Karbohydrater kjemisk struktur, klassifisering og funksjoner

De Karbohydrater, karbohydrater eller sakkarider, er organiske molekyler som lagrer energi i levende vesener. De er de mest tallrike biomolekylene og inkluderer: sukker, stivelse og cellulose, blant andre forbindelser som finnes i levende organismer.

Organismene som utfører fotosyntese (planter, alger og noen bakterier) er de viktigste karbohydratprodusentene i naturen. Strukturen til disse sakkaridene kan være lineær eller forgrenet, enkel eller sammensatt og kan også være assosiert med biomolekyler i en annen klasse.

For eksempel kan karbohydrater slå sammen proteiner for å danne glykoproteiner. De kan også være assosiert med lipidmolekyler og dermed danne glykolipider, biomolekyler som danner strukturen til biologiske membraner. Karbohydrater er også til stede i strukturen til nukleinsyrer.

Alle levende vesener har cellene sine dekket av et tett lag med komplekse karbohydrater. Karbohydrater dannes av monosakkarider, små molekyler dannet av tre til ni karbonatomer forenet til hydroksyl (-OH) grupper, som kan variere i størrelse og konfigurasjon.

Kjemisk struktur

Karbohydrater dannes av karbon-, hydrogen- og oksygenatomer. De fleste av disse kan være representert med den empiriske formelen (CH2O) N, hvor N er antall karbonatomer i molekylet. Med andre ord, karbon-, hydrogen- og oksygenforholdet er 1: 2: 1 i karbohydratmolekyler.

Denne formelen forklarer opprinnelsen til begrepet "karbohydrat" ettersom komponentene er karbonatomer ("karbo") og vannatomer (derfor "hydrat"). Selv om karbohydrater hovedsakelig dannes av disse tre atomene, er det noen karbohydrater med nitrogen, fosfor eller svovel.

I sin grunnleggende form er karbohydrater enkle eller monosakkarid -sukkerarter. Disse enkle sukkerene kan kombineres med hverandre for å danne mer komplekse karbohydrater.

Kombinasjonen av to enkle sukkerarter er et disakkarid. Oligosakkarider inneholder mellom to til ti enkle sukkerarter, og polysakkarider er de største karbohydrater, dannet av mer enn ti monosakkaridenheter.

Det kan tjene deg: fenoler eller fenolforbindelser: egenskaper, typer, applikasjoner

Strukturen til karbohydrater bestemmer hvordan energi lagres i koblingene sine under dannelsen ved fotosyntesen, og også hvordan disse koblingene brytes under cellulær respirasjon.

Klassifisering

Monosakkarider

Monosakkarider er de elementære enhetene i karbohydrater, så de er den enkleste strukturen i et sakkarid. Fysisk er monosakkarider krystallinske faste stoffer uten farge. De fleste har en søt smak.

Fra det kjemiske synspunktet kan monosakkarider være aldehyder eller ketoner, avhengig av hvor karbonylgruppen (C = O) er lokalisert i lineære karbohydrater. Strukturelt sett kan monosakkarider danne lineære kjeder eller lukkede ringer.

Fordi monosakkarider har hydroksylgrupper, er de fleste oppløselige i vann og uoppløselig i ikke-polare løsningsmidler.

Avhengig av antall karbonatomer i strukturen, vil et monosakkarid ha forskjellige navn, for eksempel: triosa (hvis du har 3 atomer c), pentose (hvis du har 5c) og så videre.

Disakkarider

Disakkarider er dobbelt sukker som er dannet av sammen to monosakkarider i en kjemisk prosess som kalles dehydreringssyntese, fordi et vannmolekyl går tapt under reaksjonen. Det er også kjent som en kondensasjonsreaksjon.

Dermed er et disakkarid ethvert stoff som består av to enkle sukkermolekyler (monosakkarider) knyttet til hverandre gjennom en glykosidisk kobling.

Syrer har evnen til å bryte disse bindingene, av denne grunn kan disakkarider fordøyes i magen.

Disakkarider er generelt oppløselige i vann og søtsaker når de blir inntatt. De tre viktigste disakkaridene er sukrose, laktose og maltose: sukrose kommer fra foreningen av glukose og fruktose; Laktose kommer fra foreningen av glukose og galaktose; Og maltosen kommer fra foreningen av to glukosemolekyler.

Oligosakkarider

Oligosakkarider er komplekse polymerer dannet av få enkle sukkerenheter, det vil si mellom 3 til 9 monosakkarider.

Reaksjonen er den samme som danner disakkaridene, men kommer også fra brudd på mer komplekse sukkermolekyler (polysakkarider).

Det kan tjene deg: Quintana Roo Flora og Fauna

De fleste oligosakkarider finnes i planter og fungerer som en oppløselig fiber, noe som kan bidra til å forhindre forstoppelse. Mennesker har imidlertid ikke enzymene for å fordøye dem stort sett, med unntak av maltotriosa.

Av denne grunn kan oligosakkarider som ikke opprinnelig blir fordøyd i tynntarmen, bli nedbrutt av bakteriene som normalt bebor tykktarmen gjennom en gjæringsprosess. Prebiotika oppfyller denne funksjonen, fungerer som mat for gunstige bakterier.

Polysakkarider

Polysakkarider er de største polymerene, er dannet av mer enn 10 (opptil tusenvis) monosakkaridenheter anordnet på en lineær eller forgrenet måte. Variasjonene i den romlige disposisjonen er det som gir flere egenskaper til disse sukkerene.

Polysakkarider kan være sammensatt av samme monosakkarid eller kombinasjon av forskjellige monosakkarider. Hvis de dannes av gjentatte enheter med samme sukker, kalles de homopolysakkarider som glykogen og stivelse, som er henholdsvis lagringskarbohydrater for dyr og planter.

Hvis polysakkaridet er sammensatt av enheter av forskjellige sukkerarter kalles heteropolysakkarider. Flertallet inneholder bare to forskjellige enheter og assosieres vanligvis med proteiner (glykoproteiner, for eksempel blodplasma -gammaglobulin) eller lipider (glykolipider, for eksempel gangliasider).

Funksjoner

De fire hovedfunksjonene til karbohydrater er: gi energi, lagringsenergi, bygge makromolekyler og unngå protein og fettnedbrytning.

Karbohydrater blir nedbrutt av fordøyelsen i enkle sukkerarter. Disse blir absorbert av de tynne tarmcellene og blir transportert til alle cellene i kroppen der de vil bli oksidert for å oppnå energi i form av adenosin tryfosfat (ATP).

Sukkermolekyler som ikke brukes i energiproduksjon på et gitt tidspunkt, lagres som en del av reservepolymerer som glykogen og stivelse.

Kan tjene deg: tribrastisk: egenskaper og lagdannelse

Nukleotider, de grunnleggende enhetene av nukleinsyrer, har glukosemolekyler i strukturen. Flere viktige proteiner er for eksempel assosiert med karbohydratmolekyler: den stimulerende follikkelhormonet (FSH) som griper inn i eggløsningsprosessen.

Fordi karbohydrater er den viktigste energikilden, forhindrer deres raske nedbrytning at andre biomolekyler blir nedbrutt for å oppnå energi. Når sukkernivået er normale, er proteiner og lipider beskyttet mot nedbrytning.

Noen karbohydrater er vannløselige, de fungerer som grunnleggende mat i praktisk talt alle, og oksidasjonen av disse molekylene er den viktigste energiproduksjonsveien i de fleste ikke -fotosyntetiske celler.

Uoppløselige karbohydrater er assosiert med å danne mer komplekse strukturer som fungerer som beskyttelse. For eksempel: Cellulose danner veggen til planteceller sammen med hemicellulous og pektin. Chitinet danner soppcelleveggen og leddyreksoskjelettet.

Peptidoglycan danner også celleveggen til bakterier og cyanobakterier. Bindevevet til dyr og skjelettledd dannes av polysakkarider.

Mange karbohydrater er kovalent knyttet til proteiner eller lipider som danner mer komplekse strukturer, kalt glyconjugado. Disse kompleksene fungerer som etiketter som bestemmer den intracellulære plasseringen eller den metabolske destinasjonen til disse molekylene

Referanser

1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, g. & Strayer, l. (2015). Biokjemi (8. utg.). W. H. Freeman og selskap.
2. Campbell, n. & Reece, J. (2005). Biologi (2. utg.) Pearson Education.
3. Maughan, r. (2009). Karbohydratmetabolisme. Kirurgi, 27(1), 6-10.
4. Nelson, d., Cox, m. & Lehninger, a. (2013). Lehninger prinsipper for biokjemi (6^th). W.H. Freeman og selskap.
5. Solomon, e., Berg, l. & Martin, D. (2004). Biologi (7. utg.) Cengage Learning.