Въглехидратите са основни макромолекули, които се класифицират в три подтипа: монозахариди, дизахариди и полизахариди.

Цели на обучението

Опишете структурата на моно-, ди- и поли-захариди

Основни продукти за вкъщи

Ключови точки

  • Монозахаридите са прости захари, съставени от три до седем въглерода и могат да съществуват като линейна верига или като пръстеновидни молекули.
  • Глюкозата, галактозата и фруктозата са монозахаридни изомери, което означава, че всички те имат една и съща химическа формула, но се различават структурно и химически.
  • Дизахаридите се образуват, когато два монозахарида претърпят реакция на дехидратация (реакция на кондензация); те се държат заедно чрез ковалентна връзка.
  • Захарозата (трапезна захар) е най-често срещаният дизахарид, който се състои от мономерите глюкоза и фруктоза.
  • Полизахаридът е дълга верига от монозахариди, свързани с гликозидни връзки; веригата може да бъде разклонена или неразклонена и може да съдържа много видове монозахариди.

Основни термини

  • изомер: Всяко от две или повече съединения с една и съща молекулна формула, но с различна структура.
  • реакция на дехидратация: Химична реакция, при която две молекули са ковалентно свързани в реакция, която генерира H2O като втори продукт.
  • биополимер: Всяка макромолекула на жив организъм, която се образува от полимеризацията на по-малки образувания; полимер, който се среща в живия организъм или е резултат от живота.

Въглехидратите могат да бъдат представени чрез стехиометричната формула (CH2O) n, където n е броят на въглеродите в молекулата. Следователно съотношението на въглерод към водород към кислород е 1: 2: 1 в молекулите на въглехидратите. Произходът на термина „въглехидрати“ се основава на неговите компоненти: въглерод („въглерод“) и вода („хидрат“). Въглехидратите се класифицират в три подтипа: монозахариди, дизахариди и полизахариди.

Монозахариди

Монозахаридите (моно- = „един“; захар- = „сладък“) са прости захари. В монозахаридите броят на въглеродите обикновено варира от три до седем. Ако захарта има алдехидна група (функционалната група със структура R-CHO), тя е известна като алдоза, а ако има кетонна група (функционалната група със структура RC (= O) R '), е известен като кетоза. В зависимост от броя на въглеродите в захарта, те също могат да бъдат известни като триози (три въглерода), пентози (пет въглерода) и или хексози (шест въглерода). Монозахаридите могат да съществуват като линейна верига или като пръстеновидни молекули; във водни разтвори те обикновено се намират в пръстеновидни форми.

въглехидрати

Монозахариди: Монозахаридите се класифицират въз основа на положението на тяхната карбонилна група и броя на въглеродите в гръбначния стълб. Алдозите имат карбонилна група (обозначена в зелено) в края на въглеродната верига, а кетозите имат карбонилна група в средата на въглеродната верига. Триозите, пентозите и хексозите имат съответно три, пет и шест въглеродни скелета.

Често срещани монозахариди

Глюкозата (C6H12O6) е често срещан монозахарид и важен източник на енергия. По време на клетъчното дишане, енергията се освобождава от глюкозата и тази енергия се използва, за да помогне за производството на аденозин трифосфат (АТФ). Растенията синтезират глюкоза, използвайки въглероден диоксид и вода, а глюкозата от своя страна се използва за енергийни нужди на растението.

Галактозата (млечна захар) и фруктозата (съдържаща се в плодовете) са други често срещани монозахариди. Въпреки че глюкозата, галактозата и фруктозата имат една и съща химическа формула (C6H12O6), те се различават структурно и стереохимично. Това ги прави различни молекули, въпреки че споделят едни и същи атоми в еднакви пропорции и всички те са изомери един на друг или изомерни монозахариди. Глюкозата и галактозата са алдози, а фруктозата е кетоза.

Дизахариди

Дизахаридите (ди- = „два“) се образуват, когато два монозахарида претърпят реакция на дехидратация (известна също като реакция на кондензация или синтез на дехидратация). По време на този процес хидроксилната група на един монозахарид се комбинира с водорода на друг монозахарид, освобождавайки молекула вода и образувайки ковалентна връзка. Ковалентна връзка, образувана между въглехидратна молекула и друга молекула (в случая между два монозахарида) е известна като гликозидна връзка. Гликозидните връзки (наричани още гликозидни връзки) могат да бъдат от алфа или бета типа.

Дизахариди: Захарозата се образува, когато мономер на глюкоза и мономер на фруктоза се съединят в реакция на дехидратация, за да образуват гликозидна връзка. В процеса молекулата на водата се губи. По споразумение въглеродните атоми в монозахарида се номерират от крайния въглерод, най-близък до карбонилната група. В захарозата се образува гликозидна връзка между въглерод 1 в глюкоза и въглерод 2 във фруктоза.

Чести дисахариди

Обичайните дизахариди включват лактоза, малтоза и захароза. Лактозата е дизахарид, състоящ се от мономерите глюкоза и галактоза. Намира се естествено в млякото. Малтозата или малцовата захар е дизахарид, образуван от реакция на дехидратация между две глюкозни молекули. Най-често срещаният дизахарид е захарозата или трапезната захар, която се състои от мономерите глюкоза и фруктоза.

Полизахариди

Дългата верига от монозахариди, свързани с гликозидни връзки, е известна като полизахарид (поли- = „много“). Веригата може да бъде разклонена или неразклонена и може да съдържа различни видове монозахариди. Нишестето, гликогенът, целулозата и хитинът са основни примери за полизахариди.

Растенията са способни да синтезират глюкоза, а излишната глюкоза се съхранява като нишесте в различни растителни части, включително корени и семена. Нишестето е запазената форма на захари в растенията и се състои от глюкозни мономери, които са свързани с α1-4 или 1-6 гликозидни връзки. Нишестето в семената осигурява храна за ембриона, тъй като той покълва, докато нишестето, което се консумира от хората, се разгражда от ензимите на по-малки молекули, като малтоза и глюкоза. След това клетките могат да абсорбират глюкозата.

Общи полизахариди

Гликогенът е форма на съхранение на глюкоза при хора и други гръбначни животни. Състои се от мономери на глюкозата. Гликогенът е животинският еквивалент на нишесте и е силно разклонена молекула, която обикновено се съхранява в черния дроб и мускулните клетки. Винаги, когато нивата на кръвната захар намаляват, гликогенът се разгражда, за да освободи глюкоза в процес, известен като гликогенолиза.

Целулозата е най-разпространеният естествен биополимер. Клетъчната стена на растенията е направена предимно от целулоза и осигурява структурна подкрепа на клетката. Целулозата се състои от глюкозни мономери, които са свързани с β 1-4 гликозидни връзки. Всеки друг глюкозен мономер в целулозата се преобръща и мономерите се опаковат плътно като удължени дълги вериги. Това придава на целулозата твърдост и висока якост на опън - което е толкова важно за растителните клетки.

Полизахариди: В целулозата глюкозните мономери са свързани в неразклонени вериги чрез β 1-4 гликозидни връзки. Поради начина на свързване на глюкозните субединици, всеки мономер на глюкозата се преобръща спрямо следващия, което води до линейна влакнеста структура.

Въглехидратна функция

Въглехидратите изпълняват различни функции при различните животни. Членестоногите имат външен скелет, екзоскелетът, който защитава техните вътрешни части на тялото. Този екзоскелет е направен от хитин, който е полизахарид-съдържащ азот. Той е направен от повтарящи се единици от N-ацетил-β-d-глюкозамин, модифицирана захар. Хитинът също е основен компонент на гъбичните клетъчни стени.

Значение на въглехидратите

Въглехидратите са основен клас биологични макромолекули, които са съществена част от нашата диета и осигуряват енергия на тялото.

Цели на обучението

Опишете ползите, предоставяни на организмите от въглехидратите

Основни продукти за вкъщи

Ключови точки

  • Въглехидратите осигуряват енергия на тялото, особено чрез глюкоза, проста захар, която се съдържа в много основни храни.
  • Въглехидратите съдържат разтворими и неразтворими елементи; неразтворимата част е известна като фибри, които насърчават редовното движение на червата, регулират скоростта на консумация на кръвна глюкоза и също помагат за премахването на излишния холестерол от тялото.
  • Като непосредствен източник на енергия, глюкозата се разгражда по време на процеса на клетъчно дишане, което произвежда АТФ, енергийната валута на клетката.
  • Тъй като въглехидратите са важна част от човешкото хранене, елиминирането им от диетата не е най-добрият начин за отслабване.

Основни термини

  • въглехидрати: Захар, нишесте или целулоза, която е хранителен източник на енергия за животно или растение; захарид.
  • глюкоза: прост монозахарид (захар) с молекулярна формула C6H12O6; той е основен източник на енергия за клетъчния метаболизъм
  • ATP: Нуклеотид, който се среща в мускулната тъкан и се използва като източник на енергия в клетъчните реакции и при синтеза на нуклеинови киселини. ATP е съкращението за аденозин трифосфат.

Ползи от въглехидратите

Биологичните макромолекули са големи молекули, които са необходими за живота и са изградени от по-малки органични молекули. Един основен клас биологични макромолекули са въглехидратите, които допълнително се разделят на три подтипа: монозахариди, дизахариди и полизахариди. Въглехидратите всъщност са съществена част от нашата диета; зърнените храни, плодовете и зеленчуците са естествени източници на въглехидрати. Важно е, че въглехидратите осигуряват енергия на тялото, особено чрез глюкоза, проста захар, която е компонент на нишестето и съставка на много основни храни.

Въглехидрати: Въглехидратите са биологични макромолекули, които допълнително се разделят на три подтипа: монозахариди, дизахариди и полизахариди. Както всички макромолекули, въглехидратите са необходими за живота и са изградени от по-малки органични молекули.

Въглехидрати в храненето

Въглехидратите са спорна тема в диетичния свят. Хората, които се опитват да отслабнат, често избягват въглехидратите, а някои диети напълно забраняват консумацията на въглехидрати, като твърдят, че нисковъглехидратната диета помага на хората да отслабват по-бързо. Въглехидратите обаче са били важна част от човешката диета в продължение на хиляди години; артефакти от древни цивилизации показват наличието на пшеница, ориз и царевица в складовете на нашите предци.