Hiilihydraattimolekyylit: rakenne, erityyppiset tyypit ja esimerkit

Monet luonnonmateriaalit ovat polymeerejä, mukaan lukien puun selluloosa ja elintarvikkeiden hiilihydraatit. Näitä kutsutaan biopolymeereiksi, ja ne ovat jättiläismolekyylejä, jotka on tehty ketjuista tai verkottuneista pienistä orgaanisista molekyyleistä. Neljä tärkeimmistä biologisista molekyyliluokista ovat proteiinit, lipidit, nukleiinihapot ja hiilihydraatit. Tässä artikkelissa on yleiskatsaus hiilihydraateiksi kutsuttuihin hiiliatomeihin, mitä ne ovat ja miksi ne ovat tärkeitä.

Kuten nimestä voi päätellä, hiilihydraatit ovat hiilihydraatteja. Tämä tarkoittaa, että heillä on hiiltä, ​​vetyä ja happea. Hiilihydraattimolekyylin kaava on yleensä CH₂O, ja hiilihydraatin alkuainesuhde on 1: 2: 1 C: H: O: lle.

Tehdäpolymeerikaikenlaista tarvitset monomeereja. Monomeerit ovat yksittäisiä yksiköitä, jotka ovat pidemmän ketjun rakennuspalikoita. Hiilihydraattien monomeerit ovat monosakkarideja. Monosakkarideja voi esiintyä joko suorassa hiiliketjussa tai renkaassa. Kaikilla monosakkarideilla on kaava C

Disakkaridit muodostuvat dehydraatioreaktiossa, joka antaa monosakkaridien tulla yhteen. Jatkuva kuivuminen johtaa monomeerien lisäämiseen polysakkaridin muodostamiseksi.

Yksinkertaisia ​​hiilihydraatteja kutsutaan yksinkertaisiksi sokereiksi. Polysakkaridit ovat ns. Monimutkaisia ​​hiilihydraatteja. Kemiallisesti se tarkoittaa kolmea tai useampaa sitoutunutta sokeria. Alla on esimerkkejä yleisistä disakkarideista ja polysakkarideista.

Glukoosi on yleisin hiilihydraatti ja yksi tärkeimmistä. Glukoosi on aldoosi (ketjumuodossa se sisältää aldehydiä) ja heksoosi (kuuden hiilen sokeri). Vesiliuoksessa glukoosia esiintyy pääasiassa syklisessä muodossa.

Kasvit tuottavat glukoosia fotosynteesin aikana käyttämällä hiilidioksidia ja auringonvaloa. Glukoosimolekyyleistä tehdään tärkkelys varastoitavaksi kasveissa. Ihmiset saavat glukoosia syömällä kasveja.

Ihmiset käyttävät glukoosia energiaksi. Glykolyysin ja soluhengityksen prosessit antavat solulle mahdollisuuden hajottaa glukoosimolekyylit keinona uuttaa energiaa syötävästä ruoasta. Soluhengityksen seurauksena päädyt regeneroimaan ATP-molekyylejä, jotka ovat kehon energiavaluutta.

Fruktoosi on toinen yleinen monosakkaridi. Olet ehkä kuullut korkeasta fruktoosista elintarvikkeissa ja juomissa. Tämä on fruktoosi, josta he puhuvat! Fruktoosi on heksoosi kuten glukoosi, mutta se on ketoosi aldoosin sijaan. Yleinen ruokasokeri on glukoosimolekyylistä ja fruktoosimolekyylistä valmistettu disakkaridi. Pöytäsokeri tunnetaan kemiallisesti sakkaroosina, ja voit lukea lisää siitä alla.

Galaktoosi on toinen monosakkaridi, joka on aldoosi ja heksoosi. Se löytyy yleisesti monosakkaridista herneissä.

Galaktosemia on sairaus, jossa entsyymiä, jota tarvitaan galaktoosin muuttamiseksi glukoosiksi, ei ole. Tämä on suuri ongelma vastasyntyneille, ellei niitä saada kiinni aikaisin. Ilman entsyymiä veren galaktoosipitoisuudet ovat korkeat ja voivat aiheuttaa erilaisia ​​oireita, kuten laihtuminen ja keltaisuus. Jos se löydetään aikaisin, kaikki galaktoosilähteet voidaan poistaa lapsen ruokavaliosta. Lopulta lapsi kehittää vaihtoehtoisen reitin galaktoosin metaboloitumiseen.

Olet ehkä kuullut tästä sokerista osana toisen tyyppistä tärkeää biologista makromolekyyliä: nukleiinihappoja. Riboosi ja deoksiriboosi ovat tärkeitä osia nukleiinihapoista. Ne muodostavat sokeri-fosfaattirungon. Riboosi löytyy RNA: sta ja deoksiriboosi löytyy DNA: sta.

Disakkarideja muodostuu akuivumisreaktio. Esimerkiksi kun kaksi glukoosimolekyyliä muodostaa disakkaridin, yhden glukoosin alkoholiryhmä ja toisen alkoholiryhmän vety muodostaa vettä. Jäljelle jää kahden monomeerin välinen sidos hapen kautta. Tätä sidosta kutsutaan glykosidisidokseksi tai glykosidisidokseksi.

Ihminen ei voi metaboloida disakkarideja. Miksi? Disakkaridi on liian suuri kulkemaan solukalvon läpi. Tämän seurauksena kaikki disakkaridit (tai suuremmat ketjut) on ensin hajotettava entsyymin avulla. Tämän jälkeen ainesosat monosakkaridit voivat metaboloitua.

Olet todennäköisesti hyvin perehtynyt sakkaroosiin. Sakkaroosi tunnetaan myös pöytäsokerina tai vain sokerina. Sakkaroosi on sokeri, jonka lisäät seokseen yrittäessäsi valmistaa kakkua.

Sakkaroosia syntyy, kun glukoosi ja fruktoosi muodostavat disakkaridin. Koska fruktoosi on makeampi kuin sakkaroosi, kun sakkaroosi hydrolysoidaan sen osiksi, liuos tulee vielä makeammaksi. Mehiläiset hydrolysoivat sakkaroosin glukoosiksi ja fruktoosiksi. Siksi hunaja on niin makeaa.

Sakkaroosin hajottamiseksi sinulla on oltava sakkaroosin entsyymi.

Laktoosi on maidossa esiintyvä sokeri. Sitä esiintyy ihmisten ja muiden nisäkkäiden maidossa. Laktoosi koostuu galaktoosista ja glukoosista. Se ei ole läheskään niin makea kuin sakkaroosi (kuten luultavasti arvata voisi, koska maito ei ole niin makeaa kuin sokeri!).

Laktoosin hajottamiseksi komponentteihin sinulla on oltava laktaasientsyymi. Henkilöitä, joilla ei ole laktaasia, kutsutaan laktoosi-intoleranteiksi. Monet ihmiset ovat jonkin verran laktoosi-intolerantteja; he vain eivät ehkä tiedä sitä.

Maltoosi on disakkaridi, joka muodostuu kahdesta glukoosimonomeeristä. Maltoosin hajottamiseksi ihmiskeho tarvitsee maltaasientsyymiä.

Polysakkaridit ovat monosakkaridiketjuja, joihin on liittynyt monia glykosidisidoksia. Polysakkaridit ovat yleisimpiä elävissä organismeissa esiintyviä hiilihydraattimolekyylejä, koska ne palvelevat erilaisia ​​toimintoja, mukaan lukien rakenteiden tarjoaminen kasveille ja energian varastointi.

Ne muodostuvat reaktiolla yhden glukoosimolekyylin alkoholiryhmän (-OH) ja toisen glukoosimolekyylin alkoholiryhmän välillä, mikä luo sidoksia. Nämä sidokset muodostuvat yhä uudelleen monosakkaridien välille. Tämän tyyppistä reaktiota kutsutaan kondensaatiopolymerointireaktioksi (tai dehydraatiosynteesiksi) koska vesimolekyyli muodostuu yhden alkoholin OH-funktionaalisesta ryhmästä ja H toisesta alkoholia.

Tärkkelys on yksi tärkeimmistä hiilihydraateista, koska se muodostaa suuren osan ihmisen ruokavaliosta. Tärkkelys on polymeeri, joka varastoi glukoosia kasveihin, erityisesti mukuloihin (ajatella perunoita). Vaikka ihmiset voivat syödä tärkkelystä energiaksi, kasvit voivat myös hajottaa tärkkelystä ja käyttää glukoosia energiaksi, kun ne eivät voi syntetisoida yhtä paljon.

Tämä polysakkaridi on valmistettu amyloosista (glukoosiketjut) ja amylopektiinistä (haarautuneet glukoosiketjut).

Tärkkelyksen hajottamiseksi ihmiskeho käyttää monia entsyymejä, jotka tunnetaan yhdessä amylaaseina. Nämä entsyymit hajottavat tärkkelyksen pitkät ketjut pienemmiksi yksiköiksi, joita ihmiskeho voi metabolisoida. Amylaaseja löytyy suustasi. Siksi ruoansulatus alkaa suustasi.

Selluloosa on hiilihydraatti, joka löytyy kasveista. Se on kasvisolujen seinämien tärkeä rakenneosa. Löydät sen myös erilaisista kasvikuiduista, kuten puuvillasta. Ilman selluloosaa kasvit olisivat paljon levykkeitä.

Selluloosa on lineaarinen glukoosipolymeeri. Ihminen ei sulaa selluloosan glykosidisidosten erityistä konformaatiota. Sellaisena ihmiset voivat syödä tärkkelystä, mutta eivät selluloosaa.

Glykogeeni on polysakkaridi, jota eläimet käyttävät energian varastointiin. Glykogeeni, joka koostuu hyvin haarautuneista glukoosiketjuista, varastoidaan ensisijaisesti maksaan. Kun et syö mitään tai olet paastotilassa, kehosi käyttää näissä myymälöissä olevaa glykogeeniä saadakseen tarvitsemasi glukoosin energianlähteenä.