مركبات الأيض النباتي

تقوم النباتات بإنتاج مجموعة واسعة جدًا من المركبات العضوية التي تعرف بمصطلح مركبات الايض الاولي والثانوي .

1 . الأيض الأولي :

1.1. تعريف مركبات الأيض الأولي

تعرف مركبات الأيض الأولي على أنها المركبات الأساسية في النبات والتي تشارك بشكل مباشر في عمليات النمو والتطور والتكاثر الطبيعي لأعضاء وخلايا النبات . ما تعرف بكونها مركبات ضرورية لاستمرار حياة النبات والتي لها أدوار أساسية تتعلق بعملية التمثيل الضوئي والتنفس والنمو والتطور. وهي تشمل:

الكربوهيدرات، دهون، بروتينات .

2.1 أقسام الأيض الأولي :

2.1.1 . الكربوهيدرات :

تعريف الكربوهيدرات: هي مركبات عضوية تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين ( C,H,O،)وتعرف بأنها مشتقات ألدهيدية أو كيتونية عديدة الهيدروكسيا .

يبدأ بناء الكربوهيدرات في النباتات الخضراء بعملية التركيب الضوئي (Photosynthesis)

تقسيم الكربوهيدرات: حسب ونس ( 2018)تقسم الكربوهيدرات تبعا لعدد جزيئات السكريات البسيطة التي تنتج عند تحللها الكلي إلى:

✓ السكريات الأحادية ( Monosaccharidesتتكون من 7-3ذرات كربون.)
✓ السكريات الثنائية ( Disaccharidesتتكون من 2جزيء من السكريات الأحادية).
✓ سكريات الأوليجو ( Oligosaccharidesتتكون من 10-3جزيئات من السكريات الأحادية.)
✓ السكريات العديدة ( Polysaccharidesتتكون من أكثر من 10جزيئات من السكريات الأحادية.)

❖ دور الكربوهيدرات:

✓ مخزن كبير للطاقة الكيميائية والتي تتحرر منها خلال عملية الهدم لتستخدم في العمليات الحيوية المختلفة.
✓ مصدر للكربون في عملية تكوين المركبات العضوية الأخرى.
✓ تستخدم كعناصر تركيبية للخلايا والأنسجة .

1.2.1 الدهون :

تعريف الدهون:

هي مركبات عضوية غير متجانسة ذات جزيئات بيولوجية كبيرة تتكون من ذرات )C,H,O) ،جميعها غير قابلة للذوبان في الماء وتذوب في المذيبات الغير قطبية مثل الإيثر، والكلوروفورم، والبنزين .

تتكون الدهون من أسترات ناتجة من إرتباط أحماض دهنية بكحول.

تتميز بوجود جزيء واحد على الأقل من الأحماض الدهنية أو السلسلة الدهنية.

أقسام الدهون:

تصنف الدهون حسب تركيبها الكيميائي إلى:

-1دهون بسيطة: وهي عبارة عن أسترات تنتج من تفاعل الأحماض الدهنية مع الكحولات تحتوي فقط على عناصر ) ،(C,H,Oوتنقسم اللبيدات البسيطة الى :

أ-جليسيريد: وهي عبارة عن أحماض دهنية وأسترات الجليسيرول.

ب-ستيرويدات: وهي عبارة عن أسترات الكوليستيرول .

-2دهون معقدة: يدخل في تركيبها ) ،(C,H,Oبالإضافة الى كل من الفسفور والنتروجين أو بعبارة أبسط هي عبارة عن أسترات تنتج من تفاعل الأحماض الدهنية مع الكحولات ويدخل في تركيبها مجموعات جزيئية تحتوي على الفسفور أو النتروجين : إلى ثلاث مجموعاتBender et al., (2017)(، تقسم حسبGunstone.,2012)

أ-فوسفوليبيد: وهي عبارة عن إتحاد بين الدهون (أسترات الجليسرول أو الكحولات العالية مع الأحماض الدهنية) وحمض الفسفوريك مثل الليسثين والسيفالين (توجد في مح البيض والنسيج الدماغي والأنسجة العصبية.) يدخل في بنائها قاعدة نتروجينية.

ب-جليكوليبيد: وهي عبارة عن دهون متحدة مع السكريات (جلوكوز أو جلاكتوز) (Sphingosine)وسفنكوسين

ج-دهون معقدة أخرى: وهي كل من الدهون البروتينية، الأمينولبيد، السلفوليبيد.

-3دهون مشتقة: وهي عبارة عن نواتج تحلل الدهون وتشمل الأحماض الدهنية الحرة أو الكحولات المختلفة مثل الجليسرول أو الكوليسترول وقد تكون منفردة أو مرتبطة ارتباط غير كامل ببعض الأحماض الدهنية وقد تكون فيتامينات مثل: فيتامين ،AفيتامينD
:.) وتشملHarwood et al.,2007)

أ-الستيرويدات(.)Steroids
ب-الستيرولات (.)Sterols
ج-الهرمونات).(Hormones
.(Min et al.,2008) (Carotenoids)

د-الكاروتينويدات

❖ دور الدهون:

– تشكل مصدر مركز للطاقة أي أنها تعطي أكثر من ضعف الطاقة التي يعطيها البروتين أو الكربوهيدرات.
– تزود الجسم بالأحماض الدهنية الأساسية التي لايستطيع الجسم صنعها والهامة لنمو الأطفال والتطور العقلي لهم والهامة أيضا للبشرة.

– تزود الجسم بالفيتامينات الذائبة في الدهون (A, D, E, K).
– تشكل مصدر للفسفور من خلال الفوسفولبيدات.
– وجودها تحت الجلد يشكل عازل من تأثيرات الطقس كما تحمي الأعضاء الداخلية كالقلب والكلية.
 وحليب الأمD – هامة لإنتاج فيتامين

3.2.1.البروتينات :

تعريف البروتينات: تعتبر البروتينات مركبات عضوية معقدة ذات أوزان جزيئية عالية ( 12000إلى مليون كيلو دالتون أو أكثر) وقوام غروي، تحتوي في تركيبها على نسبة ثابتة تقريبا ( %16) من النيتروجين بالإضافة إلى احتوائها على عناصر الكربون، الهيدروجين والأوكسيجين، كما أن معظمها يحتوي على الكبريت وبعضها يحتوي على معادن أخرى كالفوسفور والحديد.

تتكون البروتينات من وحدات بناء وهي الأحماض الأمينية المرتبطة مع بعضها بروابط بيبتيدية، تختلف في درجة التعقيد، العدد، وطريقة إرتباطها، كما أن هذه الأحماض تختلف في الوظيفة، حيث تختلف حتى في الكائن الواحد من عضو لآخر.

تصنيف البروتينات: حسب البنهاوي وآخرون ( 2018)تصنف البروتينات الى صنفين:

-1البروتينات بسيطة: هي البروتينات التي ينتج عن تحللها المائي أحماض أمينية أو مشتقاتها فقط، حيث تمييز الى مجموعتين:
أ-البروتينات الليفية: وفيها تترتب سلاسل عديد البيبتيد على هيئة صفائح، وهي تشمل:
– الكولاجين.
– الريتكيولين.
– الكيراتين.
– الميوسين.
– الإلاستين.
– الفيبروينوجين.
– الفيبرين.

ب-البروتينات الكروية: وهي ذات بناء ثلاثي أو رباعي مكونة أشكالا كروية أو بيضاوية. وهي تشمل:

– البروتامينات.
– الالبيومينات.
– الجلويبولينات.
– الجلوبينات.
– الهستونات.

-2البروتينات المركبة: هي البروتينات التي ينتج عن تحللها المائي بالإضافة الى الأحماض الأمينية مركبات عضوية أو غير عضوية. ويسمى الجزء الغير عضوي والمرتبط بالأحماض الأمينية بالمجموعة المرتبطة. نميز منها:

أ-أنظمة البروتينات النووية.
ب-البروتينات الدهنية.
ج-البروتينات السكرية.
د-البروتينات الفوسفورية.
و-البروتينات الدموية.

دور البروتينات:

– تدخل البروتينات في تكوين إنزيمات جسم الإنسان والكائنات الحية الأخرى، والتي بدورها تساعد على القيام بالعمليات الحيوية بالشكل الصحيح.
– بناء الغطاء الخارجي أو الهيكلي لجميع الخلايا الأساسية في الكائنات الحية.
– تلعب البروتينات دوراً كبيراً في نمو الجسم وبناء أنسجته، كما لها دور كبير في المحافظة على صحة الإنسان، حيث إن نقصها يؤدي إلى إصابته بالعديد من المشاكل .
– تدخل في تركيب وتكوين عضلات الجسم، كما وتلعب دوراً كبيراً في المساعدة على حرق السعرات الحرارية الإضافية في الجسم .

2. مركبات الأيض الثانوي:

2.1 تعريف مركبات الأيض الثانوي :

تعرف مركبات الأيض الثانوي بأنها مركبات نباتية ذات طبيعة كيميائية معقدة ، تنتج انطلاقا من مركبات الأيض الأولي.

تنتج هذه المركبات بنسب ضئيلة حيث تختلف كميتها من عضو نباتي الى آخر ومن مرحلة نمو الى أخرى كذلك من نوع نباتي الى آخر كما تختلف فالبنية والوظيفة ،  ذه المركبات المعقدة ليست لها وظائف مباشرة على مستوى النشاطات الأساسية النباتية (النمو، التطور، التكاثر) ، لكنها تساعد النبات على التكيف مع محيطه الخارجي .

على الرغم من قلة نسبة إنتاجها، إلا أنها كثيرة التنوع، إذ يفوق عددها 200.000مركب معروف ، من أهمها: الفينولات، القلويدات،
التربينات، الزيوت الطيارة ،  وعلى الرغم من تجاهلها لفترة طويلة، إلا أن وظيفتها في النباتات تجذب المزيد والمزيد من الاهتمام لأن بعض مواد الأيض الثانوي لها دور رئيسي في حماية النباتات ضد العواشب والالتهابات الميكروبية، كجاذبات للملقحات

في السنوات الأخيرة، أصبح دور بعض مواد الأيض الثانوي كمواد حافظة للأغذية مجالا متزايد الأهمية للبحث في تغذية الإنسان) . بالإضافة  إلى ذلك، يمكن أن يكون لها تأثيرات إيجابية في الوقاية من السرطانات والعديد من الأمراض المزمنة، مثل أمراض القلب والأوعية الدموية والسكري من النوع الثاني، والتي تؤثر على السكان بتواتر متزايد ومقلق، كما تستعمل كملونات وألياف وغراء وزيوت وشمع وعوامل منهكة وعقاقير وعطور، وتعتبر مصادر محتملة للأدوية الطبيعية الجديدة والمضادات الحيوية، والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب .

2.2 أقسام مركبات الأيض الثانوي :

1.2.2 المركبات الفينولية :

تعريف المركبات الفينولية: هي فئة رئيسية من المركبات الثانوية في النباتات، العنصر البنيوي الأساسي الذي يميزها هو وجود حلقة عطرية أو أكثر مرتبطة بعدة مجاميع هيدروكسيل .يمكن للمركبات الفينولية أن تتواجد بشكل حر أو مرتبطة مع سكريات أو أسترات أو مبلمرة ، وبإمكانها الارتباط مع مكونات الجدار الخلوي كعديدات السكريات والبروتينات.

أقسام المركبات الفينولية : تتميز المركبات الفينولية بتنوع بنيتها الحيوية حيث يوجد أكثر من 8000مركب فينولي مختلف معروف ببنيات متعددة . تصنف الفينولات حسب بنيتها الأساسية الى أربع اقسام رئيسية تتمثل في أحماض فينولية،

فلافونويدات، تانينات، حيث تعد الأحماض الفينولية، الفلافونويدات الأقسام الأكثر وفرة وإنتشارا.

-1الأحماض الفينولية:

تعتبر أحماض الفينول من أبسط أشكال المركبات الفينولية، تنقسم إلى مجموعتين كبيرتين مميزتين هما:

– أحماض هيدروكسي بنزويك ( )C6-C1أكثرها شيو ًعا حمض سيناميك، حمض الساليسيليك وحمض الغاليك وحمض الفانيليك.
– أحماض هيدروكسي سيناميك ( )C6-C3هي فئة رئيسية داخل المركبات الفينولية أكثرها وفرة حمض -pكوماريك، حمض الكافيين وحمض الفيروليك .

المصادر الرئيسية للأحماض الفينولية هي العنب البري Vitis viniferaوالتوت البري Prunus avium ) والكرز (الحلوPyrus والكمثرىVaccinium macrocarpon Citrus والجريب فروتCitrus Sinensis والبرتقالMalus domestica والتفاح Solanum والبطاطسPrunus persica والخوخCitrus× limon والليمونparadisi والفاصولياSpinacia oleracea والسبانخLactuca sativa والخسtuberosum .)zcan et al.,2014( Coffea والقهوةTheaceae والشايPhaseolus vulgaris.

-2الفلافونويدات:

تعتبر الفلافونويدات من أكثر المركبات الفينولية وفرة في النظام الغذائي البشري ) ،)Ozcan et al.,2014حيث تمثل المجموعة الرئيسية من المركبات الفينولية إذ تحوي أكثر من 4000مركب ) ،)Balasundram et al.,2006وهي ذات وزن جزيئي ضعيف،
يحتوي هيكلها الكيميائي المشترك على 15ذرة كربون، تتكون من حلقتين بنزين AوB مرتبطين بحلقة دائرية مركزية ،(Athamena.,2009) Cتمثل الوثيقة ( )01الهيكل الأساسي للفلافونويدات.

كما تعرف على أنها صبغات نباتية صفراء تنتشر في الأجزاء المختلفة من النبات، تتميز بقدرتها على تلوين الازهار والفواكه وأحيانا الأوراق .

تقسم الفلافونويدات الى 13فئة حسب عدد المبادلات الهيدروكسيلية وتواجد الرابطة Flavanoles وFlavonoles وFlavones ، وأهمهاC في الحلقةC3 وC2 المزدوجة بين Anthocyanidines وAnthocyanins وflavanones وisoflavones.

قد تظهر الفلافونيدات بشكل مشتقات ميثيلية أو كبريتية أو متحدة مع سكريات أحادية أو ثنائية أو متعددة، أو مع الليبيدات والأمينات والأحماض الكربوكسيلية والأحماض العضوية

-3الستيلبينات :Stilbènes

هي مجموعة من مجموعات المركبات الفينولية، تتميز من الناحية البنيوية بوجود نواة نوع من400 (. هناك أكثر منHan et al.,2007) 1,2-diphenylethylene الـــ stilbènesفي الطبيعية ) ،(Antoni Sirerol.,2015توجد في شكل مونومرات أو أوليغومرات. أفضل مركب معروف هو ،trans-resveratrolالذي يحتوي على .) المصادر الغذائية الرئيسية الــOzcan et al.,2014)trihydroxystilbène skelelton stilbènesهي العنب والنبيذ وفول الصويا والفول السوداني ومنتجات الفول السوداني
.

-4التانينات:

وهي عبارة عن مركبات متعددة الفينول ) ،(Karamali et Teuns.,2001معقدة) ،(Iqbal et al.,2006غير متجانسة ) ،(Nkhili.,2009ذات وزن جزيئي كبير يتراوح ما بين ،(Benhammou.,2012) 3000-500 KDaكما تسمى أيضا بالمواد القابضة
(قادري؛ ،)2008تقسم على أساس بنيتها الكيميائية حسب )2015( Ghnimiإلى قسمين هما :

.Tanins Hydrolysables • تانينات مميهة
.Proanthocyanidines أوTanins Condensés • تانينات مكثفة

2.2.2 الزيوت الطيارة:

تعريف الزيوت الطيارة: عبارة عن مركبات عطرية طيارة، لها مظهر زيتي ) ،(Bardeau.,2009ويتم الحصول عليها من النباتات العطرية بواسطة العديد من طرق الاستخلاص ( ،)Burt.,2004قابلة للذوبان في الدهون والمذيبات العضوية (ميثاق؛ ،)2010 OUIBRAHI(2015) (، وحسبBakkali et al.,2008) كثافتها أقل من كثافة الماء تسمى الزيوت الطيارة بعدة أسماء منها:

– الزيوت العطرية .Aromatic oils
– الزيوت الأثيرية .Ethereal oils
– الزيوت الأساسية .Essential oils

لقد دلت الدراسات على أن الزيوت الطيارة تصنع وتخزن في الخلايا الغدية، أين تتواجد هاته الأخيرة عموما على مستوى أوراق النباتات (دحية؛ ،)2009كما في نبات Cotula ،(Abdenebi et al.,2014) cineraeadelوتوجد في كثير من أزهار وثمار النباتات (لبيب؛ ،)2010وتتفاوت نسبة الزيوت الطيارة من نبات لآخر (.( Karray et al.,2009 التركيب الكيميائي للزيوت الطيارة: أما التركيب الكيميائي للزيوت الطيارة عبارة عن مركبات معقدة تتضمن العديد من المكونات المفردة التي تشتق كيميائيا من التربينات ( Terpènesرضوان وآخرون؛ ،)2013حيث تعرف التربينات على أنها المجموعة الأكثر تنوعا هيكليا ( ،)Buchanan et al.,2000وهي مشتقة من بنية خماسية الكربون )،(C5H8 تسمى الإيزوبرين (الوثيقة ،)02وفقا لوحدات الإيزوبرين المتكررة، تصنف التربينات إلى:

.Monoterpénes (C10) – تربينات أحادية
.Sesquiterpénes (C15) – سيسكوتربينات

– تربينات ثنائية).Diterpénes (C20
.Triterpénes (C30)– تربينات ثلاثية
.)Haba.,2008( Tetraterpénes (C40)– تربينات رباعية

الغالبية العظمى فيSesquiterpénes (C15) ،Monoterpénes (C10) تشكل (Benchaar et al.,2008; Calsamiglia et al.,2007) .تركيب الزيوت الطيارة  للزيوت الطيارة إستعمالات عديدة فتستعمل في الصيدلة باضافتها لتنكيه الأدوية التي تأخذ عن طريق الفم ) ،)Ziming et al.,2005تدخل في صناعة العطور ومواد التجميل منها : زيت الورد ، oil Roseزيت الياسمين ،Jasmine oilوغيرها من الزيوت العطرية (Paris et ) ،Hurabielle.,1981كما تستخدم كمحسنات للطعم والنكهة فالحلويات والعصائر وغيرها من الأغذية، من بين الزيوت المستعملة فالصناعات الغذائية، زيت الليمون، زيت النعناع وزيت القرنفل….الخ ) ،(Sarrouy.,2013كما تعد من المواد المطهرة وبعضها له إستخدامات طبية .