صفحة 217 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

📚 السكريات الأحادية والثنائية وعديدة التسكر

المفاهيم الأساسية

السكريات الأحادية: أبسط أنواع الكربوهيدرات (سكريات بسيطة). تحتوي عادةً على 5 أو 6 ذرات كربون، وتحتوي على مجموعة كربونيل ومجموعات هيدروكسيل. تكون في المحاليل المائية في حالة اتزان بين الشكل الحلقي (الأكثر استقرارًا) والسلسلة المفتوحة.

السكريات الثنائية: تتكون من ارتباط سكرين أحاديين معًا عن طريق تفاعل تكثف يطلق الماء، وتتكون رابطة إيثرية (C-O-C).

السكريات عديدة التسكر (بوليمرات): بوليمرات تتكون من السكريات البسيطة وتحتوي على 12 وحدة بناء أساسية أو أكثر. تُسمى أيضًا الكربوهيدرات المعقدة.

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

##### أمثلة مفصلة

###### الجلوكوز

• سكر سداسي الكربون، له تركيب ألدهيدي.
• يوجد بتركيز عال في الدم (مصدر رئيس للطاقة الفورية) → يسمى سكر الدم.

###### الجلاكتوز

• سكر على علاقة وثيقة بالجلوكوز.
• يختلف عنه في اتجاه ذرة الهيدروجين ومجموعة الهيدروكسيل حول إحدى ذرات الكربون.
• الجلوكوز والجلاكتوز متشكلان هندسيان.

###### الفركتوز

• سكر أحادي سداسي الكربون، له تركيب كيتوني.
• يعرف بسكر الفاكهة (موجود في معظم الفواكه).
• متشكل بنائي للجلوكوز.

##### الأشكال في المحلول

• توجد في الصورة الحلقية وتركيب السلسلة المفتوحة.
• تغير شكلها باستمرار وبسرعة.
• التراكيب الحلقية هي الأكثر استقرارًا والشكل السائد في حالة الاتزان.
• مجموعات الكربونيل توجد فقط في تركيب السلسلة المفتوحة.
• في التركيب الحلقي تتحول مجموعات الكربونيل إلى مجموعات هيدروكسيل.

#### السكريات الثنائية

• تتكون من ارتباط سكرين أحاديين معًا.
• طريقة الارتباط: تفاعل تكثف يطلق الماء (مشابه للأحماض الأمينية).
• الرابطة الجديدة: الرابطة الإيثرية (C-O-C).

##### أمثلة

###### السكروز

• سكر ثنائي، يعرف بسكر المائدة (يستعمل في التحلية).
• يتكون من اتحاد الجلوكوز مع الفركتوز.

###### اللاكتوز

• سكر ثنائي شائع، يسمى سكر الحليب (الكربوهيدرات الأهم في الحليب).
• يتكون من اتحاد الجلوكوز والجلاكتوز.

#### السكريات عديدة التسكر

• بوليمرات تتكون من السكريات البسيطة.
• تحتوي على 12 وحدة بناء أساسية أو أكثر.
• تُسمى أيضًا الكربوهيدرات المعقدة.
• ترتبط وحداتها الأساسية بنفس نوع الروابط التي تجمع سكرين أحاديين.

##### مثال: الجلايكوجين

• من السكريات عديدة التسكر.
• يتألف من وحدات جلوكوز تختزن الطاقة.
• يوجد غالبًا في الكبد وعضلات الإنسان والحيوانات الأخرى.
• يوجد أيضًا في بعض المخلوقات المجهرية (البكتيريا والفطريات).

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

• تفاعل التكثف: هو الآلية التي تتحد بها السكريات الأحادية لتكوين ثنائيات أو عديدات التسكر، وينتج عنه جزيء ماء.
• الرابطة الإيثرية (C-O-C): هي الرابطة الجديدة التي تتكون بين وحدتي السكر الأحادي.
• أصل الكلمة: اشتق اسم "عديدة التسكر" من الكلمة اليونانية Polys (متعدد) والكلمة السنسكريتية Sakkara (سكر).
• الفرق بين الأشكال: في المحلول المائي، توجد السكريات الأحادية في شكلين متوازنين: السلسلة المفتوحة (يظهر فيها الكربونيل) والشكل الحلقي (الأكثر استقرارًا، حيث يتحول الكربونيل إلى هيدروكسيل).

--- SECTION: الشكل 10-6 --- الشكل 10- عندما يتحد الجلوكوز والفركتوز يتكون السكر الثنائي السكروز. لاحظ أن الماء أيضًا ناتج تفاعل هذا التكثف. وتذكّر أن كل تركيب حلقي يتكون من ذرات كربون غير ظاهرة في الشكل حتى لا يبدو معقدًا. الجلوكوز سكر سداسي الكربون، وله تركيب ألدهيدي. ويوجد بتركيز عال في الدم؛ لأنه يعمل بوصفه مصدرًا رئيسًا للطاقة الفورية للجسم. ولهذا السبب يسمى الجلوكوز في كثير من الأحيان سكر الدم. والجلاكتوز سكر على علاقة وثيقة بالجلوكوز، ويختلف عنه فقط في كيفية اتجاه ذرة الهيدروجين ومجموعة الهيدروكسيل في الفراغ حول إحدى ذرات الكربون الست. وتجعل هذه العلاقة من الجلوكوز والجلاكتوز متشكلين هندسيين. فالفركتوز، الذي يعرف بسكر الفاكهة لأنه موجود في معظم الفواكه ، هو سكر أحادي يتكون من ست ذرات كربون له تركيب كيتوني. كما أن الفركتوز متشكل بنائي للجلوكوز. عندما تكون السكريات الأحادية في محلول مائي فإنها توجد في الصورة الحلقية وتركيب السلسلة المفتوحة، ولكنها تغير شكلها باستمرار وبسرعة. والتراكيب الحلقية هي الأكثر استقرارًا، وهي الشكل السائد للسكريات الأحادية في حالة الاتزان. وتلاحظ في الشكل - أن مجموعات الكربونيل توجد فقط في تركيب السلسلة المفتوحة. وفي التركيب الحلقي تتحول مجموعات الكربونيل إلى مجموعات هيدروكسيل. --- SECTION: المفردات --- أصل الكلمة )Polysaccharide( العديدة التسكر اشتق هذا الاسم من الكلمة اليونانية Polys، والتي تعني "متعدد"، والكلمة السنسكريتية القديمة Sakkara، والتي تعني "سكر". السكريات الثنائية تستطيع السكريات الأحادية أن ترتبط معا عن طريق تفاعل التكثف الذي يطلق الماء، كما هو الحال في الأحماض الأمينية. وعندما يرتبط سكران أحاديان معا يتكون سكر ثنائي، كما في الشكل 10-6، ويطلق على الرابطة الجديدة المتكونة الرابطة الإيثرية C-O-C. والسكروز هو أحد السكريات الثنائية، ويعرف أيضًا بسكر المائدة؛ لأنه يستعمل بشكل رئيس في التحلية. ويتكون السكروز من اتحاد الجلوكوز مع الفركتوز. كما أن اللاكتوز سكر ثنائي شائع أيضًا، وهو الكربوهيدرات الأهم في الحليب، ويسمى غالبا سكر الحليب. ويتكون اللاكتوز عندما يتحد الجلوكوز والجلاكتوز. --- SECTION: الشكل 11-6 --- الشكل 11-6 يعد الجلايكوجين الموجود في عضلات وكبد الحيوانات من السكريات عديدة التسكر؛ حيث يتكون من وحدات من الجلوكوز. السكريات عديدة التسكر يستعمل اسم الكربوهيدرات المعقدة أو السكريات عديدة التسكر للبوليمرات التي تتكون من السكريات البسيطة وتحتوي على 12 وحدة بناء أساسية أو أكثر. وترتبط الوحدات الأساسية في عديدة التسكر بنفس نوع الروابط التي تجمع سكرين أحاديين لتكوين سكر ثنائي. أما الجلايكوجين، المبين في الشكل 11-6، فهو من السكريات عديدة التسكر، ويتألف من وحدات جلوكوز تختزن الطاقة، ويوجد غالبًا في الكبد وعضلات الإنسان وحيوانات أخرى. كما يوجد في بعض أنواع المخلوقات المجهرية، ومنها البكتيريا والفطريات. ماذا قرأت؟ قارن بين السكريات الأحادية والثنائية وعديدة التسكر. --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Untitled Description: Chemical reaction diagram showing the formation of sucrose from glucose and fructose, with water as a byproduct. **DIAGRAM**: Untitled Description: Diagram showing glycogen structure, composed of glucose units.