التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

تقسيم الببتيدات:

يمكن تقسيم الببتيدات إلى نوعين:

ببتيدات حقيقية:

وهي تلك التي تنتج من اتحاد مجموعة الكربوكسيل الفا للحمض الأميني مع

أيضا لحمض امينى أخر مع نزع جزئ ماء.

مجموعة الامين الفا

شكل ) (١١تكوبن الرابطة الببتيدية في الليبيدات الحقيقية

ببتيدات غير حقيقية:

وهي تلك التي تنتج من اتحاد أي مجموعة كربوكسيل )الفا أو غير الفا( لحمض امينى مع مجموعة امين )الفا أو غير الفا( لحمض امينى آخر مع نزع جزئ ماء مع مراعاة عدم ارتباط مجموعة الكربوكسيل الفا مع مجموعة الامين الفا والا كان ببتيد حقيقي ،ومن أمثله تلك الببتيدات مركب الجلوتاثيون ومركب الانسرين

ومركب كارنوزين.

التركيب الكيميائي لبعض الببتيدات غير الحقيقية أحيانا يطلق على بعض المركبات ببتيدات غير حقيقية إذا كان أحد شقي

-٢٠٠-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

الرابطة الببتيدية ليس حمض امينى مثل حمض الفوليك Folic acidوحمض

الهيبوريك.

تكوين حمض الهيبوريك

هاما في الأنسجة الحيوية ،فكثير

من ناحية أخرى تلعب الببتيدات الحقيقية دوار

من الهرمونات عبارة عن ببتيدات ومن أمثلة ذلك هرمون الأنسولين وهرمون الجلوكاجون وهرمون الباراثيرويد وهرمون الكالسيتونين وهرمونات الغدة النخامية.

التركيب الكيميائي لهرمون الأنسولين

أيضا دوار كبي ار في الكائنات الحية مثل

تلعب الببتيدات غير الحقيقية

الجلوتاثيون وحمض الفوليك ،وكثي ار من المضادات الحيوية عبارة عن ببتيدات غير

حقيقية مثل الجراميسيدين والتيروسيدين.

-٢٠١-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

التركيب الكيميائي للجراميسيدين Gramicidin Sوالتيروسيدين Tyrocidin

تسمية الببتيدات:

جدا( أو الببتيد نفسه نجد

من التركيب الكيميائي للبروتين )سلسلة ببتيدية طويلة إنهما يشتركان في احتوائهما على نهايتين إحداهما نهاية أمينية )مجموعة أمينية( N- terminal residueوالأخرى نهاية كربوكسيلية )مجموعة كربوكسيلية( C-

.terminal residue

ولتسمية الببتيدات نتبع ما يلي:

نبدء أولا بالحمض الأميني الموجود بالطرف الأميني فيستبدل المقطع الأخير منه )ين (ineبالمقطع )يل (ylثم يتبعه بنفس الطريق الحمض الأميني الثاني والثالث ..........إلخ حتى آخر حمض امينى والموجود بالطرف الكربوكسيلى فيوضع اسمه بالكامل كما في الشكل التالي يوضح التركيب الكيميائي والاسم العلمي

لأحد الببتيدات الرباعية.

ويمكن كتابة رمز الببتيد في صورة الزجزاج كما في شكل التالي:

التركيب الكيميائي والاسم العلمي لأحد الببتيدات الرباعية

-٢٠٢-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

البروتينات

البروتينات عبارة عن وحدات مختلفة من الأحماض الأمينية مرتبطة مع بعضها بروابط ببتيدية وتكرار هذه الروابط يكون الهيكل العام للسلسلة الببتيدية ،ويوجد العديد من البروتينات في الطبيعة ويرجع ذلك إما إلى اختلاف عدد الأحماض الأمينية أو اختلاف أنواع الأحماض الأمينية وتتابعها في السلسلة الببتيدية ،لذا كان من

خصوصا أن بعض

الضروري إيجاد تقسيم مناسب لهذا العدد الهائل من البروتينات

هذه البروتينات تحتوي على مركبات أخرى مثل الكربوهيدرات والليبيدات وبعض الصبغات والفوسفور والأحماض النووية ،ومن هنا يظهر التركيب المعقد للبروتينات، بالرغم من الانتشار الكبير للبروتينات في الأنسجة الحيوانية والنباتية على السواء ،إلا أن كل بروتين له وظيفة حيوية محددة ولا يستطيع أي بروتين آخر أن يحل محله.

أيضا في درجة ذوبانها في المذيبات المختلفة ،فبعضها

وتختلف البروتينات

يذوب في الماء والآخر يذوب في محاليل الأملاح والثالث في المحاليل الكحولية أو

المحاليل الحمضية أو القاعدية.

مصادر البروتينات:

بصفة عامة جميع المواد الغذائية تكون محتوية على البروتينات وان اختلفت فمثلا المصادر النباتية وهي البقوليات )مثل الفول البلدي والفاصوليا

نسبة وجودها

والعدس وفول الصويا( تكون نسبة البروتين بها مرتفعة )ح والى (% ٢٥بينما الحبوب )مثل القمح والشعير والذرة( تعتبر فقيرة في البروتين )تحتوي على ح والى عموما تعتبر هذه المصادر النباتية فقيرة في القيمة الغذائية والحيوية ،حيث

،%١٠

لا تحتوي بروتيناتها على كل الأحماض الأمينية الأساسية أو الضرورية ومن ناحية أخرى تعتبر المصادر الحيوانية )مثل اللحوم واللبن والبيض والأسماك( من اهم جدا بالبروتينات ،هذا بالإضافة إلى ارتفاع القيمة الغذائية والحيوية

المصادر الغنية

-٢٠٤-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

لها لاحتوائها على كل الأحماض الأمينية الأساسية.

الأهمية الحيوية للبروتينات:

تأتى في مقدمة الأهمية الحيوية للبروتينات استخدامها في التغذية لكل من الإنسان والحيوان ،حيث تدخل في تركيب وبناء الجسم بصورة رئيسية ،مثال ذلك نمو الجنين ونمو الأطفال وتعويض العضلات والأنسجة المتهالكة في الحالات المرضية، ولا يعتبر البروتين من مصادر الطاقة إلا في حالات خاصة مثل المجاعات أو النقص في مصادر الطاقة الرئيسية )الكربوهيدرات والدهون(.

أولا إلى أحماض

وحتى يستفيد الجسم من بروتينات الغذاء ،تتحلل داخل الجسم أمينية حرة ثم يعاد استخدامها مرة أخرى في بناء البروتينات اللازمة للجسم.

اهم الوظائف الحيوية للبروتينات داخل الجسم:

تدخل الأحماض الأمينية الناتجة من بروتينات الغذاء في بناء بروتينات الجسم مثل الكولاجين والكرياتين في الجلد والشعر والأظافر والأنسجة الضامة ،كذلك بروتينات العضلات مثل الميوسين Myosinوالأكتين .Actin تدخل في تكوين بروتينات الكروموسومات وهي المركبات المسئولة عن انقسام الخلايا ،كما تدخل في تكوين بروتينات الأجسام المناعية Antibodiesالتي تواجه

الأجسام الغريبة Antigensالداخلة للجسم.

تستخدم الأحماض الأمينية الناتجة من تحلل بروتينات الغذاء في تخليق جميع الإنزيمات اللازمة للعمليات الحيوية في الكائن الحي كذلك تدخل في تكوين الهرمونات البروتينية في الإنسان والحيوان مثل هرمون الأنسولين وهرمون الجلوكاجون ،أو تتحول مشتقات هذه الأحماض إلى هرمونات مثل هرمون

الثيروكسين وهرمون الأدرينالين.

تدخل في تكوين بعض البروتينات مثل الهيموجلوبينات وهي الخاصة بعمليات نقل الأكسجين من الرئة إلى الخلايا ،كما تدخل في بعض بروتينات النقل في الدم

-٢٠٥-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

والمسئولة عن انتقال الليبيدات في الدم عن طريق الليبوبروتينات.

أيضا تدخل في

تدخل في تكوين بروتين الفريتين Ferritineالذي يخزن في الكبد ،

جدا مثل بروتينات الأرجوان البصري في العين.

تكوين بعض البروتينات الخاصة

تقوم بتنظيم درجة ال pHللدم والمحافظة على الضغط الأسموزي للدم وعمليات النفاذية خلال الأغشية ،كما تستخدم كمصدر للطاقة حيث أن حوالي %٢٥من هذه

الأحماض الأمينية تهدم وينتج منها طاقة.

بالإضافة لكل ما سبق فان الأحماض الأمينية الناتجة من تحلل البروتينات لها وظائف حيوية كثيرة داخل الجسم ،وسوف نستعرض هذه الوظائف فيما بعد ،من ناحية

أيضا في النبات بالإضافة

أخرى ،كما يجب ملاحظة أن معظم هذه الوظائف السابقة تتم لوظائف أخرى خاصة تقوم بها البروتينات التي يخلقها النبات نفسه )بشرط توافر عناصر التخليق البروتين وهي النتروجين والفوسفور( حيث أن النباتات لها القدرة على تخليق جميع الأحماض الأمينية اللازمة لتكوين البروتينات.

الأهمية االقتصادية للبروتينات:

بالإضافة لما سبق ذكره عن الأهمية الحيوية للبروتينات فان الأهمية الاقتصادية للبروتينات تأتي لتضيف دوار أخر في حياتنا العملية حيث أن الصوف والحرير

أيضا من مواد بروتينية،

والجلود ما هي إلا مواد بروتينية ،والخيوط الجراحية تصنع هذا بجانب استخدامها كمادة لاصقة )الغراء( عن طريق تسخين بروتينات الكولاجين.

تقسيم البروتينات:

شيوعا يعتمد التقسيم

هناك نظم كثيرة لتقسيم البروتينات ،وسوف نختار أكثرها

التالي على تركيب البروتين أولا ،ثم على درجة ذوبان البروتينات في المذيبات

ثانيا.

المختلفة

-٢٠٦-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

أوال :تقسيم البروتينات تبعا للتركيب الكيميائي للبروتين:

البروتينات البسيطة :Simple proteins

وهي عبارة عن البروتينات المكونة أساسا من الأحماض الأمينية فقط مرتبطة ببعضها بروابط ببتيدية ،ولا ينتج من تحليلها المائي غير الأحماض الأمينية.

البروتينات المرتبطة :Conjugated proteins

وهي عبارة عن البروتينات المكونة أساسا من الأحماض الأمينية المرتبطة ببعضها بروابط ببتيدية بجانب مركبات أخرى غير بروتينية مرتبطة معها مثل

مائيا تنتج الأحماض الأمينية والشقوق

الكربوهيدرات والليبيدات .....الخ ،وبتحليلها

غير البروتينية المرتبطة معها ،ومن اهم أنواعها ما يلي:

الجليكوبروتينات :Glycoproteins

وهي البروتينات التي تحتوي على شق كربوهيدراتى ،والسكرات المرتبطة عادة هي الجلوكوز والفركتوز والمانوز والسكرات الأمينية ومشتقات حمض اليورونيك، ومكان ارتباط السكر بالبروتين يكون من خلال رابطة جليكوسيدية مع مجاميع الهيدروكسيل الخاصة بالحمضين الأمينين السيرين والثريونين أو مع مجاميع الامين الخاصة بالحمض الأميني اسباراجين ،وازالة الشق الكربوهيدراتي من هذه البروتينات

تفقدها خواصها الحيوية ونشاطها.

ومن أمثلة هذه البروتينات هرمونات الغدة النخامية)،(FSH and LH hormones والميوسين Mucinالموجودة في اللعاب ،وكذلك الهيبارين Heparineالمانع لتجلط

الدم.

اللليبوبروتينات :Lipoproteins

وهي البروتينات التي تحتوي على شق ليبيدى )دهني( مثل الأحماض الدهنية أو الجلسريدات أو الكولسترول أو الفوسفوليبيدات ،وهناك ليبوبروتينات ذائبة في الماء مثل LDLو HDLو VLDوأخرى غير ذائبة مثل ليبوبروتينات الجهاز العصبي.

-٢٠٧-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

النيكلوبروتينات )البروتينات النووية( :Nucleoproteins وهي البروتينات التي تحتوي على أحماض نووية كشق مرتبط ومن أمثلتها البروتينات الداخلة في تركيب الكروماتين والريبوسوم ،كذلك الهستون والبروتامين.

الفوسفوبروتينات )البروتينات الفوسفاتية( :phosphoproteins وهي البروتينات المرتبطة بمجاميع الفوسفات وعادة ما يكون الارتباط من خلال مجاميع الهيدروكسيل الخاصة بالحمضين الأمينين السيرين والثريونين ،ومن أمثلتها كازين اللبن وهذا الفوسفوبروتين يكون حمضي التأثير ويذوب في القلويات ويرسب

بالأحماض.

البروتينات الفلزية :Metaloproteins

وهي البروتينات المرتبطة مع بعض الفلزات ،ومن أمثلتها الفريتين Ferritine وهو بروتين مرتبط مع الحديد ،كذلك السيروبلازمين Ceruloplasminوهو بروتين مرتبط مع النحاس وهرمون الأنسولين وهو بروتين يحتوي على الزنك ،وكازين اللبن الذي يحتوي على الكالسيوم والإنزيمات مثل ديهيدروجينيز الكحول المحتوى على الزنك ،وانزيمات السيتوكروم المحتوية على الحديد.

البروتينات الملونة :Chrromoproteins

وهي بروتينات تحتوي على مجموعة اضافية ذات لون مميز ،ولكنها تختلف في تركيبها الكيميائي من بروتين لآخر ،ومن أمثلتها الفلافوبروتين ذو اللون الأصفر )يحتوى على مجموعة الريبوفلافين( وهيموجلوبين الدم )يحتوى على مجموعة الهيم (Hemeذات اللون الأحمر ،كما ترتبط الكلوروفيلات )ذات اللون الأخضر( بأنواع خاصة من البروتينات ويرتبط الكاروتينات ببعض البروتينات لتكسبها اللون البرتقالي،

أيضا

وهناك أنزيمات ملونة مثل الكتاليز والسيتوكروم حيث ترتبط بمجموعة الهيم ، صبغة الميلاتونين السوداء المسئولة عن لون البشرة والشعر ترتبط عادة بنوع معين

-٢٠٨-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

من البروتينات يسمى .Melanoproteins

ج -البروتينات المشتقة :Dreived proteins

التغيرات التي تط أر على البروتينات السابقة )البسيطة أو المرتبطة( وتؤدى لحدوث تغيير في التركيب الكيميائي أو الطبيعي لهذه البروتينات تنتج ما يعرف باسم البروتينات المشتقة ،وتتكون هذه البروتينات نتيجة تعرض البروتينات البسيطة أو

المرتبطة للعوامل التالية:

• الح اررة العالية

• الإشعاع

• معادن الأملاح الثقيلة

• الأحماض والقلويات المركزة

• بعض المذيبات العضوية مثل الكحول واليوريا

• الإنزيمات

كذلك فان إزالة المجاميع الإضافية في البروتينات المرتبطة تؤدى لظهور البروتينات المشتقة ،وعلى هذا يمكن اعتبار كل من الهستون والبروتامين من البروتينات المشتقة نتيجة إزالة المجموعة المرتبطة وهي الأحماض النووية وازالة مجموعة الهيم من الهيموجلوبين يسبب ظهور بروتين مشتق.

ضا نواتج التحليل الجزئي للبروتينات والتي تضم

يقع تحت هذا القسم أي

البورتيوزات المختلفة والبيتونات والببتيدات العديدة والبسيطة ،والشكل التالي يوضح

خطوات التحليل المائي للبروتينات.

-٢٠٩-