Węglowodany dostarczają energii i struktury żywym organizmom. Są zbudowane z węgla, tlenu i wodoru. Monosacharydy składają się z najprostszych węglowodanów, cząsteczek budulcowych i zawierają pojedyncze jednostki cukrowe. Disacharydy składają się z dwóch jednostek cukru, a polisacharydy zawierają kilka takich jednostek. Monosacharydy są z natury rzadkie, podczas gdy polisacharydy są powszechne.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Monosacharydy i polisacharydy obejmują węglowodany. Monosacharydy są prostymi cząsteczkami jednostek cukru, podczas gdy polisacharydy są ogromne, łącząc tysiące jednostek cukru. Monosacharydy dostarczają komórkom krótkotrwałą energię. Polisacharydy zapewniają długotrwałe magazynowanie energii i sztywną strukturę ścianom komórkowym i egzoszkieletom zwierząt.
Molekularne cechy monosacharydów i polisacharydów
Monosacharydy zawierają co najmniej trzy atomy węgla. Heksozy, najpowszechniejsze monosacharydy, zawierają sześć węgli. Przykłady heksoz obejmują glukozę, galaktozę i fruktozę. Glukoza stanowi główne źródło energii w oddychaniu komórkowym, jej niewielki rozmiar umożliwia jej przenikanie do błon komórkowych. Fruktoza służy jako cukier magazynowy. Pentozy zawierają pięć węgli (takich jak ryboza i dezoksyryboza), a triozy zawierają trzy węgle (takie jak aldehyd glicerynowy). Monosacharydy są dość małe i tworzą struktury łańcuchowe lub pierścieniowe. Polisacharydy zawierają jednak setki, a nawet tysiące monosacharydów i dużą masę cząsteczkową.
Dostępność i magazynowanie energii
Podczas gdy monosacharydy, takie jak glukoza, dostarczają krótkoterminowej energii, polisacharydy zapewniają dłuższe przechowywanie energii. Komórki szybko wykorzystują monosacharydy. Cząsteczki mogą wiązać się z lipidami błony komórkowej i pomagać w sygnalizacji. Ale w przypadku dłuższego przechowywania monosacharydy muszą zostać przekształcone w disacharydy lub polisacharydy poprzez polimeryzację kondensacyjną. Polisacharydy stają się zbyt duże, aby przejść przez błonę komórkową, stąd ich zdolność do przechowywania. Skrobie reprezentują polisacharydy wykorzystywane przez rośliny i ich nasiona do przechowywania energii. Skrobie składają się z polimerów glukozy, amylozy i amylopektyny. Polisacharydy mogą być rozkładane lub hydrolizowane w komórce, ponieważ potrzebna jest energia w postaci monosacharydów. W ten sposób zwierzęta wykorzystują skrobię roślinną do produkcji glukozy do metabolizmu.
Struktury i funkcje polisacharydów
Celuloza, najobficiej występująca polisacharydowa i organiczna cząsteczka, może zawierać 50 procent światowego węgla. Podstawowym monosacharydem celulozy jest glukoza. Proste cząsteczki celulozy tworzą rzędy w stabilnej formie dzięki słabym, ale dominującym wiązaniom wodorowym między nimi. Wytwarzana przez rośliny, grzyby i algi celuloza zapewnia sztywną strukturę ścian komórkowych roślin, co dodatkowo chroni przed chorobami. Wiele zwierząt nie może trawić celulozy, ale te, które mogą wykorzystywać do tego celu mikroorganizmy jelitowe i enzymy. Fermentacja zachodzi w okrężnicy innych zwierząt i ludzi, którzy nie trawią celulozy. Zwierzęta wytwarzają podobny polisacharyd, chitynę, wytworzoną ze zmodyfikowanego monosacharydu. Chityna składa się z egzoszkieletów. Zarówno celuloza, jak i chityna tworzą kompaktowe jednostki magazynujące energię.
Inny polisacharyd, glikogen, można szybko rozłożyć ze swojej zwartej formy na składowe monosacharydy glukozy. Ludzie przechowują glikogen jako szybkie źródło energii w wątrobie i mięśniach. Pektyny, arabinoksylany, ksyloglukany i glukomannany stanowią dodatkowe złożone polisacharydy. Monosacharydy są rozpuszczalne w wodzie, ale wiele polisacharydów ma słabą rozpuszczalność w wodzie. Polisacharydy mogą tworzyć żele, w zależności od ich rozpuszczalności. Dlatego często używa się ich do zagęszczania żywności.
Znaczenie monosacharydów i polisacharydów
Zarówno monosacharydy, jak i polisacharydy dostarczają energii. Monosacharydy szybko dostarczają energii komórkom, podczas gdy polisacharydy zapewniają dłuższe magazynowanie energii i stabilność strukturalną. Oba są niezbędne dla wszystkich żywych istot jako największe źródło pożywienia i energii żywnościowej. Polisacharydy ze ścian komórkowych składają się na błonnik, który ludzie spożywają, podczas gdy monosacharydy zapewniają słodycz żywności. Gdy ludzie jedzą, żucie rozkłada polisacharydy na mniejsze cząsteczki, które ostatecznie, poprzez trawienie, dają proste monosacharydy, które mogą przedostać się do krwiobiegu.