صفحة 216 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 الكربوهيدرات: الأنواع والوظائف

المفاهيم الأساسية

الكربوهيدرات: مركبات عضوية تحتوي على مجموعات هيدروكسيل (OH) ومجموعة كربونيل (CO). وظيفتها الرئيسية هي تزويد المخلوقات الحية بالطاقة المختزنة والمواد البنائية.

السكريات الأحادية: أبسط أنواع الكربوهيدرات (سكريات بسيطة)، تحتوي عادةً على 5 أو 6 ذرات كربون، وتكون قابلة للذوبان في الماء.

المتشكلات الفراغية: نوع من المتشكلات ترتبط ذراتها بالترتيب نفسه، ولكنها تتجه في اتجاهات مختلفة في الفراغ.

خريطة المفاهيم

```markmap

المركبات العضوية الحيوية (كيمياء الحياة)

البروتينات

الوظائف

• تنظيم التفاعلات الكيميائية الحيوية
• الدعم البنائي

#### أمثلة البروتينات البنائية

• الكولاجين: في الجلد والأوتار والأربطة والعظام
• الكيراتين: في الشعر
• بروتينات الريش، الفرو، الصوف، الحوافر، الأظفار، الشرنقات
• نقل المواد
• تقليص العضلات
• تسريع التفاعلات الكيميائية (الإنزيمات)

#### كيف تعمل الإنزيمات؟

##### آلية العمل

• ترتبط المادة الخاضعة (الركيزة) بالموقع النشط للإنزيم.
• يغير الإنزيم شكله قليلاً (المطابقة التأثيرية) ليناسب المادة الخاضعة.
• يتكون مركب الإنزيم والمادة الخاضعة.
• تخفض القوى بين الجزيئية المتكونة طاقة التنشيط للتفاعل.
• تتحول المواد الخاضعة إلى نواتج.
• ينطلق الإنزيم بشكله الأصلي بعد التفاعل ليعيد الكرة.

##### خصائص الإنزيمات

• تخفض طاقة التنشيط اللازمة للتفاعل.
• تغير سرعة التفاعل دون أن تتغير هي فيه.
• تعمل مرات عديدة.

##### نموذج القفل والمفتاح

• يجب أن تتطابق أشكال المواد الخاضعة مع شكل الموقع النشط.
• الجزء المختلف شكله قد لا يرتبط جيداً وقد لا يحدث التفاعل.

بروتينات النقل

#### مثال: الهيموجلوبين

• بروتين كروي.
• فيه أربع سلاسل عديدة الببتيد.
• يحتوي كل منها على مجموعة حديد (هيم) يرتبط معها الأكسجين.
• ينقل الأكسجين في الدم من الرئتين إلى سائر الجسم.
• تنظيم العمليات الخلوية
• الاتصالات داخل الخلايا وفيما بينها

#### الإشارات الخلوية

##### الهرمونات البروتينية

• مثال: الأنسولين
• يتكون من 51 حمضًا أمينيًا.
• تنتجه خلايا البنكرياس.
• يعطي إشارة لخلايا الجسم لتخزين سكر الدم.
• يؤدي عدم توافره إلى مرض السكري.
• يمكن تصنيعه في المختبر لاستعماله دواءً.
• أمثلة أخرى: هرمونات الغدة الدرقية، هرمونات النمو.
• تسريع حركة الخلايا
• مصدر للطاقة عند شح المصادر الأخرى

التركيب

• بوليمرات عضوية
• مونومراتها: الأحماض الأمينية
• ترتبط الأحماض الأمينية بروابط ببتيدية
• يجب أن يكون البروتين مطوياً في تركيب ثلاثي الأبعاد صحيح

#### التركيب الثلاثي الأبعاد (الطي)

• يتم تثبيت الأحماض الأمينية في مواقع معينة بواسطة الروابط الهيدروجينية.
• أنماط الطي:

- الشكل الحلزوني (يشبه لفات سلك الهاتف)

- الصحيفة المطوية (تنثني السلسلة إلى الأمام والخلف)

- اللفات (تنثني السلسلة إلى الخلف على نفسها)

• قد يحتوي البروتين على عدة لوالب، وصحائف، ولفات، وقد لا يحتوي على أي منها.
• الشكل الكلي للعديد من البروتينات شكل كروي غير منتظم.

#### تغيير الخواص الطبيعية (Denaturation)

• تشوه التركيب ثلاثي الأبعاد الطبيعي للبروتين.
• الأسباب: التغيرات في درجة الحرارة، الرقم الهيدروجيني (pH)، وقوة الرابطة الأيونية.
• النتيجة: فقدان البروتين لوظيفته (يصبح غير فعال).
• مثال: صلابة زلال البيضة عند السلق.

#### الإنزيمات

• أمثلة: البابايين (موجود في البابايا والأناناس).
• الوظيفة: عامل محفز حيوي يسرع التفاعلات دون أن يُستهلك.
• آلية العمل: تخفيض طاقة تنشيط التفاعل عن طريق تثبيت الحالة الانتقالية.
• مثال تطبيقي: البابايين يحلل جزيئات البروتين في اللحم القاسي فيجعله طرياً.

#### الأحماض الأمينية

• جزيئات عضوية
• التركيب العام:

- ذرة كربون مركزية

- مجموعة أمين (NH₂-)

- مجموعة كربوكسيل (-COOH)

- ذرة هيدروجين (H)

- سلسلة جانبية متغيرة (R)

#### تنوع السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية

• ألكانات غير قطبية
• مجموعات الهيدروكسيل القطبية
• مجموعات حامضية (مثل الكربوكسيل)
• مجموعات قاعدية (مثل الأمين)
• حلقات أروماتية
• مجموعات تحتوي على الكبريت

#### تكوين الرابطة الببتيدية

• حمض أميني + حمض أميني → ببتيد ثنائي + ماء
• تفاعل تكثيف (نزع ماء)
• تتحد مجموعة الكربوكسيل لأحد الأحماض مع مجموعة الأمين للحمض الآخر

#### الببتيدات والبروتينات

##### الرابطة الببتيدية

• رابطة أميدية
• تربط بين الأحماض الأمينية

##### ثنائي الببتيد

• حمضان أمينيان مرتبطان
• الترتيب مهم: Gly-Phe ≠ Phe-Gly
• لكل طرف مجموعة أمين حرة ومجموعة كربوكسيل حرة
• تبنيه الخلايا بإضافة أحماض أمينية للطرف الكربوكسيلي

##### عديد الببتيد

• 10 أحماض أمينية أو أكثر

##### البروتين

• نحو 50 حمضًا أمينيًا أو أكثر

##### تنوع البروتينات

• 20 حمضًا أمينيًا فقط
• عدد التتابعات هائل: 20² لثنائي الببتيد، 20⁵⁰ لأصغر بروتين
• خلايا الإنسان تصنع 80,000–100,000 بروتين مختلف

الكربوهيدرات

الوظائف

• تزويد الطاقة
• توفير المواد البنائية

أنواع الكربوهيدرات

#### السكريات الأحادية

• أبسط أنواع الكربوهيدرات (سكريات بسيطة)
• تحتوي عادةً على 5 أو 6 ذرات كربون
• تحتوي على مجموعة كربونيل (CO) ومجموعات هيدروكسيل (OH)
• قابلة للذوبان في الماء ودرجات انصهارها عالية
• أمثلة: الجلوكوز، الجلاكتوز، الفركتوز
• تكون في المحاليل المائية في حالة اتزان بين الشكل الحلقي والسلسلة المفتوحة

#### السكريات الثنائية

(مذكورة في المفردات فقط في هذه الصفحة)

#### السكريات عديدة التسكر

(مذكورة في المفردات فقط في هذه الصفحة)

الليبيدات

الوظائف

• تكوين الأغشية الخلوية
• تخزين الطاقة
• تنظيم العمليات الخلوية

الأحماض النووية

الوظيفة

• تخزين ونقل المعلومات الوراثية

اختبار السكريات البسيطة (تجربة بندكت)

الهدف

• الكشف عن وجود السكريات البسيطة في الأغذية

المؤشر

• تغير لون المحلول إلى الأصفر أو البرتقالي

```

نقاط مهمة

• الصيغة العامة القديمة للكربوهيدرات هي (C_nH_2O)_n، مما جعلها تبدو كـ "هيدرات الكربون".
• الأغذية الغنية بالكربوهيدرات تشمل: الحليب، الفواكه، الخبز، البطاطس.
• وجود مجموعة الكربونيل في السكريات الأحادية يجعلها إما ألدهايدات أو كيتونات، حسب موقعها.
• تعدد المجموعات القطبية (OH) هو سبب ذوبان السكريات الأحادية في الماء وارتفاع درجة انصهارها.

--- SECTION: 6-2 --- --- SECTION: الأهداف --- تصف تراكيب السكريات الأحادية، والثنائية، وعديدة التسكر. تشرح وظائف الكربوهيدرات في المخلوقات الحية. --- SECTION: مراجعة المفردات --- المتشكلات الفراغية نوع من المتشكلات ترتبط ذراتها بالترتيب نفسه، ولكنها تتجه في اتجاهات مختلفة في الفراغ. --- SECTION: المفردات الجديدة --- الكربوهيدرات السكريات الأحادية السكريات الثنائية السكريات عديدة التسكر --- SECTION: الفكرة الرئيسة --- الفكرة الرئيسة تزود الكربوهيدرات المخلوقات الحية بالطاقة والمواد البنائية. الربط مع الحياة هناك تركيز كبير من وسائل الإعلام على الكربوهيدرات. فقد أصبح النظام الغذائي القليل الكربوهيدرات طريقة مفضلة للتحكم في الوزن، إلا أن الكربوهيدرات مصدر مهم لطاقة الجسم. --- SECTION: أنواع الكربوهيدرات --- Kinds of Carbohydrates يعطي تحليل كلمة كربوهيدرات لمحة عن تركيب هذه المجموعة من الجزيئات. لقد أدت الملاحظات القديمة - التي بينت أن الصيغة الكيميائية العامة لهذه المركبات هي (CnH2O)n)، والتي تبدو وكأنها هيدرات الكربون إلى تسميتها كربوهيدرات. ومع أن العلماء الآن يعرفون أنه لا توجد جزيئات ماء كاملة مرتبطة مع الكربوهيدرات إلا أن الاسم بقي من دون تغيير. الوظيفة الرئيسة للكربوهيدرات في المخلوق الحي هي أنها مصدر للطاقة المختزنة. وتضم الأغذية الغنية بالكربوهيدرات الحليب والفواكه والخبز والبطاطس. والكربوهيدرات مركبات عضوية تحتوي على عدة مجموعات من الهيدروكسيل (OH)، بالإضافة إلى مجموعة الكربونيل الوظيفية (CO). وهذه الجزيئات تتراوح في قياسها بين وحدة بنائية واحدة إلى بوليمرات مكونة من مئات أو حتى آلاف وحدات البناء الأساسية. --- SECTION: السكريات الأحادية --- السكريات الأحادية أبسط أنواع الكربوهيدرات، والتي كثيرًا ما تسمى سكريات بسيطة هي السكريات الأحادية. تحتوي أكثر السكريات الأحادية شيوعًا خمس أو ست ذرات كربون. ويبين الشكل 9-6 أمثلة على السكريات الأحادية. لاحظ وجود مجموعة كربونيل على إحدى ذرات الكربون ومجموعات هيدروكسيل على معظم ذرات الكربون الأخرى. إن وجود مجموعة الكربونيل يجعل هذه المركبات إما ألدهايدات وإما كيتونات، وذلك بحسب موقع مجموعة الكربونيل. كما أن تعدد المجموعات القطبية يجعل السكريات الأحادية قابلة للذوبان في الماء، ويعطيها درجات انصهار عالية. الشكل 9- الجلوكوز والجلاكتوز، والفركتوز سكريات أحادية. وتكون في المحاليل المائية في حالة اتزان بين الشكل الحلقي وشكل السلسلة المفتوح. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Untitled Description: Diagram showing the chemical structures of glucose, galactose, and fructose in both cyclic and open-chain forms. Context: Illustrates the structure of monosaccharides and their equilibrium between cyclic and open-chain forms in aqueous solutions.