חומרים אורגנים – אבות המזון

חומרים אורגנים – אבות המזון

החומרים הבונים את גוף החי הם החומרים הבונים את התאים.

המרכיבים  העיקרים של התרכובות האורגניות שבתא הם מועטים. אף על פי כן מספר התרכובות בכל תא הוא גדול מאוד.

חומרים אורגנים הינם כל החומרים שהרכבם כולל אטומי פחמן, אטומי מימן, אטומי חמצן ובנוסף גם אטומים אחרים.

חומרים אורגנים הינם חומרים הנוצרים רק מפעילות של יצורים חיים (ניתן לייצרם גם במעבדה).

חומרים אורגנים בוערים בלהבה כאשר מציתים אותם ונותר מהם אפר.

פחמימות, ליפידים, חלבונים וחומצות גרעין הם המולקולות הביולוגיות העיקריות (=תרכובות אורגניות) שרק תאים חיים יכולים ליצור.

פחמימות (סוכרים)

פחמימות הן המולקולות הנפוצות ביותר. בתאים הן משמשות לבנייה, העברת אנרגיה ולאחסונה.

רב הפחמימות מורכבות מפחמן, מימן ומחמצן ביחס של 1:2:1.

הפחמימות נחלקות לשלוש קבוצות:

1. חד סוכרים – הם הסוכרים בעלי המבנה הפשוט ביותר.

√  כל מולקולה מכילה מספר קטן של אטומי פחמן (3-8), ואטומי מימן וחמצן.

 √  הפחמימה הפשוטה ביותר.

 √  החד סוכרים הינם קלי תמס ולכן נספגים במהירות לדם.

 √  החד סוכרים השכיחים ביותר במזוננו הם:

• גלוקוז: מהווה מקור אנרגיה עיקרי.

√ הן תאים אנימלים והן תאים צמחיים מפיקים A.T.P מפירוק של חד סוכר גלוקוז בתהליך הנשימה התאית.

√ משמש כחומר מוצא לתרכובות רבות וכאבן בנין לפחמימות גדולות.

√ הגלוקוז מיוצר ע”י צמחים בתהליך הפוטוסינטזה.

√ הגלוקוז הינו אחד התוצרים בתהליכים המטאבולים השונים בגוף, כלומר כל הפחמימות הנצרכות ע”י האדם הופכות במעי או בכבד לגלוקוז. מדוע?

רק הגלוקוז יכול להיות מנוצל כמקור אנרגיה מרכזי לכל רקמות הגוף ובמיוחד למוח והוא מובל לאברי הגוף השונים באמצעות הדם לשם תהליך הנשימה התאית. זו הסיבה שחשוב שריכוזו בדם יוותר בטווח קבוע המתאים לצרכי הגוף (הומיאוסטזיס).

√ הגלוקוז מכונה סוכר ענבים  מאחר ומצוי בריכוז גבוה במיוחד בענבים.

ב. פרוקטוז: מצוי בכמויות גדולות בפירות.

2. אוליגו סוכר – שרשרת קצרה של שתי יחידות סוכר או יותר הקשורות זו לזו בקשרים קוולנטים.

האוליגוסוכרים הפשוטים ביותר הינם דו סוכרים הבנויים משתי יחידות חד סוכר.

לדוגמא: סוכרוז – מורכב משני חד סוכרים גלוקוז + פרוקטוז (צמחים הופכים פחמימות ממאגריהם לסוכרוז

ומעבירים אותו לעלים, גבעולים ולשורשים באמצעות צינור השיפה).

לקטוז – מורכב משני חד סוכרים גלוקוז וגלקטוז. הלקטוז  נמצא בחלב.

מלטוז – מורכב משתי יחידות גלוקוז. המלטוז נמצא בזרעי דגנים נובטים.

חשוב לזכור כי הדו סוכרים כמות שהם אינם נספגים בדם, אלא לאחר שהם מתפרקים לחד סוכר.

3. רב סוכר (פחמימות מורכבות = פוליסכרידים) – שרשראות ארוכות המורכבות מיחידות רבות של מולקולות חד

סוכר, זהים או שונים, הקשורים זה לזה (רב הסוכר המורכב מיחידות חוזרות נקרא פולימר).

בניגוד לסוכרים הפשוטים אין טעמם של הרב סוכרים מתוק.

לדוגמא: עמילן –  מורכב ממולקולות של חד הסוכר גלוקוז הקשורות ביניהן. מצוי כחומר תשמורת בצמחים ובאצות

בעיקר בזרעי דגנים בתפוחי אדמה ובירקות שורשים.

העמילן נאגר גם בגזע ובענפים של עצים העומדים בשלכת, כאשר בחורף עצים אלה משתמשים בו כמקור אנרגיה

ובאביב הוא משמש מקור אנרגיה לליבלוב הניצנים.

העמילן הצמחי נאגר בצורת גרגרים בכלורופלסטים ובעמילופלסטים

תאית (צלולוזה) – רב סוכר המהווה מרכיב עיקרי של דפנות תאי הצמח.

גליקוגן – חומר תשמורת הנאגר בעיקר בכבד וברקמת שריר. כשרמת הסוכר בדם יורדת, תאים בכבד מפרקים

גליקוגן ומשחררים גלוקוז לדם.

הרב סוכרים כמות שהם אינם נספגים בדם, אלא רק לאחר שהם מתפרקים לחד סוכרים.

שומנים – טריגליצרידים

קבוצת פחממנים מגוונת מבחינת הרכבם ומבנם הכימי. מצויים בעולם החי והצומח.

השומנים מכונים גם טריגליצרידים, מכיוון שמולקולת השומן מורכבת ממולקולה אחת של גליצרול הקשורה לשלוש מולקולות של חומצות שומן שונות.

אבני הבניין של שומנים הינם חומצות שומן הבנויים משלד ובו עד 36 אטומי פחמן, הנושא קבוצת קרבוקסיל באחד מקצוותיו ואטומי מימן ברב אתרי הקישור או בכולם.

מולקולת החומצה השומנית אינה סימטרית: קצה אחד שלה מכיל אטומי פחמן ומימן ואינו מסיס במים ועל כן דוחה מים – הידרופובי, הקצה השני הינו קרבוקסילי, מסיס במים ואף נמשך אליהם ולכן הידרופילי.

על פי אופי הקשרים הכימיים שבין אטומי הפחמן בחומצות השומן, מבחינים בין חומצות שומן רוויות לחומצות שומן בלתי רוויות:

חומצת שומן לא רוויה – חומצות להן קשר כפול אחד או יותר.

חומצת שומן רוויה – חומצת שומן המכילה רק קשרים יחידים.

1. שומנים – נמצאים בעיקר ברקמות ובתאים של בע”ח (חמאה, שומן עוף וכו’). בטמפ’ השוררות בגופם של בע”ח נמצאים השומנים במצב מוצק.
2. שמנים – שכיחים בעיקר בצמחים, שונים מעט בהרכבם מהשומנים ובטמפ’ ממוצעת הם נוזלים.

– השומנים והשמנים משמשים בגוף החי לשלושה צרכים: בניית קרומי תאים, בידוד כנגד איבוד חום

ואגירת אנרגיה.

תאי רקמות השומן של חולייתנים אוגרים כמויות גדולות של טריגליצרידים בצורת טיפות שומן.

ליפידים – קבוצה הטרוגנית הכוללת: שומנים, שעוות, סטרואידים פוספוליפידים וכו’.

פוספוליפידים – קבוצה נוספת של ליפידים המכילים: שלד של גליצרול, משני זנבות חומצות שומן הידרופובים ומראש הידרופילי המכיל קבוצת זרחה (פוספט). פוספוליפידים הם המרכיבים העיקרים של ממברנות תאים.

 שעוות – הליפידים הקרויים שעוות עשויים בין השאר מחומצות שומן ארוכות שרשרת, בעלות מבנה מוצק, הידרופובי (דוחה מים).

החלקים העל קרקעים של צמחים רבים מצופים תערובת של שעוות וליפיד נוסף הנקרא קוטין, התערובת נקראת קוטיקולה ומצמצמת אידוי מים ומגנה מפני חרקים מסויימים.

העור והשיער של בע”ח רבים מוגן בציפוי שעוותי זה.עופות מים ועופות אחרים מפרישים שעווה המונעת מנוצותיהם להירטב .

סטרולים וניגזרותיהם – קבוצת ליפידים שאין להם זנבות חומצות שומן ולכן הידרופובים.

הסטרולים מצויים בממברנת של כל התאים האאוקריוטים ובקבוצה אחת של חיידקים. הסטרול השכיח ביותר בבע”ח הינו כולסטרול. התאים מייצרים ממנו תרכובות כגון ויטמין D, הורמונים סטרואידים כגון: הורמוני המין.

חלבונים

מולקולות ענק – פולימרים המורכבים ממספר רב של יחידות מבנה קטנות. יחידות המבנה או אבני הבניין של החלבונים הן החומצות האמיניות הקשורות ביניהן בקשר

פפטידי.

החומצה האמינית מורכבת מאטום פחמן אליו קשורים ארבעה אטומים

בטבע מצויות 20 חומצות אמיניות כאשר השוני בין חומצה אחת לשניה הינו בשייר ה – R (R מסמל שרשרת צדדית המכילה קבוצה פונקציונלית). השרשרת הצדדית  מקנה לכל חומצה אמינית את תכונותיה הייחודיות.

קשר בין שתי חומצות אמיניות נקרא קשר פפטידי. שלוש חומצות אמיניות או יותר הקשורות זו לזו הן שרשרת פוליפפטידית.

כל חלבון נבנה מחומצות אמיניות המלוקטות בזו אחר זו, מהמאגרים שבתא ומצורפות לשרשרת הפוליפפטידית ההולכת וגדלה. סדר החומצות האמיניות בשרשרת נקבע ע”י הדנ”א של התא.

לכל סוג חלבון רצף ייחודי של חומצות אמיניות.

צורתו התלת מימדית של החלבון היא תוצאה של קשרים מרחבים הנוצרים בין מספר חומצות האמינו לאורך השרשרת. המבנה התלת מימדי מכונה הממנה המרחבי של מולקולת החלבון (לכל חלבון מבנה מרחבי אופייני).

את המבנה החלבוני המורכב נוהגים לתאר בארבע רמות אירגון:

א. מבנה ראשוני  ב. מהנה שניוני   ג. מבנה שלישוני   ד. מבנה רבעוני.

בטבע אלפי חלבונים שונים המשתתפים בבניית תאים ורקמות באינספור פעולות ביולוגיות: הובלת חומרים, הכנסת חומרים לתאים, זיהוי חומרים, זיהוי גופים זרים, פעולות אנזימתיות ועוד.

מינרלים (חומרים אנאורגנים)

חומרים אנאורגנים הנמצאים באופן טבעי בקרקע ובמים. בהשוואה לחומרים האורגנים, הם בנויים ממולקולות קטנות ופשוטות. רב המינרלים המוכרים לנו נמצאים בטבע כמלחים כדוגמת מלח הבישול הרגיל.

הצמחים קולטים מינרלים מהקרקע דרך שורשיהם ומשתמשים בהם לבניית תרכובות שונות בתאים.

כל שאר האורגניזמים ואנו בכללם קלטים מינרלים מהמזון ומהשתייה.

למינרלים שונים יש תפקידים ייחודים בתהליכים המתקיימים בתאים, לדוגמא בניית עצמות ע” מלחי סידן.

בחלק מהתהליכים לא משתתפות מולקולות שלמות של מינרלים, אלא משתתפים בהם יונים: אטומים או חלקי מולקולות הנושאים מטען חשמלי.

לדוגמא, יוני סידן חיוניים לקיום כושר התכווצות של תא שריר, יוני אשלגן ונתרן חיוניים להעברת מסרים בתאי עצבים, אטומים של ברזל קושרים את החמצן הנישא בתאי הדם האדומים, יונים של זרחות – פוספטים – משתתפים בבניית חומצות גרעין ועוד.

בנוסף, יש למינרלים כקבוצה תפקיד מכריע בשמירת מאזן הנוזלים בתוך הגוף.

ויטמינים

הויטמינים, הינם תרכובות כימיות חיוניות לפעילות ביולוגית תקינה של בעלי חיים.

אלה הם חומרים מסוגים שונים, הדרושים לגוף בכמויות זעירות ביותר והם חיוניים בדרך כלל לקיומם של תהליכי ייצור של תרכובות.

קיימים כ – 13 ויטאמינים חיונים לאדם, אך הוא מייצר רק 5 מתוכם.

הויטמינים נחלקים לשתי קבוצות – מסיסים במים ומסיסים בליפידים.

לוויטמינים תפקידים מגוונים בתהליכי חילוף חומרים בגוף ועוד.