Sacharidové molekuly: struktura, různé typy a příklady

Mnoho přírodních materiálů jsou polymery, včetně celulózy ze dřeva a sacharidů v potravinách. Nazývají se biopolymery a jsou to obří molekuly vyrobené z řetězců nebo sítí spojených malých organických molekul. Čtyři z nejdůležitějších tříd biologických molekul jsou proteiny, lipidy, nukleové kyseliny a sacharidy. Tento článek sdílí obecný přehled atomů uhlíku nazývaných sacharidy, o co jde a proč jsou důležité.

Jak název napovídá, sacharidy jsou hydráty uhlíku. To znamená, že mají uhlík, vodík a kyslík. Obecně vzorec molekuly uhlohydrátu je CH₂O a elementární poměr pro sacharid je 1: 2: 1 pro C: H: O.

Chcete-lipolymerjakéhokoli druhu potřebujete monomery. Monomery jsou jednotlivé jednotky, které jsou stavebními kameny delšího řetězce. Monomery sacharidů jsou monosacharidy. Monosacharidy lze nalézt buď v přímém uhlíkovém řetězci, nebo v kruhu. Všechny monosacharidy mají vzorec C.₆H₁₂Ó₆. Jako takové jsou to strukturní izomery. Příklady různých monosacharidů budou uvedeny v následující části. Monosacharidy jsou známé jako jednoduché cukry.

Disacharidy se tvoří dehydratační reakcí, která umožňuje, aby se monosacharidy spojily. Pokračující dehydratace vede k přidání více monomerů za vzniku polysacharidu.

Jednoduché sacharidy se nazývají jednoduché cukry. Polysacharidy jsou známé jako komplexní sacharidy. Chemicky to znamená tři nebo více vázaných cukrů. Níže jsou uvedeny příklady běžných disacharidů a polysacharidů.

Glukóza je nejčastějším sacharidem a jedním z nejdůležitějších. Glukóza je aldóza (ve formě řetězce, obsahuje aldehyd) a hexóza (cukr se šesti uhlíky). Ve vodném roztoku se glukóza primárně nachází v cyklické formě.

Glukóza je vytvářena rostlinami během fotosyntézy pomocí oxidu uhličitého a slunečního světla. Z molekul glukózy se vyrábí škrob pro skladování v rostlinách. Lidé získávají glukózu konzumací rostlin.

Lidé používají glukózu jako energii. Procesy glykolýzy a buněčného dýchání umožňují buňce rozkládat molekuly glukózy jako způsob získávání energie z jídla, které jíte. V důsledku buněčného dýchání skončíte s regenerací molekul ATP, které jsou energetickou měnou těla.

Fruktóza je další běžný monosacharid. Možná jste slyšeli o „vysokém obsahu fruktózy“ v potravinách a nápojích. To je ta fruktóza, o které mluví! Fruktóza je hexóza stejně jako glukóza, ale je to ketóza místo aldózy. Společný stolní cukr je disacharid vyrobený z molekuly glukózy a molekuly fruktózy. Stolní cukr je chemicky známý jako sacharóza a o tom si můžete přečíst níže.

Galaktóza je další monosacharid, kterým je aldóza a hexóza. To se běžně vyskytuje jako monosacharid v hrášku.

Galaktosemie je onemocnění, při kterém není přítomen enzym potřebný k přeměně galaktózy na glukózu. To je velký problém pro novorozence, pokud nejsou chyceni brzy. Bez enzymu jsou hladiny galaktózy v krvi vysoké a mohou způsobit řadu příznaků, včetně hubnutí a žloutenky. Pokud je nalezena brzy, pak mohou být z potravy dítěte odstraněny všechny zdroje galaktózy. Nakonec dítě vyvine alternativní cestu pro metabolizaci galaktózy.

Možná jste slyšeli o tomto cukru jako součásti jiného typu důležité biologické makromolekuly: nukleových kyselin. Ribóza a deoxyribóza jsou důležitou součástí nukleových kyselin. Tvoří páteř cukr-fosfát. Ribóza se nachází v RNA a deoxyribóza se nachází v DNA.

Disacharidy se tvoří prostřednictvím adehydratační reakce. Například když dvě molekuly glukózy tvoří disacharid, alkoholová skupina na jedné glukóze a vodík z alkoholové skupiny na jiném alkoholu tvoří vodu. Zbývá vazba přes kyslík mezi dvěma monomery. Tato vazba se nazývá glykosidická vazba nebo glykosidická vazba.

Lidé nemohou metabolizovat disacharidy. Proč? Disacharid je příliš velký na to, aby prošel buněčnou membránou. Ve výsledku musí být všechny disacharidy (nebo větší řetězce) nejprve rozloženy enzymem. Poté mohou být jednotlivé monosacharidy metabolizovány.

Pravděpodobně jste velmi dobře obeznámeni se sacharózou. Sacharóza je také známá jako stolní cukr nebo jen cukr. Sacharóza je cukr, který přidáváte do směsi, když se snažíte udělat dort.

Sacharóza se tvoří, když glukóza a fruktóza tvoří disacharid. Jelikož je fruktóza sladší než sacharóza, je hydrolýza sacharózy na její součásti ještě sladší. Včely hydrolyzují sacharózu na glukózu a fruktózu. Proto je med tak sladký.

Abyste mohli rozložit sacharózu, musíte mít enzym sacharázu.

Laktóza je cukr nacházející se v mléce. Nachází se v mléce lidí a jiných savců. Laktóza se skládá z galaktózy a glukózy. Není zdaleka tak sladký jako sacharóza (jak byste asi mohli hádat, protože mléko není tak sladké jako cukr!).

Abyste mohli rozložit laktózu na její jednotlivé části, musíte mít enzym laktázu. Jednotlivcům, kteří nemají laktázu, se říká „nesnášenlivost laktózy“. Mnoho lidí poněkud netoleruje laktózu; možná to nevědí.

Maltóza je disacharid tvořený dvěma monomery glukózy. Aby bylo možné štěpit maltózu, potřebuje lidské tělo enzym maltázu.

Polysacharidy jsou řetězce monosacharidů spojených mnoha glykosidickými vazbami. Polysacharidy jsou nejhojnější molekuly uhlohydrátů nalezené v živých organismech, protože plní řadu funkcí, včetně poskytování struktury rostlinám a ukládání energie.

Vznikají reakcí mezi alkoholovou (-OH) skupinou jedné molekuly glukózy a alkoholovou skupinou na jiné molekule glukózy a vytvářejí vazby. Tyto vazby jsou vytvářeny znovu a znovu mezi monosacharidy. Tento typ reakce se nazývá kondenzační polymerační reakce (nebo dehydratační syntéza) protože molekula vody je vytvořena z OH funkční skupiny jednoho alkoholu a H z druhé alkohol.

Škrob je jedním z nejdůležitějších sacharidů, protože tvoří velkou část lidské stravy. Škrob je polymer, který ukládá glukózu v rostlinách, zejména v hlízách (například brambory). Zatímco lidé mohou jíst škrob jako energii, rostliny mohou také štěpit škrob a využívat glukózu k energii, když nemohou tolik fotosyntetizovat.

Tento polysacharid je vyroben z amylózy (řetězce glukózy) a amylopektinu (rozvětvené řetězce glukózy).

Za účelem štěpení škrobu využívá lidské tělo mnoho enzymů, souhrnně známých jako amylázy. Tyto enzymy rozkládají dlouhé řetězce škrobu na menší jednotky, které může lidské tělo metabolizovat. Amylázy najdete v ústech. Proto začíná trávení v ústech.

Celulóza je sacharid nacházející se v rostlinách. Je důležitou strukturální složkou stěn rostlinných buněk. Můžete jej také najít v různých rostlinných vláknech, jako jsou bavlněná vlákna. Bez celulózy by rostliny byly mnohem floppier.

Celulóza je lineární polymer glukózy. Konkrétní konformace glykosidových vazeb v celulóze není člověkem stravitelná. Lidé mohou jíst škrob, ale ne celulózu.

Glykogen je polysacharid, který zvířata používají k ukládání energie. Glykogen, který je tvořen vysoce rozvětvenými řetězci glukózy, se primárně ukládá v játrech. Když nejíte nic nebo jste nalačno, vaše tělo používá glykogen, který je v těchto zásobách, k získání potřebné glukózy jako zdroje energie.