Koolhydraten chemische structuur, classificatie en functies

De Koolhydraten, Koolhydraten of sacchariden zijn organische moleculen die energie opslaan in levende wezens. Ze zijn de meest voorkomende biomoleculen en omvatten: suikers, zetmeel en cellulose, onder andere verbindingen in levende organismen.

De organismen die fotosynthese uitvoeren (planten, algen en sommige bacteriën) zijn de belangrijkste koolhydraatproducenten in de natuur. De structuur van deze sacchariden kan lineair of vertakt, eenvoudig of samengesteld en kan ook worden geassocieerd met biomoleculen van een andere klasse.

Koolhydraten kunnen bijvoorbeeld deelnemen aan eiwitten om glycoproteïnen te vormen. Ze kunnen ook worden geassocieerd met lipidemoleculen die dus glycolipiden vormen, biomoleculen die de structuur van biologische membranen vormen. Koolhydraten zijn ook aanwezig in de structuur van nucleïnezuren.

Alle levende wezens hebben hun cellen bedekt door een dichte laag complexe koolhydraten. Koolhydraten worden gevormd door monosachariden, kleine moleculen gevormd door drie tot negen koolstofatomen verenigd tot hydroxyl (-oH) groepen, die kunnen variëren in grootte en configuratie.

Chemische structuur

Koolhydraten worden gevormd door koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen. De meeste hiervan kunnen worden weergegeven door de empirische formule (CH2O) N, waarbij N het aantal koolstofatomen in de molecuul is. Met andere woorden, de koolstof-, waterstof- en zuurstofverhouding is 1: 2: 1 in koolhydraatmoleculen.

Deze formule verklaart de oorsprong van de term "koolhydraat" omdat de componenten koolstofatomen ("carbo") en wateratomen zijn (daarom "Hydrate"). Hoewel koolhydraten voornamelijk worden gevormd door deze drie atomen, zijn er enkele koolhydraten met stikstof, fosfor of zwavel.

In zijn basisvorm zijn koolhydraten eenvoudige of monosaccharidesuikers. Deze eenvoudige suikers kunnen met elkaar worden gecombineerd om complexere koolhydraten te vormen.

De combinatie van twee eenvoudige suikers is een disaccharide. Oligosachariden bevatten tussen twee tot tien eenvoudige suikers en polysachariden zijn de grootste koolhydraten, gevormd door meer dan tien monosacharide -eenheden.

Het kan u van dienst zijn: fenolen of fenolverbindingen: eigenschappen, typen, toepassingen

De structuur van koolhydraten bepaalt hoe energie wordt opgeslagen in hun links tijdens hun vorming door fotosynthese, en ook hoe deze links worden verbroken tijdens cellulaire ademhaling.

Classificatie

Monosachariden

Monosachariden zijn de elementaire eenheden van koolhydraten, dus ze zijn de eenvoudigste structuur van een saccharide. Fysiek zijn monosachariden kristallijne vaste stoffen zonder kleur. De meeste hebben een zoete smaak.

Vanuit chemisch oogpunt kunnen monosachariden aldehyden of ketonen zijn, afhankelijk van waar de carbonylgroep (C = O) zich bevindt in lineaire koolhydraten. Structureel kunnen monosachariden lineaire ketens of gesloten ringen vormen.

Omdat monosachariden hydroxylgroepen hebben, zijn de meeste oplosbaar in water en onoplosbaar in niet-polaire oplosmiddelen.

Afhankelijk van het aantal koolstofatomen in zijn structuur, zal een monosacharide verschillende namen hebben, bijvoorbeeld: Triosa (als je 3 atomen van C hebt), pentose (als je 5c hebt) enzovoort.

Disacchariden

Disacchariden zijn dubbele suikers die worden gevormd door twee monosachariden samen te voegen in een chemisch proces dat dehydratatie -synthese wordt genoemd, omdat een watermolecuul verloren gaat tijdens de reactie. Het staat ook bekend als een condensatiereactie.

Aldus is een disaccharide elke stof die bestaat uit twee eenvoudige suikermoleculen (monosachariden) die aan elkaar zijn gekoppeld via een glycosidische link.

Zuren hebben het vermogen om deze bindingen te verbreken, om deze reden kunnen disacchariden in de maag worden verteerd.

Disacchariden zijn over het algemeen oplosbaar in water en snoep wanneer ze worden ingenomen. De drie belangrijkste disacchariden zijn sucrose, lactose en maltose: sucrose komt van de unie van glucose en fructose; Lactose komt uit de vereniging van glucose en galactose; en de maltose komt van de vereniging van twee glucosemoleculen.

Oligosachariden

Oligosachariden zijn complexe polymeren gevormd door weinig eenvoudige suikerseenheden, dat wil zeggen tussen 3 en 9 monosacchariden.

De reactie is hetzelfde dat de disacchariden vormt, maar ook komt van de breuk van meer complexe suikermoleculen (polysachariden).

Het kan je van dienst zijn: Quintana Roo Flora en Fauna

De meeste oligosachariden worden gevonden in planten en fungeren als een oplosbare vezel, die kan helpen bij het voorkomen van constipatie. Mensen bezitten echter niet de enzymen om ze meestal te verteren, met uitzondering van de maltotriosa.

Om deze reden kunnen oligosachariden die aanvankelijk niet in de dunne darm worden verteerd, worden afgebroken door de bacteriën die normaal de dikke darm bewonen door een gistingsproces. Prebiotica vervullen deze functie, dienen als voedsel voor nuttige bacteriën.

Polysachariden

Polysachariden zijn de grootste polymeren, worden gevormd door meer dan 10 (maximaal duizenden) monosaccharide -eenheden gerangschikt op een lineaire of vertakte manier. De variaties in de ruimtelijke opstelling geven de meerdere eigenschappen aan deze suikers.

Polysachariden kunnen bestaan ​​uit hetzelfde monosacharide of combinatie van verschillende monosachariden. Als ze worden gevormd door herhaalde eenheden van dezelfde suiker, worden ze homopolysachariden zoals glycogeen en zetmeel genoemd, die respectievelijk de opslagkoolhydraten van dieren en planten zijn.

Als het polysacharide bestaat uit eenheden van verschillende suikers worden heteropolysacchariden genoemd. De meerderheid bevat slechts twee verschillende eenheden en associëren meestal met eiwitten (glycoproteïnen, zoals bloedplasma gammaglobuline) of lipiden (glycolipiden, zoals gangliasiden).

Functie

De vier belangrijkste functies van koolhydraten zijn: energie bieden, energie opslaan, macromoleculen bouwen en eiwitten en vetafbraak vermijden.

Koolhydraten worden afgebroken door de spijsvertering in eenvoudige suikers. Deze worden geabsorbeerd door de dunne darmcellen en worden getransporteerd naar alle cellen van het lichaam waar ze zullen worden geoxideerd om energie te verkrijgen in de vorm van adenosinetryfosfaat (ATP).

Suikermoleculen die op een bepaald moment niet worden gebruikt bij de energieproductie, worden opgeslagen als onderdeel van reservepolymeren zoals glycogeen en zetmeel.

Kan u van dienst zijn: TRIBRASTISCH: Kenmerken en laagvorming

Nucleotiden, de fundamentele eenheden van nucleïnezuren, hebben glucosemoleculen in hun structuur. Verschillende belangrijke eiwitten worden geassocieerd met koolhydraatmoleculen, bijvoorbeeld: het stimulerende follikelhormoon (FSH) dat tussenbeide komt in het ovulatieproces.

Omdat koolhydraten de belangrijkste energiebron zijn, voorkomt hun snelle afbraak dat andere biomoleculen worden afgebroken om energie te verkrijgen. Dus wanneer suikerspiegels normaal zijn, worden eiwitten en lipiden beschermd tegen afbraak.

Sommige koolhydraten zijn in water oplosbaar, ze functioneren als fundamenteel voedsel in vrijwel iedereen en de oxidatie van deze moleculen is het belangrijkste energieproductiepad in de meeste niet -fotosynthetische cellen.

Onoplosbare koolhydraten worden geassocieerd om meer complexe structuren te vormen die als bescherming dienen. Bijvoorbeeld: cellulose vormt de wand van plantencellen samen met hemicellulous en pectine. De chitine vormt de schimmelcelwand en het geleedpotige exoskelet.

Ook vormt de peptidoglycan de celwand van bacteriën en cyanobacteriën. Het bindweefsel van dieren en skeletgewrichten wordt gevormd door polysachariden.

Veel koolhydraten zijn covalent gekoppeld aan eiwitten of lipiden die complexere structuren vormen, GlyConjugado genoemd. Deze complexen werken als labels die de intracellulaire locatie of de metabole bestemming van deze moleculen bepalen

Referenties

1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, g. & Strayer, L. (2015). Biochemie (8e ed.)). W. H. Freeman en bedrijf.
2. Campbell, n. & Reece, j. (2005). Biologie (2e ed.) Pearson Education.
3. Maughan, r. (2009). Koolhydraat metabolisme. Chirurgie, 27(1), 6-10.
4. Nelson, D., Cox, m. & Lehninger, een. (2013). Lehninger -principes van biochemie (6^e)). W.H. Freeman en bedrijf.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologie (7e ed.) Cengage leren.