Kohlenhydrate chemische Struktur, Klassifizierung und Funktionen

Der Kohlenhydrate, Kohlenhydrate oder Saccharide sind organische Moleküle, die Energie in Lebewesen speichern. Sie sind die am häufigsten vorkommenden Biomoleküle und umfassen: Zucker, Stärke und Cellulose, unter anderem in lebenden Organismen.

Die Organismen, die Photosynthese (Pflanzen, Algen und einige Bakterien) ausführen. Die Struktur dieser Saccharide kann linear oder verzweigt, einfach oder zusammengesetzt sein und auch mit Biomolekülen einer anderen Klasse verbunden sein.

Zum Beispiel können Kohlenhydrate Proteine ​​zusammenschließen, um Glykoproteine ​​zu bilden. Sie können auch mit Lipidmolekülen assoziiert sein, die so Glykolipide bilden, Biomoleküle, die die Struktur biologischer Membranen bilden. Kohlenhydrate sind auch in der Struktur von Nukleinsäuren vorhanden.

Alle Lebewesen haben ihre Zellen von einer dichten Schicht komplexer Kohlenhydrate bedeckt. Kohlenhydrate werden durch Monosaccharide gebildet, kleine Moleküle, die durch drei bis neun Kohlenstoffatome gebildet werden, die zu Hydroxylgruppen (-OH) zusammengefasst sind, die in Größe und Konfiguration variieren können.

Chemische Struktur

Kohlenhydrate werden durch Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome gebildet. Die meisten davon können durch die empirische Formel (CH2O) n dargestellt werden, wobei n die Anzahl der Kohlenstoffe im Molekül ist. Mit anderen Worten, das Verhältnis von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff beträgt 1: 2: 1 in Kohlenhydratmolekülen.

Diese Formel erklärt den Ursprung des Begriffs "Kohlenhydrat", da die Komponenten Kohlenstoffatome ("Carbo") und Wasseratome (daher "Hydrat" sind). Obwohl Kohlenhydrate hauptsächlich durch diese drei Atome gebildet werden, gibt es einige Kohlenhydrate mit Stickstoff, Phosphor oder Schwefel.

In seiner Grundform sind Kohlenhydrate einfach oder Monosaccharidzucker. Diese einfachen Zucker können miteinander kombiniert werden, um komplexere Kohlenhydrate zu bilden.

Die Kombination von zwei einfachen Zucker ist ein Disaccharid. Oligosaccharide enthalten zwischen zwei bis zehn einfachen Zucker, und Polysaccharide sind die größten Kohlenhydrate, die von mehr als zehn Monosaccharideinheiten gebildet werden.

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Die Struktur von Kohlenhydraten bestimmt, wie Energie während ihrer Bildung durch Photosynthese in ihren Verbindungen gespeichert wird und wie diese Verbindungen während der Zellatmung gebrochen werden.

Einstufung

Monosaccharide

Monosaccharide sind die Elementareinheiten von Kohlenhydraten, daher sind sie die einfachste Struktur eines Saccharids. Physikalisch sind Monosaccharide kristalline Feststoffe ohne Farbe. Die meisten haben einen süßen Geschmack.

Aus chemischer Sicht können Monosaccharide Aldehyde oder Ketone sein, je nachdem, wo sich die Carbonylgruppe (C = O) in linearen Kohlenhydraten befindet. Strukturell können Monosaccharide lineare Ketten oder geschlossene Ringe bilden.

Da Monosaccharide Hydroxylgruppen aufweisen, sind die meisten in Wasser löslich und in nicht-polaren Lösungsmitteln unlöslich.

Abhängig von der Anzahl der Karbons in seiner Struktur hat ein Monosaccharid unterschiedliche Namen, zum Beispiel: Triosa (wenn Sie 3 Atome C), Pentose (falls Sie 5c haben) usw.

Disaccharide

Disaccharide sind doppelte Zucker, die zusammen durch zwei Monosaccharide in einem chemischen Prozess gebildet werden, der als Dehydratationssynthese bezeichnet wird. Es ist auch als Kondensationsreaktion bekannt.

Somit ist ein Disaccharid eine Substanz, die aus zwei einfachen Zuckermolekülen (Monosaccharide) besteht, die durch eine glycosidische Verbindung miteinander verbunden sind.

Säuren haben die Fähigkeit, diese Bindungen zu brechen. Aus diesem Grund können Disaccharide im Magen verdaut werden.

Disaccharide sind im Allgemeinen in Wasser und Süßigkeiten löslich, wenn sie aufgenommen werden. Die drei Hauptdisakcharide sind Saccharose, Laktose und Maltose: Saccharose stammt aus der Vereinigung von Glukose und Fruktose; Laktose stammt aus der Vereinigung von Glukose und Galaktose; und die Maltose stammt aus der Vereinigung von zwei Glukosemolekülen.

Oligosaccharide

Oligosaccharide sind komplexe Polymere, die durch wenige einfache Zuckereinheiten gebildet werden, dh zwischen 3 und 9 Monosacchariden.

Die Reaktion ist die gleiche, die die Disaccharide bildet, aber auch aus dem Bruch komplexer Zuckermoleküle (Polysaccharide) stammt.

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Die meisten Oligosaccharide befinden sich in Pflanzen und wirken als lösliche Faser, die dazu beitragen können, Verstopfung zu verhindern. Menschen besitzen jedoch nicht die Enzyme, um sie meistens zu verdauen, mit Ausnahme des Maltotriosa.

Aus diesem Grund können Oligosaccharide, die zunächst nicht im Dünndarm verdaut werden, durch die Bakterien abgebaut werden, die normalerweise den Dickdarm durch einen Fermentationsprozess bewohnen. Präbiotika erfüllen diese Funktion und dienen als Nahrung für nützliche Bakterien.

Polysaccharide

Polysaccharide sind die größten Polymere, die von mehr als 10 (bis zu Tausenden) Monosaccharideinheiten gebildet werden, die linear oder verzweigt angeordnet sind. Die Variationen in der räumlichen Disposition verleihen diesen Zuckern die mehrfachen Eigenschaften.

Polysaccharide können aus demselben Monosaccharid oder einer Kombination verschiedener Monosaccharide bestehen. Wenn sie durch wiederholte Einheiten mit demselben Zucker gebildet werden, werden sie als Homopolysaccharide wie Glykogen und Stärke bezeichnet, die die Speicherkohlenhydrate von Tieren bzw. Pflanzen sind.

Wenn das Polysaccharid aus Einheiten verschiedener Zucker besteht. Die Mehrheit enthält nur zwei verschiedene Einheiten und assoziiert normalerweise mit Proteinen (Glykoproteine ​​wie Blutplasma -Gammaglobulin) oder Lipiden (Glykolipide wie Gangliasiden).

Funktionen

Die vier Hauptfunktionen von Kohlenhydraten sind: Energie bereitstellen, Energie speichern, Makromoleküle bauen und Protein- und Fettabbau vermeiden.

Kohlenhydrate werden durch Verdauung in einfachen Zuckern abgebaut. Diese werden von den dünnen Darmzellen absorbiert und in alle Zellen des Körpers transportiert, wo sie oxidiert werden, um Energie in Form von Adenosintreigphosphat (ATP) zu erhalten.

Zuckermoleküle, die zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht zur Energieerzeugung verwendet werden.

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Nukleotide, die grundlegenden Einheiten von Nukleinsäuren, haben Glukosemoleküle in ihrer Struktur. Mehrere wichtige Proteine ​​sind mit Kohlenhydratmolekülen assoziiert, zum Beispiel: das stimulierende Follikelhormon (FSH), das den Ovulationsprozess interveniert.

Da Kohlenhydrate die wichtigste Energiequelle sind, verhindert ihr schneller Abbau, dass andere Biomoleküle abgebaut werden, um Energie zu erhalten. Wenn der Zuckerspiegel normal ist, werden Proteine ​​und Lipide vor Abbau geschützt.

Einige Kohlenhydrate sind wasserlöslich, sie fungieren als Grundnahrungsmittel in praktisch jeder und die Oxidation dieser Moleküle ist der Haupt -Energieproduktionspfad in den meisten nicht -photosynthetischen Zellen.

Unlösliche Kohlenhydrate sind mit bilderen komplexeren Strukturen verbunden, die als Schutz dienen. Zum Beispiel: Cellulose bildet die Wand von Pflanzenzellen zusammen mit Hemicellulous und Pektin. Das Chitin bildet die Pilzzellwand und das Arthropod -Exoskelett.

Auch das Peptidoglycan bildet die Zellwand von Bakterien und Cyanobakterien. Das Bindegewebe von Tieren und Skelettgelenken wird durch Polysaccharide gebildet.

Viele Kohlenhydrate sind kovalent mit Proteinen oder Lipiden verbunden, die komplexere Strukturen bilden, die als Glyconjugado bezeichnet werden. Diese Komplexe wirken als Etiketten, die den intrazellulären Ort oder das Stoffwechsel dieser Moleküle bestimmen

Verweise

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