Μόρια υδατανθράκων: Δομή, διαφορετικοί τύποι & παραδείγματα

Πολλά φυσικά υλικά είναι πολυμερή, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρίνης του ξύλου και των υδατανθράκων στα τρόφιμα. Αυτά ονομάζονται βιοπολυμερή και είναι γιγαντιαία μόρια φτιαγμένα από αλυσίδες ή δίκτυα συνδεδεμένων μικρών οργανικών μορίων. Τέσσερις από τις πιο σημαντικές κατηγορίες βιολογικών μορίων είναι οι πρωτεΐνες, τα λιπίδια, τα νουκλεϊκά οξέα και οι υδατάνθρακες. Αυτό το άρθρο μοιράζεται μια γενική επισκόπηση των ατόμων άνθρακα που ονομάζονται υδατάνθρακες, τι είναι και γιατί είναι σημαντικά.

Όπως υποδηλώνει το όνομα, οι υδατάνθρακες είναι ένυδροι άνθρακες. Αυτό σημαίνει ότι έχουν άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Γενικά, ο τύπος για ένα μόριο υδατανθράκων είναι CH₂Ο και η στοιχειακή αναλογία για έναν υδατάνθρακα είναι 1: 2: 1 για C: H: O.

Για να φτιάξετε έναπολυμερέςοποιουδήποτε είδους, χρειάζεστε μονομερή. Τα μονομερή είναι οι μεμονωμένες μονάδες που αποτελούν τα δομικά στοιχεία της μεγαλύτερης αλυσίδας. Τα μονομερή των υδατανθράκων είναι μονοσακχαρίτες. Οι μονοσακχαρίτες μπορούν να βρεθούν είτε σε μια ευθεία αλυσίδα άνθρακα είτε σε έναν δακτύλιο. Όλοι οι μονοσακχαρίτες έχουν τον τύπο Γ

Οι δισακχαρίτες σχηματίζονται μέσω αντίδρασης αφυδάτωσης που επιτρέπει τη συγκέντρωση μονοσακχαριτών. Η συνεχής αφυδάτωση έχει ως αποτέλεσμα την προσθήκη περισσότερων μονομερών για το σχηματισμό πολυσακχαρίτη.

Οι απλοί υδατάνθρακες ονομάζονται απλά σάκχαρα. Οι πολυσακχαρίτες είναι αυτό που είναι γνωστό ως σύνθετοι υδατάνθρακες. Χημικά, αυτό σημαίνει τρία ή περισσότερα συνδεδεμένα σάκχαρα. Παραδείγματα κοινών δισακχαριτών και πολυσακχαριτών δίδονται παρακάτω.

Η γλυκόζη είναι ο πιο κοινός υδατάνθρακας και ένας από τους πιο σημαντικούς. Η γλυκόζη είναι αλδόζη (σε μορφή αλυσίδας, περιέχει αλδεΰδη) και εξόζη (ζάχαρη έξι-άνθρακα). Σε υδατικό διάλυμα, η γλυκόζη βρίσκεται κυρίως στην κυκλική μορφή.

Η γλυκόζη παράγεται από φυτά κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης χρησιμοποιώντας διοξείδιο του άνθρακα και ηλιακό φως. Τα μόρια γλυκόζης μετατρέπονται σε άμυλο για αποθήκευση στα φυτά. Οι άνθρωποι παίρνουν γλυκόζη τρώγοντας φυτά.

Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν γλυκόζη για ενέργεια. Οι διαδικασίες της γλυκόλυσης και της κυτταρικής αναπνοής επιτρέπουν στο κύτταρο να διασπάσει μόρια γλυκόζης ως τρόπο εξαγωγής ενέργειας από τα τρόφιμα που τρώτε. Ως αποτέλεσμα της κυτταρικής αναπνοής, καταλήγετε να αναπαράγετε μόρια ATP, τα οποία είναι το ενεργειακό νόμισμα του σώματος.

Η φρουκτόζη είναι ένας άλλος κοινός μονοσακχαρίτης. Μπορεί να έχετε ακούσει για «υψηλή φρουκτόζη» σε τρόφιμα και ποτά. Αυτή είναι η φρουκτόζη για την οποία μιλάνε! Η φρουκτόζη είναι μια εξόζη όπως η γλυκόζη, αλλά είναι μια κετόζη αντί για μια αλδόζη. Το κοινό επιτραπέζιο σάκχαρο είναι ένας δισακχαρίτης κατασκευασμένος από ένα μόριο γλυκόζης και ένα μόριο φρουκτόζης. Η επιτραπέζια ζάχαρη είναι χημικά γνωστή ως σακχαρόζη και μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτό παρακάτω.

Η γαλακτόζη είναι ένας άλλος μονοσακχαρίτης που είναι αλδόζη και εξόζη. Βρίσκεται συνήθως ως μονοσακχαρίτης στα μπιζέλια.

Η γαλακτοσαιμία είναι μια ασθένεια στην οποία δεν υπάρχει το ένζυμο που απαιτείται για τη μετατροπή της γαλακτόζης σε γλυκόζη. Αυτό είναι ένα μεγάλο πρόβλημα για τα νεογέννητα εάν δεν συλληφθούν νωρίς. Χωρίς το ένζυμο, τα επίπεδα γαλακτόζης στο αίμα είναι υψηλά και μπορούν να προκαλέσουν διάφορα συμπτώματα, όπως απώλεια βάρους και ίκτερο. Εάν βρεθεί νωρίς, τότε όλες οι πηγές γαλακτόζης μπορούν να αφαιρεθούν από τη διατροφή του παιδιού. Τελικά, το παιδί αναπτύσσει μια εναλλακτική οδό για το μεταβολισμό της γαλακτόζης.

Μπορεί να έχετε ακούσει για αυτό το σάκχαρο ως μέρος ενός άλλου τύπου σημαντικών βιολογικών μακρομορίων: νουκλεϊκών οξέων. Η ριβόζη και η δεοξυριβόζη είναι σημαντικά μέρη των νουκλεϊκών οξέων. Αποτελούν τη ραχοκοκαλιά του φωσφορικού σακχάρου. Η ριβόζη βρίσκεται στο RNA και η δεοξυριβόζη βρίσκεται στο DNA.

Οι δισακχαρίτες σχηματίζονται μέσω ααντίδραση αφυδάτωσης. Για παράδειγμα, όταν δύο μόρια γλυκόζης σχηματίζουν δισακχαρίτη, η ομάδα αλκοόλης σε μία γλυκόζη και το υδρογόνο από την ομάδα αλκοόλης σε άλλη αλκοόλη σχηματίζουν νερό. Αυτό που απομένει είναι ένας δεσμός μέσω οξυγόνου μεταξύ των δύο μονομερών. Αυτός ο δεσμός ονομάζεται γλυκοσιδικός δεσμός ή γλυκοσιδικός δεσμός.

Οι δισακχαρίτες δεν μπορούν να μεταβολιστούν από τον άνθρωπο. Γιατί; Λοιπόν, ένας δισακχαρίτης είναι πολύ μεγάλος για να περάσει από την κυτταρική μεμβράνη. Ως αποτέλεσμα, τυχόν δισακχαρίτες (ή μεγαλύτερες αλυσίδες) πρέπει πρώτα να διαχωριστούν από ένα ένζυμο. Μετά από αυτό, οι συστατικοί μονοσακχαρίτες μπορούν να μεταβολιστούν.

Είστε πιθανώς πολύ εξοικειωμένοι με τη σακχαρόζη. Η σακχαρόζη είναι επίσης γνωστή ως επιτραπέζια ζάχαρη ή απλά ζάχαρη. Η σακχαρόζη είναι η ζάχαρη που προσθέτετε στο μείγμα όταν προσπαθείτε να φτιάξετε ένα κέικ.

Η σακχαρόζη παράγεται όταν η γλυκόζη και η φρουκτόζη σχηματίζουν δισακχαρίτη. Καθώς η φρουκτόζη είναι πιο γλυκιά από τη σακχαρόζη, όταν η σακχαρόζη υδρολύεται στα συστατικά της μέρη, το διάλυμα γίνεται ακόμη πιο γλυκό. Οι μέλισσες υδρολύουν τη σακχαρόζη σε γλυκόζη και φρουκτόζη. Γι 'αυτό το μέλι είναι τόσο γλυκό.

Για να διασπάσετε τη σακχαρόζη, πρέπει να έχετε το ένζυμο σακχαρόζη.

Η λακτόζη είναι η ζάχαρη που βρίσκεται στο γάλα. Βρίσκεται στο γάλα ανθρώπων και άλλων θηλαστικών. Η λακτόζη αποτελείται από γαλακτόζη και γλυκόζη. Δεν είναι τόσο γλυκό όσο η σακχαρόζη (όπως θα μπορούσατε να μαντέψετε, αφού το γάλα δεν είναι τόσο γλυκό όσο η ζάχαρη!).

Για να διασπάσετε τη λακτόζη στα συστατικά της μέρη, πρέπει να έχετε το ένζυμο λακτάση. Άτομα που δεν έχουν λακτάση ονομάζονται «δυσανεξία στη λακτόζη». Πολλά άτομα είναι κάπως δυσανεκτικά στη λακτόζη. απλά δεν το γνωρίζουν.

Η μαλτόζη είναι ένας δισακχαρίτης που σχηματίζεται από δύο μονομερή γλυκόζης. Για να διασπάσει τη μαλτόζη, το ανθρώπινο σώμα χρειάζεται το ένζυμο μαλτάση.

Οι πολυσακχαρίτες είναι αλυσίδες μονοσακχαριτών που συνδέονται με πολλούς γλυκοσιδικούς δεσμούς. Οι πολυσακχαρίτες είναι τα πιο άφθονα μόρια υδατανθράκων που βρίσκονται στους ζωντανούς οργανισμούς επειδή εξυπηρετούν μια ποικιλία λειτουργιών, συμπεριλαμβανομένης της παροχής δομής στα φυτά και της αποθήκευσης ενέργειας.

Σχηματίζονται από την αντίδραση μεταξύ της ομάδας αλκοόλης (-ΟΗ) ενός μορίου γλυκόζης και της ομάδας αλκοόλης σε ένα άλλο μόριο γλυκόζης, δημιουργώντας δεσμούς. Αυτοί οι δεσμοί δημιουργούνται ξανά και ξανά μεταξύ μονοσακχαριτών. Αυτός ο τύπος αντίδρασης ονομάζεται αντίδραση πολυμερισμού συμπύκνωσης (ή σύνθεση αφυδάτωσης) επειδή ένα μόριο νερού σχηματίζεται από τη λειτουργική ομάδα ΟΗ της μιας αλκοόλης και το Η από την άλλη αλκοόλ.

Το άμυλο είναι ένας από τους σημαντικότερους υδατάνθρακες καθώς αποτελεί ένα μεγάλο μέρος της ανθρώπινης διατροφής. Το άμυλο είναι ένα πολυμερές που αποθηκεύει τη γλυκόζη σε φυτά, ιδιαίτερα κονδύλους (σκεφτείτε πατάτες). Ενώ οι άνθρωποι μπορούν να τρώνε άμυλο για ενέργεια, τα φυτά μπορούν επίσης να διαλύσουν το άμυλο και να χρησιμοποιήσουν τη γλυκόζη για ενέργεια όταν δεν μπορούν να φωτοσύνθεση τόσο πολύ.

Αυτός ο πολυσακχαρίτης αποτελείται από αμυλόζη (αλυσίδες γλυκόζης) και αμυλοπηκτίνη (διακλαδισμένες αλυσίδες γλυκόζης).

Προκειμένου να διασπάσει το άμυλο, το ανθρώπινο σώμα χρησιμοποιεί πολλά ένζυμα συλλογικά γνωστά ως αμυλάσες. Αυτά τα ένζυμα διαλύουν τις μεγάλες αλυσίδες αμύλου σε μικρότερες μονάδες που το ανθρώπινο σώμα μπορεί να μεταβολίσει. Οι αμυλάσες βρίσκονται στο στόμα σας. Γι 'αυτό ξεκινά η πέψη στο στόμα σας.

Η κυτταρίνη είναι ένας υδατάνθρακας που βρίσκεται στα φυτά. Είναι ένα ζωτικό δομικό συστατικό των τοιχωμάτων των φυτικών κυττάρων. Μπορείτε επίσης να το βρείτε σε διαφορετικές φυτικές ίνες όπως αυτές του βαμβακιού. Χωρίς κυτταρίνη, τα φυτά θα ήταν πολύ δισκέτα.

Η κυτταρίνη είναι ένα γραμμικό πολυμερές γλυκόζης. Η συγκεκριμένη διαμόρφωση των γλυκοσιδικών δεσμών στην κυτταρίνη δεν είναι εύπεπτη από τον άνθρωπο. Ως εκ τούτου, οι άνθρωποι μπορούν να τρώνε άμυλο αλλά όχι κυτταρίνη.

Το γλυκογόνο είναι ο πολυσακχαρίτης που χρησιμοποιούν τα ζώα για την αποθήκευση ενέργειας. Το γλυκογόνο, το οποίο αποτελείται από πολύ διακλαδισμένες αλυσίδες γλυκόζης, αποθηκεύεται κυρίως στο ήπαρ. Όταν δεν τρώτε τίποτα ή είστε σε κατάσταση νηστείας, το σώμα σας χρησιμοποιεί το γλυκογόνο που βρίσκεται σε αυτά τα καταστήματα για να πάρει τη γλυκόζη που χρειάζεστε ως πηγή ενέργειας.