Hiilihydraatit antavat energiaa ja rakennetta eläville. Ne on valmistettu hiilestä, hapesta ja vedystä. Monosakkaridit käsittävät yksinkertaisimmat hiilihydraatit, rakennuspalikkamolekyylit ja sisältävät yksittäisiä sokeriyksikköjä. Disakkaridit valmistetaan kahdesta sokeriyksiköstä, ja polysakkaridit sisältävät useita tällaisia yksiköitä. Monosakkaridit ovat luonteeltaan harvinaisia, kun taas polysakkaridit ovat yleisiä.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Monosakkaridit ja polysakkaridit sisältävät hiilihydraatteja. Monosakkaridit ovat yksinkertaisia sokeriyksikkömolekyylejä, kun taas polysakkaridit ovat valtavia ja yhdistävät tuhansia sokeriyksiköitä. Monosakkaridit tuottavat soluille lyhytaikaista energiaa. Polysakkaridit tarjoavat pitkäaikaisen energian varastoinnin ja jäykän rakenteen eläinten soluseinille ja eksoskeletoneille.
Monosakkaridien ja polysakkaridien molekyyliominaisuudet
Monosakkaridit sisältävät vähintään kolme hiiliatomia. Heksoosit, yleisimmät monosakkaridit, sisältävät kuusi hiiltä. Heksooseja ovat esimerkiksi glukoosi, galaktoosi ja fruktoosi. Glukoosi edustaa pääasiallista energialähdettä soluhengityksessä, sen pieni koko antaa sille mahdollisuuden päästä solukalvoihin. Fruktoosi toimii varastosokerina. Pentoosit sisältävät viisi hiiltä (kuten riboosi ja deoksiriboosi) ja trioosit sisältävät kolme hiiltä (kuten glyseraldehydi). Monosakkaridit ovat melko pieniä ja muodostavat joko ketju- tai rengasrakenteita. Polysakkaridit sisältävät kuitenkin satoja tai jopa tuhansia monosakkarideja ja suuren molekyylipainon.
Energian saatavuus ja varastointi
Vaikka monosakkaridit, kuten glukoosi, tuottavat lyhytaikaista energiaa, polysakkaridit tarjoavat pidemmän energian varastoinnin. Solut käyttävät monosakkarideja nopeasti. Molekyylit voivat sitoutua solukalvolipideihin ja auttaa signaloinnissa. Mutta pitempään varastointiin monosakkaridit on muutettava joko disakkarideiksi tai polysakkarideiksi kondensaatiopolymeroinnin avulla. Polysakkarideista tulee liian suuria solukalvon läpäisemiseksi, joten niiden varastointikyky. Tärkkelykset edustavat polysakkarideja, joita kasvit ja niiden siemenet käyttävät energian varastointiin. Tärkkelykset valmistetaan glukoosipolymeereistä, amyloosista ja amylopektiinistä. Polysakkaridit voidaan hajottaa tai hydrolysoida solussa, koska energiaa tarvitaan monosakkaridien muodossa. Näin eläimet käyttävät kasvitärkkelyksiä glukoosin tuottamiseen aineenvaihduntaan.
Polysakkaridirakenteet ja toiminnot
Selluloosa, joka on yleisimpiä polysakkarideja ja orgaanisia molekyylejä, voi sisältää 50 prosenttia maailman hiilestä. Selluloosan perusmonosakkaridi on glukoosi. Suorat selluloosamolekyylit muodostavat rivit vakaassa muodossa niiden välisten heikkojen, mutta yleisten vetysidosten kautta. Kasvien, sienien ja levien tekemä selluloosa tarjoaa kasvisoluseinien jäykän rakenteen, joka suojaa myös sairauksilta. Monet eläimet eivät pysty sulattamaan selluloosaa, mutta ne, jotka voivat käyttää suoliston mikro-organismeja ja entsyymejä tehtävään. Fermentaatio tapahtuu muiden eläinten ja ihmisten paksusuolessa, jotka eivät pysty sulattamaan selluloosaa. Eläimet tuottavat samanlaisen polysakkaridin, kitiinin, joka on valmistettu modifioidusta monosakkaridista. Kitiini käsittää eksoskeletit. Sekä selluloosa että kitiini muodostavat pienikokoiset energian varastointilaitteet.
Toinen polysakkaridi, glykogeeni, voidaan hajottaa kompaktista muodostaan nopeasti sen ainesosiksi glukoosimonosakkarideiksi. Ihmiset varastoivat glykogeenin maksan ja lihasten nopeana energialähteenä. Pektiinit, arabinoksylaanit, ksyloglukaanit ja glukomannaanit edustavat muita monimutkaisia polysakkarideja. Monosakkaridit ovat vesiliukoisia, mutta monilla polysakkarideilla on heikko vesiliukoisuus veteen. Polysakkaridit voivat muodostaa geelejä niiden liukoisuudesta riippuen. Siksi niitä käytetään usein elintarvikkeiden sakeuttamiseen.
Monosakkaridien ja polysakkaridien merkitys
Sekä monosakkaridit että polysakkaridit tuottavat energiaa. Monosakkaridit tuottavat energiaa soluille nopeasti, kun taas polysakkaridit tarjoavat pidemmän energian varastoinnin ja rakenteellisen vakauden. Molemmat ovat välttämättömiä kaikille eläville olennoille suurimpana ruoka- ja ruokaenergian lähteenä. Soluseinien polysakkaridit muodostavat ihmisen syömän kuidun, kun taas monosakkaridit tarjoavat makeutta elintarvikkeissa. Ihmisen syödessä pureskelu hajottaa polysakkaridit pienemmiksi hiukkasiksi, jotka lopulta pilkkomisen kautta tuottavat yksinkertaisia monosakkarideja, jotka voivat siirtyä verenkiertoon.