السكريات الثنائية disaccharide أو السكاريد والمعروفة أيضًا باسم السكر المزدوج وهو جزيء يتكون من اثنين من السكريات الأحادية أو السكريات البسيطة. ويوجد ثلاثة من هذه السكريات شائعة الوجود هي السكروز والمالتوز واللاكتوز، لديهم 12 ذرة كربون وصيغتها الكيميائية هي C12H22O11.
وهناك سكريات ثنائية أخرى أقل شيوعًا كاللاكتولوز والتريهالوز والسلوبيوز. وتتشكل السكريات الثنائية من خلال تفاعلات التجفيف والتي تتم فيها نزع جزيء ماء واحد من جزيئين من السكريات الأحادية.
مهام السكريات الثنائية
إن السكاريد هو الكربوهيدرات الموجودة في العديد من الأطعمة وغالبًا ما تضاف كمحليات. فالسكروز على سبيل المثال هو سكر المائدة وهو أكثر أنواع السكاريد شيوعًا التي يتناولها البشر. كما عُثِر عليها أيضًا في الأطعمة الأخرى مثل الشمندر.
عندما يُهضم السكاريد كالسكروز يُحطّم إلى سكريات بسيطة وتستهلك للحصول على الطاقة. أما اللاكتوز فيوجد في حليب الأم ويوفر التغذية للرضع. والمالتوز هو المحلي الذي يستخدم في كثير من الأحيان في الشوكولاتة والحلويات الأخرى.
كما تخزن النباتات الطاقة في شكل سكر ثنائي مثل السكروز ويستخدم أيضًا لنقل المواد الغذائية في اللحاء. ونظرًا لأنه مصدر لتخزين الطاقة فإن العديد من النباتات مثل قصب السكر غنية بالسكروز. ويستخدم التريهالوز “ثنائي الغلوكوز” للنقل في بعض الطحالب والفطريات.
وتقوم النباتات أيضًا بتخزين الطاقة على شكل سكريات متعددة “معقدة” وهي السكريات التي تحتوي على العديد من السكريات الأحادية. ويعتبر النشأ أكثر أنواع السكاريد شيوعًا والمستخدمة للتخزين في النباتات وثم يُحطّم إلى مالتوز.
وتستخدم النباتات أيضًا السكر الثنائي لنقل السكريات الأحادية مثل الغلوكوز والفركتوز والغالاكتوز بين الخلايا، فبتعبئة (ضم) السكريات الأحادية هذه على شكل سكريات ثنائية تصبح هذه الجزيئات أقل عرضة للتحطم أثناء النقل.
تشكل وتحطم السكريات الثنائية
عندما تتشكل السكريات الثنائية من السكريات الأحادية تُزال زمرة -OH (هيدروكسيل) من جزيء واحد وتُزال زمرة H (هيدروجين) من الآخر لتشكيل روابط غليكوسيدية لتربط تلك الجزيئات وهي الروابط التساهمية بين جزيء الكربوهيدرات ومجموعة أخرى (والتي ليس بالضرورة أن تكون كربوهيدرات هي الأخرى).
أما H و -OH التي أُزيلت من اثنين من السكريات الأحادية فيجتمعان معًا لتشكيل جزيء الماء H2O، لهذا السبب فإن عملية تشكيل سكر ثنائي من اثنين من السكريات الأحادية تسمى بتفاعل التجفيف أو تفاعل التكثيف.
عندما يُقسّم السكر الثنائي إلى مكوناته السكرية الأبسط عبر الإنزيمات فيُضاف جزيء الماء. وتسمى هذه العملية بالتحلل المائي ولا ينبغي الخلط بينه وبين عملية الذوبان، التي تحدث مثلًا عندما يذوب السكر في الماء إذ لا تغير جزيئات السكر نفسها هيكليتها عند إذابتها بل يتحول السكر الصلب ببساطة إلى سائل ويصبح مذابًا أو مكونًا مذابًا في محلول.
أمثلة عن سكريات ثنائية
السكروز:
السكروز والمعروف باسم سكر المائدة في شكله المكرر، هو السكر الثنائي الموجود في العديد من النباتات وهو مكون من السكرين الأحاديين الجلوكوز والفركتوز. وفي شكل سكر يعتبر السكروز مكونًا مهمًا جدًا في النظام الغذائي البشري كمحليات.
وقد استُخرج السكر النقي لأول مرة من قصب السكر في الهند في القرن الثامن قبل الميلاد. في الواقع فإن كلمة Candy (حلوى بالإنكليزية) تحمل اسمها جزئيًا من الكلمة khanda والتي كانت اسمًا لبلورات السكر في اللغة السنسكريتية. واليوم يُنتَج حوالي 175 طنًا متريًا من السكر كل عام.
الأشخاص الذين يعانون من الخلل الخلقي بنقص إنزيم السكروز-إيزومالتازcongenital sucrase-isomaltase deficiency(CSID) لا يتحملون السكروز ولا يستطيعون هضمه جيدًا لأنهم يفتقدون إنزيم سكروز الإيزومالتاز. بعض الأشخاص الذين يعانون من CSID لديهم مشكلة في هضم النشويات أيضًا إذ يجب على الشخص الذي لا يحتمل السكروز الحد منه قدر الإمكان وقد يضطر إلى تناول المكملات الغذائية أو الأدوية.
المالتوز:
يتكون المالتوز المعروف أيضًا باسم سكر الشعير أو المالت من جزيئين من الجلوكوز. ويتشكل المالت عندما ترتخي الحبوب وتبدأ بالنمو في الماء، وهو مكون من مكونات البيرة والأطعمة النشوية الأخرى كالحبوب والمعكرونة والبطاطا والعديد من الأطعمة المصنعة المحلاة. ويتشكل المالتوز في النباتات عندما يُحطّم النشأ من أجل الحصول على الغذاء ويُستحدم من قبل البذور المنتشة من أجل النمو.
اللاكتوز:
يتكون اللاكتوز أو سكر الحليب من الجالاكتوز والجلوكوز. ويحتوي حليب الثدييات على نسبة عالية من اللاكتوز ويوفر مغذيات أخرى للرضع. يمكن لمعظم الثدييات أن تهضم اللاكتوز فقط كرضع وتفقد هذه القدرة بينما تنضج.
في الواقع فإن البشر القادرين على هضم منتجات الألبان في مرحلة البلوغ لديهم بالحقيقة طفرة تسمح لهم بذلك وهذا هو السبب في أن الكثير من الناس يعانون من حالة “عدم تحمل اللاكتوز lactose intolerant”، إذ لم يكن لدى البشر، وكباقي الثدييات الأخرى، القدرة على هضم اللاكتوز في مرحلة ما بعد الطفولة حتى أصبح هذا التحور (الطفرة) سائدًا في بعض التجمعات البشرية قبل حوالي 10,000 عام.
أما اليوم فيتفاوت عدد الأشخاص الذين يعانون من عدم تحمل اللاكتوز بشكل كبير بين تلك التجمعات حيث يتراوح عددهم بين 10٪ في شمال أوروبا و95٪ في أجزاء من إفريقيا وآسيا، وهذا الاختلاف ينعكس في النظم الغذائية التقليدية لمختلف الثقافات في كمية الألبان المستهلكة.
توضح هذه الخريطة معدلات عدم تحمل اللاكتوز في جميع أنحاء العالم :
التريهالوز:
يتكون التريهالوز أيضًا من جزيئين من الجلوكوز مثل المالتوز، لكن الجزيئين هنا مرتبطان بشكل مختلف. وقد وُجد في بعض النباتات والفطريات والحيوانات مثل الروبيان والحشرات. ويشكل التريهالوز سكر الدم عند العديد من الحشرات كالنحل والجنادب والفراشات حيث يستخدمونه كجزيء تخزين فعال يوفر طاقة سريعة للطيران عند تحطيمه.
اللاكتولوز:
يتكون اللاكتولوز من الفركتوز والغالاكتوز. يمكن استخدامه لعلاج الإمساك وأمراض الكبد ويمكن استخدامه أيضًا لاختبار فرط نمو البكتيريا في الأمعاء الدقيقة. وتستخدمه بعض الدول في الغذاء لكن هذا غير مسموح به في الولايات المتحدة إذ يُنظر إليه على أنه دواء يمكن أن يضر بمرضى السكري.
السيلوبيوز:
على غرار المالتوز والتريهالوز يتكون السيلوبيوز أيضًا من جزيئين من الجلوكوز لكنهما مرتبطان بطريقة أخرى مختلفة أيضًا. عُثر عليه عند معالجة السليلوز، والذي يشكل المكون الرئيسي لجدران الخلايا النباتية، وتحلله. يستخدم السلوبيوز في علم دراسة الجراثيم “البكتيريولوجيا bacteriology” لإجراء التحليلات الكيميائية.
كايتوبيوز:
يتكون الكايتوبيوز من جزيئي جلوكوزامين مرتبطين. ومن الناحية الهيكلية يشبه الكايتوبيوز إلى حد كبير السيلوبيوز باستثناء أنه يحتوي على مجموعة N- أسيتيل أمين بينما السيلوبيوز لديه مجموعة OH- هيدروكسيل.
وجد الكايتوبيوز في بعض البكتيريا ويستخدم في أبحاث الكيمياء الحيوية من أجل دراسة نشاط الإنزيمات. كما أنه يوجد في الكيتين الذي يكون جدران خلايا الفطريات، والهياكل الخارجية للحشرات ومفصليات الأرجل والقشريات، كما يوجد أيضًا في الأسماك ورأسيات القدم مثل الأخطبوطيات والحبار.
المصطلحات البيولوجية ذات الصلة:
– كربوهيدرات Carbohydrate: جزيئات عضوية تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين حيث نسبة الهيدروجين إلى الأكسجين 2: 1.
– غلوكوز Glucose: سكر أحادي (بسيط) يستخدم لحصول على الطاقة، يمكن العثور عليه في دم الحيوانات ويُنشَأ أثناء عملية التمثيل الضوئي بواسطة النباتات.
– سكريات أحادية Monosaccharide: وهي كربوهيدرات بسيطة يجتمع جزيئين منها لتشكيل سكريات ثنائية.
– النشأ Starch: وهو سلاسل طويلة من الغلوكوز التي تنتجها النباتات لتخزين الطاقة، وهو شائع في النظم الغذائية البشرية.
اقرأ أيضًا:
هل أحسستَ ببطء عقلك بعض الشيء بعد تناولك للسكريات أو لوجبةٍ دسمة؟ اقرأ هذا المقال
هل تؤدي قلة النوم الى رغبة بتناول الاطعمة الدسمة و الغنية بالسكريات ؟
فريق بحثي يتوصّل لحل لغز ولعنا بالسكريات
ترجمة: فراس خزام
تدقيق: رزوق النجار
