Koolhydraten geven energie en structuur aan levende wezens. Ze zijn gemaakt van koolstof, zuurstof en waterstof. Monosachariden omvatten de eenvoudigste koolhydraten, de bouwsteenmoleculen, en bevatten enkelvoudige suikereenheden. Disachariden zijn gemaakt van twee suikereenheden en polysachariden bevatten meerdere van dergelijke eenheden. Monosachariden zijn zeldzaam van aard, terwijl polysachariden veel voorkomen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Monosachariden en polysachariden omvatten koolhydraten. Monosachariden zijn eenvoudige moleculen van suikereenheden, terwijl polysachariden enorm zijn en duizenden suikereenheden met elkaar verbinden. Monosachariden voorzien cellen van korte termijn energie. Polysachariden zorgen voor langdurige energieopslag en stijve structuur aan celwanden en exoskeletten van dieren.
Moleculaire kenmerken van monosachariden en polysachariden
Monosachariden bevatten ten minste drie koolstofatomen. Hexosen, de meest voorkomende monosachariden, bevatten zes koolstofatomen. Voorbeelden van hexosen zijn glucose, galactose en fructose. Glucose is de belangrijkste energiebron bij cellulaire ademhaling, omdat het door zijn kleine formaat het vermogen heeft om celmembranen binnen te dringen. Fructose dient als bewaarsuiker. Pentosen bevatten vijf koolstofatomen (zoals ribose en deoxyribose) en triosen bevatten drie koolstofatomen (zoals glyceraldehyde). Monosachariden zijn vrij klein en vormen ketting- of ringstructuren. Polysachariden bevatten echter honderden of zelfs duizenden monosachariden en een hoog molecuulgewicht.
Beschikbaarheid en opslag van energie
Terwijl monosachariden zoals glucose op korte termijn energie leveren, zorgen polysachariden voor een langere opslag van energie. Cellen gebruiken snel monosachariden. De moleculen kunnen binden aan celmembraanlipiden en helpen bij signalering. Maar voor langere opslag moeten monosachariden worden omgezet in disachariden of polysachariden via condensatiepolymerisatie. De polysachariden worden te groot om een celmembraan te passeren, vandaar hun opslagcapaciteit. Zetmelen vertegenwoordigen polysachariden die door planten en hun zaden worden gebruikt om energie op te slaan. Zetmeel is gemaakt van de glucosepolymeren, amylose en amylopectine. Polysachariden kunnen in de cel worden afgebroken of gehydrolyseerd, omdat er energie nodig is in de vorm van monosachariden. Dit is hoe dieren plantaardige zetmelen gebruiken om glucose te maken voor de stofwisseling.
Polysacharidestructuren en -functies
Cellulose, het meest voorkomende polysacharide en organische molecuul, bevat mogelijk 50 procent van 's werelds koolstof. De basismonosaccharide van cellulose is glucose. De rechte cellulosemoleculen vormen rijen in een stabiele vorm via de zwakke maar overheersende waterstofbruggen ertussen. Gemaakt door planten, schimmels en algen, zorgt cellulose voor de starre structuur van plantencelwanden, die ook beschermen tegen ziekten. Veel dieren kunnen cellulose niet verteren, maar dieren die darmmicro-organismen en enzymen wel kunnen gebruiken. Fermentatie vindt plaats in de dikke darm van andere dieren en mensen die cellulose niet kunnen verteren. Dieren produceren een vergelijkbaar polysacharide, chitine, gemaakt van een gemodificeerd monosacharide. Chitine bestaat uit exoskeletten. Zowel cellulose als chitine vormen compacte energieopslageenheden.
Een ander polysacharide, glycogeen, kan vanuit zijn compacte vorm snel worden afgebroken tot de samenstellende glucosemonosachariden. Mensen slaan glycogeen op als een snelle energiebron in de lever en spieren. Pectines, arabinoxylanen, xyloglucanen en glucomannanen vertegenwoordigen aanvullende complexe polysachariden. Monosachariden zijn oplosbaar in water, maar veel polysachariden zijn slecht oplosbaar in water. Polysachariden kunnen gels vormen, afhankelijk van hun oplosbaarheid. Daarom worden ze vaak gebruikt om voedsel te verdikken.
Het belang van monosachariden en polysachariden
Zowel monosachariden als polysachariden leveren energie. De monosachariden leveren snel energie voor cellen, terwijl polysachariden zorgen voor een langere energieopslag en structurele stabiliteit. Beide zijn essentieel voor alle levende wezens als de grootste bron van voedsel en voedselenergie. Polysachariden uit celwanden vormen de vezels die mensen eten, terwijl monosachariden zorgen voor de zoetheid van voedsel. Terwijl mensen eten, breekt kauwen polysachariden af in kleinere deeltjes die uiteindelijk, door de spijsvertering, de eenvoudige monosachariden opleveren die in de bloedbaan kunnen terechtkomen.