Karbonhidrat Molekülleri: Yapısı, Farklı Türleri ve Örnekleri

Pek çok doğal malzeme, ahşabın selülozu ve yiyeceklerdeki karbonhidratlar da dahil olmak üzere polimerlerdir. Bunlara biyopolimerler denir ve birbirine bağlı küçük organik moleküllerin zincirlerinden veya ağlarından oluşan dev moleküllerdir. En önemli biyolojik molekül sınıflarından dördü proteinler, lipidler, nükleik asitler ve karbonhidratlardır. Bu makale, karbonhidrat adı verilen karbon atomlarına, bunların ne olduklarına ve neden önemli olduklarına ilişkin genel bir bakışı paylaşmaktadır.

Adından da anlaşılacağı gibi, karbonhidratlar karbon hidratlarıdır. Bu, karbon, hidrojen ve oksijene sahip oldukları anlamına gelir. Genel olarak, bir karbonhidrat molekülünün formülü CH'dir.₂O ve bir karbonhidrat için element oranı C: H:O için 1:2:1'dir.

Yapmakpolimerherhangi bir türden, monomerlere ihtiyacınız var. Monomerler, daha uzun zincirin yapı taşları olan bireysel birimlerdir. Karbonhidratların monomerleri monosakkaritlerdir. Monosakkaritler, düz bir karbon zincirinde veya bir halkada bulunabilir. Tüm monosakkaritler C formülüne sahiptir.

Disakaritler, monosakkaritlerin bir araya gelmesine izin veren bir dehidrasyon reaksiyonu ile oluşturulur. Devam eden dehidrasyon, bir polisakarit oluşturmak için daha fazla monomer eklenmesiyle sonuçlanır.

Basit karbonhidratlara basit şekerler denir. Polisakaritler, karmaşık karbonhidratlar olarak bilinen şeydir. Kimyasal olarak bu, üç veya daha fazla bağlı şeker anlamına gelir. Yaygın disakkaritlerin ve polisakkaritlerin örnekleri aşağıda verilmiştir.

Glikoz en yaygın karbonhidrattır ve en önemlilerinden biridir. Glikoz bir aldozdur (zincir formunda bir aldehit içerir) ve bir heksozdur (altı karbonlu şeker). Sulu çözeltide, glikoz öncelikle siklik biçimde bulunur.

Glikoz, bitkiler tarafından fotosentez sırasında karbondioksit ve güneş ışığı kullanılarak yapılır. Glikoz molekülleri, bitkilerde depolanmak üzere nişastaya dönüştürülür. İnsanlar bitkileri yiyerek glikoz alırlar.

İnsanlar enerji için glikoz kullanır. Glikoliz ve hücresel solunum süreçleri, hücrenin, yediğiniz yiyeceklerden enerji çıkarmanın bir yolu olarak glikoz moleküllerini parçalamasına izin verir. Hücresel solunumun bir sonucu olarak, vücudun enerji para birimi olan ATP moleküllerini yeniden üretirsiniz.

Fruktoz başka bir yaygın monosakkarittir. Yiyecek ve içeceklerde “yüksek fruktoz”u duymuş olabilirsiniz. Bahsettikleri fruktoz bu! Fruktoz, glikoz gibi bir heksozdur, ancak bir aldoz yerine bir ketozdur. Ortak sofra şekeri, bir glikoz molekülü ve bir fruktoz molekülünden yapılmış bir disakkarittir. Sofra şekeri kimyasal olarak sakaroz olarak bilinir ve bununla ilgili daha fazla bilgiyi aşağıda bulabilirsiniz.

Galaktoz, bir aldoz ve bir heksoz olan başka bir monosakarittir. Genellikle bezelyede monosakkarit olarak bulunur.

Galaktozemi, galaktozu glikoza dönüştürmek için gerekli enzimin bulunmadığı bir hastalıktır. Bu erken yakalanmazsa yeni doğanlar için büyük bir problemdir. Enzim olmadan kan galaktoz seviyeleri yüksektir ve kilo kaybı ve sarılık gibi çeşitli semptomlara neden olabilir. Erken bulunursa, tüm galaktoz kaynakları çocuğun diyetinden çıkarılabilir. Sonunda, çocuk galaktozu metabolize etmek için alternatif bir yol geliştirir.

Bu şekeri başka bir önemli biyolojik makromolekül türünün parçası olarak duymuş olabilirsiniz: nükleik asitler. Riboz ve deoksiriboz, nükleik asitlerin önemli parçalarıdır. Şeker-fosfat omurgasını oluştururlar. Riboz RNA'da, deoksiriboz DNA'da bulunur.

Disakkaritler bir aracılığıyla oluşturulurdehidrasyon reaksiyonu. Örneğin, iki glikoz molekülü bir disakkarit oluşturduğunda, bir glikoz üzerindeki alkol grubu ve başka bir alkol üzerindeki alkol grubundan gelen hidrojen suyu oluşturur. Geriye kalan, iki monomer arasındaki oksijen yoluyla bir bağdır. Bu bağa glikozidik bağ veya glikozidik bağ denir.

Disakkaritler insanlar tarafından metabolize edilemez. Neden? Bir disakkarit hücre zarından geçemeyecek kadar büyüktür. Sonuç olarak, herhangi bir disakkarit (veya daha büyük zincirler) önce bir enzim tarafından parçalanmalıdır. Bundan sonra, kurucu monosakkaritler metabolize edilebilir.

Muhtemelen sakarozu çok iyi biliyorsunuzdur. Sükroz, sofra şekeri veya sadece şeker olarak da bilinir. Sükroz, kek yapmaya çalışırken karışıma eklediğiniz şekerdir.

Sükroz, glikoz ve fruktoz bir disakkarit oluşturduğunda yapılır. Fruktoz sakarozdan daha tatlı olduğundan, sakaroz bileşenlerine hidrolize edildiğinde çözelti daha da tatlı hale gelir. Arılar sakarozu glikoz ve fruktoza hidrolize eder. Bu yüzden bal çok tatlıdır.

Sükrozu parçalamak için sükraz enzimine sahip olmanız gerekir.

Laktoz, sütte bulunan şekerdir. İnsanların ve diğer memelilerin sütünde bulunur. Laktoz, galaktoz ve glikozdan oluşur. Sükroz kadar tatlı değildir (muhtemelen tahmin edebileceğiniz gibi, çünkü süt şeker kadar tatlı değildir!).

Laktozu bileşenlerine ayırmak için laktaz enzimine sahip olmanız gerekir. Laktaz olmayan bireyler "laktoz intoleransı" olarak adlandırılır. Birçok insan biraz laktoz intoleransıdır; sadece bilmiyor olabilirler.

Maltoz, iki glikoz monomerinin oluşturduğu bir disakkarittir. Maltozu parçalamak için insan vücudunun maltaz enzimine ihtiyacı vardır.

Polisakkaritler, birçok glikozidik bağla birleştirilen monosakkarit zincirleridir. Polisakkaritler, canlı organizmalarda en bol bulunan karbonhidrat molekülleridir, çünkü bitkilere yapı sağlamak ve enerji depolamak gibi çeşitli işlevlere sahiptirler.

Bir glikoz molekülünün alkol (-OH) grubu ile başka bir glikoz molekülündeki alkol grubunun reaksiyona girerek bağlantılar oluşturmasıyla oluşurlar. Bu bağlantılar monosakkaritler arasında tekrar tekrar yapılır. Bu tip reaksiyona yoğuşma polimerizasyon reaksiyonu (veya dehidrasyon sentezi) denir. çünkü bir alkolün OH fonksiyonel grubundan ve diğerinden H'den bir su molekülü oluşur. alkol.

Nişasta, insan diyetinin büyük bir bölümünü oluşturduğu için en önemli karbonhidratlardan biridir. Nişasta, bitkilerde, özellikle yumru köklerde (patatesleri düşünün) glikozu depolayan bir polimerdir. İnsanlar enerji için nişasta yiyebilirken, bitkiler de fazla fotosentez yapamadıkları zaman nişastayı parçalayabilir ve glikozu enerji için kullanabilirler.

Bu polisakkarit, amilozdan (glikoz zincirleri) ve amilopektin'den (dallı glikoz zincirleri) yapılır.

İnsan vücudu nişastayı parçalamak için topluca amilaz olarak bilinen birçok enzimi kullanır. Bu enzimler, uzun nişasta zincirlerini insan vücudunun metabolize edebileceği daha küçük birimlere ayırır. Amilazlar ağzınızda bulunabilir. Bu yüzden sindirim ağızda başlar.

Selüloz bitkilerde bulunan bir karbonhidrattır. Bitki hücrelerinin duvarlarının hayati bir yapısal bileşenidir. Pamuk gibi farklı bitkisel liflerde de bulabilirsiniz. Selüloz olmasaydı, bitkiler çok daha sarkık olurdu.

Selüloz, doğrusal bir glikoz polimeridir. Selülozdaki glikozidik bağların özel yapısı insanlar tarafından sindirilemez. Bu nedenle, insanlar nişasta yiyebilir ancak selüloz yiyemez.

Glikojen, hayvanların enerji depolamak için kullandığı polisakkarittir. Çok dallı glikoz zincirlerinden oluşan glikojen, öncelikle karaciğerde depolanır. Hiçbir şey yemediğinizde veya aç olduğunuzda vücudunuz bu depolarda bulunan glikojeni enerji kaynağı olarak ihtiyacınız olan glikozu elde etmek için kullanır.