Koolhydraatmoleculen: structuur, verschillende soorten en voorbeelden

Veel natuurlijke materialen zijn polymeren, waaronder de cellulose van hout en de koolhydraten in voedsel. Dit worden biopolymeren genoemd en het zijn gigantische moleculen die zijn gemaakt van ketens of netwerken van aan elkaar gekoppelde kleine organische moleculen. Vier van de belangrijkste biologische molecuulklassen zijn eiwitten, lipiden, nucleïnezuren en koolhydraten. Dit artikel geeft een algemeen overzicht van de koolstofatomen die koolhydraten worden genoemd, wat ze zijn en waarom ze belangrijk zijn.

Zoals de naam al doet vermoeden, zijn koolhydraten hydraten van koolstof. Dit betekent dat ze koolstof, waterstof en zuurstof bevatten. Over het algemeen is de formule voor een koolhydraatmolecuul CH₂O, en de elementaire verhouding voor een koolhydraat is 1:2:1 voor C: H:O.

om een ​​te makenpolymeervan welke soort dan ook, je hebt monomeren nodig. Monomeren zijn de afzonderlijke eenheden die de bouwstenen zijn van de langere keten. De monomeren van koolhydraten zijn monosachariden. Monosachariden kunnen worden gevonden in een rechte koolstofketen of in een ring. Alle monosachariden hebben de formule C

Disachariden worden gevormd door een uitdrogingsreactie die ervoor zorgt dat monosachariden samenkomen. Voortdurende dehydratatie resulteert in de toevoeging van meer monomeren om een ​​polysacharide te vormen.

Enkelvoudige koolhydraten worden enkelvoudige suikers genoemd. Polysachariden zijn zogenaamde complexe koolhydraten. Chemisch betekent dat drie of meer gekoppelde suikers. Voorbeelden van veel voorkomende disachariden en polysachariden worden hieronder gegeven.

Glucose is het meest voorkomende koolhydraat en een van de belangrijkste. Glucose is een aldose (in de ketenvorm bevat het een aldehyde) en een hexose (suiker met zes koolstofatomen). In waterige oplossing wordt glucose voornamelijk gevonden in de cyclische vorm.

Glucose wordt door planten gemaakt tijdens fotosynthese door gebruik te maken van koolstofdioxide en zonlicht. Van glucosemoleculen wordt zetmeel gemaakt voor opslag in planten. Mensen krijgen glucose door planten te eten.

Mensen gebruiken glucose voor energie. De processen van glycolyse en cellulaire ademhaling zorgen ervoor dat de cel glucosemoleculen kan afbreken als een manier om energie te halen uit het voedsel dat je eet. Als gevolg van cellulaire ademhaling regenereer je uiteindelijk ATP-moleculen, de energievaluta van het lichaam.

Fructose is een andere veel voorkomende monosacharide. Je hebt misschien gehoord van "high fructose" in voedingsmiddelen en dranken. Dit is de fructose waar ze het over hebben! Fructose is een hexose net als glucose, maar het is een ketose in plaats van een aldose. De gewone tafelsuiker is een disaccharide gemaakt van een glucosemolecuul en een fructosemolecuul. Tafelsuiker is chemisch bekend als sucrose, en daar lees je hieronder meer over.

Galactose is een ander monosacharide dat een aldose en een hexose is. Het wordt vaak gevonden als een monosacharide in erwten.

Galactosemie is een ziekte waarbij het enzym dat nodig is om galactose om te zetten in glucose niet aanwezig is. Dit is een groot probleem voor pasgeborenen als ze niet vroeg worden opgemerkt. Zonder het enzym zijn de bloedgalactosespiegels hoog en kunnen ze verschillende symptomen veroorzaken, waaronder gewichtsverlies en geelzucht. Als het vroeg wordt gevonden, kunnen alle bronnen van galactose uit het dieet van het kind worden verwijderd. Uiteindelijk ontwikkelt het kind een alternatieve route voor het metaboliseren van galactose.

Je hebt misschien gehoord van deze suiker als onderdeel van een ander type belangrijk biologisch macromolecuul: nucleïnezuren. Ribose en deoxyribose zijn belangrijke onderdelen van nucleïnezuren. Ze vormen de suiker-fosfaatruggengraat. Ribose wordt gevonden in RNA en deoxyribose wordt gevonden in DNA.

Disachariden worden gevormd door auitdrogingsreactie. Wanneer bijvoorbeeld twee glucosemoleculen een disaccharide vormen, vormen de alcoholgroep op de ene glucose en de waterstof van de alcoholgroep op een andere alcohol water. Wat overblijft is een binding via een zuurstof tussen de twee monomeren. Deze binding wordt een glycosidische binding of glycosidische binding genoemd.

Disachariden kunnen niet door mensen worden gemetaboliseerd. Waarom? Welnu, een disaccharide is te groot om door het celmembraan te gaan. Hierdoor moeten eventuele disachariden (of grotere ketens) eerst door een enzym afgebroken worden. Hierna kunnen de samenstellende monosachariden worden gemetaboliseerd.

U bent waarschijnlijk zeer bekend met sucrose. Sucrose wordt ook wel tafelsuiker of gewoon suiker genoemd. Sucrose is de suiker die je aan het mengsel toevoegt als je een cake probeert te maken.

Sucrose wordt gemaakt wanneer glucose en fructose een disacharide vormen. Omdat fructose zoeter is dan sucrose, wordt de oplossing nog zoeter als sucrose wordt gehydrolyseerd tot zijn samenstellende delen. Bijen hydrolyseren sucrose tot glucose en fructose. Daarom is honing zo zoet.

Om sucrose af te breken, heb je het enzym sucrase nodig.

Lactose is de suiker die in melk zit. Het wordt gevonden in de melk van mensen en andere zoogdieren. Lactose is samengesteld uit galactose en glucose. Het is lang niet zo zoet als sucrose (zoals je waarschijnlijk wel zou kunnen raden, aangezien melk niet zo zoet is als suiker!).

Om lactose in zijn samenstellende delen af ​​te breken, heb je het enzym lactase nodig. Personen die geen lactase hebben, worden "lactose-intolerant" genoemd. Veel mensen zijn enigszins lactose-intolerant; ze weten het misschien niet.

Maltose is een disaccharide gevormd door twee glucosemonomeren. Om maltose af te breken heeft het menselijk lichaam het enzym maltase nodig.

Polysachariden zijn ketens van monosachariden die zijn verbonden door vele glycosidische bindingen. Polysachariden zijn de meest voorkomende koolhydraatmoleculen die in levende organismen worden aangetroffen, omdat ze verschillende functies hebben, waaronder het verstrekken van structuur aan planten en het opslaan van energie.

Ze worden gevormd door de reactie tussen de alcoholgroep (-OH) van het ene glucosemolecuul en de alcoholgroep op een ander glucosemolecuul, waardoor verbindingen ontstaan. Deze koppelingen worden steeds opnieuw gemaakt tussen monosachariden. Dit type reactie wordt een condensatie-polymerisatiereactie (of dehydratatiesynthese) genoemd. omdat een watermolecuul wordt gevormd uit de OH-functionele groep van de ene alcohol en de H van de andere alcohol.

Zetmeel is een van de belangrijkste koolhydraten omdat het een groot deel van het menselijke dieet uitmaakt. Zetmeel is een polymeer dat glucose opslaat in planten, met name knollen (denk aan aardappelen). Terwijl mensen zetmeel kunnen eten voor energie, kunnen planten ook zetmeel afbreken en de glucose gebruiken voor energie wanneer ze niet zoveel fotosynthetiseren.

Dit polysacharide is gemaakt van amylose (glucoseketens) en amylopectine (vertakte glucoseketens).

Om zetmeel af te breken, maakt het menselijk lichaam gebruik van vele enzymen die gezamenlijk bekend staan ​​als amylasen. Deze enzymen breken de lange ketens van zetmeel af in kleinere eenheden die het menselijk lichaam kan metaboliseren. Amylasen zijn te vinden in uw mond. Daarom begint de spijsvertering in je mond.

Cellulose is een koolhydraat dat in planten voorkomt. Het is een essentieel structureel onderdeel van de wanden van plantencellen. Je vindt het ook in verschillende plantaardige vezels zoals die van katoen. Zonder cellulose zouden planten een stuk slapper zijn.

Cellulose is een lineair polymeer van glucose. De specifieke conformatie van de glycosidische bindingen in cellulose is niet verteerbaar door mensen. Als zodanig kunnen mensen zetmeel eten, maar geen cellulose.

Glycogeen is het polysacharide dat dieren gebruiken om energie op te slaan. Glycogeen, dat bestaat uit sterk vertakte glucoseketens, wordt voornamelijk in de lever opgeslagen. Als je niets eet of in vasten staat, gebruikt je lichaam het glycogeen dat zich in deze winkels bevindt om de glucose te verkrijgen die je nodig hebt als energiebron.