Въглехидратни молекули: структура, различни видове и примери

Много естествени материали са полимери, включително дървесната целулоза и въглехидратите в храната. Те се наричат ​​биополимери и са гигантски молекули, изградени от вериги или мрежи от свързани малки органични молекули. Четири от най-важните класове биологични молекули са протеини, липиди, нуклеинови киселини и въглехидрати. Тази статия споделя общ преглед на въглеродните атоми, наречени въглехидрати, какви са те и защо са важни.

Както подсказва името, въглехидратите са въглехидрати. Това означава, че те имат въглерод, водород и кислород. Най-общо формулата за въглехидратна молекула е СН₂O, а съотношението на елементите за въглехидрати е 1: 2: 1 за C: H: O.

За да направитеполимерот всякакъв вид, имате нужда от мономери. Мономерите са отделните единици, които са градивните елементи на по-дългата верига. Мономерите на въглехидратите са монозахариди. Монозахаридите могат да бъдат намерени или в права въглеродна верига, или в пръстен. Всички монозахариди имат формулата С

Дизахаридите се образуват чрез реакция на дехидратация, която позволява на монозахаридите да се съберат заедно. Продължаващата дехидратация води до добавяне на повече мономери за образуване на полизахарид.

Простите въглехидрати се наричат ​​прости захари. Полизахаридите са това, което е известно като сложни въглехидрати. Химически това означава три или повече свързани захари. Примери за често срещани дизахариди и полизахариди са дадени по-долу.

Глюкозата е най-често срещаният въглехидрат и един от най-важните. Глюкозата е алдоза (във верижната форма съдържа алдехид) и хексоза (шест въглеродна захар). Във воден разтвор глюкозата се намира предимно в циклична форма.

Глюкозата се произвежда от растенията по време на фотосинтеза чрез използване на въглероден диоксид и слънчева светлина. От молекулите на глюкозата се прави нишесте за съхранение в растенията. Хората получават глюкоза, като ядат растения.

Хората използват глюкоза за енергия. Процесите на гликолиза и клетъчно дишане позволяват на клетката да разгражда молекулите на глюкозата като начин за извличане на енергия от храната, която ядете. В резултат на клетъчното дишане в крайна сметка регенерирате молекули АТФ, които са енергийната валута на тялото.

Фруктозата е друг често срещан монозахарид. Може да сте чували за „високо съдържание на фруктоза“ в храни и напитки. Това е фруктозата, за която говорят! Фруктозата е хексоза точно като глюкозата, но е кетоза вместо алдоза. Обичайната трапезна захар е дизахарид, направен от молекула глюкоза и молекула фруктоза. Настолната захар е химически известна като захароза и можете да прочетете повече за това по-долу.

Галактозата е друг монозахарид, който е алдоза и хексоза. Обикновено се среща като монозахарид в граха.

Галактоземията е заболяване, при което ензимът, необходим за превръщане на галактозата в глюкоза, не присъства. Това е голям проблем за новородените, ако не бъдат хванати рано. Без ензима нивата на галактоза в кръвта са високи и могат да причинят различни симптоми, включително загуба на тегло и жълтеница. Ако бъде открит по-рано, тогава всички източници на галактоза могат да бъдат премахнати от диетата на детето. В крайна сметка детето развива алтернативен път за метаболизиране на галактоза.

Може би сте чували за тази захар като част от друг вид важна биологична макромолекула: нуклеинови киселини. Рибозата и дезоксирибозата са важни части на нуклеиновите киселини. Те съставляват захарно-фосфатния скелет. Рибозата се намира в РНК, а дезоксирибозата се намира в ДНК.

Дизахаридите се образуват чрезреакция на дехидратация. Например, когато две молекули глюкоза образуват дизахарид, алкохолната група на една глюкоза и водородът от алкохолната група на друга алкохол образуват вода. Това, което остава, е връзка чрез кислород между двата мономера. Тази връзка се нарича гликозидна връзка или гликозидна връзка.

Дисахаридите не могат да се метаболизират от хората. Защо? Е, дизахаридът е твърде голям, за да премине през клетъчната мембрана. В резултат на това всички дизахариди (или по-големи вериги) първо трябва да бъдат разградени от ензим. След това съставните монозахариди могат да се метаболизират.

Вероятно сте добре запознати със захарозата. Захарозата е известна още като трапезна захар или просто захар. Захарозата е захарта, която добавяте към сместа, когато се опитвате да направите торта.

Захарозата се получава, когато глюкозата и фруктозата образуват дизахарид. Тъй като фруктозата е по-сладка от захарозата, когато захарозата се хидролизира в съставните й части, разтворът става още по-сладък. Пчелите хидролизират захарозата до глюкоза и фруктоза. Ето защо медът е толкова сладък.

За да разградите захарозата, трябва да имате ензима захараза.

Лактозата е захарта, която се съдържа в млякото. Намира се в млякото на хора и други бозайници. Лактозата се състои от галактоза и глюкоза. Той не е толкова сладък, колкото захарозата (както вероятно се досещате, тъй като млякото не е толкова сладко като захарта!).

За да разградите лактозата на съставните й части, трябва да имате ензима лактаза. Хората, които нямат лактаза, се наричат ​​„непоносимост към лактоза“. Много хора са донякъде непоносими към лактоза; те просто може да не го знаят.

Малтозата е дизахарид, образуван от два глюкозни мономера. За да разгради малтозата, човешкото тяло се нуждае от ензима малтаза.

Полизахаридите са вериги от монозахариди, съединени от много гликозидни връзки. Полизахаридите са най-разпространените въглехидратни молекули, намиращи се в живите организми, тъй като те изпълняват различни функции, включително осигуряване на структура на растенията и съхраняване на енергия.

Те се образуват от реакцията между алкохолната група (-OH) на една молекула глюкоза и алкохолната група върху друга молекула глюкоза, създавайки връзки. Тези връзки се правят отново и отново между монозахариди. Този тип реакция се нарича реакция на кондензационна полимеризация (или синтез на дехидратация) тъй като молекулата на водата се образува от OH функционалната група на единия алкохол и H от другата алкохол.

Нишестето е един от най-важните въглехидрати, тъй като съставлява голяма част от човешката диета. Нишестето е полимер, който съхранява глюкозата в растенията, особено в грудките (мисля, че картофите). Докато хората могат да ядат нишесте за енергия, растенията също могат да разграждат нишестето и да използват глюкозата за енергия, когато не могат да фотосинтезират толкова.

Този полизахарид е направен от амилоза (вериги от глюкоза) и амилопектин (разклонени вериги от глюкоза).

За да разгради нишестето, човешкото тяло използва много ензими, колективно познати като амилази. Тези ензими разграждат дългите вериги нишесте на по-малки единици, които човешкото тяло може да метаболизира. Амилазите могат да бъдат открити в устата ви. Ето защо храносмилането започва в устата ви.

Целулозата е въглехидрат, открит в растенията. Той е жизненоважен структурен компонент на стените на растителните клетки. Можете да го намерите и в различни растителни влакна като тези на памука. Без целулоза растенията биха били много по-флопи.

Целулозата е линеен полимер на глюкозата. Конкретната конформация на гликозидните връзки в целулозата не се смила от хората. Като такива хората могат да ядат нишесте, но не и целулоза.

Гликогенът е полизахаридът, който животните използват за съхраняване на енергия. Гликогенът, който се състои от силно разклонени вериги глюкоза, се съхранява предимно в черния дроб. Когато не ядете нищо или сте на гладно, тялото ви използва гликогена, който се намира в тези магазини, за да получи необходимата ви глюкоза като източник на енергия.