कार्बोहाइड्रेट जीवित चीजों को ऊर्जा और संरचना प्रदान करते हैं। वे कार्बन, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन से बने होते हैं। मोनोसेकेराइड में सबसे सरल कार्बोहाइड्रेट, बिल्डिंग ब्लॉक अणु होते हैं, और इसमें एकल चीनी इकाइयाँ होती हैं। डिसैकराइड दो चीनी इकाइयों से बने होते हैं, और पॉलीसेकेराइड में ऐसी कई इकाइयाँ होती हैं। मोनोसेकेराइड प्रकृति में दुर्लभ हैं जबकि पॉलीसेकेराइड प्रचलित हैं।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
मोनोसेकेराइड और पॉलीसेकेराइड में कार्बोहाइड्रेट होते हैं। मोनोसेकेराइड सरल चीनी इकाई अणु होते हैं, जबकि पॉलीसेकेराइड विशाल होते हैं, जो हजारों चीनी इकाइयों को जोड़ते हैं। मोनोसेकेराइड कोशिकाओं को अल्पकालिक ऊर्जा प्रदान करते हैं। पॉलीसेकेराइड सेल की दीवारों और जानवरों के एक्सोस्केलेटन को दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण और कठोर संरचना प्रदान करते हैं।
मोनोसैकराइड और पॉलीसेकेराइड की आणविक विशेषताएं
मोनोसैकराइड में कम से कम तीन कार्बन परमाणु होते हैं। हेक्सोज, सबसे आम मोनोसेकेराइड में छह कार्बन होते हैं। हेक्सोज के उदाहरणों में ग्लूकोज, गैलेक्टोज और फ्रुक्टोज शामिल हैं। ग्लूकोज सेलुलर श्वसन में ऊर्जा के मुख्य स्रोत का प्रतिनिधित्व करता है, इसका छोटा आकार इसे कोशिका झिल्ली में प्रवेश करने की क्षमता प्रदान करता है। फ्रुक्टोज एक भंडारण चीनी के रूप में कार्य करता है। पेंटोस में पांच कार्बन (जैसे राइबोज और डीऑक्सीराइबोज) होते हैं, और ट्रायोज़ में तीन कार्बन (जैसे ग्लिसराल्डिहाइड) होते हैं। मोनोसैकेराइड काफी छोटे होते हैं और या तो श्रृंखला या वलय संरचना बनाते हैं। हालाँकि, पॉलीसेकेराइड में सैकड़ों या हजारों मोनोसेकेराइड और एक उच्च आणविक भार होता है।
ऊर्जा उपलब्धता और भंडारण
जबकि ग्लूकोज जैसे मोनोसेकेराइड अल्पकालिक ऊर्जा प्रदान करते हैं, पॉलीसेकेराइड ऊर्जा का लंबा भंडारण प्रदान करते हैं। कोशिकाएं मोनोसेकेराइड का तेजी से उपयोग करती हैं। अणु कोशिका झिल्ली लिपिड से बंध सकते हैं और संकेतन में सहायता कर सकते हैं। लेकिन लंबे समय तक भंडारण के लिए, मोनोसेकेराइड को संक्षेपण पोलीमराइजेशन के माध्यम से या तो डिसैकराइड या पॉलीसेकेराइड में परिवर्तित किया जाना चाहिए। पॉलीसेकेराइड एक कोशिका झिल्ली को पार करने के लिए बहुत बड़े हो जाते हैं, इसलिए उनकी भंडारण क्षमता होती है। स्टार्च ऊर्जा के भंडारण के लिए पौधों और उनके बीजों द्वारा उपयोग किए जाने वाले पॉलीसेकेराइड का प्रतिनिधित्व करते हैं। स्टार्च ग्लूकोज पॉलिमर, एमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन से बने होते हैं। सेल में पॉलीसेकेराइड को तोड़ा या हाइड्रोलाइज्ड किया जा सकता है, क्योंकि मोनोसेकेराइड के रूप में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस प्रकार जानवर चयापचय के लिए ग्लूकोज बनाने के लिए पौधे के स्टार्च का उपयोग करते हैं।
पॉलीसेकेराइड संरचनाएं और कार्य
सेलूलोज़, सबसे प्रचुर मात्रा में पॉलीसेकेराइड और कार्बनिक अणु, में दुनिया का 50 प्रतिशत कार्बन हो सकता है। सेल्युलोज का आधार मोनोसैकेराइड ग्लूकोज है। सीधे सेल्युलोज अणु उनके बीच कमजोर लेकिन प्रचलित हाइड्रोजन बांड के माध्यम से एक स्थिर रूप में पंक्तियाँ बनाते हैं। पौधों, कवक और शैवाल द्वारा निर्मित, सेल्यूलोज पौधों की कोशिका की दीवारों की कठोर संरचना प्रदान करता है, जो बीमारियों से भी बचाता है। कई जानवर सेल्युलोज को पचा नहीं सकते हैं, लेकिन वे जो आंतों के सूक्ष्म जीवों और एंजाइमों का उपयोग कार्य के लिए कर सकते हैं। किण्वन अन्य जानवरों और मनुष्यों के बृहदान्त्र में होता है जो सेल्यूलोज को पचा नहीं सकते हैं। पशु एक संशोधित मोनोसेकेराइड से बने एक समान पॉलीसेकेराइड, चिटिन का उत्पादन करते हैं। चिटिन में एक्सोस्केलेटन होते हैं। सेल्यूलोज और काइटिन दोनों ही कॉम्पैक्ट ऊर्जा भंडारण इकाइयाँ बनाते हैं।
एक अन्य पॉलीसेकेराइड, ग्लाइकोजन, अपने कॉम्पैक्ट रूप से अपने घटक ग्लूकोज मोनोसेकेराइड में जल्दी से टूट सकता है। मनुष्य जिगर और मांसपेशियों में ग्लाइकोजन को एक तीव्र ऊर्जा स्रोत के रूप में संग्रहीत करता है। पेक्टिन, अरेबिनोक्सिलन, ज़ाइलोग्लुकन और ग्लूकोमैनन अतिरिक्त जटिल पॉलीसेकेराइड का प्रतिनिधित्व करते हैं। मोनोसेकेराइड पानी में घुलनशील होते हैं, लेकिन कई पॉलीसेकेराइड में पानी में पानी की घुलनशीलता खराब होती है। पॉलीसेकेराइड उनकी घुलनशीलता के आधार पर जैल बना सकते हैं। यही कारण है कि इनका उपयोग अक्सर खाद्य पदार्थों को गाढ़ा करने के लिए किया जाता है।
मोनोसेकेराइड और पॉलीसेकेराइड का महत्व
मोनोसैकराइड और पॉलीसेकेराइड दोनों ऊर्जा प्रदान करते हैं। मोनोसेकेराइड कोशिकाओं के लिए जल्दी से ऊर्जा उत्पन्न करते हैं, जबकि पॉलीसेकेराइड लंबे समय तक ऊर्जा भंडारण और संरचनात्मक स्थिरता प्रदान करते हैं। दोनों सभी जीवित चीजों के लिए भोजन और खाद्य ऊर्जा के सबसे बड़े स्रोत के रूप में आवश्यक हैं। सेल की दीवारों से पॉलीसेकेराइड मानव द्वारा खाए जाने वाले फाइबर का निर्माण करते हैं, जबकि मोनोसैकराइड खाद्य पदार्थों में मिठास प्रदान करते हैं। जैसे ही मनुष्य खाते हैं, चबाने से पॉलीसेकेराइड छोटे कणों में टूट जाते हैं, जो अंततः पाचन के माध्यम से सरल मोनोसेकेराइड उत्पन्न करते हैं जो रक्तप्रवाह में जा सकते हैं।