Süsivesikute molekulid: struktuur, erinevad tüübid ja näited

Paljud looduslikud materjalid on polümeerid, sealhulgas puidu tselluloos ja toidus olevad süsivesikud. Neid nimetatakse biopolümeerideks ja need on hiiglaslikud molekulid, mis on valmistatud ühendatud orgaaniliste väikeste molekulide ahelatest või võrgustikest. Neli olulisemat bioloogiliste molekulide klassi on valgud, lipiidid, nukleiinhapped ja süsivesikud. Selles artiklis jagatakse üldist ülevaadet süsinikuaatomitest, mida nimetatakse süsivesikuteks, mis need on ja miks need olulised on.

Nagu nimigi ütleb, on süsivesikud süsiniku hüdraadid. See tähendab, et neil on süsinikku, vesinikku ja hapnikku. Üldiselt on süsivesikute molekuli valem CH₂O ja süsivesikute elementide suhe on C: H: O puhul 1: 2: 1.

Et teha apolümeerigatahes vajate monomeere. Monomeerid on üksikud üksused, mis on pikema ahela ehituskivid. Süsivesikute monomeerid on monosahhariidid. Monosahhariide võib leida kas sirges süsinikuahelas või rõngas. Kõigil monosahhariididel on valem C₆H₁₂O

Disahhariidid moodustuvad dehüdratsioonireaktsiooni abil, mis võimaldab monosahhariididel kokku tulla. Dehüdratsiooni jätkumisel lisatakse polüsahhariidi moodustamiseks rohkem monomeere.

Lihtsüsivesikuid nimetatakse lihtsuhkruteks. Polüsahhariidid on nn komplekssed süsivesikud. Keemiliselt tähendab see kolme või enamat seotud suhkrut. Allpool on toodud tavaliste disahhariidide ja polüsahhariidide näited.

Glükoos on kõige tavalisem süsivesik ja üks olulisemaid. Glükoos on aldoos (ahelas sisaldab see aldehüüdi) ja heksoos (kuue süsinikuga suhkur). Vesilahuses leidub glükoosi peamiselt tsüklilises vormis.

Glükoosi toodavad taimed fotosünteesi käigus, kasutades süsinikdioksiidi ja päikesevalgust. Glükoosimolekulidest valmistatakse taimedes säilitamiseks tärklist. Inimesed saavad glükoosi taimi süües.

Inimesed kasutavad energia saamiseks glükoosi. Glükolüüsi ja rakulise hingamise protsessid võimaldavad rakul lagundada glükoosimolekule kui viisi energia saamiseks toidust, mida sööte. Rakuhingamise tulemusena jõuate lõpuks ATP molekulideni, mis on keha energiavaluuta.

Fruktoos on veel üks levinud monosahhariid. Võib-olla olete kuulnud toiduainetes ja jookides sisalduvast „kõrge fruktoosisisaldusest“. See on fruktoos, millest nad räägivad! Fruktoos on heksoos nagu glükoos, kuid see on aldoosi asemel ketoos. Tavaline lauasuhkur on glükoosimolekulist ja fruktoosimolekulist valmistatud disahhariid. Lauasuhkur on keemiliselt tuntud sahharoosina ja selle kohta saate lähemalt lugeda allpool.

Galaktoos on veel üks monosahhariid, mis on aldoos ja heksoos. Tavaliselt leidub seda hernes monosahhariidina.

Galaktoosemia on haigus, kus galaktoosi glükoosiks muundamiseks vajalikku ensüümi ei esine. See on vastsündinute jaoks suur probleem, kui neid ei püüta varakult. Ilma ensüümita on vere galaktoositase kõrge ja võib põhjustada erinevaid sümptomeid, sealhulgas kehakaalu langust ja kollatõbe. Kui see leitakse varakult, siis saab lapse toidulaualt eemaldada kõik galaktoosi allikad. Lõpuks areneb lapsel alternatiivne rada galaktoosi metaboliseerimiseks.

Võib-olla olete sellest suhkrust kuulnud teist tüüpi olulise bioloogilise makromolekuli osana: nukleiinhapped. Riboos ja desoksüriboos on nukleiinhapete olulised osad. Nad moodustavad suhkru-fosfaadi selgroo. Riboosi leidub RNA-s ja desoksüriboosi DNA-s.

Disahhariidid moodustuvad adehüdratsioonireaktsioon. Näiteks kui kaks glükoosi molekuli moodustavad disahhariidi, moodustavad ühe glükoosi alkoholirühm ja teise alkoholi alkoholirühma vesinik. Järele jääb kahe monomeeri vaheline side hapniku kaudu. Seda sidet nimetatakse glükosiidsidemeks või glükosiidsidemeks.

Inimesed ei saa disahhariide metaboliseerida. Miks? Noh, disahhariid on rakumembraani läbimiseks liiga suur. Selle tulemusena tuleb kõigil disahhariididel (või suurematel ahelatel) esmalt ensüümi abil lagundada. Pärast seda võivad koostisosad monosahhariidid metaboliseeruda.

Sa oled ilmselt sahharoosiga väga tuttav. Sahharoosi tuntakse ka kui lauasuhkrut või lihtsalt suhkrut. Sahharoos on suhkur, mille lisate segule, kui proovite kooki teha.

Sahharoos tekib siis, kui glükoos ja fruktoos moodustavad disahhariidi. Kuna fruktoos on sahharoosist magusam, muutub sahharoosi selle komponentideks hüdrolüüsimisel lahus veelgi magusamaks. Mesilased hüdrolüüsivad sahharoosi glükoosiks ja fruktoosiks. Sellepärast on mesi nii magus.

Sahharoosi lagundamiseks peab teil olema ensüüm sahharoos.

Laktoos on piimas leiduv suhkur. Seda leidub inimeste ja teiste imetajate piimas. Laktoos koosneb galaktoosist ja glükoosist. See ei ole kaugeltki nii magus kui sahharoos (nagu arvata võis, sest piim pole nii magus kui suhkur!).

Laktoosi komponentideks lagundamiseks peab teil olema ensüüm laktaas. Isikuid, kellel pole laktaasi, nimetatakse laktoositalumatuseks. Paljud inimesed on mõnevõrra laktoositalumatud; nad lihtsalt ei pruugi seda teada.

Maltoos on disahhariid, mis moodustub kahest glükoosmonomeerist. Maltoosi lagundamiseks vajab inimkeha ensüümi maltaasi.

Polüsahhariidid on monosahhariidide ahelad, mis on ühendatud paljude glükosiidsidemetega. Polüsahhariidid on kõige rohkem elusorganismides leiduvaid süsivesikute molekule, kuna neil on mitmesuguseid funktsioone, sealhulgas taimedele struktuuri pakkumine ja energia salvestamine.

Need moodustuvad ühe glükoosi molekuli alkoholirühma (-OH) ja teise glükoosi molekuli alkoholirühma vahelise reaktsiooni abil, luues seoseid. Need sidemed tekivad ikka ja jälle monosahhariidide vahel. Seda tüüpi reaktsioone nimetatakse kondenseerumispolümerisatsiooni reaktsioonideks (või dehüdratsiooni sünteesiks) kuna veemolekul moodustub ühe alkoholi OH ja teise H funktsionaalsest rühmast alkohol.

Tärklis on üks olulisemaid süsivesikuid, kuna see moodustab suure osa inimese toidulauast. Tärklis on polümeer, mis salvestab glükoosi taimedes, eriti mugulates (kartulid). Kuigi inimesed saavad energia saamiseks tärklist süüa, võivad taimed ka tärklist lagundada ja kasutada glükoosi energia saamiseks, kui nad ei suuda nii palju fotosünteesida.

See polüsahhariid on valmistatud amüloosist (glükoosi ahelad) ja amülopektiinist (hargnenud ahelaga glükoosahelad).

Tärklise lagundamiseks kasutab inimkeha paljusid ensüüme, mida nimetatakse üheskoos amülaasideks. Need ensüümid lagundavad tärklise pikad ahelad väiksemateks üksusteks, mida inimkeha saab metaboliseerida. Amülaase võib leida suust. Sellepärast algab seedimine suust.

Tselluloos on taimedes leiduv süsivesik. See on taimerakkude seinte oluline struktuurikomponent. Leiate seda ka erinevatest taimsetest kiududest, näiteks puuvillast. Ilma tselluloosita oleks taimed palju flopisemad.

Tselluloos on lineaarne glükoosi polümeer. Inimesed ei seedi tselluloosi glükosiidsidemete konkreetset konformatsiooni. Sellisena võivad inimesed süüa tärklist, kuid mitte tselluloosi.

Glükogeen on polüsahhariid, mida loomad kasutavad energia salvestamiseks. Glükogeen, mis koosneb väga hargnenud glükoosi ahelatest, ladustatakse peamiselt maksas. Kui te ei söö midagi või olete tühja kõhuga, kasutab teie keha glükogeeni, mis on neis poodides, energiaallikana vajaliku glükoosi saamiseks.