Angliavandenių molekulės: struktūra, įvairūs tipai ir pavyzdžiai

Daugelis natūralių medžiagų yra polimerai, įskaitant medienos celiuliozę ir maiste esančius angliavandenius. Tai vadinama biopolimerais ir tai yra milžiniškos molekulės, pagamintos iš susietų mažų organinių molekulių grandinių ar tinklų. Keturios svarbiausios biologinių molekulių klasės yra baltymai, lipidai, nukleorūgštys ir angliavandeniai. Šiame straipsnyje pateikiama bendra anglies atomų, vadinamų angliavandeniais, apžvalga, kokie jie yra ir kodėl jie yra svarbūs.

Kaip rodo pavadinimas, angliavandeniai yra anglies hidratai. Tai reiškia, kad jie turi anglies, vandenilio ir deguonies. Apskritai angliavandenių molekulės formulė yra CH₂O, o angliavandenių elementinis santykis yra 1: 2: 1 C: H: O atveju.

Padarytipolimerasbet kokių rūšių, jums reikia monomerų. Monomerai yra atskiri vienetai, kurie yra ilgesnės grandinės statybiniai elementai. Angliavandenių monomerai yra monosacharidai. Monosacharidų galima rasti tiesioje anglies grandinėje arba žiede. Visi monosacharidai turi formulę C

Disacharidai susidaro dehidracijos reakcijos metu, leidžiančios monosacharidams susijungti. Dėl nuolatinės dehidracijos pridedama daugiau monomerų, kad susidarytų polisacharidas.

Paprasti angliavandeniai vadinami paprastaisiais cukriais. Polisacharidai yra tai, kas žinoma kaip kompleksiniai angliavandeniai. Chemiškai tai reiškia tris ar daugiau susietų cukrų. Toliau pateikiami įprastų disacharidų ir polisacharidų pavyzdžiai.

Gliukozė yra labiausiai paplitęs angliavandenis ir vienas iš svarbiausių. Gliukozė yra aldozė (grandinės pavidalu joje yra aldehido) ir heksozė (šešių anglių cukrus). Vandeniniame tirpale gliukozė pirmiausia randama cikline forma.

Gliukozę augalai gamina fotosintezės metu, naudodami anglies dioksidą ir saulės spindulius. Iš gliukozės molekulių gaminamas krakmolas, skirtas laikyti augaluose. Žmonės gliukozės gauna valgydami augalus.

Žmonės energijai naudoti gliukozę. Glikolizės ir korinio kvėpavimo procesai leidžia ląstelei suskaidyti gliukozės molekules kaip būdą išgauti energiją iš jūsų valgomo maisto. Dėl ląstelių kvėpavimo jūs galų gale atsinaujinate ATP molekules, kurios yra kūno energijos valiuta.

Fruktozė yra dar vienas paplitęs monosacharidas. Galbūt girdėjote apie „didelę fruktozę“ maisto produktuose ir gėrimuose. Tai yra fruktozė, apie kurią jie kalba! Fruktozė yra heksozė, kaip ir gliukozė, tačiau ji yra ketozė, o ne aldozė. Paprastasis stalo cukrus yra disacharidas, pagamintas iš gliukozės molekulės ir fruktozės molekulės. Stalo cukrus yra chemiškai žinomas kaip sacharozė, ir apie tai galite daugiau sužinoti toliau.

Galaktozė yra dar vienas monosacharidas, kuris yra aldozė ir heksozė. Paprastai jis yra monosacharidas žirniuose.

Galaktozemija yra liga, kurioje nėra fermento, reikalingo galaktozei paversti gliukoze. Tai yra didelė naujagimių problema, jei jie nėra sugauti anksti. Be fermento galaktozės kiekis kraujyje yra didelis ir gali sukelti įvairius simptomus, įskaitant svorio kritimą ir gelta. Jei randama anksti, tada visus galaktozės šaltinius galima pašalinti iš vaiko dietos. Galų gale vaikas sukuria alternatyvų galaktozės metabolizmo kelią.

Galbūt girdėjote apie šį cukrų kaip kito tipo svarbių biologinių makromolekulių dalį: nukleorūgštis. Ribozė ir dezoksiribozė yra svarbios nukleorūgščių dalys. Jie sudaro cukraus-fosfato pagrindą. Ribozės yra RNR, o dezoksiribozės - DNR.

Disacharidai susidaro per adehidracijos reakcija. Pavyzdžiui, kai dvi gliukozės molekulės sudaro disacharidą, alkoholio grupė ant vienos gliukozės ir vandenilis iš alkoholio grupės ant kitos alkoholio sudaro vandenį. Liko jungtis per deguonį tarp dviejų monomerų. Šis ryšys vadinamas glikozidiniu ryšiu arba glikozidiniu ryšiu.

Disacharidai negali būti metabolizuojami žmonių. Kodėl? Na, disacharidas yra per didelis, kad galėtų praeiti pro ląstelės membraną. Dėl to visus disacharidus (arba didesnes grandines) pirmiausia reikia suskaidyti fermentu. Po to sudedamieji monosacharidai gali būti metabolizuojami.

Jūs tikriausiai labai gerai pažįstate sacharozę. Sacharozė taip pat žinoma kaip stalo cukrus arba tiesiog cukrus. Sacharozė yra cukrus, kurį dedate į mišinį bandydami gaminti pyragą.

Sacharozė susidaro, kai gliukozė ir fruktozė sudaro disacharidą. Kadangi fruktozė yra saldesnė už sacharozę, hidrolizuojant sacharozę į jos komponentus, tirpalas tampa dar saldesnis. Bitės sacharozę hidrolizuoja į gliukozę ir fruktozę. Štai kodėl medus yra toks saldus.

Norint suskaidyti sacharozę, reikia turėti sacharozės fermentą.

Laktozė yra piene esantis cukrus. Jo yra žmonių ir kitų žinduolių piene. Laktozę sudaro galaktozė ir gliukozė. Jis nėra toks saldus kaip sacharozė (kaip tikriausiai galėtumėte atspėti, nes pienas nėra toks saldus kaip cukrus!)

Norint suskaidyti laktozę į sudedamąsias dalis, reikia turėti fermentą laktazę. Asmenys, neturintys laktazės, vadinami „netoleruojančiais laktozės“. Daugelis žmonių netoleruoja laktozės; jie tiesiog gali to nežinoti.

Maltozė yra disacharidas, susidaręs iš dviejų gliukozės monomerų. Norint suskaidyti maltozę, žmogaus organizmui reikia fermento maltazės.

Polisacharidai yra monosacharidų grandinės, sujungtos daugeliu glikozidinių jungčių. Polisacharidai yra daugiausiai angliavandenių molekulių, esančių gyvuose organizmuose, nes jie atlieka įvairias funkcijas, įskaitant struktūrą augalams ir energijos kaupimą.

Jie susidaro dėl vienos gliukozės molekulės alkoholio (-OH) grupės ir kitos gliukozės molekulės alkoholio grupės reakcijos, sukuriant ryšius. Šios sąsajos tarp monosacharidų daromos vis iš naujo. Šis reakcijos tipas vadinamas kondensacijos polimerizacijos reakcija (arba dehidracijos sinteze) nes vandens molekulė susidaro iš vieno alkoholio OH funkcinės grupės, o iš kito - H alkoholio.

Krakmolas yra vienas iš svarbiausių angliavandenių, nes jis sudaro didelę dalį žmogaus raciono. Krakmolas yra polimeras, kuris kaupia gliukozę augaluose, ypač gumbuose (bulvėse). Nors žmonės gali valgyti krakmolą, kad gautų energijos, augalai taip pat gali skaidyti krakmolą ir naudoti gliukozę energijai, kai negali tiek fotosintezuoti.

Šis polisacharidas yra pagamintas iš amilozės (gliukozės grandinės) ir amilopektino (šakotos gliukozės grandinės).

Kad suskaldytų krakmolą, žmogaus organizmas naudoja daug fermentų, bendrai vadinamų amilazėmis. Šie fermentai skaido ilgąsias krakmolo grandines į mažesnius vienetus, kuriuos žmogaus organizmas gali metabolizuoti. Amilazės gali būti jūsų burnoje. Štai kodėl virškinimas prasideda burnoje.

Celiuliozė yra angliavandeniai, esantys augaluose. Tai gyvybiškai svarbus augalų ląstelių sienelių struktūrinis komponentas. Taip pat galite rasti įvairių augalinių pluoštų, pavyzdžiui, medvilnės. Be celiuliozės augalai būtų daug lankstesni.

Celiuliozė yra linijinis gliukozės polimeras. Ypatingos celiuliozės glikozidinių jungčių konformacijos žmonės nevirškina. Žmonės gali valgyti krakmolą, bet ne celiuliozę.

Glikogenas yra polisacharidas, kurį gyvūnai naudoja energijai kaupti. Glikogenas, kurį sudaro labai išsišakojusios gliukozės grandinės, pirmiausia kaupiamas kepenyse. Kai nieko nevalgote arba esate nevalgius, jūsų kūnas naudoja glikogeną, esantį šiose parduotuvėse, kad gautumėte gliukozę, kurios jums reikia kaip energijos šaltinį.