Chemia węglowodanów

Węglowodany lub sacharydy są najliczniejszą klasą biomolekuły. Węglowodany są wykorzystywane do magazynowania energii, chociaż pełnią również inne ważne funkcje. Jest to przegląd chemii węglowodanów, w tym spojrzenie na rodzaje węglowodanów, ich funkcje i klasyfikację węglowodanów.

Wszystkie węglowodany zawierają te same trzy elementy, niezależnie od tego, czy są to proste cukry, skrobie lub inne polimery. Te elementy to:

• Węgiel (DO)
• Wodór (H)
• Tlen (O)

Różne węglowodany są tworzone przez sposób, w jaki te pierwiastki łączą się ze sobą i liczbę każdego rodzaju atomu. Zwykle stosunek atomów wodoru do atomów tlenu wynosi 2: 1, co jest takie samo jak stosunek w wodzie.

Słowo „węglowodan” pochodzi od greckiego słowa Sakharon, co oznacza „cukier”. W chemii węglowodany są powszechną klasą proste związki organiczne. Węglowodan to aldehyd lub keton, który ma dodatkowe grupy hydroksylowe. Nazywa się najprostsze węglowodany monosacharydy, które mają podstawową strukturę (C · H₂O)_n, gdzie n wynosi trzy lub więcej.

Dwa monosacharydy łączą się, tworząc disacharyd. Nazywa się monosacharydy i disacharydy cukry i zazwyczaj mają nazwy kończące się przyrostkiem -ose. Więcej niż dwa monosacharydy łączą się ze sobą, tworząc oligosacharydy i polisacharydy.

W codziennym użyciu słowo „węglowodany” odnosi się do każdego pokarmu zawierającego wysoki poziom cukrów lub skrobi. W tym kontekście węglowodany obejmują cukier stołowy, galaretkę, chleb, płatki zbożowe i makaron, chociaż te produkty spożywcze mogą zawierać inne związki organiczne. Na przykład płatki zbożowe i makaron zawierają również pewien poziom białka.

Węglowodany pełnią kilka funkcji biochemicznych:

• Monosacharydy służą jako paliwo do metabolizmu komórkowego.
• Monosacharydy stosuje się w kilku reakcjach biosyntezy.
• Monosacharydy można przekształcić w polisacharydy zajmujące mało miejsca, takie jak glikogen i skrobia. Cząsteczki te zapewniają zmagazynowaną energię komórek roślinnych i zwierzęcych.
• Węglowodany są wykorzystywane do tworzenia elementów strukturalnych, takich jak chityna u zwierząt i celuloza w roślinach.
• Węglowodany i modyfikowane węglowodany są ważne dla zapłodnienia organizmu, rozwoju, krzepnięcia krwi i funkcji układu odpornościowego.

• Monosacharydy: glukoza, fruktoza, galaktoza
• Disacharydy: sacharoza, laktoza
• Polisacharydy: chityna, celuloza

Do klasyfikacji monosacharydów stosowane są trzy cechy:

• Liczba atomów węgla w cząsteczce
• Lokalizacja grupy karbonylowej
• The chiralność węglowodanów
• Aldose - monosacharyd, w którym grupą karbonylową jest aldehyd
• Keton - monosacharyd, w którym grupą karbonylową jest keton
• Trioza - monosacharyd z 3 atomami węgla
• Tetrose - monosacharyd z 4 atomami węgla
• Pentose - monosacharyd z 5 atomami węgla
• Heksoza - monosacharyd o 6 atomach węgla
• Aldoheksoza - 6-węglowy aldehyd (np. Glukoza)
• Aldopentoza - 5-węglowy aldehyd (np. Ryboza)
• Ketoheksoza - 6-węglowa heksoza (np. Fruktoza)

ZA monosacharyd oznacza D lub L, w zależności od orientacji asymetrycznego węgla zlokalizowanego najdalej od grupy karbonylowej. W cukrze D grupa hydroksylowa znajduje się po prawej stronie cząsteczki, gdy jest zapisana jako projekcja Fischera. Jeśli grupa hydroksylowa znajduje się po lewej stronie cząsteczki, jest to cukier L.