Molecule de carbohidrați: structură, diferite tipuri și exemple

Multe materiale naturale sunt polimeri, inclusiv celuloza lemnului și carbohidrații din alimente. Aceștia se numesc biopolimeri și sunt molecule uriașe formate din lanțuri sau rețele de molecule organice mici legate. Patru dintre cele mai importante clase de molecule biologice sunt proteinele, lipidele, acizii nucleici și carbohidrații. Acest articol împărtășește o imagine de ansamblu generală a atomilor de carbon numiți carbohidrați, care sunt aceștia și de ce sunt importanți.

După cum sugerează și numele, carbohidrații sunt hidrați de carbon. Aceasta înseamnă că au carbon, hidrogen și oxigen. În general, formula pentru o moleculă de carbohidrați este CH₂O, iar raportul elementar pentru un carbohidrat este 1: 2: 1 pentru C: H: O.

Pentru a face opolimerde orice fel, aveți nevoie de monomeri. Monomerii sunt unitățile individuale care sunt elementele de bază ale lanțului mai lung. Monomerii glucidelor sunt monozaharide. Monozaharidele pot fi găsite fie într-un lanț drept de carbon, fie într-un inel. Toate monozaharidele au formula C

Dzaharidele se formează printr-o reacție de deshidratare care permite reunirea monozaharidelor. Deshidratarea continuă are ca rezultat adăugarea a mai mulți monomeri pentru a forma o polizaharidă.

Glucidele simple se numesc zaharuri simple. Polizaharidele sunt ceea ce este cunoscut sub numele de carbohidrați complecși. Din punct de vedere chimic, asta înseamnă trei sau mai multe zaharuri legate. Exemple de dizaharide și polizaharide obișnuite sunt date mai jos.

Glucoza este cel mai frecvent carbohidrat și unul dintre cele mai importante. Glucoza este o aldoză (sub formă de lanț, conține o aldehidă) și o hexoză (zahăr cu șase atomi de carbon). În soluție apoasă, glucoza se găsește în principal sub formă ciclică.

Glucoza este produsă de plante în timpul fotosintezei prin utilizarea dioxidului de carbon și a razelor solare. Moleculele de glucoză sunt transformate în amidon pentru depozitare în plante. Oamenii primesc glucoză mâncând plante.

Oamenii folosesc glucoza pentru energie. Procesele de glicoliză și respirație celulară permit celulei să descompună moleculele de glucoză ca o modalitate de extragere a energiei din alimentele pe care le consumați. Ca urmare a respirației celulare, ajungeți să regenerați molecule de ATP, care sunt moneda energetică a corpului.

Fructoza este un alt monozaharid comun. Este posibil să fi auzit de „fructoză bogată” în alimente și băuturi. Acesta este fructoza despre care vorbesc! Fructoza este o hexoză la fel ca glucoza, dar este o cetoză în loc de o aldoză. Zahărul obișnuit de masă este o dizaharidă formată dintr-o moleculă de glucoză și o moleculă de fructoză. Zaharul de masă este cunoscut chimic sub numele de zaharoză și puteți citi mai multe despre aceasta mai jos.

Galactoza este o altă monozaharidă care este o aldoză și o hexoză. Se găsește în mod obișnuit ca monozaharidă în mazăre.

Galactozemia este o boală în care enzima necesară pentru a transforma galactoza în glucoză nu este prezentă. Aceasta este o mare problemă pentru nou-născuți, dacă nu este prinsă devreme. Fără enzimă, nivelurile de galactoză din sânge sunt ridicate și pot provoca o varietate de simptome, inclusiv pierderea în greutate și icter. Dacă se găsește devreme, toate sursele de galactoză pot fi eliminate din dieta copilului. În cele din urmă, copilul dezvoltă o cale alternativă pentru metabolizarea galactozei.

Este posibil să fi auzit de acest zahăr ca parte a unui alt tip de macromoleculă biologică importantă: acizii nucleici. Riboză și dezoxiriboză sunt părți importante ale acizilor nucleici. Acestea formează coloana vertebrală zahăr-fosfat. Riboza se găsește în ARN, iar dezoxiriboză se găsește în ADN.

Dizaharidele se formează printr-unreacție de deshidratare. De exemplu, atunci când două molecule de glucoză formează o dizaharidă, grupul de alcool pe o glucoză și hidrogenul din grupul de alcool pe un alt alcool formează apă. Ceea ce a rămas este o legătură printr-un oxigen între cei doi monomeri. Această legătură se numește legătură glicozidică sau legătură glicozidică.

Dizaharidele nu pot fi metabolizate de oameni. De ce? Ei bine, o dizaharidă este prea mare pentru a trece prin membrana celulară. Ca urmare, orice dizaharide (sau lanțuri mai mari) trebuie mai întâi descompuse de o enzimă. După aceasta, monozaharidele constitutive pot fi metabolizate.

Probabil că sunteți foarte familiarizat cu zaharoza. Zaharoza este, de asemenea, cunoscută sub numele de zahăr de masă sau doar zahăr. Zaharoza este zahărul pe care îl adăugați la amestec atunci când încercați să faceți un tort.

Zaharoza se produce atunci când glucoza și fructoza formează o dizaharidă. Deoarece fructoza este mai dulce decât zaharoza, atunci când zaharoza este hidrolizată în părțile sale componente, soluția devine și mai dulce. Albinele hidrolizează zaharoza în glucoză și fructoză. De aceea mierea este atât de dulce.

Pentru a descompune zaharoza, trebuie să aveți enzima zaharază.

Lactoza este zahărul din lapte. Se găsește în laptele oamenilor și al altor mamifere. Lactoza este compusă din galactoză și glucoză. Nu este aproape la fel de dulce ca zaharoza (așa cum probabil ați putea ghici, deoarece laptele nu este la fel de dulce ca zahărul!).

Pentru a descompune lactoza în părțile sale componente, trebuie să aveți enzima lactază. Persoanele care nu au lactază sunt denumite „intolerante la lactoză”. Mulți oameni sunt oarecum intoleranți la lactoză; s-ar putea să nu știe asta.

Maltoza este o dizaharidă formată din doi monomeri de glucoză. Pentru a descompune maltoza, corpul uman are nevoie de enzima maltază.

Polizaharidele sunt lanțuri de monozaharide unite prin multe legături glicozidice. Polizaharidele sunt cele mai abundente molecule de carbohidrați găsite în organismele vii, deoarece îndeplinesc o varietate de funcții, inclusiv asigurarea structurii plantelor și stocarea energiei.

Acestea se formează prin reacția dintre grupul alcool (-OH) al unei molecule de glucoză și grupul alcool pe o altă moleculă de glucoză, creând legături. Aceste legături sunt făcute iar și iar între monozaharide. Acest tip de reacție se numește reacție de polimerizare prin condensare (sau sinteză de deshidratare) deoarece o moleculă de apă se formează din grupul funcțional OH al unui alcool și H din celălalt alcool.

Amidonul este unul dintre cei mai importanți carbohidrați, deoarece reprezintă o mare parte din dieta umană. Amidonul este un polimer care stochează glucoza în plante, în special tuberculi (cred că cartofii). În timp ce oamenii pot mânca amidon pentru energie, plantele pot, de asemenea, descompune amidonul și pot folosi glucoza pentru energie atunci când nu pot fotosinteza la fel de mult.

Această polizaharidă este formată din amiloză (lanțuri de glucoză) și amilopectină (lanțuri ramificate de glucoză).

Pentru a descompune amidonul, corpul uman folosește multe enzime cunoscute în mod colectiv sub numele de amilaze. Aceste enzime descompun lanțurile lungi de amidon în unități mai mici pe care corpul uman le poate metaboliza. Amilazele se găsesc în gură. De aceea digestia începe în gura ta.

Celuloza este un carbohidrat găsit în plante. Este o componentă structurală vitală a pereților celulelor vegetale. Îl puteți găsi și în diferite fibre vegetale, cum ar fi cele din bumbac. Fără celuloză, plantele ar fi mult floppier.

Celuloza este un polimer liniar al glucozei. Conformația particulară a legăturilor glicozidice din celuloză nu este digerabilă de către oameni. Ca atare, oamenii pot mânca amidon, dar nu celuloză.

Glicogenul este polizaharida pe care animalele o folosesc pentru a stoca energia. Glicogenul, care este alcătuit din lanțuri foarte ramificate de glucoză, este depozitat în principal în ficat. Când nu mâncați nimic sau sunteți în stare de repaus alimentar, corpul dumneavoastră folosește glicogenul din aceste depozite pentru a obține glucoza de care aveți nevoie ca sursă de energie.