炭水化物分子：構造、さまざまなタイプと例

木材のセルロースや食品中の炭水化物など、多くの天然素材はポリマーです。 これらは生体高分子と呼ばれ、有機分子が結合した鎖またはネットワークでできた巨大な分子です。 最も重要な生体分子クラスの4つは、タンパク質、脂質、核酸、炭水化物です。 この記事では、炭水化物と呼ばれる炭素原子の概要、それらが何であるか、そしてなぜそれらが重要であるかを共有します。

名前が示すように、炭水化物は炭素の水和物です。 これは、それらが炭素、水素、酸素を持っていることを意味します。 一般的に、炭水化物分子の式はCHです。₂O、炭水化物の元素比はC：H：Oで1：2：1です。

作りますポリマーどんな種類でも、モノマーが必要です。 モノマーは、より長いチェーンの構成要素である個々のユニットです。 炭水化物のモノマーは単糖です。 単糖は、直鎖または環のいずれかに見られます。 すべての単糖は式Cを持っています₆H₁₂O₆. このように、それらは構造異性体です。 さまざまな単糖の例を以下のセクションに示します。 単糖は単糖として知られているものです。

二糖類は、単糖類が一緒になることを可能にする脱水反応によって形成されます。 脱水が続くと、モノマーが追加されて多糖類が形成されます。

単純な炭水化物は単糖と呼ばれます。 多糖類は、複合炭水化物として知られているものです。 化学的には、それは3つ以上の結合した糖を意味します。 一般的な二糖類および多糖類の例を以下に示します。

ブドウ糖は最も一般的な炭水化物であり、最も重要なものの1つです。 ブドウ糖はアルドース（鎖状で、アルデヒドを含んでいます）とヘキソース（6炭素糖）です。 水溶液では、グルコースは主に環状の形で見られます。

ブドウ糖は、二酸化炭素と太陽光を利用して、光合成中に植物によって作られます。 ブドウ糖分子は、植物に貯蔵するためにでんぷんになります。 人々は植物を食べることでブドウ​​糖を摂取します。

人間はエネルギーとしてブドウ糖を使用します。 解糖と細胞呼吸のプロセスは、あなたが食べる食物からエネルギーを抽出する方法として、細胞がブドウ糖分子を分解することを可能にします。 細胞呼吸の結果として、あなたは体のエネルギー通貨であるATP分子を再生することになります。

フルクトースは別の一般的な単糖です。 食べ物や飲み物に含まれる「高果糖」について聞いたことがあるかもしれません。 これは彼らが話している果糖です！ フルクトースはブドウ糖と同じようにヘキソースですが、アルドースではなくケトースです。 一般的なショ糖は、ブドウ糖分子と果糖分子からなる二糖です。 テーブルシュガーは化学的にショ糖として知られています、そしてあなたはそれについて以下でもっと読むことができます。

ガラクトースは、アルドースとヘキソースである別の単糖です。 それは一般的にエンドウ豆の単糖として見られます。

ガラクトース血症は、ガラクトースをブドウ糖に変換するために必要な酵素が存在しない病気です。 これは、早期に発見されなければ、新生児にとって大きな問題です。 酵素がないと、血中ガラクトースレベルが高くなり、体重減少や​​黄疸などのさまざまな症状を引き起こす可能性があります。 早期に発見された場合、ガラクトースのすべての供給源を子供の食事から取り除くことができます。 最終的に、子供はガラクトースを代謝するための代替経路を開発します。

この糖は、別の種類の重要な生体高分子である核酸の一部として聞いたことがあるかもしれません。 リボースとデオキシリボースは核酸の重要な部分です。 それらは糖リン酸骨格を構成します。 リボースはRNAに含まれ、デオキシリボースはDNAに含まれています。

二糖類は、脱水反応. たとえば、2つのグルコース分子が二糖を形成する場合、1つのグルコースのアルコール基と別のアルコールのアルコール基からの水素が水を形成します。 残っているのは、2つのモノマー間の酸素を介した結合です。 この結合は、グリコシド結合またはグリコシド結合と呼ばれます。

二糖類は人間が代謝することはできません。 どうして？ ええと、二糖類は大きすぎて細胞膜を通過できません。 結果として、二糖類（またはより大きな鎖）は最初に酵素によって分解されなければなりません。 この後、構成単糖を代謝することができます。

あなたはおそらくショ糖に非常に精通しています。 ショ糖は、テーブルシュガーまたは単に砂糖としても知られています。 ショ糖は、ケーキを作るときに混合物に加える砂糖です。

ショ糖は、ブドウ糖と果糖が二糖を形成するときに作られます。 フルクトースはスクロースよりも甘いので、スクロースがその構成要素に加水分解されると、溶液はさらに甘くなります。 ミツバチはショ糖をブドウ糖と果糖に加水分解します。 だから蜂蜜はとても甘いのです。

ショ糖を分解するには、酵素スクラーゼが必要です。

乳糖は牛乳に含まれる砂糖です。 人間や他の哺乳類の乳に含まれています。 乳糖はガラクトースとブドウ糖で構成されています。 ショ糖ほど甘くはありません（ミルクは砂糖ほど甘くないので、おそらくご想像のとおりです！）。

乳糖をその構成要素に分解するために、あなたは酵素ラクターゼを持っている必要があります。 ラクターゼを持っていない人は「乳糖不耐症」と呼ばれます。 多くの人は乳糖不耐症です。 彼らはそれを知らないかもしれません。

マルトースは、2つのグルコースモノマーによって形成される二糖です。 マルトースを分解するために、人体は酵素マルターゼを必要とします。

多糖類は、多くのグリコシド結合によって結合された単糖の鎖です。 多糖類は、植物に構造を与えたり、エネルギーを蓄えたりするなど、さまざまな機能を果たしているため、生物に最も豊富に含まれている炭水化物分子です。

それらは、あるグルコース分子のアルコール（-OH）基と別のグルコース分子のアルコール基との間の反応によって形成され、結合を形成します。 これらの結合は、単糖間で何度も繰り返されます。 このタイプの反応は、縮合重合反応（または脱水合成）と呼ばれます。 水分子は一方のアルコールのOH官能基から形成され、もう一方のアルコールのH官能基から形成されるためです。 アルコール。

でんぷんは、人間の食事の大部分を占めるため、最も重要な炭水化物の1つです。 でんぷんは、植物、特に塊茎（ジャガイモを考えてください）にブドウ糖を貯蔵するポリマーです。 人間はでんぷんをエネルギーとして食べることができますが、植物はでんぷんを分解し、光合成があまりできないときにブドウ糖をエネルギーとして使用することもできます。

この多糖類は、アミロース（ブドウ糖の鎖）とアミロペクチン（ブドウ糖の分岐鎖）でできています。

でんぷんを分解するために、人体は総称してアミラーゼとして知られている多くの酵素を利用しています。 これらの酵素は、デンプンの長鎖を人体が代謝できる小さな単位に分解します。 アミラーゼはあなたの口の中に見つけることができます。 だから消化は口の中で始まります。

セルロースは植物に含まれる炭水化物です。 それは植物細胞の壁の重要な構造要素です。 また、綿のようなさまざまな植物繊維でそれを見つけることができます。 セルロースがなければ、植物はかなりフロッピーになります。

セルロースはブドウ糖の線状ポリマーです。 セルロースのグリコシド結合の特定のコンフォメーションは、人間が消化することはできません。 そのため、人間はでんぷんを食べることはできますが、セルロースを食べることはできません。

グリコーゲンは、動物がエネルギーを蓄えるために使用する多糖類です。 ブドウ糖の高度に分岐した鎖で構成されているグリコーゲンは、主に肝臓に貯蔵されています。 何も食べていないときや空腹状態にあるとき、あなたの体はこれらの店にあるグリコーゲンを使用して、エネルギー源として必要なブドウ糖を取得します。