Въглехидратите са съединенията, които осигуряват енергия на живите клетки. Те са съединения от въглерод, водород и кислород със съотношение два водорода за всеки кислороден атом. Въглехидратите, които използваме като храни, произхождат от фотосинтезата на растенията. Те приемат формата на захари, нишесте и целулоза.

Името въглехидрат означава "напоен въглерод" или въглерод с прикрепени водни молекули. Много въглехидрати имат емпирични формули, което би означавало около равен брой молекули въглерод и вода. Например, глюкозната формула C6H12O6 предполага шест въглеродни атома и шест молекули вода.

Захарите са въглехидратите, които се използват директно за снабдяване с енергия на живите организми. Ключова група захари има молекулната формула C6H12O6. Тази група включва глюкоза, която може да съществува под формата на права верига или пръстен. Други са фруктоза, галактоза и маноза. Такива захари се наричат ​​монозахариди.

Двойките пръстеновидни захари могат да се свържат, за да образуват дизахариди като обикновена трапезна захар (захароза), лактоза и малтоза. По-сложни свързани структури образуват полизахариди.

Пентозните захари рибоза и дезоксирибоза са важни в структурата на нуклеиновите киселини като ДНК и РНК.

Нишестетата са въглехидрати, в които се свързват 300 до 1000 глюкозни единици. Това е полизахарид, който растенията използват, за да съхраняват енергия за по-късна употреба. Нишестето се образува в зърна с неразтворим външен слой, които остават в клетката, където се образува, докато енергията не е необходима. Тогава той може да бъде разделен на разтворими глюкозни единици. Нишестето е по-малко от целулозните единици и може да се използва по-лесно за енергия. При животните еквивалентът на нишесте е гликогенът, който може да се съхранява в мускулите или в черния дроб за по-нататъшна употреба.

енергийни източници

Храни като картофи, ориз, царевица и пшеница съдържат нишестени гранули, които са важни енергийни източници за хората. Човешкият храносмилателен процес разгражда нишестетата на глюкозни единици с помощта на ензими и тези молекули глюкоза могат да циркулират в кръвния поток като източник на енергия. Tillery и др. посочват интересен пример за този ензимно-катализиран процес на разграждане. Ако дъвчете парче хляб за известно време, то ще започне да има сладък вкус, тъй като ензимите в слюнката вече започват да разграждат нишестето до глюкоза, захар.

Целулозата е форма на въглехидрати, при която около 1500 глюкозни пръстена се свързват. Той е основната съставка на клетъчните стени в живите организми. Дървесината е предимно целулоза, което прави целулозата най-разпространеният вид органично съединение на Земята.

Целулозните молекули са склонни да бъдат прави вериги, а влакната, получени от колекции от целулозни молекули, имат силата да образуват поддържащите структури на растенията. Въпреки че човешкото храносмилане не може да разгради целулозата за употреба като храна, животни като говеда и термити разчитат на енергийното съдържание на целулозата. Те имат протозои и бактерии с необходимите ензими в храносмилателната си система. Целулозата в човешката диета е необходима за фибрите.

И нишестето, и целулозата са въглехидрати, които са класифицирани като полизахариди, тъй като са съставени от вериги от молекули на глюкозата. Докато те са подобни, нишестето може да се използва като енергийни източници от човешкото тяло, докато целулозата не може. Ензимите са важни в метаболизма на храните и тези ензими са много специфични. Те донякъде приличат на ключове, които отговарят на геометрията на нишестените връзки, но не и тези на целулозните връзки.