Молекули угљених хидрата: структура, различити типови и примери

Многи природни материјали су полимери, укључујући дрвну целулозу и угљене хидрате у храни. Они се називају биополимери, а то су џиновски молекули направљени од ланаца или мрежа повезаних малих органских молекула. Четири најважније класе биолошких молекула су протеини, липиди, нуклеинске киселине и угљени хидрати. Овај чланак дели општи преглед атома угљеника који се називају угљени хидрати, шта су они и зашто су важни.

Као што и само име говори, угљени хидрати су хидрати угљеника. То значи да имају угљеник, водоник и кисеоник. Генерално, формула за молекул угљених хидрата је ЦХ₂О, а однос елемента за угљене хидрате је 1: 2: 1 за Ц: Х: О.

Направитиполимербило које врсте, требају вам мономери. Мономери су појединачне јединице које су градивни блокови дужег ланца. Мономери угљених хидрата су моносахариди. Моносахариди се могу наћи у правом угљеничном ланцу или у прстену. Сви моносахариди имају формулу Ц.₆Х.₁₂О.₆. Као такви, они су структурни изомери. Примери различитих моносахарида биће дати у одељку испод. Моносахариди су оно што је познато као једноставни шећери.

Дисахариди настају реакцијом дехидрације која омогућава да се моносахариди удруже. Континуирана дехидрација резултира додавањем више мономера да би се формирао полисахарид.

Једноставни угљени хидрати називају се једноставни шећери. Полисахариди су оно што је познато као сложени угљени хидрати. Хемијски то значи три или више повезаних шећера. Примери уобичајених дисахарида и полисахарида дати су у наставку.

Глукоза је најчешћи угљени хидрат и један од најважнијих. Глукоза је алдоза (у ланчаном облику садржи алдехид) и хексоза (шећер од шест угљеника). У воденом раствору, глукоза се првенствено налази у цикличном облику.

Глукоза биљке праве током фотосинтезе коришћењем угљен-диоксида и сунчеве светлости. Од молекула глукозе се прави скроб за складиштење у биљкама. Људи добијају глукозу једући биљке.

Људи користе глукозу за енергију. Процеси гликолизе и ћелијског дисања омогућавају ћелији да разграђује молекуле глукозе као начин извлачења енергије из хране коју једете. Као резултат ћелијског дисања, на крају се регенеришу АТП молекули, који су енергетска валута тела.

Фруктоза је још један уобичајени моносахарид. Можда сте чули за „високу фруктозу“ у храни и пићима. Ово је фруктоза о којој говоре! Фруктоза је хексоза попут глукозе, али је кетоза уместо алдозе. Уобичајени стони шећер је дисахарид направљен од молекула глукозе и молекула фруктозе. Стони шећер је хемијски познат као сахароза, а више о томе можете прочитати у наставку.

Галактоза је још један моносахарид који је алдоза и хексоза. Обично се налази као моносахарид у грашку.

Галактоземија је болест код које ензим потребан за претварање галактозе у глукозу није присутан. Ово је велики проблем за новорођенчад ако се не ухвати рано. Без ензима, ниво галактозе у крви је висок и може изазвати разне симптоме, укључујући губитак тежине и жутицу. Ако се пронађу рано, онда се сви извори галактозе могу уклонити из дететове дијете. На крају, дете развија алтернативни пут за метаболизацију галактозе.

Можда сте чули за овај шећер као део друге врсте важне биолошке макромолекуле: нуклеинске киселине. Рибоза и деоксирибоза су важни делови нуклеинских киселина. Они чине шећерно-фосфатну окосницу. Рибоза се налази у РНК, а деоксирибоза у ДНК.

Дисахариди се формирају крозреакција дехидратације. На пример, када два молекула глукозе формирају дисахарид, алкохолна група на једној глукози и водоник из алкохолне групе на другој алкохолу формирају воду. Преостала је веза кроз кисеоник између два мономера. Ова веза се назива гликозидна веза или гликозидна веза.

Људи не могу метаболизирати дисахариде. Зашто? Па, дисахарид је превелик да би прошао кроз ћелијску мембрану. Као резултат тога, било који дисахариди (или већи ланци) морају се прво разградити ензимом. После тога, саставни моносахариди могу се метаболизовати.

Вероватно сте добро упознати са сахарозом. Сахароза је позната и као стони шећер или само шећер. Сахароза је шећер који додајете смеши када покушавате да направите торту.

Сахароза настаје када глукоза и фруктоза формирају дисахарид. Како је фруктоза слађа од сахарозе, када се сахароза хидролизује у саставне делове, раствор постаје још слађи. Пчеле хидролизују сахарозу у глукозу и фруктозу. Због тога је мед тако сладак.

Да бисте разбили сахарозу, морате да имате ензим сукразу.

Лактоза је шећер који се налази у млеку. Налази се у млеку људи и других сисара. Лактоза се састоји од галактозе и глукозе. Није ни изблиза сладак као сахароза (као што сте вероватно могли претпоставити, јер млеко није тако слатко као шећер!).

Да бисте разградили лактозу на њене саставне делове, морате имати ензим лактазу. Појединци који немају лактазу називају се „нетолерантним на лактозу“. Многи људи су донекле нетолерантни на лактозу; они то можда не би знали.

Малтоза је дисахарид који формирају два мономера глукозе. Да би разградило малтозу, људском телу је потребан ензим малтаза.

Полисахариди су ланци моносахарида придружени многим гликозидним везама. Полисахариди су најзаступљенији молекули угљених хидрата који се налазе у живим организмима, јер служе различитим функцијама, укључујући пружање структуре биљкама и складиштење енергије.

Настају реакцијом између алкохолне (-ОХ) групе једног молекула глукозе и алкохолне групе на другом молекулу глукозе, стварајући везе. Ове везе се изнова изводе између моносахарида. Ова врста реакције назива се реакција кондензационе полимеризације (или синтеза дехидратације) јер се молекул воде формира из ОХ функционалне групе једног алкохола, а Х из другог алкохол.

Скроб је један од најважнијих угљених хидрата, јер чини велики део људске исхране. Скроб је полимер који складишти глукозу у биљкама, посебно у кртолама (мислите на кромпир). Док људи могу да једу шкроб за енергију, биљке такође могу да разграде скроб и користе глукозу за енергију када не могу толико да фотосинтетишу.

Овај полисахарид је направљен од амилозе (ланци глукозе) и амилопектина (разгранати ланци глукозе).

Да би разградио скроб, људско тело користи многе ензиме који су колективно познати као амилазе. Ови ензими разлажу дуге ланце скроба на мање јединице које људско тело може да метаболизује. Амилазе се могу наћи у устима. Због тога варење почиње у устима.

Целулоза је угљени хидрат који се налази у биљкама. То је витална структурна компонента зидова биљних ћелија. Можете га наћи и у различитим биљним влакнима попут памука. Без целулозе биљке би биле много флопирије.

Целулоза је линеарни полимер глукозе. Човек не може да свари одређену конформацију гликозидних веза у целулози. Као такви, људи могу да једу скроб, али не и целулозу.

Гликоген је полисахарид који животиње користе за складиштење енергије. Гликоген, који се састоји од високо разгранатих ланаца глукозе, првенствено се складишти у јетри. Када ништа не једете или сте наташте, ваше тело користи гликоген који се налази у тим продавницама да би добило глукозу која вам је потребна као извор енергије.