مقدمة مختصرة عن الكيمياء الحيوية والسكريات

مقدمة مختصرة عن الكيمياء الحيوية والسكريات

برزت الكيمياء الحيوية كعلم مستقل منذ 100 عام فقط، ولكن سبق هذا الظهور العديد من الاكتشافات التي تمهد لظهور الكيمياء الحيوية قبل قرون.

فشهدت فترة ما قبل عام 1900 تطورات متسارعة في فهم المبادئ الكيميائية الأساسية كسرعة التفاعل والتركيب الذري للجزيئات، ومع نهاية القرن التاسع عشر حددت هوية العديد من المواد الكيميائية المنتجة في العضيات الحية، ومنذ ذلك الحين أصبحت الكيمياء الحيوية مجالًا منظمًا، ففسرت الكيمياء الحيوية العديد من العمليات الكيميائية في الحياة.
صنع فريدريك فوهلر في عام 1828 مركب اليوريا العضوي، وذلك بتسخين مركب سيانات الأمونيوم غير العضوي.
أظهرت التجربة لأول مرة أن المركبات الموجودة حصرًا في العضيات الحية يمكن اصطناعها من مواد غير عضوية شائعة، ومنذ ذلك الحين أصبحنا نعرف أن اصطناع المواد الحيوية وتفككها يخضع لنفس القوانين الفيزيائية والكيميائية التي تطبق خارج علم الأحياء.[4]

تطورات الكيمياء الحيوية

للكيمياء الحيوية قفزتان أساسيتان وصفت الكيمياء الحيوية؛ الأولى هي اكتشاف أدوار الإنزيمات كحفازات، والثانية هي اكتشاف دور الحموض الأمينية كجزيئات حاملة للمعلومات الوراثية.
القفزة الأولى نتجت في جزء منها عن بحث إدوارد بوخنر، ففي عام 1897 حيث أظهر أنه بإمكان خلايا الخميرة تحفيز تفاعل تخمر سكر الجلوكوز لإنتاج الكحول وثنائي أكسيد الكربون حيث كان يعتقد العلماء سابقًا ان الخلايا الحية فقط هي التي تستطيع تحفيز هكذا تفاعلات حيوية معقدة.
أما بالنسبة للقفزة الضخمة الأخرى في تاريخ الكيمياء الحيوية فقد كانت بعد نصف قرن من تجربة بوخنر، حيث قام أسولد أفيري وكولن ماكليود وماكلن مكارتي في عام 1944 استخلاص الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين DNA من سلالة ممرضة لجراثيم المكورات العقدية الرئوية وخلطوا DNA المستخلص مع سلالة غير ممرضة لتنفس الجراثيم وكانت النتيجة هي تحول السلالة غير الممرضة الى سلالة ممرضة، وبذلك أثبتت هذه التجربة بشكل حاسم ولأول مرة أن DNA هو المادة الوراثية.[4]

لمحة عن السكريات

إذا ذكرنا السكريات لابد أن نذكر بأنها أكثر المركبات الحيوية وفرًة في العالم الحيوي، حيث تشكل جزءًا مهمًا من بنية المادة الحية وتؤدي العديد من الوظائف، فبعضها يصنف كمركبات بنائية وبعضها الآخر يشكل مصدرًا للطاقة التي تتطلبها العمليات الاستقلابية ضمن الخلايا الحية.
قد لاحظ الكيميائيون الأوائل وجود الصيغة العامة للسكريات ووصفوها ب《مائيات الكربون-Hydrocarbons》وسميت هكذا بسبب الصيغة العامة للسكريات وهي Cn(H2O)n حيث تمثل n عدد ذرات الكربون في جزيء السكر.[1]

تصنيفات السكريات

يصنف الكيميائيون السكريات إلى صنفين رئيسيين هم السكريات البسيطة والمعقدة.
تتركب السكريات البسيطة من وحدات السكري الأحادية فقط وتصنف بحسب عدد ذرات الكربون فيها.
بينما تتركب المعقدة من عدة وحدات بسيطة مرتبطة مع بعضها البعض فتتركب السكريات الثنائية من وحدتي سكر أحادي مرتبطتين، أما السكريات قليلة التعدد تتركب من 3 حتى 10 وحدات سكر أحادي مرتبطة مع بعضها.
تتركب المتعددة من أكثر من عشرة وحدات سكر أحادي، ويمكن لكل نوع من الأنواع السابقة أن يتفكك مجددًا بالحلمهة إلى السكاكر من السكاكر الأحادية المكونة لها.[1]

السكريات صحيًا!

توجد الكربوهيدرات في مجموعة واسعة من الأطعمة الصحية وغير الصحية مثل الخبز والفاصولياء والحليب والفشار والبطاطس والمعكرونة والمشروبات الغازية.
أكثر أشكال الكربوهيدرات وفرة هي الألياف والنشويات، تعتبر الأغذية الغنية بالكربوهيدرات جزءًا مهمًا من النظام الغذائي الصحي، تزود الكربوهيدرات بالجلوكوز الذي يتحول إلى طاقة تستخدم لدعم وظائف الجسم والنشاط البدني للجسم.[3]

الجلوكوز

يعد الجلوكوز أكثر المركبات السكرية وفرة طبيعيًا، وتقوم الخلايا الحية بأكسدته عبر سلسلة من العمليات الحصول على الطاقة، وعند وجود فائض من الجلوكوز تحوله الخلايا الحيوانية إلى شكل تخزيني بولميري وهو الجليكوجين أما النباتات فتخزنه على شكل مركب بولميري أخر يدعى 《النشاء-strach》
يستطيع الجلوكوز أن يشكل أشكالًا بوليميرية اخرى 《كالسيللوز-Cellulose》 وهو المركب الرئيسي في النبات و《الكيتين-Chitin》 وهو مركب شبيه بالسيللوز يشكل القشرة الخارجية المحيطة بأجسام الحشرات، ويمكننا الحصول على الجلوكوز من خلال التركيب الضوئي لدى النباتات والغذاء بالنسبة للحيوانات.[2]

يرجع العديد من العلماء بدايات الكيمياء الحيوية إلى صنع فوهلر لليوريا، على الرغم من أن أول أقسام الكيمياء الحيوية في الجامعات كانت قد افتتحت بعد 75 عام من هذه التجربة.

المصادر:

[1] NIH

[2] NASA

[3] Harvard

[4] edx