Вуглеводи або вуглеводи - це біологічні молекули, що складаються переважно з вуглецю, водню та кисню. Вони є найбільш поширеними органічними сполуками в біосфері. Продукт фотосинтезу, де сонячна енергія перетворюється на хімічну, вуглеводи є основним джерелом енергії для гетеротрофних організмів.

будова

Вуглеводи відомі як вуглеводи, оскільки загальна хімічна структура виглядає як вуглець з молекулою води Cn (H2O) n. Їх також називають сахариди або цукри. Слово "сахарид" походить від грецького Sakcharon, що означає "цукор".

Основна структура вуглеводів

Як і всі біомолекули, вуглеводи мають три основні елементи: вуглець (С), водень (Н) та кисень (О). Існує дві хімічні групи, що характеризують вуглеводи: карбонільна група (-C = O) та гідроксильна група (-ОН). Карбоніл міститься в альдегідах і кетонах; гідроксил міститься в спиртах.

Тоді вуглевод може бути альдегідом або кетоном:

  • якщо карбонільна група знаходиться на одному кінці, це a альдегід;
  • якщо карбонільна група знаходиться на проміжних вуглецях, це a кетон.

Крім того, вуглевод має кілька гідроксильних груп, тому їх можна розглядати як поліспирти або полігідрокси. Структурно вуглеводи - це полігідроксиальдегіди або полігідроксикетони та їх похідні.

Види вуглеводів

Вуглеводи поділяються на прості та складні за кількістю одиниць, що їх складають.

Прості вуглеводи

моносахариди це найпростіші вуглеводи. Найвідоміші приклади - глюкоза, фруктоза, рибоза та галактоза. Дигідроксиацетон і гліцеральдегід - це два найпростіші моносахариди, кожен з яких має три атоми вуглецю в основному ланцюгу.

Глюкоза, галактоза та фруктоза мають однакову хімічну формулу C6H12O6, але відрізняються способом просторового розташування їх атомів. Ці типи молекул відомі як ізомери.

Складні вуглеводи

Вуглеводи, що містять більше однієї моносахаридної одиниці, відомі як складні вуглеводи.

Дисахариди

Дисахариди складаються з двох моносахаридів (або мономерів) так, ніби вони «тримаються за руки». Найпоширенішими дисахаридами є:

  • лактоза: поєднання галактози та глюкози, що міститься в молоці.
  • Сахароза - поєднання глюкози та фруктози, що міститься в загальновживаному цукрі.
  • Мальтоза: поєднання глюкози та глюкози, що міститься у солоді.
  • Целобіоза: поєднання глюкози та глюкози, що міститься в целюлозі.

Викликається союз між цукрами глікозидний або глікозидний зв’язок. Вони утворюються, коли гідроксил цукру вступає в реакцію з вуглецем і виділяється молекула води. Вони можуть бути двох типів: альфа або бета.

Полісахариди

Полісахариди - це ланцюги з більш ніж десяти моносахаридів. Найвідоміші - крохмаль, глікоген і целюлоза.

крохмаль є полісахаридом для зберігання глюкози в овочах. Він складається з двох типів полімерів: амілози та амілопектину. Амілопектин складається з лінійно та розгалужених глюкоз. Амілоза характеризується наявністю глюкози в лінійній формі.

глікоген є полісахаридом для зберігання глюкози у тварин. Він характеризується наявністю багатьох наслідків.

целюлоза Це структурний полісахарид рослин. Він міститься в клітинних стінках рослин, у стовбурі, гілках та у всіх твердих частинах. Він складається з глюкози, пов’язаної ланцюгами, які утворюють мікроволокна, з’єднані між собою водневими зв’язками.

хітин Це також полісахарид, що складається з одиниць ацетилглюкозаміну. Хітин є головним компонентом екзоскелета незліченних комах і ракоподібних.

Класифікація вуглеводів

Моносахариди можна класифікувати за різними категоріями: функціональна група, кількість вуглеводнів

Локус карбонільної групи

  • Альдоза: це моносахарид з карбонільною групою на кінці молекули, що робить його альдегідом. Приклад: гліцеральдегід, глюкоза,
  • Кетоза: це моносахарид, де карбонільна група є однією з проміжних груп молекули, отже, це кетон. Приклад: дигідроціацетон і фруктоза.

Кількість вуглецю в молекулі

Кількість вуглеців Назва моносахариду Приклад
3 тріозний гліцеральдегід, дигідроксиацетон
4 тетроза еритрулоза, треоза
5 пентоза рибоза, арабіноза, ксилоза
6 гексоза глюкоза, фруктоза, галактоза
7 гептоза Седогептулоза

Функція вуглеводів

Вуглеводи - це сполуки з найбільшим розподілом в біосфері і виконують ряд функцій:

Функція зберігання

Рослини зберігають свої запаси енергії у вигляді вуглеводів у плодах та коренях. Тварини ссавців зберігають глюкозу у вигляді глікогену в печінці та м’язах.

Структурна функція

Рибоза та дезоксирибоза - це вуглеводи, які є структурною частиною нуклеїнових кислот, біологічних макромолекул, що мають велике значення в генетичній передачі та синтезі білка.

Членистоногі мають зовнішній скелет (екзоскелет), який зроблений з хітину. Хітин - це полісахарид N-ацетил-β-d-глюкозаміну, модифікованого цукру. Хітин також є складовою клітинних стінок грибів.

Пектини також є структурними полісахаридами, що містяться в клітинних стінках рослин. Вони складаються з полімерів галактуронової кислоти.

Джерело енергії

Глюкоза є одним із найпоширеніших вуглеводів і важливим джерелом енергії. Під час клітинного дихання енергія, що виділяється з глюкози, використовується для утворення аденозинтрифосфату (АТФ), який є енергетичною валютою для більшості клітинних реакцій.

Харчова функція

Вуглеводи - важлива частина раціону: зернові, фрукти та овочі є природними джерелами вуглеводів.

Вуглеводи також мають нерозчинні елементи, відомі як клітковина. Клітковина сприяє спорожненню кишечника, регулює всмоктування глюкози та допомагає виводити холестерин з раціону.

Змащувальна функція

Синовіальна рідина, рідина, яка дозволяє рухатися в суглобах, складається з гіалуронової кислоти. Цей глікозаміноглікан утворюється повторами дисахаридів глюкуронової кислоти та N-ацетил-глюкозаміну.

Вуглеводна їжа

Фрукти, зернові та овочі - все це джерела вуглеводів. Вуглеводи містяться у всіх продуктах, які ми їмо, але деякі продукти особливо багаті на деякі типи цукру. Давайте подивимося кілька прикладів.

Мед в основному складається з вуглеводів, з яких 75% складають моносахариди, а решта дисахариди та інші цукри. Цукри, присутні в меді, відповідають за в'язкість та енергетичну цінність.

Фруктоза - найбільша складова меду (38%) меду, за якою йдуть глюкоза (31%) і мальтоза (7%).

Буряк

Буряк бета-вульгаріс - одна з харчових продуктів, яка найбільш використовується в промисловості для отримання цукру для щоденного споживання (сахароза).

Молоко

Для ссавців особливо характерне годування молодняку ​​молоком - поживною рідиною, що виробляється в молочних залозах.

Лактоза - це цукор, присутній у молоці. Це дисахарид, що складається з галактози та глюкози. У травній системі є фермент лактаза, функція якого полягає в розщепленні дисахариду та вивільненні глюкози та галактози для всмоктування в кишечнику. непереносимість лактози відбувається, коли цей фермент перестає працювати.

Солодка картопля, батат або батат

Батат, солодкий картопля, кумар або солодкий картопля (Ipomoea batatas) - рослина, яка широко використовується в Латинській Америці та Африці як їжа. Листя і коріння їстівні. Вміст вуглеводів варіюється залежно від сорту, але становить від 8 до 12%, більшість із них - це клітковина у вигляді целюлози, крохмалю та пектину.

Солодка картопля також дуже багата бета-каротином, попередником вітаміну А та антоціанами, пігментами, які надають овочам колір і пов'язані як антиоксиданти.

Нут

Нут Cicer arietinum - це бобові культури, джерело вуглеводів, таких як крохмаль, клітковина, глюкоза та сахароза. Він дуже універсальний на кухні, особливо азіатської кухні, де готують нутову муку, хумус або нутовий паштет та фалафель або смажені кульки нуту.