סיווג פחמימות (עם תמונות) - תְזוּנָה - 2025

הסיווג של פחמימות יכול להיעשות על פי הפונקציה שלהם, על פי המספר אטום פחמן, על פי עמדת קבוצת קרבוניל, לפי היחידות המרכיבות אותם, על פי נגזר ולפי מזונות.

פחמימות, פחמימות או סכרידים, הן תרכובות כימיות המורכבות מאטומי פחמן, מימן וחמצן, אשר הבעירה שלהם גורמת לשחרור של פחמן דו חמצני ומולקולות מים אחת או יותר. מדובר במולקולות המופצות באופן נרחב בטבע ובעלות חשיבות יסודית עבור יצורים חיים, הן מבחינה מבנית והן מבחינה מטבולית.

מבנה מחזורי של גלוקוזה, משושה (מקור: Edgar181, באמצעות Wikimedia Commons)

בדרך כלל, הדרך הטובה ביותר לייצג את הנוסחה של פחמימה כלשהי היא Cx (H2O) וזה, על קצה המזלג, פירושו "פחמן מיובש".

בצמחים, חלק גדול מפחמימות מיוצרים במהלך פוטוסינתזה מפחמן דו חמצני ומים, לאחר מכן ניתן לאחסן אותם במתחמים בעלי משקל מולקולרי גבוה (עמילן, למשל) או להשתמש בהם כדי לתת מבנה ותמיכה ל תאי צמח (תאית למשל).

בעלי חיים מייצרים גם פחמימות (גליקוגן, גלוקוז, פרוקטוז וכו '), אך הם עושים זאת מחומרים כמו שומנים וחלבונים. למרות זאת, המקור העיקרי לפחמימות הניתנות לחילוף חומרים עבור אורגניזמים מהחי הוא זה שמקורו בצמחים.

המקורות הטבעיים החשובים ביותר לפחמימות עבור האדם הם, בדרך כלל, דגנים כמו חיטה, תירס, סורגום, שיבולת שועל ואחרים; פקעות כמו תפוחי אדמה, קסבה ובננות, למשל; כמו גם זרעים רבים של צמחי קטניות כמו עדשים, שעועית, שעועית רחבה וכו '.

בעלי חיים טורפים, כלומר אלו הניזונים מבעלי חיים אחרים, תלויים בעקיפין בפחמימות בכדי לשרוד, שכן הטרף שלהם, או הטרף של טרפם, הם בעלי חיים עשבוניים המסוגלים לנצל את הפחמימות המבניות והאגירה הכלולות בעשבי תיבול. הם בולעים וממירים אותם לרקמות חלבון, שרירים ורקמות אחרות.

סיווג לפי תפקידם

ניתן לסווג את הפחמימות, על פי תפקודן הכללי, לשתי מחלקות גדולות: פחמימות מבניות ופחמימות או עיכול אוניברסלי שניתן לעיכול.

פחמימות מבניות

פחמימות מבניות הן אלה המהווים חלק מהקיר של כל תאי הצומח, כמו גם של המשקעים המשניים המאפיינים רקמות של מיני צמחים שונים, הממלאים פונקציה ספציפית של תמיכה ו"פיגומים ".

המבנה הכללי של התאית (מקור: Vicente Neto באמצעות ויקימדיה Commons)

בין אלה, הפוליסכריד הצמח העיקרי הוא תאית, אך גם ליגנין, דקסטרנים, פנטוזנים, אגר (באצות) וציטין (בפטריות ופרוקי רגליים רבים) בולטים.

פחמימות עיכול

לעומת זאת, פחמימות ניתנות לעיכול הן אלה שיצורים אורגניזמים הטרוטרופיים (מלבד אוטוטרופים ש"מסנתזים את המזון שלהם ") יכולים לרכוש מצמחים ולהשתמש בהם כדי להזין את התאים שלהם דרך מסלולי מטבוליות שונים.

הפחמימה העיקרית העיכול היא עמילן, שנמצא בפקעות, זרעי דגנים, ומבני אחסון רבים אחרים בצמחים. זה מורכב משני סוגים דומים של פוליסכרידים, עמילוזה ועמילופקטין.

עם זאת, סוכרים פשוטים יותר כמו פרוקטוז, למשל, הנמצאים בכמויות גדולות בפירות של מיני צמחים רבים, חשובים מאוד גם הם.

דבש, חומר המיוצר על ידי דבורים בעל ערך מסחרי משמעותי, הוא גם מקור עשיר לפחמימות מעוכלות, אך ממקור בעלי חיים.

גליקוגן הוא פוליסכריד עתודה חשוב בבעלי חיים (מקור: Alejandro Porto דרך ויקימדיה Commons)

גליקוגן, הנחשב במקרים רבים כ"עמילן מן החי ", הוא פוליסכריד מילואים שמסונתז על ידי בעלי חיים וניתן לכלול אותו בקבוצת הפחמימות העיכול.

סיווג לפי מספר אטומי הפחמן

תלוי במספר אטומי הפחמן, פחמימות יכולות להיות:

- טריוזות , עם שלוש פחמימות (דוגמה: גליצראלדהיד)

- טטרוזות , עם ארבע פחמימות (דוגמה: אריתרוזה)

- פנטוזות , עם חמש פחמימות (דוגמה: ריבוז)

- משושים , עם שש פחמימות (דוגמה: גלוקוז)

- הפטוזות , עם שבע פחמימות (דוגמה: סדוהפטולוזה 1,7-ביספוספט)

תרשים של מבנים המטה-מטאליים אפשריים לגלוקוזה ומנוזה (מקור: Karlhahn באמצעות Wikimedia Commons)

בדרך כלל ניתן למצוא פנטאזים והקסוזות בצורה של טבעות יציבות בזכות היווצרותה של קבוצה המוח-מטאלית פנימית, כלומר דרך האיחוד בין קבוצת אלדהיד או קבוצת קטון עם אלכוהול.

טבעות אלה יכולות להיות בעלות 5 או 6 "חוליות", כך שהן יכולות להיות מסוג הפוראן או מהסוג הפיראני, בהתאמה, איתן נוצרות הפוראנוזה והפירנאוז.

סיווג לפי מיקום קבוצת הקרבוניל

מיקום קבוצת הקרבוניל (C = O) במונוסכרידים הוא גם תו המשמש לסיווגם, מכיוון שתלוי בכך, המולקולה יכולה להיות קטוזה או אלדוז. כך יש, למשל, אלדההקסוזות וקטואהקסוזות, כמו גם אלדופנטוזות וקטופנטוזות.

Aldosas ו- Cetosas (מקור: Pjvelasco, באמצעות Wikimedia Commons)

אם אטום הפחמן שיוצר את קבוצת הקרבוניל נמצא במצב 1 (או בקצה אחד), אז הוא אלדהיד. במקום זאת, אם הוא נמצא במצב 2 (או כל אטום פחמן פנימי אחר), מדובר בקבוצת קטון, כך שהיא הופכת לקטוזה.

אם ניקח כדוגמה את הטריוזות, הטטרוזות, הפנטוזות וההקסוזות של הסעיף הקודם, יש לנו שהאלדוזות של הסוכרים הפשוטים הללו הם גליצראלדהיד, אריתרוזה, ריבוז וגלוקוזה, בינתיים הקטוזות הן דיהידרוקסיצטון, אריתרולוזה, ריבולוזה וגלוקוזה פרוקטוז, בהתאמה.

סיווג לפי מספר היחידות המרכיבות אותן

לפי מספר היחידות שיש לפחמימות, כלומר לפי מספר הסוכרים שנובע מההידרוליזה שלהן, ניתן לסווג אותן:

מונוסכרידים

הם הסכרידים או הסוכרים הפשוטים ביותר, מכיוון שהם מורכבים מ"יחידת סוכר "יחידה. בקבוצה זו ישנם סוכרים רלוונטיים מטבולית כמו גלוקוז, אשר חילוף החומרים שלהם כרוך בייצור אנרגיה בצורת ATP בתאים של כמעט כל היצורים החיים. גם בולטים גלקטוז, מנוזה, פרוקטוז, ערבינוז, קסילוזה, ריבוז, סורבוז ואחרים.

דיסכרידים

הדיסכרידים, כפי שמרמז הקידומת של שמם, הם סכרידים המורכבים משתי יחידות סוכר. הדוגמאות העיקריות למולקולות אלה הן לקטוז, סוכרוז, מלטוזה ואיזומלטוזה, צלוביוזה, ג'נדיוביוזה, מליביוזה, טרלהוזה וטוראנוזה.

מבנה כימי של מלטוז, דיסכריד (מקור: NEUROtiker דרך Wikimedia Commons)

אוליגוסכרידים

הם תואמים את אותם פחמימות, שכשמובילים הידרוליזציה משחררים יותר משתי "יחידות סוכר". למרות שהם אולי לא מוכרים היטב, בקבוצה זו ניתן להבחין ברפינוזה, סטאכיוזה ורבסקוזה. חלק מהמחברים סבורים כי דיסכרידים הם גם אוליגוסכרידים.

פוליסכרידים

הפוליסכרידים מורכבים ביותר מ -10 יחידות סוכר ויכולים להיות מורכבים מיחידות חוזרות של אותו מונוזכריד (הומופוליסכרידים) או מתערובות מורכבות יחסית של מונוסכרידים שונים (הטרופוליסכרידים). דוגמאות לפוליסכרידים הם עמילן, תאית, המיסלולוזה, פקטינים וגליקוגן.

בדרך כלל האיחוד בין "יחידות הסוכר" של דיסכרידים, אוליגוסכרידים ופוליסכרידים מתרחש דרך קשר המכונה קשר גליקוזידי, שמתרחש בזכות אובדן מולקולת מים.

סיווג הנגזרים שלה

כפי שנכון למולקולות רבות בעלות חשיבות רבה בטבע, פחמימות יכולות לתפקד כ"אבני בניין "לתרכובות אחרות שיכולות לבצע פונקציות דומות או שונות באופן קיצוני. על פי זה, ניתן לסווג נגזרים כאלה, על פי מאפייניהם, כדלקמן:

אסתרי פוספט

בדרך כלל מדובר במונוזכרידים בעלי זרחן, בהם קבוצת הפוספוריל מחוברת לסכריד דרך קשר אסטר. אלה הן מולקולות חשובות ביותר עבור חלק גדול מהתגובות המטבוליות התאיות, מכיוון שהן מתנהגות כ"תרכובות מופעלות "שההידרוליזה שלהן חיובית תרמודינמית.

דוגמאות בולטות כוללות גליצראלדהיד 3-פוספט, גלוקוז 6-פוספט, גלוקוז 1-פוספט ופרוקטוז 6-פוספט.

חומצות ולקטונים

הם תוצר של חמצון של מונוסכרידים מסוימים עם חומרים מחמצנים מסוימים. חומצות אלדוניות נובעות מחמצון הגלוקוזה עם נחושת אלקליין ואלה, בתמיסה, נמצאים בשיווי משקל עם לקטונים. כאשר החמצון מכוון על ידי קטליזה אנזימטית, ניתן לייצר לקטונים וחומצות אורוניות.

אלדיטולים, פוליולים או אלכוהולי סוכר

הם נוצרים על ידי חמצון של קבוצת הקרבוניל של כמה מונוסכרידים; דוגמאות לכך הן אריתריטול, מניטול וסורביטול או גלוקיטול.

סוכרים של אמינו

אלה נגזרות של מונוסכרידים שאליהם נקשרה קבוצת אמינו (NH2), בדרך כלל בפחמן של מיקום 2 (במיוחד בגלוקוזה). הדוגמאות הבולטות ביותר הן גלוקוזאמין, N- אצטיל גלוקוזאמין, חומצה מורמית וחומצה מורמית N- אצטיל; יש גם גלקטוזמין.

מבנה כימי גלוקוזאמין (מקור: Edgar181 דרך ויקימדיה Commons)

Deoxysugars

הם נגזרות של מונוסכרידים המיוצרים כאשר הם מאבדים אטום חמצן באחת מקבוצות ההידרוקסיל שלהם, וזו הסיבה שהם מכונים "deoxy" או "deoxysugars".

בין החשובים ביותר הם אלו המרכיבים את עמוד השדרה של ה- DNA, כלומר 2-deoxyribose, אך ישנם גם 6-deoxymanopyranose (rhamnose) ו- 6-deoxygalactofuranose (fucose).

גליקוזידים

תרכובות אלה נובעות מחיסול מולקולת מים על ידי האיחוד בין קבוצת ההידרוקסיל האנומרית של מונוסכריד לקבוצה הידרוקסילית של תרכובת הידרוקסילית שונה.

דוגמאות קלאסיות הן ouabain ו- amygdalin, שתי תרכובות נפוצות המופקות משיח אפריקני וזרעי שקדים מרירים, בהתאמה.

סיווג לפי השימוש בו בהכנת מזון

קוביות סוכר (מקור: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / "Würfelzucker - 2018 - 3564" / CC BY-SA 4.0 באמצעות Wikimedia Commons)

לבסוף, ניתן לסווג פחמימות גם לפי השימוש שניתן לתת להם במהלך הכנת מנה קולינרית. במובן זה ישנם פחמימות ממתקות, כמו סוכרוז (דיסכריד), פרוקטוז (מונוסכריד) ובמידה פחותה מלטוז (דיסכריד אחר).

כמו כן, ישנם פחמימות מעבות ופחמימות מגבשות, כמו שקורה בעמילנים ופקטינים, למשל.

הפניות

1. Badui Dergal, S. (2016). כימיה של מזון. מקסיקו, פירסון חינוך.
2. Chow, KW, & Halver, JE (1980). פחמימות. ln: טכנולוגיית הזנת דגים. תוכנית הפיתוח של האו"ם, ארגון המזון והחקלאות של האו"ם, רומא, איטליה, 104-108.
3. Cummings, JH, & Stephen, AM (2007). המינוח והסיווג של פחמימות. כתב עת אירופאי לתזונה קלינית, 61 (1), S5-S18.
4. Englyst, HN, & Hudson, GJ (1996). סיווג ומדידה של פחמימות תזונתיות. כימיה של מזון, 57 (1), 15-21.
5. Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). ביוכימיה, עורכת. סן פרנסיסקו: בנג'מין קאמינגס
6. מוריי, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). הביוכימיה המאוירת של הרפר. מקגרו-היל.