شكل النقل الرئيسي للكربوهيدرات في النبات هو. خصائص وتصنيف الكربوهيدرات ودورها في حياة النبات

السكريات الأحادية

الجلوكوز C6H2O6 (الصيغ البنائية، انظر الشكل 2) (أحادي، سداسي، ألدوز، سكر العنب) هو الأكثر شيوعا بين الأحاديات في كل من عالم النبات والحيوان. توجد بشكل حر في جميع الأجزاء الخضراء من النباتات والبذور والفواكه المختلفة والتوت. ويوجد الجلوكوز بكميات كبيرة في العنب - ومن هنا اسمه - سكر العنب. يعد الدور البيولوجي للجلوكوز كبيرًا بشكل خاص في تكوين السكريات - النشا والسليلوز المبني من بقايا الجلوكوز D. الجلوكوز جزء من قصب السكر والجليكوسيدات والتانين والعفص الأخرى. يتم تخمير الجلوكوز جيدًا بواسطة الخميرة.

الفركتوز C6H12O6 (الصيغ البنائية انظر الشكل 3) (أحادي، هيكسوز، كيتوز، ليفولوز، سكر الفاكهة) موجود في جميع النباتات الخضراء وفي رحيق الزهور. يوجد الكثير منه بشكل خاص في الفواكه، لذلك اسمه الثاني هو سكر الفاكهة. الفركتوز أحلى بكثير من السكريات الأخرى. وهو جزء من السكروز والسكريات ذات الوزن الجزيئي العالي، مثل الإينولين. مثل الجلوكوز، يتم تخمير الفركتوز جيدًا بواسطة الخميرة.

السكريات الثنائية

ينتشر السكروز С12Н22О11 (ثنائي السكاريد) على نطاق واسع في النباتات، خاصة في جذور البنجر (من 14 إلى 20٪ من الوزن الجاف)، وكذلك في سيقان قصب السكر (الجزء الكتلي من السكروز من 14 إلى 25٪).

يتكون السكروز من -D-جلوكوبيرانوز و-D-فركتوفورانوز، متصلين بواسطة 12 رابطة بسبب هيدروكسيل الجليكوسيديك.

لا يحتوي السكروز على هيدروكسيل جليكوسيد حر، وهو سكر غير مختزل، وبالتالي فهو خامل كيميائيًا نسبيًا، باستثناء حساسيته الشديدة للتحلل المائي الحمضي. لذلك، السكروز هو سكر نقل، حيث يتم نقل الكربون والطاقة في جميع أنحاء النبات. في شكل سكروز تنتقل الكربوهيدرات من أماكن التركيب (الأوراق) إلى أماكن تخزينها (الفواكه والجذور والبذور والسيقان). يتحرك السكروز على طول الحزم الناقلة للنباتات بسرعة 2030 سم/ساعة. السكروز قابل للذوبان بشدة في الماء وله طعم حلو. مع زيادة درجة الحرارة، تزداد قابليته للذوبان. السكروز غير قابل للذوبان في الكحول المطلق، لكنه يذوب بشكل أفضل في الكحول المائي. عند تسخينه إلى 190-200 درجة مئوية وما فوق، يجفف السكروز مع تكوين منتجات بوليمر ملونة مختلفة - الكراميل. تُستخدم هذه المنتجات، التي تسمى kohlers، في صناعة الكونياك لتلوين الكونياك.

التحلل المائي للسكروز.

عندما يتم تسخين محاليل السكروز في بيئة حمضية أو تحت تأثير إنزيم -فركتوفورانوسيديز، فإنه يتحلل، ويشكل خليطًا من كميات متساوية من الجلوكوز والفركتوز، وهو ما يسمى السكر المقلوب (الشكل 7).

أرز. 7.

إنزيم -فركتوفورانوسيديز منتشر في الطبيعة، وهو نشط بشكل خاص في الخميرة. يستخدم الإنزيم في صناعة الحلويات، حيث أن السكر المقلوب المتكون تحت تأثيره يمنع تبلور السكروز في منتجات الحلويات. السكر المحول أحلى من السكروز بسبب وجود الفركتوز الحر. هذا يسمح لك بحفظ السكروز باستخدام السكر المقلوب. يحدث التحلل المائي الحمضي للسكروز أيضًا عند طهي المربى وصنع المربى، لكن التحلل المائي الأنزيمي أسهل من التحلل المائي الحمضي.

يتكون المالتوز C12H22O11 من بقايا -D-جلوكوبيرانوز متصلة بواسطة رابطة جليكوسيدية 1/4.

يوجد المالتوز في الحالة الحرة بكميات صغيرة في النباتات، ولكنه يظهر أثناء الإنبات، حيث يتشكل أثناء التحلل المائي للنشا. وهو غائب في الحبوب والدقيق العادي. وجوده في الدقيق يدل على أن هذا الدقيق يتم الحصول عليه من الحبوب المنبتة. يحتوي الشعير الذي يستخدم في صناعة التخمير على كمية كبيرة من المالتوز، ولهذا السبب يسمى المالتوز أيضًا بسكر الشعير. تحت تأثير إنزيم β-glucosidase (maltase)، يخضع المالتوز للتحلل المائي إلى D-glucose. يتم تخمير المالتوز بواسطة الخميرة.

يتكون اللاكتوز C12H22O11 من -D-galactopyranose وD-glucopyranose، المرتبطين برابطة جليكوسيدية 1 4. ونادرا ما توجد في النباتات.

يتواجد اللاكتوز بكميات كبيرة (45%) في الحليب، ولهذا يسمى بسكر الحليب. وهو عبارة عن سكر مختزل ذو طعم حلو خافت. المخمرة مع خميرة اللاكتوز إلى حامض اللبنيك.

يتكون سيلوبيوز C12H22O11 من بقايا جلوكوبيرانوز -D متصلة بواسطة رابطة جليكوسيدية 1/4.

إنه بمثابة مكون هيكلي لعديد السكاريد السليلوز ويتشكل منه أثناء التحلل المائي تحت تأثير إنزيم السليلوز. يتم إنتاج هذا الإنزيم بواسطة عدد من الكائنات الحية الدقيقة وينشط أيضًا في إنبات البذور.

السكريات غير الشبيهة بالسكر

تخزين السكريات

النشا (C6H10O5)n هو الممثل الأكثر أهمية للسكريات في النباتات. يتم استخدام عديد السكاريد المخزن هذا بواسطة النباتات كمواد طاقة. لا يتم تصنيع النشا في جسم الحيوان، والجليكوجين هو كربوهيدرات احتياطي مماثل في الحيوانات.

تم العثور على النشا بكميات كبيرة في السويداء من الحبوب - 6585٪ من كتلتها، في البطاطس - ما يصل إلى 20٪.

النشا ليس مادة فردية كيميائيا. بالإضافة إلى السكريات، يتضمن تكوينه المعادن، ويمثلها بشكل رئيسي حمض الفوسفوريك، والدهون والأحماض الدهنية عالية الجزيئية - البالمتيك، والدهني وبعض المركبات الأخرى الممتصة بواسطة بنية السكاريد الكربوهيدراتية للنشا.

يوجد النشا في خلايا السويداء على شكل حبيبات النشا التي يتميز شكلها وحجمها بهذا النوع من النباتات. شكل حبيبات النشا يجعل من الممكن التعرف بسهولة على نشا النباتات المختلفة تحت المجهر، والذي يستخدم للكشف عن اختلاط نشا بآخر، على سبيل المثال، عند إضافة دقيق الذرة أو الشوفان أو دقيق البطاطس إلى دقيق القمح.

في أنسجة التخزين للأعضاء المختلفة - يتم تخزين الدرنات والبصيلات وحبوب النشا الأكبر حجمًا في الأميلوبلاست كنشا ثانوي (احتياطي). حبوب النشا لها هيكل الطبقات.

هيكل مكونات الكربوهيدرات من النشا

يتكون الجزء الكربوهيدراتي من النشا من اثنين من السكريات:

• 1. أميلوز.
• 2. أميلوبكتين.
• 1 هيكل الأميلوز.

في جزيء الأميلوز، ترتبط بقايا الجلوكوز بروابط جليكوسيدية 1 4، لتشكل سلسلة خطية (الشكل 8، أ).

يحتوي الأميلوز على نهاية مختزلة (A) ونهاية غير مختزلة (B).

سلاسل الأميلوز الخطية التي تحتوي على ما بين 100 إلى عدة آلاف من بقايا الجلوكوز قادرة على التصاعد وبالتالي تأخذ شكلًا أكثر إحكاما (الشكل 8، ب). يذوب الأميلوز جيدًا في الماء، ويشكل محاليل حقيقية غير مستقرة وقادرة على التراجع - الترسيب التلقائي.

أرز. 8.

أ - رسم تخطيطي لاتصال جزيئات الجلوكوز في الأميلوز. ب - التركيب المكاني للأميلوز. ج - رسم تخطيطي لاتصال جزيئات الجلوكوز في الأميلوبكتين. د- الجزيء المكاني للأميلوبكتين

2 هيكل الأميلوبكتين

الأميلوبكتين هو مكون متفرع من النشا. يحتوي على ما يصل إلى 50.000 من بقايا الجلوكوز، مترابطة بشكل رئيسي بواسطة 14 روابط جليكوسيدية (أقسام خطية من جزيء الأميلوبكتين). عند كل نقطة تفرع، تشكل جزيئات الجلوكوز (-D-جلوكوبيرانوز) رابطة جليكوسيدية 16، والتي تشكل حوالي 5٪ من إجمالي عدد الروابط الجليكوسيدية في جزيء الأميلوبكتين (الشكل 8، ج، د).

يحتوي كل جزيء أميلوبكتين على نهاية مختزلة واحدة (A) وعدد كبير من الأطراف غير المختزلة (B). هيكل الأميلوبكتين ثلاثي الأبعاد، وتنتشر فروعه في كل الاتجاهات وتعطي الجزيء شكل كروي. أميلوبكتين لا يذوب في الماء، ويشكل تعليقا، ولكن عند تسخينه أو تحت الضغط فإنه يشكل محلول لزج - عجينة. مع اليود، يعطي تعليق الأميلوبكتين لونًا بنيًا محمرًا، بينما يتم امتصاص اليود على جزيء الأميلوبكتين، وبالتالي فإن لون المعلق يرجع إلى لون اليود نفسه.

كقاعدة عامة، يتراوح محتوى الأميلوز في النشا من 10 إلى 30٪، والأميلوبكتين - من 70 إلى 90٪. وتسمى بعض أصناف الشعير والذرة والأرز بالشمعية. في حبوب هذه المحاصيل، يتكون النشا فقط من الأميلوبكتين. في التفاح، يتم تمثيل النشا فقط بواسطة الأميلوز.

التحلل المائي الأنزيمي للنشا

يتم تحفيز التحلل المائي للنشا بواسطة الإنزيمات - الأميليز. تنتمي الأميليز إلى فئة الهيدروليزات، وهي فئة فرعية - الكربوهيدرات. هناك ب- و- الأميليز. هذه إنزيمات أحادية المكون تتكون من جزيئات البروتين. يتم تنفيذ دور المركز النشط فيها بواسطة المجموعتين - NH2 و - SH.

خصائص ب - الأميليز

ب - الأميليز موجود في لعاب وبنكرياس الحيوانات، في القوالب، في حبوب القمح والجاودار والشعير (الشعير).

ب- الأميليز هو إنزيم مستقر حرارياً، الأمثل له هو عند درجة حرارة 700 مئوية. قيمة الرقم الهيدروجيني الأمثل هي 5.6-6.0، عند الرقم الهيدروجيني 3.3-4.0 تنهار بسرعة.

الخصائص - الأميليز

تم العثور على الأميليز في حبوب القمح والجاودار والشعير وفول الصويا والبطاطا الحلوة. إلا أن نشاط الإنزيم في البذور والثمار الناضجة يكون منخفضاً، ويزداد نشاطه أثناء إنبات البذور.

يقوم بيتا أميليز بتكسير الأميلوز تمامًا، وتحويله بنسبة 100% إلى مالتوز. يقوم الأميلوبكتين بتكسير المالتوز والدكسترين، اللذين يعطيان اللون البني المحمر مع اليود، ويقسمان فقط الأطراف الحرة لسلاسل الجلوكوز. يتوقف العمل عندما يصل إلى الفروع. بيتا أميليز يكسر الأميلوبكتين بنسبة 54% لتكوين المالتوز. يتم تحلل الدكسترينات الناتجة بواسطة الأميليز b لتكوين الدكسترينات ذات الوزن الجزيئي المنخفض والتي لا تتلطخ باليود. مع التأثير اللاحق طويل الأمد لـ b-amylose على النشا، يتم تحويل حوالي 85٪ منه إلى مالتوز.

أولئك. ينتج عمل بيتا-الأميلاز بشكل رئيسي المالتوز وبعض الدكسترينات عالية الجزيئية. ينتج عمل b-amylase بشكل رئيسي الدكسترينات ذات الوزن الجزيئي المنخفض وكمية صغيرة من المالتوز. لا يمكن لأي من إنزيمات b- أو b-amylases وحدها أن تحلل النشا بالكامل لتكوين المالتوز. مع العمل المتزامن لكلا الأميليز، يتم تحلل النشا بنسبة 95٪.

منتجات التحلل المائي للنشا

كمنتج نهائي للتحلل المائي للأميلوز، لا يتم تشكيل المالتوز فحسب، بل أيضًا الجلوكوز، وأثناء التحلل المائي للأميلوبكتين، يتم تشكيل المالتوز والجلوكوز وكمية صغيرة من السكريات قليلة التعدد التي تحتوي على رابطة جليكوسيدية 6-I6. يتم تحلل الرابطة الجليكوسيدية b I6 بواسطة إنزيم R. المنتج الرئيسي الذي يتكون أثناء التحلل المائي للأميلوز والأميلوبكتين هو المالتوز. بعد ذلك، يتم تحلل المالتوز تحت تأثير b-glucosidase (maltase) إلى D-glucose.

تستخدم مستحضرات الأميليز على نطاق واسع في الخبز كمحسنات. تؤدي إضافة الأميليز إلى تكوين فتات خبز أكثر ليونة وتقليل معدل تعفن الخبز أثناء التخزين.

تم العثور على الجليكوجين والفيتوجليكوجين (الجليكوجين النباتي) في حبوب الذرة. من حيث البنية، فإن الفيتوجليكوجين قريب من مخزن السكاريد للكائنات الحيوانية - الجليكوجين، والذي يسمى النشا الحيواني. يمتلك الفيتوجليكوجين، مثل الجليكوجين الحيواني، درجة تفرع أعلى من الأميلوبكتين، حوالي 10% من روابطه عبارة عن 16 روابط، بينما الأميلوبكتين لديه حوالي 5% من هذه الروابط.

ينتمي الإنولين إلى احتياطي السكريات النباتية. إنه يمثل مجموعة من الأشكال الجزيئية بنفس الحجم تقريبًا.

يتم ترسيب الإنولين، باعتباره عديد السكاريد الاحتياطي، في أعضاء التخزين تحت الأرض للنباتات - في درنات الخرشوف القدس، والداليا، وجذور الخرشوف. علاوة على ذلك، كاحتياطي طاقة للمادة، فمن الأفضل النشا.

هناك عديد السكاريد الاحتياطي الآخر، ليفان، الذي له بنية قريبة من الأنسولين. عدد بقايا السكريات الأحادية في ليفان هو 78.

Levans عبارة عن سكريات تخزين مؤقتة لنباتات الحبوب. توجد في أوراق وسيقان وجذور النباتات وتستخدم أثناء نضج الحبوب لتخليق النشا. مثل الإينولين، يحتوي ليفان على بقايا السكروز الطرفية. لا تحتوي سلسلة السكاريد المكونة من الأنسولين والليفان على نهايات مختزلة - حيث تنشغل ذرات الكربون الشاذة في تكوين رابطة جليكوسيدية.

تشمل السكريات المخزنة الأخرى الجالاكتومانان الموجودة في بذور فول الصويا والغلوكومانان، والتي يتم تخزينها بواسطة بعض النباتات الاستوائية، لكن تركيبها الكيميائي لم يتم تحديده بالكامل.

السكريات الهيكلية

السليلوز (C6H10O5) هو عديد السكاريد من الدرجة الثانية وهو المكون الرئيسي لجدران الخلايا. يتكون السليلوز من بقايا الجلوكوز-D المرتبطة ببعضها البعض بواسطة 14 روابط جليكوسيدية (الشكل 9، أ). من بين السكريات الأخرى التي تشكل جدار الخلية النباتية، فإنه ينتمي إلى السكريات الدقيقة الليفية، حيث أن جزيئات السليلوز في جدران الخلايا ترتبط بوحدات هيكلية تسمى الألياف الدقيقة. يتكون الأخير من حزمة من جزيئات السليلوز الموجودة على طولها بالتوازي مع بعضها البعض.

أرز. 9.

أ - اتصال جزيئات الجلوكوز. ب - هيكل الألياف الدقيقة. ج - البنية المكانية

انتشار اللب

في المتوسط، هناك حوالي 8000 بقايا الجلوكوز لكل جزيء السليلوز. لا يتم استبدال الهيدروكسيل الموجود في ذرات الكربون C2 وC3 وC6. وحدة التكرار في جزيء السليلوز هي بقايا السيلوبيوز ثنائي السكاريد.

خصائص السليلوز

السليلوز لا يذوب في الماء بل ينتفخ فيه. يمكن استبدال مجموعات الهيدروكسيل الحرة بالجذور - ميثيل -CH3 أو الأسيتال بتكوين رابطة بسيطة أو إستر. تلعب هذه الخاصية دورًا مهمًا في دراسة بنية السليلوز، كما تجد تطبيقًا في الصناعة في إنتاج الألياف الاصطناعية والورنيش والجلود الاصطناعية والمتفجرات.

هضم السليلوز

في معظم الحيوانات والبشر، لا يتم هضم السليلوز في الجهاز الهضمي، لأن أجسامهم لا تنتج السليوليز، وهو الإنزيم الذي يحلل الرابطة الجليكوسيدية الرابعة. يتم تصنيع هذا الإنزيم بواسطة أنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة التي تسبب تعفن الخشب. يهضم النمل الأبيض السليلوز جيدًا لأن الكائنات الحية الدقيقة التكافلية التي تنتج السليلوز تعيش في أمعائه.

تشمل حصص علف الماشية السليلوز (كجزء من القش ومكونات أخرى)، حيث تحتوي معدتها على كائنات دقيقة تقوم بتصنيع إنزيم السليلوز.

معنى السليلوز

الأهمية الصناعية للسليلوز هائلة - إنتاج الأقمشة القطنية والورق والخشب الصناعي ومجموعة كاملة من المنتجات الكيميائية القائمة على معالجة السليلوز.

الهيمسيلولوز عبارة عن سكريات من الدرجة الثانية تشكل مع مواد البكتين واللجنين مصفوفة جدران الخلايا النباتية، وتملأ المساحة بين إطار الجدران، وتتكون من ألياف السليلوز الدقيقة.

تنقسم الهيميسيلولوز إلى ثلاث مجموعات:

• 1. زيلان.
• 2. مانانس؛
• 3. جالاكتانز.
• 1. تتشكل الزيلان بواسطة بقايا D-xylopyranose المرتبطة بأربعة روابط في سلسلة خطية. يتم أستيل سبعة من كل عشرة بقايا الزيلوز عند C3 ونادرا عند C2. تحتوي بعض بقايا الزيلوز على حمض 4-o-methyl--D-glucuronic المرتبط عبر رابطة جليكوسيدية 2.
• 2. يتكون المن من عمود فقري يتكون من بقايا -D-mannopyranose و-D-aminopyranose المرتبطة بروابط جليكوسيدية 4. ترتبط البقايا المفردة من -D-galactopyranose ببعض بقايا المانوز في السلسلة الرئيسية بواسطة 6 روابط. يتم أستيل مجموعات الهيدروكسيل عند C2 وC3 لبعض بقايا المانوز.
• 3. تتكون الجلاكتانات من بقايا β-galactopyranose المرتبطة بأربعة روابط في السلسلة الرئيسية. في C6 ينضم إليهم السكريات الثنائية التي تتكون من D-galactopyranose وL-arabofuranose.

المواد البكتيرية هي مجموعة من السكريات ذات الوزن الجزيئي العالي والتي تشكل مع السليلوز والهيمسيلولوز واللجنين جدران خلايا النباتات.

هيكل مواد البكتين

المكون الهيكلي الرئيسي لمواد البكتين هو حمض الجالاكتورونيك، الذي تُبنى منه السلسلة الرئيسية؛ وتشمل السلاسل الجانبية أرابينوز وجلاكتوز ورمنوز. يتم أسترة بعض المجموعات الحمضية من حمض الجالاكتورونيك باستخدام كحول الميثيل (الشكل 10)، أي. المونومر هو حمض ميثوكسيجالاكتورونيك. في سلسلة methoxypolygalacturonic، ترتبط وحدات المونومر بأربعة روابط جليكوسيدية، وترتبط السلاسل الجانبية (الفروع) بالسلسلة الرئيسية بواسطة رابطتين جليكوسيدية.

تختلف مواد البكتين الموجودة في بنجر السكر والتفاح والحمضيات عن بعضها البعض في تكوين السلاسل الجانبية لسلسلة polygalacturonic وفي الخصائص الفيزيائية.

اعتمادا على عدد مجموعات الميثوكسي ودرجة البلمرة، يتم تمييز البكتينات العالية والمنخفضة الأسترة. في الأولى، يتم أسترة أكثر من 50% من مجموعات الكربوكسيل، وفي الأخيرة، أقل من 50% من مجموعات الكربوكسيل.

مواد البكتين عبارة عن خليط فيزيائي من البكتين مع مواد مصاحبة - البنتوسان والهكسوسان. يتراوح الوزن الجزيئي للبكتين من 20 إلى 50 كيلو دالتون.

هناك البكتين التفاح، الذي يتم الحصول عليه من ثفل التفاح، والبكتين الحمضيات - من قشور الحمضيات والثفل، والبكتين البنجر - من لب البنجر. السفرجل والكشمش الأحمر وخشب القرانيا والبرقوق وغيرها من الفواكه والتوت غنية بمواد البكتين.

في النباتات، توجد المواد البكتيرية على شكل بروتوبكتين غير قابل للذوبان مرتبط بالعربان أو الزيلان في جدار الخلية. يتم تحويل البروتوبكتين إلى بكتين قابل للذوبان إما عن طريق التحلل المائي الحمضي أو عن طريق عمل إنزيم البروتوبكتيناز. يتم عزل البكتين من المحاليل المائية عن طريق الترسيب بالكحول أو 50% أسيتون.

الأحماض البكتيكية وأملاحها

أحماض البكتيك هي أحماض متعددة الجلاكتورونيك عالية الجزيئية، ويتم تقدير جزء صغير من مجموعات الكربوكسيل منها باستخدام كحول الميثيل. تسمى أملاح الأحماض البكتيكية بالبكتينات. إذا تم إزالة الميثوكسيلات من البكتين تمامًا، فإنها تسمى أحماض البكتيك، وتسمى أملاحها البكتات.

الانزيمات التحللية

تسمى الإنزيمات المشاركة في التحلل المائي لمواد البكتين بالتحلل. إنها ذات أهمية كبيرة، لأنها تساعد على زيادة المحصول وتنقية عصائر الفاكهة والتوت، وعادةً لا توجد مواد البكتين في النباتات بشكل حر، ولكن في شكل مركب معقد - البروتوبكتين. في هذا المركب، يرتبط حمض polygalacturonic الميثوكسيلاتي بمكونات الكربوهيدرات الأخرى في الخلية - أرابان وجلاكتان. تحت تأثير إنزيم البروتوبكتيناز، يتم فصل العربان والجلاكتان من البروتوبكتين. نتيجة لعمل هذا الإنزيم، يتم تشكيل حمض البولي جالاكتورونيك الميثوكسيلاتي، أو البكتين القابل للذوبان. يتم تكسير البكتين القابل للذوبان بواسطة إنزيمات حاللة للبكتيريا الأخرى.

عندما يعمل إنزيم البكتينستراز على البكتين القابل للذوبان، يتم تحلل روابط الإستر مائيًا، مما يؤدي إلى تكوين كحول الميثيل وحمض البولي جالاكتورونيك، أي أن البكتينستراز يشق مجموعات الميثوكسي من حمض ميثوكسي بولي جالاكتورونيك.

عندما يعمل إنزيم polygalacturonase على البكتين القابل للذوبان، فإنه يشق الروابط بين مناطق حمض polygalacturonic التي لا تحتوي على مجموعات الميثوكسيل.

الأهمية التكنولوجية والفسيولوجية

من الخصائص المهمة لمواد البكتين قدرتها على الهلام، أي تكوين هلام قوي في وجود كمية كبيرة من السكر (6570٪) وعند درجة حموضة 3.13.5. في الهلام الناتج، يتراوح الجزء الكتلي من البكتين من 0.2 إلى 1.5٪.

المواد البكتيرية قادرة أيضًا على تكوين المواد الهلامية بالمعالجة المناسبة - في وجود بيروكسيد الهيدروجين والبيروكسيداز، يحدث الارتباط المتقاطع للسلاسل الجانبية؛ في وجود الأحماض والسكر، وكذلك أملاح الكالسيوم، يشكل البكتين أيضًا مواد هلامية ذات قدرة عالية على امتصاص الماء - يمكن أن يمتص 1 جرام من البكتين من 60 إلى 150 جرامًا من الماء.

فقط البكتينات عالية الأسترة تشكل مواد هلامية كثيفة. يؤدي التحلل المائي الجزئي لاسترات الميثيل إلى انخفاض في قدرة التبلور. مع التحلل المائي الكامل لمجموعات الميثوكسيل في المحاليل القلوية أو تحت تأثير إنزيم البكتينستراز، تتشكل أحماض البكتيك، وهي حمض بوليجالاكتورونيك. حمض Polygalacturonic غير قادر على تكوين الهلام.

إن قدرة مواد البكتين على التبلور هي الأساس لاستخدامها كعنصر تبلور في صناعة الحلويات لإنتاج الحلويات والمربى والأعشاب من الفصيلة الخبازية والهلام والمربيات وكذلك في صناعة التعليب وإنتاج المخابز والجبن.

لمواد البكتين خصائص فسيولوجية مهمة، حيث تعمل على إزالة المعادن الثقيلة من الجسم نتيجة اتحاد أيونات المعادن متعددة التكافؤ مع المجموعات غير الأسترة -COO- حسب نوع الروابط الأيونية.

يخطط:

1. معنى الكربوهيدرات. الخصائص العامة.

2. تصنيف الكربوهيدرات.

3. هيكل الكربوهيدرات.

4. تركيب وتكسير وتحويل الكربوهيدرات في النبات.

5. ديناميات الكربوهيدرات أثناء نضوج SOM.

معنى الكربوهيدرات. الخصائص العامة.

الكربوهيدرات هي المادة الغذائية الرئيسية والداعمة الرئيسية للخلايا والأنسجة النباتية.

أنها تشكل ما يصل إلى 85-90٪ من الكتلة الإجمالية للكائن النباتي.

تتشكل أثناء عملية التمثيل الضوئي.

تحتوي الكربوهيدرات على C وH وO.

مندوب: الجلوكوز С6Н12О6، السكروز С12Н22О11، الفركتوز، الرامنوز، النشا، الألياف، الهيمسيلولوز، مواد البكتين، أجار أجار.

السكروز هو كربوهيدرات يتم تصنيعه فقط في جسم النبات ويلعب دورًا مهمًا جدًا في عملية التمثيل الغذائي للنباتات. السكروز هو السكر الذي يمتصه النبات بسهولة. في بعض النباتات، يمكن أن يتراكم السكروز بكميات كبيرة للغاية (بنجر السكر، قصب السكر).

تختلف SOMs بشكل كبير في تكوين الكربوهيدرات:

البطاطس - معظم الكربوهيدرات عبارة عن نشا.

البازلاء النباتية الخضراء (يتم حصادها في مرحلة النضج الفني) - يتكون الجزء الأكبر من الكربوهيدرات من أجزاء متساوية تقريبًا من النشا والسكريات؛

التفاح الناضج - النشا غائب عمليا، ويتم تمثيل الكربوهيدرات بالجلوكوز والفركتوز والسكروز؛

البرسيمون - الجلوكوز والفركتوز، تقريبا لا يوجد سكروز؛

العنب - الجلوكوز والفركتوز.

تكوين مختلف للكربوهيدرات في الأنسجة الفردية لـ SOM:

تحتوي القشرة على مواد من الألياف والبكتين (تحمي لب الثمرة من التأثيرات الضارة)؛

يحتوي اللب على النشا والسكريات (الجلوكوز، الفركتوز، السكروز).

تصنيف الكربوهيدرات.

تنقسم جميع الكربوهيدرات إلى مجموعتين - مونوساس(السكريات الأحادية) و شلل الأطفال(العديدات السكاريد)

تتحد عدة جزيئات من السكريات الأحادية مع بعضها البعض لتحرير الماء لتكوين جزيء متعدد السكاريد.

السكريات الأحادية:ويمكن اعتبارها مشتقات من الكحوليات متعددة الهيدرات.

مندوب: الجلوكوز، الفركتوز، الجالاكتوز، المانوز.

السكريات الثنائية:السكروز (قصب السكر)، المالتوز (سكر الشعير)، والسيلوبيوز.

السكريات الثلاثية:رافينوزا وآخرون.

السكريات الرباعية:ستاكيوز، الخ.

السكريات الثنائية والثلاثية والرباعية (ما يصل إلى 10 سكريات أحادية) تشكل المجموعة السكريات من الدرجة الأولى. جميع ممثلي هذه المجموعة قابلون للذوبان في الماء بسهولة وفي شكلهم النقي هم مواد بلورية (قليلة السكاريد).

يمكن أن تكون السكريات قليلة السكاريد (oligosaccharides) عبارة عن سكريات متجانسة وغير متجانسة. السكروزيتكون من الجلوكوز والفركتوز - فوران (سكر مغاير). اللاكتوز– الجالاكتوز + الجلوكوز. المالتوز، تريهالوز، سيلوبيوز –يختلف الجلوكوز + الجلوكوز (السكريات المثلية) في ترتيب ذرات الكربون المشاركة في الرابطة بين جزيئات السكريات الأحادية.

المزيد من الكربوهيدرات المعقدة - السكريات من الدرجة الثانية. مواد معقدة ذات وزن جزيئي كبير جدًا. إما أنها لا تذوب على الإطلاق في الماء أو تعطي محاليل غروية لزجة.

مندوب: المخاط، النشا، الدكسترين، الجليكوجين، الألياف، الهيمسيلولوز، مواد البكتين، الإينولين، الكالوز، إلخ.

هيكل الكربوهيدرات.

تنتمي السكريات الأحادية التي تحتوي على ثلاث ذرات كربون إلى المجموعة ثلاثي، مع أربعة - تيتروز، مع خمسة - التخمس، ستة - هيكسوزوالأسرة - كبدي.

وأهمها وأكثرها انتشارًا في الطبيعة هي البنتوسات والسداسيات.

السكريات الأحادية، وهي مشتقات من الكحوليات متعددة الهيدرات، تحتوي في جزيئها، إلى جانب مجموعات الكحول –OH، على مجموعة ألدهيد أو كيتو.

الثلاثيات:

أيمن أيسر

د- جلسرالديهيد L- جلسرالديهيد

ينتمي الفركتوز إلى البنتوز، والجلوكوز إلى السداسيات.

لقد ثبت أنه في المحاليل يوجد الجلوكوز D في ثلاثة أشكال قابلة للتحويل، اثنان منها دوريان.

كما تم أيضًا إنشاء تحويلات بينية مماثلة للأشكال الثلاثة للسكريات الأحادية الأخرى.

السكريات الثنائية:

السكريات:

لها بنية خطية أو متفرعة، وتتكون جزيئات البوليمر الخاصة بها من مونومرات (سكريات أحادية) متصلة ببعضها البعض في سلاسل طويلة.

تركيب وتكسير وتحويل الكربوهيدرات في النباتات.

توليف.

المنتج الأساسي لعملية التمثيل الضوئي هو حمض الفوسفوجلسريك.مع مزيد من التحولات فإنه يعطي مختلف السكريات الأحادية– الجلوكوز والفركتوز والمانوز والجلاكتوز (وهي تتشكل دون مشاركة الضوء، نتيجة للتفاعلات الأنزيمية “المظلمة”). يحدث تكوين السداسيات من حمض الفوسفوجليسريك أو الفوسفوجليسرالديهايد (الثلاثي) بسبب عمل الإنزيم ألدولاز.

تكوين الجلوكوز والفركتوز من السوربيتول.

جنبا إلى جنب مع السكريات الأحادية، يتشكل السكروز (ثنائي السكاريد) والنشا (عديد السكاريد) أيضًا بسرعة كبيرة في الأوراق في الضوء، ولكن هذه عملية ثانوية للتحولات الأنزيمية للسكريات الأحادية المتكونة مسبقًا (يمكن أن تحدث في الظلام الدامس). يتم تصنيع السكروز من الجلوكوز والفركتوز، وكذلك من السداسيات الأخرى. لا يتم تصنيع السكروز من البنتوز (أرابينوز، الزيلوز).

فساد.

يتم تخمير معظم السكريات الأحادية بواسطة الخميرة.

يتحلل قليل السكر تحت تأثير الإنزيمات المناسبة وأثناء التحلل المائي (التسخين في وجود الأحماض).

السكريات من الدرجة الثانية:

نشاء(يتكون من الأميلوز والأميلوبكتين، ونسبتهما في نشا النباتات المختلفة مختلفة) - يتحلل تحت تأثير الإنزيم أميليز الجلوكوزوأثناء التحلل المائي إلى جزيئات الجلوكوز؛ الجليكوجين(مشابه).

الألياف (السليلوز)– يتم هضمه فقط في المجترات بواسطة البكتيريا التي تحتوي على الإنزيم السليوليز.

الهيمسيلولوزيتحلل بواسطة الأحماض بسهولة أكبر من الألياف.

التحويلات البينية.

في النباتات، يتم تحويل السكريات بسهولة إلى بعضها البعض.

تحدث التحويلات البينية للسكريات الأحادية نتيجة لعمل الإنزيمات المناسبة التي تحفز تفاعلات الفسفرة وتكوين استرات الفسفور من السكريات.

تحت تأثير الأيزوميرات، يتم تحويل السكريات الأحادية إلى بعضها البعض.

كما تم اكتشاف الإنزيمات في الكائنات النباتية التي تحفز تكوين استرات الفوسفور من السكريات وتحولاتها المتبادلة.

يمكن تحويل النشا الذي يتراكم في الأوراق أثناء عملية التمثيل الضوئي بسرعة كبيرة إلى سكروز (أهم شكل نقل للكربوهيدرات)، ويتدفق على شكل سكروز إلى البذور والفواكه والدرنات والجذور والبصيلات، حيث يتحول السكروز مرة أخرى إلى نشا وإينولين. . لا يشارك الأميليز في هذه العمليات (تعمل الإنزيمات الأخرى والتحلل المائي).

ديناميات الكربوهيدرات أثناء نضوج SOM

1. خلال فترة النضج على النبات والتخزين ينخفض ​​محتوى النشا في معظم الفواكه والخضروات ويزداد محتوى السكر.

2. بعد الوصول إلى حد أقصى معين، يبدأ مستوى السكر أيضًا في الانخفاض.

الموز الأخضر - أكثر من 20% نشا وأقل من 1% سكر؛

وفي الموز الناضج ينخفض ​​مستوى النشا إلى 1%، ويرتفع مستوى السكر إلى 18%.

معظم السكريات عبارة عن سكروز، ولكن في النضج الأمثل للفواكه، يتم تمثيل السكريات بأجزاء متساوية من السكروز والفركتوز والجلوكوز.

نفس التغييرات هي سمة من سمات التفاح، على الرغم من أنها أقل وضوحا.

إذا زادت كمية السكريات أثناء نضج النبات الأم بسبب السكريات الأحادية والثنائية، فعند تخزينها لاحقًا، تحدث زيادة في مستوى السكريات، إذا لوحظت، بسبب السكريات الأحادية. في الوقت نفسه، يتم تقليل كمية السكريات، تحت عمل الإنزيمات والتحلل المائي (تحت تأثير الأحماض)، فإنها تتحلل إلى السكريات الأحادية، ونتيجة لذلك يزداد عدد الأخير.

وفي الفواكه والخضروات التي لا تحتوي على النشا على الإطلاق، يلاحظ أيضًا زيادة في نسبة السكريات أثناء التخزين. وكذلك في الفواكه التي تحتوي على النشا فإن محتوى السكريات المتكونة أثناء التخزين يفوق محتوى النشا الذي يمكن أن تتكون منه. أظهرت دراسة لديناميات مختلف أجزاء السكاريد أنه أثناء نضج الثمار بعد الحصاد، لا يحدث التحلل المائي للنشا فحسب، بل يحدث أيضًا مواد البكتين والهيميسيلولوز وحتى السليلوز.

ش البازلاء النباتية والفاصوليا النباتية والذرة الحلوةأثناء النضج والتخزين، لا يتعلق الأمر بتحويل النشا إلى سكر، بل على العكس من ذلك، تحويل السكريات إلى نشا (عند تخزينها عند درجة حرارة 00 مئوية، تحدث عمليات الانتقال بشكل أبطأ، ولكن بنفس الترتيب). عندما يتم تخزين البقوليات في أوراقها، يتضاعف الوقت الذي يستغرقه تحول السكر إلى نشا.

في درنات البطاطستحدث كل من عمليتي تخليق النشا من السكريات وعمليات تحويل النشا إلى سكريات.

مع نموها، يتراكم النشا في الدرنات. كلما ارتفعت نسبة النشا إلى السكريات، زادت جودة درنات البطاطس.

عند تخزينه عند درجة حرارة 00 درجة مئوية، يتحول النشا إلى سكريات، لكن درجة الحرارة هذه مثالية لوقف تطور البكتيريا المسببة للأمراض (تعفن البطاطس).

عندما تنخفض درجة الحرارة من 20 إلى 00 درجة مئوية:

النشا Þ السكر - بنسبة 1/3؛

السكر Þ النشا - مخفض بنسبة 20 مرة؛

ينخفض ​​​​معدل استهلاك السكر أثناء التنفس (السكر Þ CO2 + H2O) بمقدار 3 مرات.

ونتيجة لذلك، تتراكم السكريات أثناء التخزين. علاوة على ذلك، في الأشكال البرية من البطاطس وفي المناطق الشمالية، فإن غالبية السكريات التي تتراكم أثناء التخزين هي سكريات أحادية. في منطقتنا، أثناء التخزين، تتراكم نفس الكمية من السكريات الأحادية والثنائية.

لاستهلاك الدرنات كغذاء واستخدامها للبذور، من الضروري تقليل محتوى السكر وزيادة محتوى النشا، ولهذا تحتاج إلى إبقاء الدرنات عند درجة حرارة 200 درجة مئوية.

يؤدي تخزين درنات البطاطس على المدى الطويل عند درجة حرارة 00 درجة مئوية إلى حقيقة أن الوقت اللازم لتحويل السكريات إلى نشا يزيد كثيرًا بحيث تؤثر الأمراض والآفات خلال هذه الفترة بشكل كامل على الدرنات.

عند تخزينها على درجة حرارة 100 درجة مئوية، تحتفظ البطاطس بالمستوى الأصلي تقريبًا من النشا، لكن درجة الحرارة هذه لا تتحكم في المرض. لذلك، يكون تخزين البطاطس عند درجة حرارة 40 درجة مئوية أكثر اقتصادا، في مناطق جيدة التهوية (ظروف التهوية النشطة)؛ يجب أن تكون الدرنات سليمة وجافة؛ لمنع الإنبات والأمراض، هناك حاجة إلى وسائل إضافية - المواد الكيميائية.

بلاستيك. تتشكل الكربوهيدرات في النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي وتكون بمثابة المادة الأولية لتخليق جميع المواد العضوية الأخرى؛

الهيكلي. يلعب هذا الدور السليلوز أو الألياف، مواد البكتين، الهيمسيلولوز.

تخزين. العناصر الغذائية الاحتياطية: النشا، الإينولين، السكروز...

محمي. السكروز هو المغذيات الوقائية الرئيسية في النباتات الشتوية.

طاقة. الكربوهيدرات هي الركيزة الرئيسية للتنفس. عند أكسدة 1 جم من الكربوهيدرات، يتم تحرير 17 كيلوجول من الطاقة.

2.2. البروتينات (ب).

البروتينات، أو البروتينات، هي مركبات جزيئية عالية مبنية من الأحماض الأمينية.

من بين المواد العضوية، من حيث الكمية في النباتات، فإن المقام الأول ليس البروتينات، ولكن الكربوهيدرات والدهون. لكن B. هو الذي يلعب دورًا حاسمًا في عملية التمثيل الغذائي.

وظائف البروتينات في النباتات.

الهيكلي. في سيتوبلازم الخلايا، تبلغ نسبة البروتينات 2/3 من الكتلة الكلية. البروتينات جزء لا يتجزأ من الأغشية.

تخزين. تحتوي النباتات على نسبة بروتين أقل من الكائنات الحيوانية، ولكنها تحتوي على كمية كبيرة جدًا. لذلك، في بذور الحبوب - 10-20٪ من الوزن الجاف، في بذور البقوليات والبذور الزيتية - 20-40٪؛

طاقة. أكسدة 1 جرام من البروتين تعطي 17 كيلو جول؛

المحفز. إن إنزيمات الخلية التي تؤدي وظيفة تحفيزية هي مواد بروتينية؛

ينقل. نقل المواد من خلال الأغشية.

محمي. البروتينات تشبه الأجسام المضادة.

تؤدي البروتينات عددًا من الوظائف المحددة الأخرى.

2.2.1. الأحماض الأمينية (أ)،

أ هي الوحدات الهيكلية الأساسية التي تبنى منها جزيئات جميع المواد البروتينية. الأحماض الأمينية هي مشتقات من الأحماض الدهنية أو العطرية، وتحتوي على المجموعة الأمينية (-NH2) ومجموعة الكربوكسيل (-COOH). الأكثر طبيعية أ. لها صيغة عامة

هناك حوالي 200 A. في الطبيعة، ولكن 20 منها فقط، بالإضافة إلى اثنين من الأميدات، الأسباراجين والجلوتامين، تشارك في بناء B. ما تبقى من A. يسمى مجاني.

في B. توجد فقط الأحماض الأمينية اليسرى.

من الخواص الكيميائية لـ A. نلاحظها الأمفوتريتي. نظرًا للطبيعة المذبذبة لـ A. في المحاليل المائية، اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني للمحلول، يتم قمع تفكك مجموعات –COOH أو –NH 2 ويظهر A. خصائص الحمض أو القلوي.

(-) بيئة قلوية بيئة حمضية شحنة "+"

H 2 O +R-CH-COO - ← OH- +R-CH-COO- + H+ →R-CH-COOH

ح 2 ن ح 3 ن + ح 3 ن +

يسمى رد فعل محلول A.، الذي يتم فيه ملاحظة تساوي الشحنات "+" و "-"، بالنقطة الكهربية (IEP). في IET، يكون الجزيء A محايدًا كهربائيًا ولا يتحرك في مجال كهربائي.

تشتمل تركيبة B. على 20 A. واثنين من الأميدات - الأسباراجين والجلوتامين. من بين العشرين أ، هناك 8 ضرورية، لأنه لا يمكن تصنيعها في جسم الإنسان والحيوان، ولكن يتم تصنيعها عن طريق النباتات والكائنات الحية الدقيقة. تشمل الأحماض الأمينية الأساسية ما يلي: حمض أميني أساسي؛ يسين. ميثيونين. ثريونين. ليوسين. إيزوليوسين. التربتوفان. فينيل ألانين.

الممثلين أ.

ألانين CH 3 -CH-COOH (6.02)

السيستين CH 2 -CH-COOH (5.02)

الأسبارتيك COOH-CH 2 -CH-COOH (2.97)

حمض |

الجلوتاميك COOH-CH 2 -CH 2 -CH-COOH (3.22)

حمض |

ليسين CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-COOH (9.74)

2.2.2. التركيب والخصائص العامة للبروتينات.

التركيب العنصري لـ B. ثابت تمامًا وتحتوي جميعها تقريبًا على 50-60٪ C، 20-24٪ O، 6-7٪ H، 15-19٪ N، وكمية الكبريت من 0 إلى 3٪ . في البكتيريا المعقدة يوجد الفوسفور والحديد والزنك والنحاس بكميات صغيرة .....

خصائص البروتينات.

مذبذب. تحتوي على مجموعات NH 2 وCOOH حرة ويمكن أن تنفصل إلى أحماض وقواعد (انظر المثال أ). لديهم IET. عندما يكون تفاعل المحلول مساويًا أو قريبًا من IET، تتميز البروتينات بعدم الاستقرار الشديد وتترسب بسهولة من المحاليل تحت أضعف التأثيرات الخارجية. يستخدم هذا لعزل البروتينات.

تمسخ. هذا هو فقدان الخصائص البيولوجية للبروتين تحت تأثير التأثيرات الخارجية المختلفة - ارتفاع درجة الحرارة، وعمل الأحماض، وأملاح المعادن الثقيلة، والكحول، والأسيتون، وما إلى ذلك (انظر عوامل التخثر الغروانية). نتيجة التعرض، يحدث تغيير في بنية سلاسل البولي ببتيد في جزيء البروتين، ويتعطل الهيكل المكاني، ولكن لا يحدث التحلل إلى أحماض أمينية. على سبيل المثال، عند تسخين بيضة الدجاج، يتخثر اللون الأبيض. هذا هو تمسخ لا رجعة فيه. أو البذور المجففة تماما.

القيمة الغذائية البيولوجية للبروتينات (BNV). يتم تحديده من خلال محتوى A. الأساسي في B. ولهذا السبب، تتم مقارنة B. المدروسة مع المعيار B. المعتمد من قبل منظمة الأغذية والزراعة (المنظمة الدولية للأغذية والزراعة). يتم حساب درجة الأحماض الأمينية لكل حمض أميني أساسي ويتم التعبير عنها كنسبة مئوية محتوى البروتين A الأساسي في البروتين قيد الدراسة (مجم)× 100%

يتم استدعاء تلك A.، التي تكون نسبة الأحماض الأمينية فيها أقل من 100٪ الحد. في العديد من البروتينات لا توجد بروتينات أساسية فردية على الإطلاق، على سبيل المثال، التربتوفان غائب في بروتينات التفاح؛ في العديد من البكتيريا النباتية، غالبًا ما تكون الأحماض الأمينية الأساسية الأربعة هي الأحماض الأمينية الأساسية الأربعة - الليسين والتريبتوفان والميثيونين والثريونين. B. التي لا تحتوي على بعض العناصر الأساسية A. تسمى معيب. يعتبر النبات B. أقل شأنا، ويعتبر الحيوان B. أقل شأنا. كاملة. لإنتاج 1 كجم من الغذاء الحيواني، يتم استهلاك 8-12 كجم من الطعام النباتي. بناءً على BOC للبروتين، يمكن تقدير ما يلي: 100% - بروتينات الحليب والبيض؛ حيوانات أخرى ب – 90-95%; ب. البقوليات – 75-85%؛ ب. محاصيل الحبوب - 60-70%.

2.2.3. هيكل البروتينات.

وفقا لنظرية الببتيد لهيكل B. (Danilevsky، Fischer)، تتفاعل الأحماض الأمينية مع بعضها البعض لتشكيل رابطة الببتيد - CO-NH-. يتم تشكيل ثنائي وثلاثي وبنتو وببتيدات.

يتكون جزيء B. من واحدة أو أكثر من سلاسل البولي ببتيد المترابطة التي تتكون من بقايا الأحماض الأمينية.

الفصل 3 الفصل 2 الفصل 3 الفصل 2 الفصل

ح 2 N-CH-COOH + H 2 N-CH-COOH →H 2 N-CH-CO-NH-CH-COOH + H 2 O

ألانين سيستين ألانيل سيستين

(ثنائي الببتيد)

الهيكل ب.

هناك مستويات مختلفة من تنظيم جزيء البروتين ولكل جزيء بنيته المكانية الخاصة. يؤدي فقدان هذا الهيكل أو تعطله إلى حدوث خلل في الوظيفة المؤداة (تمسخ الطبيعة).

هناك مستويات مختلفة من تنظيم جزيء البروتين.

الهيكل الأساسي. يتحدد بعدد وتسلسل الأحماض الأمينية في جزيء B. البنية الأولية ثابتة وراثيا. وبهذا الهيكل، يكون لجزيء B. شكل يشبه الخيط. …….

ويستخدم الهيكل الأساسي للبروتينات المتماثلة، على وجه الخصوص، كمعيار لإقامة العلاقة بين الأنواع الفردية من النباتات والحيوانات والبشر.

الهيكل الثانوي. وهو تكوين حلزوني لسلاسل البولي ببتيد. الدور الحاسم في تعليمها ينتمي إلى هيدروجينروابط...... ومع ذلك، يمكن أن تظهر روابط ثاني كبريتيد (-S-S-) أيضًا بين النقاط الفردية للحلزون، مما يعطل البنية الحلزونية النموذجية.

هيكل التعليم العالي. وهذا مستوى أعلى من التنظيم B. وهو يميز التكوين المكاني للجزيء. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الكربوكسيل والأمين والهيدروكسيل الحر ومجموعات أخرى من الجذور الجانبية لجزيئات الأحماض الأمينية في سلاسل البولي ببتيد تتفاعل مع بعضها البعض لتكوين روابط أميد وإستر وملح. ونتيجة لهذا، فإن سلسلة البولي ببتيد، التي لها بنية ثانوية معينة، يتم طيها وتعبئتها بشكل أكبر وتكتسب تكوينًا مكانيًا محددًا. تلعب روابط الهيدروجين وثاني كبريتيد أيضًا دورًا مهمًا في تكوينها. يتم تشكيل شكل كروي (كروي) من البروتينات.

هيكل رباعي. يتم تشكيله من خلال مزيج من عدة بروتينات ذات بنية ثلاثية. تجدر الإشارة إلى أن النشاط الوظيفي لبروتين معين يتم تحديده من خلال المستويات الأربعة لتنظيمه.

2.2.4. تصنيف البروتين.

بناءً على بنيتها، تنقسم البروتينات إلى بروتينات، أو بروتينات بسيطة، مبنية فقط من بقايا الأحماض الأمينية، والبروتينات، أو البروتينات المعقدة، التي تتكون من بروتين بسيط وبعض المركبات غير البروتينية الأخرى المرتبطة به بإحكام. اعتمادا على طبيعة الجزء غير البروتيني، يتم تقسيم البروتينات إلى مجموعات فرعية.

البروتينات الفسفورية - يتم دمج البروتينات مع حمض الفوسفوريك.

البروتينات الدهنية - يتم دمج البروتينات مع الدهون الفوسفاتية والدهون الأخرى، على سبيل المثال، في الأغشية.

البروتينات السكرية - يتم دمج البروتين مع الكربوهيدرات ومشتقاتها. على سبيل المثال، في تكوين الصمغ النباتي.

البروتينات المعدنية - تحتوي على معادن، g.o. العناصر النزرة: Fe، Cu، Zn….. وهي في الأساس إنزيمات تحتوي على معادن: الكاتالاز، السيتوكروم، إلخ.

البروتينات النووية هي واحدة من أهم المجموعات الفرعية. هنا يتحد البروتين مع الأحماض النووية.

إن تصنيف البروتينات حسب قابلية ذوبانها في المذيبات المختلفة له أهمية عملية كبيرة. يتم تمييز ما يلي: الفصيل ب.عن طريق الذوبان:

الألبومين قابل للذوبان في الماء. الممثل النموذجي هو ألبومين بيض الدجاج، والعديد من البروتينات عبارة عن إنزيمات.

الجلوبيولين عبارة عن بروتينات قابلة للذوبان في المحاليل الضعيفة للأملاح المحايدة (4 أو 10٪ NaCl أو KCl).

البرولامينات - تذوب في 70٪ كحول إيثيلي. على سبيل المثال، جليادين القمح والجاودار.

الجلوتينات - تذوب في المحاليل القلوية الضعيفة (0.2-2٪).

الهستونات هي بكتيريا قلوية منخفضة الجزيئية موجودة في نوى الخلايا.

تختلف أجزاء B. في تكوين الأحماض الأمينية والقيمة الغذائية البيولوجية (BNC). وفقًا لـ BPC، يتم ترتيب الكسور بالتسلسل: الألبومين › الجلوبيولين ≈ الجلوتيلين › البرولامين. يعتمد محتوى الكسور على نوع النبات، فهو ليس هو نفسه في أجزاء مختلفة من الحبوب. (انظر الكيمياء الحيوية الخاصة بالمحاصيل الزراعية).

الدهون (ل).

الدهون هي دهون (F) ومواد شبيهة بالدهون (lipoids) تتشابه في خصائصها الفيزيائية والكيميائية، ولكنها تختلف في دورها البيولوجي في الجسم.

تنقسم الدهون بشكل عام إلى مجموعتين: الدهون والدهون. عادة، يتم تصنيف الفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون أيضًا على أنها دهون.

الكربوهيدرات في النباتاتمقسمة إلى مجموعتين كبيرتين: الكربوهيدرات البسيطة، غير قادر على التحلل المائي (السكريات الأحادية)، و الكربوهيدرات المعقدةتحلل إلى بسيطة (السكريات).

الكربوهيدرات البسيطة

حصلت الكربوهيدرات البسيطة على اسمها لأنه في بداية تطور كيمياء الكربوهيدرات كان يعتقد أنها تتكون من ذرات الكربون والماء. من بين الكربوهيدرات البسيطة، تحتوي نباتات التوت على أكبر قدر من:

• الجلوكوز,
• سكروز,
• الفركتوز.

الجلوكوز

يوجد الكثير بشكل خاص عند الأشخاص الناضجين الجلوكوز، ولهذا السبب يطلق عليه في كثير من الأحيان سكر العنب. يحتوي العنب الناضج على الكثير من الجلوكوز. ويوجد بكميات متفاوتة في جميع أنواع التوت، لذا فهو أكثر السكاريد الأحادي شيوعًا. كونه أحد المصادر الرئيسية للطاقة، يؤدي الجلوكوز وظائف مهمة جدًا في جسم الإنسان، وبالنسبة للدماغ والأنسجة العصبية، فإن هذا المصدر هو الوحيد (مزيد من التفاصيل :).

الفركتوز

الفركتوزواسع الانتشار أيضًا في الطبيعة. ويوجد بشكل خاص بكميات كبيرة في الفاكهة.
الفركتوز في التفاح. في جسم الإنسان، يمكن بسهولة تحويل الفركتوز إلى جلوكوز، كما يتم تضمينه في عملية التمثيل الغذائي مباشرة، متجاوزًا عملية التحويل إلى جلوكوز. تتم معالجة بعض الفركتوز في الجسم بدون الأنسولين (مزيد من التفاصيل:).

السكروز

السكروز(السكر من البنجر أو القصب) هو جزء مهم من النظام الغذائي ويتكون من جزيئات الفركتوز والجلوكوز. يوجد حوالي 27% من السكروز في جذور بنجر السكر وحوالي 20% في سيقان قصب السكر.
شمندر سكري. يمكن تحلل السكروز بسهولة في الأحماض المخففة، ويتحلل إلى الجلوكوز والفركتوز. يسمى هذا الخليط من الفركتوز والجلوكوز بالسكر المحول. بمساعدة إنزيم السكروز أو الإنفرتيز، يحدث التحلل الأنزيمي للسكروز في أمعاء الإنسان والحيوان، وكذلك عند تكوينه في جسم النحل. على سبيل المثال، يتكون عسل النحل من 97-99٪ من السكر المحول. يتم تضمين السكروز في جميع أنواع التوت.

السكريات

الأكثر أهمية السكرياتالنباتات هي:

• نشاء،
• السليلوز (الألياف)،
• مواد البكتين.

نشاء

نشاءهو السكاريد الاحتياطي للنباتات. يتم ترسيبه على شكل حبوب في الدرنات والجذور، في الحبوب، ويوجد أيضًا في العديد من الفواكه غير الناضجة، وما إلى ذلك. عندما تنضج الثمار، يتحلل النشا إلى جلوكوز. تعتمد الطريقة الكيميائية لتحديد درجة نضج الثمار على هذه الخاصية. تحتوي الدرنات على 12 إلى 24٪ نشا.
النشا مصدر غني للطاقة، له خصائص مغلفة ويستخدم على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية والطب.

السليلوز

من السليلوزتتكون بشكل رئيسي من أغشية الخلايا النباتية. وهو عديد السكاريد الهيكلي. يحتوي الخشب على 50٪ من السليلوز وألياف القطن - حتى 90٪. يمكن اعتبار الصوف القطني السليلوز النقي تقريبًا. يحتوي جزيء السليلوز على ما يصل إلى 10000 من بقايا الجلوكوز. الألياف أو السليلوز لا يتم تفكيكها بواسطة الإنزيمات في القناة الهضمية للإنسان، ولكنها تلعب دور منشط للوظيفة الحركية للمعدة والأمعاء بسبب بنيتها الخشنة وتنظم نشاط هذه الأعضاء، يضمن إطلاق السموم في الوقت المناسب والإيقاعي من الجسم.

المواد البكتينية (البكتين)

بالطبيعة الكيميائية مواد البكتينتصنف على أنها كربوهيدرات معقدة. لذلك، عند علاج أمراض الجهاز الهضمي، فإنهم يقومون بتطبيع تكوين البكتيريا المعوية والتمعج المعوي. البكتين لها تأثير مضاد للجراثيم. مع العديد من المعادن (الرصاص، الكالسيوم، السترونتيوم، الكوبالت، إلخ) يمكن أن تشكل مركبات معقدة غير قابلة للذوبان، والتي لا يتم هضمها وتفرز من الجسم. نظرًا لقدرته على ربط المعادن المشعة والثقيلة في الجسم، فإن البكتين عبارة عن منتجات واقية من الإشعاع وإزالة السموم في تغذية الإنسان. إنها تحيد المواد السامة التي تتشكل في الأمعاء نتيجة لعملية التحلل ونشاط البكتيريا الدقيقة.
البكتين في الفواكه. البكتينات لها أيضًا تأثير مضاد للتصلب. غني بالبكتين عنب الثعلب، chokeberry، الكشمش الأحمر، التفاح، التوت البري، البرباريس، الحمضيات(قشر الفاكهة).