وما إلى ذلك) ، ولكنها تنتج أيضًا من مواد مثل الدهون والبروتينات. على الرغم من ذلك ، فإن المصدر الرئيسي للكربوهيدرات القابلة للتمثيل الغذائي للكائنات الحية هو الذي يأتي من النباتات.

أهم المصادر الطبيعية للكربوهيدرات للإنسان بشكل عام هي الحبوب مثل القمح والذرة والذرة الرفيعة والشوفان وغيرها. الدرنات مثل البطاطس والكسافا والموز ، على سبيل المثال ؛ وكذلك العديد من بذور النباتات البقولية مثل العدس والفاصوليا والفول وغيرها.

الحيوانات آكلة اللحوم ، أي تلك التي تتغذى على الحيوانات الأخرى ، تعتمد بشكل غير مباشر على الكربوهيدرات للبقاء على قيد الحياة ، لأن فرائسها ، أو فريسة فرائسها ، حيوانات أعشاب قادرة على الاستفادة من الكربوهيدرات الهيكلية والتخزينية الموجودة في الأعشاب. يتناولونها ويحولونها إلى بروتين وعضلات وأنسجة أخرى بالجسم.

التصنيف حسب وظيفتها

يمكن تصنيف الكربوهيدرات ، وفقًا لوظيفتها العامة ، إلى فئتين كبيرتين: الكربوهيدرات الهيكلية والكربوهيدرات القابلة للهضم عالميًا أو السكريات المتعددة.

الكربوهيدرات الهيكلية

الكربوهيدرات الهيكلية هي تلك التي تشكل جزءًا من جدار جميع الخلايا النباتية ، وكذلك من الرواسب الثانوية التي تميز أنسجة الأنواع النباتية المختلفة والتي تؤدي وظيفة محددة تتمثل في الدعم و "السقالات".

الهيكل العام للسليلوز (المصدر: Vicente Neto عبر ويكيميديا ​​كومنز)

من بين هؤلاء ، عديد السكاريد النباتي الرئيسي هو السليلوز ، لكن اللجنين ، ديكسترانس ، البنتوزان ، أجار (في الطحالب) والكيتين (في الفطريات والعديد من المفصليات) تبرز أيضًا.

الكربوهيدرات القابلة للهضم

من ناحية أخرى ، فإن الكربوهيدرات القابلة للهضم هي تلك التي يمكن أن تكتسبها الكائنات غيرية التغذية (بخلاف ذاتية التغذية التي "تصنع طعامها") من النباتات واستخدامها لتغذية خلاياها من خلال مسارات التمثيل الغذائي المختلفة.

الكربوهيدرات الرئيسية القابلة للهضم هي النشا ، والتي توجد في الدرنات وبذور الحبوب والعديد من هياكل التخزين الأخرى في النباتات. يتكون هذا من نوعين متشابهين من السكريات ، الأميلوز والأميلوبكتين.

ومع ذلك ، فإن السكريات الأبسط مثل الفركتوز ، على سبيل المثال ، الموجودة بكميات كبيرة في ثمار العديد من الأنواع النباتية ، هي أيضًا مهمة جدًا.

العسل ، مادة ينتجها النحل لها قيمة تجارية كبيرة ، هو أيضًا مصدر غني للكربوهيدرات القابلة للهضم ، ولكن من أصل حيواني.

الجليكوجين هو عديد السكاريد الاحتياطي المهم في الحيوانات (المصدر: أليخاندرو بورتو عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يعتبر الجليكوجين ، الذي يعتبر في كثير من الحالات "نشا حيوانيًا" ، من عديد السكاريد الاحتياطي الذي تصنعه الحيوانات ويمكن إدراجه في مجموعة الكربوهيدرات القابلة للهضم.

التصنيف حسب عدد ذرات الكربون

اعتمادًا على عدد ذرات الكربون ، يمكن أن تكون الكربوهيدرات:

- ثلاثيات ، مع ثلاثة ذرات كربون (على سبيل المثال: غليسرالدهيد)

- تتروساس ، بأربعة ذرات كربون (مثال: إريثروز)

- بينتوز ، مع خمسة ذرات كربون (مثال: ريبوز)

- السداسي ، بستة ذرات كربون (مثال: جلوكوز)

- الهيبتوز مع سبعة ذرات كربون (مثال: Sedoheptulose 1،7-bisphosphate)

رسم تخطيطي لهياكل الدم المحتملة للجلوكوز والمانوز (المصدر: Karlhahn عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يمكن أن تكون الخماسيات والسداسيات ، بشكل عام ، في شكل حلقات مستقرة بفضل تكوين مجموعة نصية داخلية ، أي من خلال الاتحاد بين مجموعة ألدهيد أو مجموعة كيتون مع كحول.

يمكن أن تحتوي هذه الحلقات على 5 أو 6 "روابط" ، لذا يمكن أن تكون من نوع الفوران أو من نوع البيران ، بالمقابل ، الذي يتكون به فورانوز وبيرانوز.

التصنيف حسب موقع مجموعة الكاربونيل

يُعد موضع مجموعة الكاربونيل (C = O) في السكريات الأحادية أيضًا أحد السمات المستخدمة لتصنيفها ، لأنه بناءً على ذلك ، يمكن أن يكون الجزيء حالة كيتونية أو ألدوز. وبالتالي هناك ، على سبيل المثال ، الدوهكسوز والكيتو هكسوس ، وكذلك ألدوبينتوزيس وكيتوبينتوز.

Aldosas and Cetosas (المصدر: Pjvelasco ، عبر ويكيميديا ​​كومنز)

إذا كانت ذرة الكربون التي تشكل مجموعة الكربونيل في الموضع 1 (أو في أحد طرفيها) ، فهي عبارة عن ألدهيد. بدلاً من ذلك ، إذا كانت في الموضع 2 (أو أي ذرة كربون داخلية أخرى) ، فهي مجموعة كيتون ، وبالتالي تصبح الحالة الكيتونية.

إذا أخذنا على سبيل المثال ، التثليث ، الرباعي ، البنتوز والسداسيات في القسم السابق ، لدينا أن الجرعات من هذه السكريات البسيطة هي غليسرالديهايد ، إريثروز ، ريبوز ، جلوكوز ، في حين أن الكيتوز هو ثنائي هيدروكسي أسيتون وإريثرولوز وريبولوز و الفركتوز ، على التوالي.

التصنيف حسب عدد الوحدات المكونة لها

وفقًا لعدد الوحدات التي تحتوي عليها الكربوهيدرات ، أي وفقًا لعدد السكريات الناتجة عن التحلل المائي ، يمكن تصنيفها على النحو التالي:

السكريات الأحادية

إنها أبسط السكريات أو السكريات ، لأنها تتكون من "وحدة سكر" واحدة. في هذه المجموعة توجد السكريات ذات الصلة بعملية التمثيل الغذائي مثل الجلوكوز ، والذي ينطوي استقلابه على إنتاج الطاقة في شكل ATP في خلايا جميع الكائنات الحية تقريبًا. يبرز أيضًا الجالاكتوز ، المانوز ، الفركتوز ، الأرابينوز ، الزيلوز ، الريبوز ، السوربوز وغيرها.

السكريات

السكاريد ، كما تدل البادئة من اسمه ، عبارة عن سكريات مكونة من وحدتي سكر. الأمثلة الرئيسية لهذه الجزيئات هي اللاكتوز ، والسكروز ، والمالتوز ، والأيزومالتوز ، والسيلوبيوز ، والجنتيوبيوز ، والميليبيوز ، والتريهالوز ، والتورانوز.

التركيب الكيميائي للمالتوز ، ثنائي السكاريد (المصدر: NEUROtiker عبر ويكيميديا ​​كومنز)

قلة السكريات

إنها تتوافق مع تلك الكربوهيدرات التي ، عندما تتحلل بالماء ، تطلق أكثر من "وحدتي سكر". على الرغم من أنها قد لا تكون معروفة جيدًا ، إلا أنه في هذه المجموعة يمكن تمييز رافينوز وستاكيوز وفيرباسكوسا. يعتبر بعض المؤلفين أن السكريات الثنائية هي أيضًا سكريات قليلة السكاريد.

السكريات

تتكون السكريات المتعددة من أكثر من 10 وحدات سكر ويمكن أن تتكون من وحدات متكررة من نفس السكريات الأحادية (عديدات السكاريد المتجانسة) أو من مخاليط معقدة نسبيًا من السكريات الأحادية المختلفة (عديدات السكاريد غير المتجانسة). من أمثلة السكريات النشا ، السليلوز ، هيميسليلوز ، البكتين والجليكوجين.

عادةً ما يحدث الاتحاد بين "وحدات السكر" للسكريات الثنائية والسكريات قليلة السكاريد والسكريات من خلال رابطة تُعرف باسم الرابطة الجليكوسيدية ، والتي تحدث بفضل فقدان جزيء الماء.

تصنيف مشتقاته

كما هو الحال بالنسبة للعديد من الجزيئات ذات الأهمية الكبيرة في الطبيعة ، يمكن للكربوهيدرات أن تعمل كـ "لبنات بناء" لمركبات أخرى يمكن أن تؤدي وظائف متشابهة أو مختلفة جذريًا. وبناء على ذلك يمكن تصنيف هذه المشتقات حسب خصائصها على النحو التالي:

استرات الفوسفات

هم بشكل عام السكريات الأحادية الفسفرة ، حيث يتم ربط مجموعة الفسفوريل بالسكاريد من خلال رابطة استر. هذه جزيئات مهمة للغاية لجزء كبير من التفاعلات الأيضية الخلوية ، لأنها تتصرف "كمركبات نشطة" يكون التحلل المائي مناسبًا لها من الناحية الديناميكية الحرارية.

تشمل الأمثلة البارزة غليسرالديهيد 3 فوسفات ، جلوكوز 6 فوسفات ، جلوكوز 1 فوسفات ، وفركتوز 6 فوسفات.

الأحماض واللاكتونات

هم نتاج أكسدة بعض السكريات الأحادية مع عوامل مؤكسدة معينة. تنتج أحماض Aldonic من أكسدة الجلوكوز مع النحاس القلوي وهذه ، في المحلول ، في حالة توازن مع اللاكتونات. عندما يتم توجيه الأكسدة عن طريق التحفيز الأنزيمي ، يمكن إنتاج اللاكتونات وأحماض اليورونيك.

Alditols أو polyols أو كحول السكر

تتشكل بواسطة أكسدة مجموعة الكاربونيل لبعض السكريات الأحادية ؛ ومن الأمثلة على ذلك الإريثريتول والمانيتول والسوربيتول أو الجلوكيتول.

السكريات الأمينية

إنها مشتقات من السكريات الأحادية التي تم ربط مجموعة أمينية (NH2) بها ، بشكل عام عند الكربون في الموضع 2 (خاصة في الجلوكوز). ومن أبرز الأمثلة الجلوكوزامين ، و N-acetyl glucosamine ، وحمض الموراميك ، و N-acetyl muramic acid. هناك أيضا الجالاكتوزامين.

التركيب الكيميائي للجلوكوزامين (المصدر: Edgar181 عبر ويكيميديا ​​كومنز)

Deoxysugars

إنها مشتقات من السكريات الأحادية التي يتم إنتاجها عندما تفقد ذرة أكسجين في إحدى مجموعات الهيدروكسيل الخاصة بها ، ولهذا السبب تُعرف باسم "deoxy" أو "deoxysugars".

من بين أهمها تلك التي تشكل العمود الفقري للحمض النووي ، أي 2-deoxyribose ، ولكن هناك أيضًا 6-deoxymanopyranose (rhamnose) و 6-deoxygalactofuranose (fucose).

جليكوسيدات

تنتج هذه المركبات عن التخلص من جزيء الماء من خلال الاتحاد بين مجموعة هيدروكسيل شاذة لمركب أحادي السكاريد ومجموعة هيدروكسيل لمركب هيدروكسيل مختلف.

الأمثلة الكلاسيكية هي ouabain و amygdalin ، وهما مركبان شائع الاستخدام يتم استخراجهما من شجيرة أفريقية وبذور اللوز المر ، في المقابل.

التصنيف حسب استخدامه في تحضير الطعام

مكعبات سكر (المصدر: ديتمار رابيش / ويكيميديا ​​كومنز / "Würfelzucker - 2018 - 3564" / CC BY-SA 4.0 عبر ويكيميديا ​​كومنز)

أخيرًا ، يمكن أيضًا تصنيف الكربوهيدرات وفقًا للاستخدام الذي يمكن إعطاؤه لها في سياق إعداد طبق الطهي. بهذا المعنى ، هناك كربوهيدرات مُحلاة ، مثل السكروز (ثنائي السكاريد) ، الفركتوز (السكاريد الأحادي) وبدرجة أقل المالتوز (ثنائي السكاريد الآخر).

وبالمثل ، هناك كربوهيدرات كثيفة وكربوهيدرات هلامية ، كما هو الحال مع النشويات والبكتين على سبيل المثال.

المراجع

1. Badui Dergal، S. (2016). كيمياء الغذاء. المكسيك ، بيرسون للتعليم.
2. تشاو ، كو ، وهالفير ، جي إي (1980). الكربوهيدرات. ln: تكنولوجيا أعلاف الأسماك. برنامج الأمم المتحدة الإنمائي ، منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة ، روما ، إيطاليا ، 104-108.
3. كامينغز ، جيه إتش ، وستيفن ، إيه إم (2007). مصطلحات وتصنيف الكربوهيدرات. المجلة الأوروبية للتغذية السريرية، 61 (1)، S5-S18.
4. Englyst و HN و Hudson ، GJ (1996). تصنيف وقياس الكربوهيدرات الغذائية. كيمياء الطعام ، 57 (1) ، 15-21.
5. ماثيوز ، سي كيه ، فان هولدي ، كيه إي ، وأهيرن ، كيه جي (2000). الكيمياء الحيوية ، أد. سان فرانسيسكو: بنيامين كامينغز
6. موراي ، آر كيه ، جرانر ، دي كيه ، مايز ، بنسلفانيا ، ورودويل ، فولكس فاجن (2014). الكيمياء الحيوية المصورة هاربر. ماكجرو هيل.