مولکول های زیستی:

شما سال قبل با انواع مواد آلی آشنا شدید ، در این فصل نیز به طور کاملتر به آن اشاره می گردد. همان گونه که می دانید مواد به دو دسته کلی تقسیم می شوند ، که عبارتند از :

1- مواد معدنی : مانند آب ، اکسیژن ، نمک های مختلف و.....

2- مواد آلی : مواد کربن داری که توسط موجودات زنده ساخته می شود ، که خود شامل موارد زیر است:

الف ) هیدرات های کربن ب ) لیپیدها ج ) پروتئین ها د ) اسیدهای نوکلئیک

همان گونه که در کتاب اشاره شد دو دسته از این مواد یعنی پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک زمینه گوناگونی جانداران را فراهم می سازند، زیرا کلیه صفات جانداران ، بصورت توالی از نوکلئوتیدها در مولکول های اسید نوکلئیک نهفته بوده و سپس به صورت ترکیبات پروتئینی بیان شده و صفات جاندار را شکل می دهند. با توجه به اینکه عنصر کربن در تمام مواد آلی وجود دارد ، اشنایی با آن کمک بزرگی به فهم ساختار این مواد می کند.
ویژگی های عنصر کربن :
همانطور که می دانیم ویژگی شیمیایی هر عنصر ، به الکترون های موجود در آخرین مدار اتم آن بستگی دارد. اتم کربن در آخرین لایه خود ( لایه ظرفیت ) 4 الکترون دارد در حالیکه در این لایه 8 الکترون می تواند وجود داشته باشد، بنابراین اتم کربن تمایل دارد تا 4 الکترون جذب کرده و لایه ظرفیت خود را تکمیل کند، بهمین خاطر می تواند حداکثر 4 پیوند کوالانسی تشکیل دهد.به همین خاطر می گوییم ظرفیت کربن 4 است.



پیوند کوالانسی : پیوندی که از به اشتراک گذاشتن الکترون ها بین دو اتم ایجاد می گردد. مثلا متان یک مولکول چهار وجهی است که دارای 4 پیوند کوالانسی بین کربن و هیدروژن است.
هیدروکربن : مولکول هایی که در ساختار خود فقط کربن و هیدروژن دارند. مانند متان



اسکلت کربنی : زنجیره کربنی مولکول های آلی را اسکلت کربنی گویند.



درشت مولکول ها : مولکول های بسیار بزرگی که از هزاران اتم که بوسیله پیوندهای کوالانسی بهم متصل شده اند ، ساخته گردیده اند. مانند هیدرات های کربن و اسیدهای نوکلئیک
پلیمر : مولکول هایی که از واحدهایی کم و بیش یکسان تشکیل شده است ، مانند گلیکوژن که از گلوکز ساخته شده است
مونومر : هر یک از واحدهای سازنده یک پلیمر را مونومر گویند.
همانطور که می دانیم تنوع پلیمرها و درشت مولکول ها در طبیعت بسیار زیاد است ، در حالیکه تنوع واحدهای سازنده آن ( مونومر ها ) بسیار کم است . مثلا در حالیکه هزاران میلیارد نوع پروتئین وجود دارد اما واحدهای سازنده آن فقط از 20 نوع ( برخی منابع تا 22 نوع ) اسید امینه ( آمینواسید ) تشکیل شده است ، یا در حالیکه DNA هیچ دو جانداری کاملا شبیه به یکدیگر نمی باشد ، اما این تنوع بکمک 4 نوع نوکلئوتید فراهم آمده است. برای فهم این مطلب بهتر به الفبای فارسی توجه کنید که از 32 حرف تشکیل شده اما تعداد کلماتی که با می توان ساخت بسیار زیاد است.زیرا ترتیب ، تعداد و نوع حروف در کلمات می تواند متفاوت باشد.




نکته کلیدی : تفاوت بین جانداران به خاطر تفاوت در پلیمرهای آنها می باشد ولی مونومرهای تشکیل دهنده همه یکسان است. مولکول های کوچک که در همه جانداران یکسان اند ، به صورت درشت مولکول هایی در »ی آیند که در افراد مختلف متفاوتند.

هیدرولیز و سنتز آبدهی :
دو واکنش مهم زیستی هستند که عملی عکس یکدیگر دارند.
هیدرولیز : واکنش تجزیه مواد ( مثلا درشت مولکول ها ) به کمک آب را هیدرولیز گویند
سنتز آبدهی : واکنش تولید مواد و پلیمرهای بزرگتر از واحدهای کوچکتر که با تولید آب همراه است.



کربوهیدرات ها :
از لحاظ کلی به 3 دسته تقسیم میشوند که عبارتند از :
1- مونوساکاریدها ( یک قندیها )
2- دی ساکاریدها ( دو قندیها )
3- پلی ساکاریدها ( چند قندیها )



مونوساکاریدها : ساده ترین کربوهیدرات ها که از 3 تا 7 کربن دارند ، مونوساکاریدها مونومر ، پلی ساکاریدها هستند. خود شامل انواع مختلف می باشد که مهمترین آنها عبارتند از :
الف ) پنتوزها : در ساختار خود 5 اتم کربن دارند ، مانند ریبوز ( در RNA ) و دئوکسی ریبوز ( در DNA )
ب ) هگزوزها : در ساختار خود 6 اتمکربن دارند ، مانند گلوکز ، فروکتوز و گالاکتوز
گلوکز : قند موجود در گیاهان ( در میوه ها و دانه ها ) ، سوخت اصلی بدن انسان می باشد.
فروکتوز : قند موجود در میوه ها ( گیاهان )
گالاکتوز : قند 6 کربنه و در گیاهان یافت می شود همچنین از واحدهای سازنده لاکتوز ( قند شیر ) است.



دی ساکاریدها : از اتصال دو مونوساکارید به کمک واکنش سنتز آبدهی ، یک مولکول دی ساکارید ساخته می شود، مانند موارد زیر :
ساکارز : گلوکز + فروکتوز
مالتوز : گلوکز + گلوکز
لاکتوز : گلوکز + گالاکتوز
ساکارز : همان قند معمولی می باشد که از چغندر قند و نیشکر بدست می آید.
مالتوز : قند موجود در جوانه جو
لاکتوز : قند موجود در شیر



پلی ساکاریدها : از اتصال چندین مونوساکارید ( هزاران ) به کمک سنتز آبدهی ، یک پلی ساکارید ساخت می شود و انواع مختلفی دارد که مهمترین آنها عبارتند از :
الف ) سلولز : پلی ساکارید ساختاری گیاهان ( در دیواره سلولی ) ، غیر قابل هضم برای انسان ، مولکول خطی( رشته ای و بدون انشعاب ) ، واحد سازنده گلوکز، بیشترین ترکیب آلی طبیعت
انسان و جانوران به علت اینکه آنزیمی که بتواند پیوندهای بین مولکول های گلوکز را در سلولز هیدرولیز کند ، نمی سازند ، قادر به تجزیه آن نمی باشند( غیر قابل هضم ). البته سلولز فوایدی برای انسان دارد که عبارتند از :
1- کمک به حرکات دستگاه گوارش
2- جلوگیری از یبوست
3- جلوگیری از سرطان دستگاه گوارش
4- دفع آسان مدفوع
همچنین میوه وسیزی حاوی ویتامین ، مواد معدنی و مقادیر ی از ترکیبات آلی است که برای انسان مفید است.
بعضی از جانوران مانند گاو و موریانه ، در دستگاه گوارش خود میکروب ها ی مفید ی دارند که می تواند سلولز را هیدرولیزکرده و مورد استفاده آنها قرار دهد.
الیاف : رشته های سلولزی موجود در غذاهای گیاهی

ب ) نشاسته : پلی ساکارید ذخیره ای در گیاهان ، قابل هضم برای انسان ، مولکول منشعب ، واحد سازنده گلوکز
گیاهان مولکول های گلوکز را به صورت پلیمر نشاسته در می آورند و آن را ذخیره می کنند.



ج ) گلیکوژن : پلی ساکارید ذخیره ای در جانوران ( در جگر و ماهیچه ها ) و قارچها ، قابل هضم توسط انسان ، مولکول بسیار منشعب ، واحد سازنده گلوکز