ნახშირწყლების მოლეკულები: სტრუქტურა, სხვადასხვა ტიპები და მაგალითები

ბევრი ბუნებრივი მასალა არის პოლიმერები, მათ შორის ხის ცელულოზა და ნახშირწყლები საკვებში. მათ ბიოპოლიმერებს უწოდებენ და ისინი გიგანტური მოლეკულებია, რომლებიც დამზადებულია ჯაჭვებისგან ან დაკავშირებული ორგანული მოლეკულების ქსელებით. ოთხი ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური მოლეკულის კლასია ცილები, ლიპიდები, ნუკლეინის მჟავები და ნახშირწყლები. ეს სტატია იზიარებს ნახშირბადის ატომების ზოგად მიმოხილვას, ნახშირწყლებს, რა არის ისინი და რატომ არის მნიშვნელოვანი.

როგორც სახელი გვთავაზობს, ნახშირწყლები ნახშირბადის ჰიდრატებია. ეს ნიშნავს, რომ მათ აქვთ ნახშირბადი, წყალბადის და ჟანგბადი. ზოგადად, ნახშირწყლების მოლეკულის ფორმულაა CH₂O, ხოლო ნახშირწყლების ელემენტარული თანაფარდობა არის 1: 2: 1 C: H: O– სთვის.

რათა აპოლიმერინებისმიერი სახის, თქვენ გჭირდებათ მონომერები. მონომერები არის ცალკეული ერთეულები, რომლებიც გრძელი ჯაჭვის საშენი მასალაა. ნახშირწყლების მონმერები არის მონოსაქარიდები. მონოსაქარიდები გვხვდება როგორც პირდაპირ ნახშირბადის ჯაჭვში, ასევე ბეჭედში. ყველა მონოსაქარიდს აქვს ფორმულა C

დისაქარიდები წარმოიქმნება დეჰიდრატაციის რეაქციის შედეგად, რომელიც საშუალებას იძლევა მონოსაქარიდების გაერთიანება. უწყვეტი გაუწყლოების შედეგად მეტი მონომერი ემატება პოლისაქარიდის წარმოქმნას.

უბრალო ნახშირწყლებს უბრალო შაქრებს უწოდებენ. პოლისაქარიდები არის რთული ნახშირწყლების სახელით ცნობილი. ქიმიურად, ეს ნიშნავს სამ ან მეტ დაკავშირებულ შაქარს. ქვემოთ მოცემულია ჩვეულებრივი დისაქარიდების და პოლისაქარიდების მაგალითები.

გლუკოზა არის ყველაზე გავრცელებული ნახშირწყლები და ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი. გლუკოზა არის ალდოზა (ჯაჭვის ფორმით, იგი შეიცავს ალდეჰიდს) და ჰექსოზა (ექვსი ნახშირბადის შაქარი). წყალხსნარში გლუკოზა ძირითადად გვხვდება ციკლური ფორმით.

გლუკოზას მცენარეები ამზადებენ ფოტოსინთეზის დროს ნახშირორჟანგისა და მზის სხივების გამოყენებით. გლუკოზის მოლეკულები სახამებლად იქცევა მცენარეებში შესანახად. ადამიანები იღებენ გლუკოზას მცენარეების მიღებით.

ადამიანები ენერგიას იყენებენ გლუკოზას. გლიკოლიზისა და უჯრედული სუნთქვის პროცესები საშუალებას აძლევს უჯრედს დაანგრიოს გლუკოზის მოლეკულები, როგორც საკვები, რომელსაც თქვენ მიირთმევთ ენერგია. უჯრედული სუნთქვის შედეგად, თქვენ აღდგენთ ATP მოლეკულების რეგენერაციას, რომლებიც სხეულის ენერგიის ვალუტაა.

ფრუქტოზა კიდევ ერთი საერთო მონოსაქარიდია. თქვენ შეიძლება გსმენიათ საკვები პროდუქტებისა და სასმელების "მაღალი ფრუქტოზა" შესახებ. ეს არის ფრუქტოზა, რომელზეც საუბრობენ! ფრუქტოზა ჰექსოზაა, ისევე როგორც გლუკოზა, მაგრამ ეს არის კეტოზა ალდოზის ნაცვლად. სუფრის საერთო შაქარი არის გლუკოზის მოლეკულისა და ფრუქტოზას მოლეკულისგან დამზადებული დისაქარიდი. სუფრის შაქარი ქიმიურად ცნობილია საქაროზას სახელით და ამის შესახებ შეგიძლიათ წაიკითხოთ ქვემოთ.

გალაქტოზა კიდევ ერთი მონოსაქარიდია, რომელიც არის ალდოზა და ჰექსოზა. იგი ჩვეულებრივ გვხვდება როგორც მონოსაქარიდი ბარდაში.

გალაქტოზემია არის დაავადება, რომლის დროსაც არ არსებობს გალაქტოზას გლუკოზად გადაქცევისთვის საჭირო ფერმენტი. ეს ახალშობილთა დიდი პრობლემაა, თუ ადრე არ დაიჭირეს. ფერმენტის გარეშე, სისხლში გალაქტოზას დონე მაღალია და შეიძლება გამოიწვიოს სხვადასხვა სიმპტომები, მათ შორის წონის დაკლება და სიყვითლე. თუ ადრე იპოვნეს, მაშინ გალაქტოზას ყველა წყარო შეიძლება ამოღებულ იქნეს ბავშვის დიეტადან. საბოლოოდ, ბავშვს უვითარდება გალაქტოზის მეტაბოლიზმის ალტერნატიული გზა.

თქვენ შეიძლება გსმენიათ ამ შაქრის შესახებ, როგორც სხვა მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური მაკრომოლეკულის ნაწილი: ნუკლეინის მჟავები. რიბოზა და დეოქსირიბოზა ნუკლეინის მჟავების მნიშვნელოვანი ნაწილია. ისინი ქმნიან შაქრის ფოსფატის ხერხემალს. რიბოზა გვხვდება რნმ – ში, ხოლო დეოქსირიბოზა - დნმ – ში.

დისაქარიდები წარმოიქმნება ადეჰიდრატაციის რეაქცია. მაგალითად, როდესაც გლუკოზის ორი მოლეკულა ქმნის დისაქარიდს, ალკოჰოლის ჯგუფი ერთ გლუკოზაზე და წყალბადის ალკოჰოლის ჯგუფიდან მეორე ალკოჰოლზე ქმნის წყალს. დარჩენილია კავშირი ჟანგბადის მეშვეობით ორ მონომერს შორის. ამ კავშირს ეწოდება გლიკოზიდური კავშირი ან გლიკოზიდური ბმა.

დისაქარიდების მეტაბოლიზირება შეუძლებელია ადამიანის მიერ. რატომ? კარგია, რომ დისაქარიდი ძალიან დიდია უჯრედის მემბრანის გავლისთვის. შედეგად, ნებისმიერი დისაქარიდები (ან უფრო დიდი ჯაჭვები) ჯერ უნდა დაიშალა ფერმენტის მიერ. ამის შემდეგ, შემადგენელი მონოსაქარიდები შეიძლება მეტაბოლიზდება.

თქვენ ალბათ ძალიან კარგად იცნობთ საქაროზას. საქაროზა ასევე ცნობილია როგორც სუფრის შაქარი ან უბრალოდ შაქარი. საქაროზა არის შაქარი, რომელსაც ნარევს უმატებთ, როდესაც ტორტის დამზადებას ცდილობთ.

საქაროზა მზადდება მაშინ, როდესაც გლუკოზა და ფრუქტოზა ქმნიან დისაქარიდს. ვინაიდან ფრუქტოზა უფრო ტკბილია ვიდრე საქაროზა, როდესაც საქაროზა ჰიდროლიზდება მის შემადგენელ ნაწილებად, ხსნარი კიდევ უფრო ტკბილი ხდება. ფუტკრები ჰიდროლიზებენ საქაროზას გლუკოზად და ფრუქტოზად. ამიტომ თაფლი ძალიან ტკბილია.

იმისათვის, რომ დაანგრიოთ საქაროზა, თქვენ უნდა გქონდეთ ფერმენტი სუკრაზა.

ლაქტოზა არის შაქარი, რომელიც გვხვდება რძეში. ის გვხვდება ადამიანისა და სხვა ძუძუმწოვრების რძეში. ლაქტოზა შედგება გალაქტოზისა და გლუკოზისგან. ის საქაროზასავით თითქმის არც ისე ტკბილია (როგორც თქვენ ალბათ გამოიცანით, რადგან რძე არც ისე ტკბილია, როგორც შაქარი!).

ლაქტოზას შემადგენელ ნაწილებად დაყოფის მიზნით, თქვენ უნდა გქონდეთ ფერმენტი ლაქტაზა. პირებს, რომლებსაც არ აქვთ ლაქტაზა, უწოდებენ "ლაქტოზას აუტანლობას". ბევრი ადამიანი გარკვეულწილად ლაქტოზას შეუწყნარებელია; მათ შესაძლოა ეს არ იცოდნენ.

მალტოზა არის დისაქარიდი, რომელსაც ორი გლუკოზის მონომერი ქმნის. მალტოზის დაშლის მიზნით, ადამიანის ორგანიზმს სჭირდება ფერმენტი მალტაზა.

პოლისაქარიდები არის მონოსაქარიდების ჯაჭვები, რომლებსაც მრავალი გლიკოზიდური კავშირი უერთდება. პოლისაქარიდები ყველაზე უხვად ნახშირწყლების მოლეკულებია, რომლებიც გვხვდება ცოცხალ ორგანიზმებში, რადგან ისინი ემსახურებიან მრავალფეროვან ფუნქციებს, მათ შორის მცენარეების სტრუქტურას და ენერგიის შენახვას.

ისინი წარმოიქმნება ერთი გლუკოზის მოლეკულის ალკოჰოლურ (-OH) ჯგუფსა და სხვა გლუკოზის მოლეკულაზე სპირტის ჯგუფს შორის რეაქციის შედეგად და ქმნის კავშირებს. ეს კავშირები განმეორებით ხორციელდება მონოსაქარიდებს შორის. ამ ტიპის რეაქციას კონდენსაციის პოლიმერიზაციის რეაქციას (ან დეჰიდრატაციის სინთეზს) უწოდებენ. რადგან წყლის მოლეკულა წარმოიქმნება ერთი ალკოჰოლის OH ფუნქციური ჯგუფისგან, ხოლო მეორე - H- ს ალკოჰოლი

სახამებელი ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ნახშირწყლია, რადგან ის ადამიანის დიეტის დიდ ნაწილს შეადგენს. სახამებელი არის პოლიმერი, რომელიც ინახავს გლუკოზას მცენარეებში, განსაკუთრებით ტუბერებში (ვფიქრობ კარტოფილზე). მიუხედავად იმისა, რომ ადამიანს შეუძლია სახამებელი მიირთვას ენერგიის მისაღებად, მცენარეებს ასევე შეუძლიათ გაანადგურონ სახამებელი და გამოიყენონ გლუკოზა ენერგიისთვის, როდესაც მათ არ შეუძლიათ იმდენი ფოტოსინთეზირება.

ეს პოლისაქარიდი დამზადებულია ამილოზისგან (გლუკოზის ჯაჭვები) და ამილოპექტინისგან (გლუკოზის ტოტიანი ჯაჭვები).

სახამებლის დასაშლელად, ადამიანის სხეული იყენებს ბევრ ფერმენტს, რომლებიც ერთობლივად ცნობილია, როგორც ამილაზები. ეს ფერმენტები სახამებლის გრძელი ჯაჭვებით ანაწილებს უფრო მცირე ზომის ერთეულებად, რომელთა შეცვლა შეუძლია ადამიანის სხეულს. ამილასები შეგიძლიათ იხილოთ თქვენს პირში. ამიტომ საჭმლის მონელება იწყება თქვენს პირში.

ცელულოზა არის ნახშირწყლები, რომლებიც გვხვდება მცენარეებში. ეს მცენარეული უჯრედების კედლების სასიცოცხლო სტრუქტურული კომპონენტია. ის ასევე შეგიძლიათ იპოვოთ სხვადასხვა მცენარეულ ბოჭკოებში, მაგალითად ბამბაში. ცელულოზის გარეშე მცენარეები ძალიან ფლოპიური იქნებოდა.

ცელულოზა არის გლუკოზის წრფივი პოლიმერი. ცელულოზაში გლიკოზიდული კავშირების განსაკუთრებული კონფორმაცია არ არის ასათვისებელი ადამიანის მიერ. როგორც ასეთი, ადამიანს შეუძლია სახამებლის ჭამა, მაგრამ არა ცელულოზის.

გლიკოგენი არის პოლისაქარიდი, რომელსაც ცხოველები ენერგიის შესანახად იყენებენ. გლიკოგენი, რომელიც შედგება გლუკოზის მეტად განშტოებული ჯაჭვებისგან, პირველ რიგში ინახება ღვიძლში. როდესაც თქვენ არაფერს ჭამთ ან სამარხვო მდგომარეობაში ხართ, თქვენი სხეული იყენებს გლიკოგენს, რომელიც ამ მაღაზიებშია, გლუკოზის მისაღებად გჭირდებათ, როგორც ენერგიის წყარო.