Οι υδατάνθρακες παρέχουν ενέργεια και δομή στα έμβια όντα. Είναι κατασκευασμένα από άνθρακα, οξυγόνο και υδρογόνο. Οι μονοσακχαρίτες περιλαμβάνουν τους απλούστερους υδατάνθρακες, τα μόρια δομικών μονάδων και περιέχουν μονάδες σακχάρου. Οι δισακχαρίτες αποτελούνται από δύο μονάδες σακχάρου και οι πολυσακχαρίτες περιέχουν πολλές τέτοιες μονάδες. Οι μονοσακχαρίτες είναι σπάνιας φύσης ενώ οι πολυσακχαρίτες είναι διαδεδομένοι.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Οι μονοσακχαρίτες και οι πολυσακχαρίτες περιλαμβάνουν υδατάνθρακες. Οι μονοσακχαρίτες είναι απλά μόρια μονάδας σακχάρου, ενώ οι πολυσακχαρίτες είναι τεράστιοι, συνδέοντας χιλιάδες μονάδες σακχάρου. Οι μονοσακχαρίτες παρέχουν στα κύτταρα βραχυπρόθεσμη ενέργεια. Οι πολυσακχαρίτες παρέχουν μακροχρόνια αποθήκευση ενέργειας και άκαμπτη δομή σε κυτταρικά τοιχώματα και εξωσκελετούς ζώων.
Μοριακά χαρακτηριστικά των μονοσακχαριτών και των πολυσακχαριτών
Οι μονοσακχαρίτες περιέχουν τουλάχιστον τρία άτομα άνθρακα. Οι εξόζες, οι πιο συνηθισμένοι μονοσακχαρίτες, περιέχουν έξι άνθρακες. Παραδείγματα εξόζων περιλαμβάνουν γλυκόζη, γαλακτόζη και φρουκτόζη. Η γλυκόζη αντιπροσωπεύει την κύρια πηγή ενέργειας στην κυτταρική αναπνοή, με το μικρό της μέγεθος που της δίνει τη δυνατότητα να εισέρχεται στις κυτταρικές μεμβράνες. Η φρουκτόζη χρησιμεύει ως ζάχαρη αποθήκευσης. Οι πεντόζες περιέχουν πέντε άνθρακες (όπως ριβόζη και δεοξυριβόζη) και οι τριόζες περιέχουν τρεις άνθρακες (όπως γλυκεραλδεΰδη). Οι μονοσακχαρίτες είναι αρκετά μικροί και σχηματίζουν αλυσίδες ή δακτυλίους. Οι πολυσακχαρίτες, ωστόσο, περιέχουν εκατοντάδες ή και χιλιάδες μονοσακχαρίτες και υψηλό μοριακό βάρος.
Διαθεσιμότητα και αποθήκευση ενέργειας
Ενώ οι μονοσακχαρίτες όπως η γλυκόζη παρέχουν βραχυπρόθεσμη ενέργεια, οι πολυσακχαρίτες παρέχουν μεγαλύτερη αποθήκευση ενέργειας. Τα κύτταρα χρησιμοποιούν μονοσακχαρίτες γρήγορα. Τα μόρια μπορούν να προσκολληθούν στα λιπίδια της κυτταρικής μεμβράνης και να βοηθήσουν στη σηματοδότηση. Αλλά για μεγαλύτερη αποθήκευση, οι μονοσακχαρίτες πρέπει να μετατραπούν σε δισακχαρίτες ή πολυσακχαρίτες μέσω πολυμερισμού συμπύκνωσης. Οι πολυσακχαρίτες καθίστανται πολύ μεγάλοι για να διασχίσουν μια κυτταρική μεμβράνη, εξ ου και η ικανότητα αποθήκευσής τους. Τα άμυλα αντιπροσωπεύουν πολυσακχαρίτες που χρησιμοποιούνται από τα φυτά και τους σπόρους τους για την αποθήκευση ενέργειας. Τα άμυλα είναι κατασκευασμένα από πολυμερή γλυκόζης, αμυλόζη και αμυλοπηκτίνη. Οι πολυσακχαρίτες μπορούν να διασπαστούν ή να υδρολυθούν στο κύτταρο, καθώς απαιτείται ενέργεια με τη μορφή μονοσακχαριτών. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο τα ζώα χρησιμοποιούν άμυλο φυτών για να παράγουν γλυκόζη για μεταβολισμό.
Δομές και λειτουργίες πολυσακχαρίτη
Η κυτταρίνη, το πιο άφθονο πολυσακχαρίτη και οργανικό μόριο, μπορεί να περιέχει το 50 τοις εκατό του παγκόσμιου άνθρακα. Ο βασικός μονοσακχαρίτης της κυτταρίνης είναι γλυκόζη. Τα ευθεία μόρια κυτταρίνης σχηματίζουν σειρές σε σταθερή μορφή μέσω των ασθενών αλλά επικρατούντων δεσμών υδρογόνου μεταξύ τους. Κατασκευασμένο από φυτά, μύκητες και φύκια, η κυτταρίνη παρέχει την άκαμπτη δομή των φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων, τα οποία προστατεύουν επίσης από ασθένειες. Πολλά ζώα δεν μπορούν να αφομοιώσουν την κυτταρίνη, αλλά αυτά που μπορούν να χρησιμοποιήσουν εντερικούς μικροοργανισμούς και ένζυμα για την εργασία. Η ζύμωση συμβαίνει στο κόλον άλλων ζώων και ανθρώπων που δεν μπορούν να αφομοιώσουν την κυτταρίνη. Τα ζώα παράγουν παρόμοιο πολυσακχαρίτη, χιτίνη, κατασκευασμένο από τροποποιημένο μονοσακχαρίτη. Η χιτίνη περιλαμβάνει εξωσκελετούς. Τόσο η κυτταρίνη όσο και η χιτίνη αποτελούν συμπαγείς μονάδες αποθήκευσης ενέργειας.
Ένας άλλος πολυσακχαρίτης, το γλυκογόνο, μπορεί να διασπάται γρήγορα από τη συμπαγή του μορφή στους συστατικούς του μονοσακχαρίτες γλυκόζης. Οι άνθρωποι αποθηκεύουν το γλυκογόνο ως ταχεία πηγή ενέργειας στο ήπαρ και τους μύες. Οι πηκτίνες, οι αραβινοξυλάνες, οι ξυλογλυκάνες και οι γλυκομαννάνες αντιπροσωπεύουν επιπλέον πολύπλοκους πολυσακχαρίτες. Οι μονοσακχαρίτες είναι διαλυτοί στο νερό, αλλά πολλοί πολυσακχαρίτες έχουν κακή διαλυτότητα στο νερό. Οι πολυσακχαρίτες μπορούν να σχηματίσουν πηκτές, ανάλογα με τη διαλυτότητά τους. Αυτός είναι ο λόγος που χρησιμοποιούνται συχνά για την πυκνότητα των τροφίμων.
Η σημασία των μονοσακχαριτών και των πολυσακχαριτών
Τόσο οι μονοσακχαρίτες όσο και οι πολυσακχαρίτες παρέχουν ενέργεια. Οι μονοσακχαρίτες αποδίδουν γρήγορα ενέργεια στα κύτταρα, ενώ οι πολυσακχαρίτες παρέχουν μεγαλύτερη αποθήκευση ενέργειας και δομική σταθερότητα. Και τα δύο είναι απαραίτητα για όλα τα έμβια όντα ως η μεγαλύτερη πηγή τροφής και ενέργειας. Οι πολυσακχαρίτες από τα τοιχώματα των κυττάρων αποτελούν τις ίνες που τρώνε οι άνθρωποι, ενώ οι μονοσακχαρίτες παρέχουν τη γλυκύτητα στα τρόφιμα. Καθώς οι άνθρωποι τρώνε, το μάσημα διασπά τους πολυσακχαρίτες σε μικρότερα σωματίδια που τελικά, μέσω της πέψης, αποδίδουν τους απλούς μονοσακχαρίτες που μπορούν να περάσουν στην κυκλοφορία του αίματος.