3.4: Co to są węglowodany?

Przegląd

Węglowodany są niezbędnymi cząsteczkami biologicznymi zbudowanymi z atomów węgla, wodoru i tlenu, często w stosunku 1:2:1. Występują jako proste lub złożone struktury i są niezbędne do metabolizmu i magazynowania energii.

Konwencja nazewnictwa węglowodanów

Wszystkie węglowodany są cukrami, zwanymi również sacharydami. Jednak w zależności od ich długości i złożoności węglowodany można podzielić na cukrów prostych, disacharydy i polisacharydy. Cukrów prostych nazywane są również cukrami prostymi. Polisacharydy są określane jako węglowodany złożone. Są to polimery, ponieważ są zbudowane z powtarzających się jednostek cukrów prostych.

Jednym z najprostszych cukrów jest glukoza. Składa się z sześciu atomów węgla, 12 wodorów i sześciu tlenu (tj. C₆H₁₂O₆). Glukoza ma pojedynczą jednostkę cukru i dlatego jest cukrem monosacharydowym. Nawet tak prosta cząsteczka ma kilka wariantów (izomerów), w zależności od orientacji poszczególnych atomów w przestrzeni. Na przykład, jeśli grupa hydroksylowa (-OH) na liczbie atomów węgla pięć wskazuje w prawo, mówimy o D-glukozie, jeśli wskazuje w lewo, jest to L-glukoza. Te dwie cząsteczki są enancjomerami, lustrzanymi odbiciami siebie nawzajem.

Reprezentacja cząsteczki jako struktury pierścieniowej nazywa się projekcją Hawortha. Ujawnia inną opcję rozmieszczenia atomów w cząsteczce glukozy. Zidentyfikuj węgiel, który wcześniej przenosił grupę karboksylową (1 w glukozie, 2 we fruktozie). Jeśli grupa hydroksylowa na tym węglu jest skierowana w dół, mówi się, że jest to forma α. Jeśli grupa hydroksylowa jest skierowana do góry, jest to forma β.

Monosacharydy są również klasyfikowane na podstawie liczby atomów węgla. Na przykład pentozy mają pięć atomów węgla, a heksozy sześć. Ponadto cukrów prostych klasyfikuje się ze względu na położenie ich grupy karbonylowej (podwójne wiązanie węgiel-tlen). Aldoza ma pojedynczą końcową grupę aldehydową (-CH=O), podczas gdy ketoza ma pojedynczą grupę karbonylową umieszczoną w środku cząsteczki.

Te różne systemy klasyfikacji i konwencje nazewnictwa można łączyć. Na przykład fruktoza jest ketoheksozą – cukrem z pięcioma atomami węgla, a grupa karboksylowa znajduje się na węglu, który nie znajduje się na końcu cząsteczki.

Disacharyd powstaje, gdy dwa monosacharydy są połączone syntezą odwodnienia. Powszechnym disacharydem jest sacharoza. Składa się z dwóch cukrów prostych, α-glukozy i β-fruktozy. Sacharoza to zwykły cukier domowy, zwykle pochodzący z trzciny cukrowej lub buraków cukrowych.

Kiedy łączy się więcej niż dwa cukrów prostych, tworzy polisacharyd. Celuloza jest powszechnym polisacharydem, który jest zbudowany z monomerów glukozy. Jest nierozpuszczalny i stanowi budulec ścian komórkowych i włókien w roślinach. Twoja bawełniana koszulka jest wykonana z cukru!