Chemia biologii: Węglowodany

Węglowodany

Węglowodany to związki organiczne, które są zorganizowane jako struktury pierścieniowe i zawsze składają się z pierwiastków węgla, wodoru i tlenu. Węglowodany są prawdziwymi hydratami węgla, ponieważ stosunek atomów wodoru do atomów tlenu jest zawsze prawie 2:1, jak w H2O.

Mają również wiele funkcji. Większość energii, którą otrzymujesz, pochodzi z węglowodanów, które spożywasz. Rośliny wytwarzają węglowodany, takie jak pszenica, kukurydza i ziemniaki. Węglowodany są zwykle spożywane przez zwierzęta albo poprzez zjedzenie rośliny, która je wytworzyła, albo poprzez zjedzenie innych zwierząt. Ludzie również otrzymują węglowodany z pełnego ziarna, owoców, warzyw, mleka, słodyczy, napojów bezalkoholowych i makaronów.

Insekty wytwarzają węglowodan chitynę jako twardy egzoszkielet dla ochrony, a homary i kraby używają chityny do swoich muszli. Wreszcie celuloza jest prawdopodobnie najszerzej stosowanym związkiem węglowodanowym, składającym się z drewna i produktów drewnianych, takich jak papier.

Monosacharydy

Najprostszymi biologicznie ważnymi węglowodanami są monosacharydy, co oznacza jeden cukier (mono = jeden, sacharyd = cukier). Ogólny wzór każdego węglowodanu to (CH2O)x, gdzie x jest dowolną liczbą od trzech do ośmiu. Najbardziej powszechnymi monosacharydami (heksozami) są glukoza, galaktoza i fruktoza.

Glukoza jest najprostszym monosacharydem i prawdopodobnie najbardziej znanym cukrem, szczególnie jeśli byłeś w szpitalu. W naturze glukoza jest cukrem, który rośliny zielone wytwarzają podczas fotosyntezy. Jest ona również głównym źródłem energii dla komórek. Procedury medyczne często wymagają podania glukozy dożylnie, aby pacjenci wracający do zdrowia szybciej odzyskali siły. Galaktoza występuje w mleku, a fruktoza nadaje owocom słodki smak. Chociaż struktura chemiczna każdego cukru różni się, wzór chemiczny jest taki sam: C6H12O6.

Disacharydy

Monosacharydy są łączone razem przez syntezę dehydratacji, aby utworzyć disacharydy, lub podwójne cukry (di = dwa). Reakcja syntezy dehydratacyjnej uwalnia wodę jako produkt uboczny. Najbardziej rozpowszechnionym dwucukrem jest sacharoza, znana również jako cukier stołowy, C12H22O11. Inne powszechne disacharydy obejmują maltozę (cukier słodowy) i laktozę (cukier mleczny).

Polisacharydy

Dalsza dehydratacja dodaje więcej cząsteczek cukru razem, tworząc długie łańcuchy znane jako polisacharydy. Polisacharyd ogólnie odnosi się do polimeru węglowodanów składającego się z setek, a nawet tysięcy monosacharydów kowalencyjnie połączonych razem. Komórki wykorzystują polisacharydy z wielu powodów, w tym do magazynowania nadmiaru glukozy w postaci skrobi u roślin i glikogenu u zwierząt. Duży polisacharyd celuloza jest składnikiem strukturalnym występującym w roślinach, który nadaje im sztywność i elastyczność.