Struktur Kimia Karbohidrat, Klasifikasi dan Fungsi

The Karbohidrat, karbohidrat atau sakarida, adalah molekul organik yang menyimpan tenaga dalam makhluk hidup. Mereka adalah biomolekul yang paling banyak dan termasuk: gula, kanji dan selulosa, antara sebatian lain yang terdapat dalam organisma hidup.

Organisma yang melakukan fotosintesis (tumbuh -tumbuhan, alga dan beberapa bakteria) adalah pengeluar karbohidrat utama. Struktur sakarida ini boleh linear atau bercabang, sederhana atau sebatian dan juga boleh dikaitkan dengan biomolekul kelas lain.

Sebagai contoh, karbohidrat boleh menyertai protein untuk membentuk glikoprotein. Mereka juga boleh dikaitkan dengan molekul lipid sehingga membentuk glikolipid, biomolekul yang membentuk struktur membran biologi. Karbohidrat juga terdapat dalam struktur asid nukleik.

Semua makhluk hidup mempunyai sel -sel mereka yang diliputi oleh lapisan karbohidrat kompleks yang padat. Karbohidrat dibentuk oleh monosakarida, molekul kecil yang dibentuk oleh tiga hingga sembilan atom karbon bersatu dengan kumpulan hidroksil (-OH), yang boleh bervariasi dalam saiz dan konfigurasi.

Struktur kimia

Karbohidrat dibentuk oleh atom karbon, hidrogen dan oksigen. Kebanyakannya boleh diwakili oleh formula empirikal (CH2O) n, di mana n adalah bilangan karbon dalam molekul. Dengan kata lain, nisbah karbon, hidrogen dan oksigen ialah 1: 2: 1 dalam molekul karbohidrat.

Formula ini menerangkan asal -usul istilah "karbohidrat" kerana komponen adalah atom karbon ("karbo") dan atom air (oleh itu, "hidrat"). Walaupun karbohidrat terutamanya dibentuk oleh ketiga -tiga atom ini, terdapat beberapa karbohidrat dengan nitrogen, fosfor atau sulfur.

Dalam bentuk asasnya, karbohidrat adalah gula sederhana atau monosakarida. Gula mudah ini boleh digabungkan antara satu sama lain untuk membentuk karbohidrat yang lebih kompleks.

Gabungan dua gula mudah adalah disaccharide. Oligosakarida mengandungi antara dua hingga sepuluh gula mudah, dan polysaccharides adalah karbohidrat terbesar, dibentuk oleh lebih daripada sepuluh unit monosakarida.

Ia boleh melayani anda: fenol atau sebatian fenolik: sifat, jenis, aplikasi

Struktur karbohidrat menentukan bagaimana tenaga disimpan dalam pautan mereka semasa pembentukannya oleh fotosintesis, dan juga bagaimana pautan ini dipecahkan semasa pernafasan selular.

Klasifikasi

Monosakarida

Monosakarida adalah unit asas karbohidrat, jadi mereka adalah struktur paling mudah dari sakarida. Secara fizikal, monosakarida adalah pepejal kristal tanpa warna. Sebilangan besar mempunyai rasa manis.

Dari sudut pandang kimia, monosakarida boleh menjadi aldehid atau keton, bergantung pada tempat kumpulan karbonil (c = o) terletak di karbohidrat linear. Secara struktural, monosakarida boleh membentuk rantai linear atau cincin tertutup.

Kerana monosakarida mempunyai kumpulan hidroksil, kebanyakannya larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut bukan polar.

Bergantung pada bilangan karbon dalam strukturnya, monosakarida akan mempunyai nama yang berbeza, contohnya: triosa (jika anda mempunyai 3 atom c), pentose (jika anda mempunyai 5c) dan sebagainya.

Disaccharides

Disaccharides adalah gula berganda yang dibentuk oleh dua monosakarida dalam proses kimia yang disebut sintesis dehidrasi, kerana molekul air hilang semasa reaksi. Ia juga dikenali sebagai tindak balas pemeluwapan.

Oleh itu, disaccharide adalah bahan yang terdiri daripada dua molekul gula mudah (monosakarida) yang dikaitkan antara satu sama lain melalui pautan glikosid.

Asid mempunyai keupayaan untuk memecahkan ikatan ini, oleh sebab itu, disaccharides dapat dicerna di dalam perut.

Disaccharides biasanya larut dalam air dan gula -gula ketika mereka ditelan. Tiga disaccharides utama adalah sukrosa, laktosa dan maltosa: sukrosa berasal dari kesatuan glukosa dan fruktosa; Laktosa berasal dari kesatuan glukosa dan galaktosa; Dan maltosa berasal dari kesatuan dua molekul glukosa.

Oligosakarida

Oligosakarida adalah polimer kompleks yang dibentuk oleh beberapa unit gula mudah, iaitu, antara 3 hingga 9 monosakarida.

Reaksi adalah sama yang membentuk disakarida, tetapi juga datang dari pecah molekul gula yang lebih kompleks (polysaccharides).

Ia boleh melayani anda: Quintana Roo Flora dan Fauna

Sebilangan besar oligosakarida ditemui di tumbuh -tumbuhan dan bertindak sebagai serat larut, yang dapat membantu mencegah sembelit. Walau bagaimanapun, manusia tidak mempunyai enzim untuk mencerna mereka kebanyakannya, kecuali maltotriosa.

Atas sebab ini, oligosakarida yang tidak dicerna pada usus kecil, boleh direndahkan oleh bakteria yang biasanya mendiami usus besar melalui proses penapaian. Prebiotik memenuhi fungsi ini, berfungsi sebagai makanan untuk bakteria yang bermanfaat.

Polysaccharides

Polysaccharides adalah polimer terbesar, dibentuk oleh lebih daripada 10 (sehingga ribuan) unit monosakarid yang diatur dengan cara linear atau bercabang. Variasi dalam pelupusan ruang adalah apa yang memberikan pelbagai sifat kepada gula ini.

Polysaccharides boleh terdiri daripada monosakarida yang sama atau gabungan monosakarida yang berbeza. Jika mereka dibentuk oleh unit berulang gula yang sama, mereka dipanggil homopolysaccharides seperti glikogen dan kanji, yang merupakan karbohidrat penyimpanan haiwan dan tumbuhan, masing -masing.

Sekiranya polisakarida terdiri daripada unit gula yang berbeza dipanggil heteropolysaccharides. Majoriti hanya mengandungi dua unit yang berbeza dan biasanya dikaitkan dengan protein (glikoprotein, seperti plasma darah gammaglobulin) atau lipid (glikolipid, seperti gangliasids).

Fungsi

Empat fungsi utama karbohidrat adalah: menyediakan tenaga, menyimpan tenaga, membina makromolekul dan mengelakkan protein dan kemerosotan lemak.

Karbohidrat direndahkan oleh pencernaan dalam gula sederhana. Ini diserap oleh sel -sel usus nipis dan diangkut ke semua sel badan di mana mereka akan dioksidakan untuk mendapatkan tenaga dalam bentuk adenosine tryphosphate (ATP).

Molekul gula yang tidak digunakan dalam pengeluaran tenaga pada masa tertentu disimpan sebagai sebahagian daripada polimer rizab seperti glikogen dan kanji.

Boleh melayani anda: Tribrastik: Ciri -ciri dan Pembentukan Lapisan

Nukleotida, unit asas asid nukleik, mempunyai molekul glukosa dalam struktur mereka. Beberapa protein penting dikaitkan dengan molekul karbohidrat, contohnya: hormon folikel yang merangsang (FSH) yang campur tangan dalam proses ovulasi.

Kerana karbohidrat adalah sumber tenaga utama, kemerosotan pesat mereka menghalang biomolekul lain daripada degradasi untuk mendapatkan tenaga. Oleh itu, apabila paras gula adalah normal, protein dan lipid dilindungi dari kemerosotan.

Sesetengah karbohidrat adalah larut air, mereka berfungsi sebagai makanan asas dalam semua orang dan pengoksidaan molekul ini adalah laluan pengeluaran tenaga utama di kebanyakan sel bukan fotosintesis.

Karbohidrat yang tidak larut dikaitkan untuk membentuk struktur yang lebih kompleks yang berfungsi sebagai perlindungan. Contohnya: Selulosa membentuk dinding sel tumbuhan bersama -sama dengan hemisum dan pektin. Chitin membentuk dinding sel kulat dan exoskeleton arthropod.

Juga, peptidoglycan membentuk dinding sel bakteria dan cyanobacteria. Tisu penghubung haiwan dan sendi rangka dibentuk oleh polysaccharides.

Banyak karbohidrat kovalen dikaitkan dengan protein atau lipid yang membentuk struktur yang lebih kompleks, yang dipanggil glyconjugado. Kompleks ini bertindak sebagai label yang menentukan lokasi intrasel atau destinasi metabolik molekul ini

Rujukan

1. Berg, j., Tymoczko, j., Gatto, g. & Strayer, l. (2015). Biokimia (8th ed.). W. H. Freeman dan Syarikat.
2. Campbell, n. & Reece, J. (2005). Biologi (Edisi ke -2.) Pendidikan Pearson.
3. Maughan, r. (2009). Metabolisme karbohidrat. Pembedahan, 27(1), 6-10.
4. Nelson, d., Cox, m. & Lehninger, a. (2013). Prinsip Biokimia Lehninger (6^th). W.H. Freeman dan Syarikat.
5. Salomo, e., Berg, l. & Martin, D. (2004). Biologi (Edisi ke -7.) Pembelajaran Cengage.