Углеводы дают энергию и структуру живым существам. Они состоят из углерода, кислорода и водорода. Моносахариды включают простейшие углеводы, молекулы строительных блоков, и содержат отдельные сахарные звенья. Дисахариды состоят из двух сахарных единиц, а полисахариды содержат несколько таких единиц. Моносахариды в природе встречаются редко, в то время как полисахариды преобладают.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Моносахариды и полисахариды включают углеводы. Моносахариды - это простые молекулы сахарных единиц, тогда как полисахариды огромны, связывая тысячи сахарных единиц. Моносахариды обеспечивают клетки кратковременной энергией. Полисахариды обеспечивают долгосрочное хранение энергии и жесткую структуру клеточных стенок и экзоскелетов животных.
Молекулярные особенности моносахаридов и полисахаридов
Моносахариды содержат не менее трех атомов углерода. Гексозы, наиболее распространенные моносахариды, содержат шесть атомов углерода. Примеры гексоз включают глюкозу, галактозу и фруктозу. Глюкоза представляет собой главный источник энергии в клеточном дыхании, ее небольшой размер дает ей возможность проникать в клеточные мембраны. Фруктоза служит хранилищем сахара. Пентозы содержат пять атомов углерода (например, рибоза и дезоксирибоза), а триозы содержат три атома углерода (например, глицеральдегид). Моносахариды довольно маленькие и образуют цепные или кольцевые структуры. Однако полисахариды содержат сотни или даже тысячи моносахаридов и имеют высокую молекулярную массу.
Доступность и хранение энергии
В то время как моносахариды, такие как глюкоза, обеспечивают кратковременную энергию, полисахариды обеспечивают более длительное хранение энергии. Клетки быстро усваивают моносахариды. Молекулы могут связываться с липидами клеточной мембраны и способствовать передаче сигналов. Но для более длительного хранения моносахариды должны быть преобразованы либо в дисахариды, либо в полисахариды посредством конденсационной полимеризации. Полисахариды становятся слишком большими, чтобы проходить через клеточную мембрану, следовательно, они обладают способностью к хранению. Крахмал представляет собой полисахариды, используемые растениями и их семенами для хранения энергии. Крахмалы состоят из полимеров глюкозы, амилозы и амилопектина. Полисахариды могут расщепляться или гидролизоваться в клетке, поскольку необходима энергия в форме моносахаридов. Вот как животные используют растительный крахмал для выработки глюкозы для обмена веществ.
Структуры и функции полисахаридов
Целлюлоза, самый распространенный полисахарид и органическая молекула, может содержать 50 процентов углерода в мире. Основным моносахаридом целлюлозы является глюкоза. Прямые молекулы целлюлозы образуют ряды в стабильной форме за счет слабых, но преобладающих водородных связей между ними. Вырабатываемая растениями, грибами и водорослями, целлюлоза обеспечивает прочную структуру стенок растительных клеток, которые также защищают от болезней. Многие животные не могут переваривать целлюлозу, но те, которые могут использовать кишечные микроорганизмы и ферменты для этой задачи. Брожение происходит в толстой кишке других животных и людей, которые не могут переваривать целлюлозу. Животные производят аналогичный полисахарид, хитин, сделанный из модифицированного моносахарида. Хитин состоит из экзоскелетов. И целлюлоза, и хитин составляют компактные накопители энергии.
Другой полисахарид, гликоген, может быстро расщепляться из своей компактной формы на составляющие его моносахариды глюкозы. Люди хранят гликоген как быстрый источник энергии в печени и мышцах. Пектины, арабиноксиланы, ксилоглюканы и глюкоманнаны представляют собой дополнительные сложные полисахариды. Моносахариды растворимы в воде, но многие полисахариды плохо растворяются в воде. Полисахариды могут образовывать гели в зависимости от их растворимости. Вот почему их часто используют для сгущения продуктов.
Важность моносахаридов и полисахаридов
И моносахариды, и полисахариды обеспечивают энергию. Моносахариды быстро отдают энергию клеткам, в то время как полисахариды обеспечивают более длительное хранение энергии и структурную стабильность. Оба они необходимы всем живым существам как крупнейший источник пищи и пищевой энергии. Полисахариды из клеточных стенок составляют клетчатку, которую едят люди, а моносахариды придают пищу сладость. Когда люди едят, жевание расщепляет полисахариды на более мелкие частицы, которые в конечном итоге в результате пищеварения выделяют простые моносахариды, которые могут попасть в кровоток.