Вуглеводи; Принципи біології
Вуглеводи - це макромолекули, з якими більшість споживачів дещо знайомі. Щоб схуднути, деякі люди дотримуються дієти з низьким вмістом вуглеводів. На відміну від цього, спортсмени часто “навантажують вуглеводи” перед важливими змаганнями, щоб забезпечити їм достатньо енергії для змагань на високому рівні. Вуглеводи насправді є невід’ємною частиною нашого раціону; зерно, фрукти та овочі - все це природні джерела вуглеводів. Вуглеводи забезпечують організм енергією, особливо завдяки глюкозі, простому цукру. Вуглеводи також виконують інші важливі функції у людей, тварин і рослин.
Вуглеводи можуть бути представлені стехіометричною формулою (CH2O) n, де n - кількість вуглецю в молекулі. Іншими словами, відношення вуглецю до водню до кисню становить 1: 2: 1 у молекулах вуглеводів. Ця формула також пояснює походження терміна "вуглевод": компонентами є вуглець ("карбо"), а компонентами води (отже, "гідрат"). Вуглеводи класифікуються на три підтипи: моносахариди, дисахариди та полісахариди.
Моносахариди
Моносахариди (моно- = «один»; сахар- = «солодкий») - це прості цукри, серед яких найпоширенішим є глюкоза. У моносахаридах кількість вуглецю зазвичай коливається від трьох до семи. Більшість імен моносахаридів закінчуються суфіксом -ose.
Хімічна формула глюкози - C6H12O6. У людини глюкоза є важливим джерелом енергії. Під час клітинного дихання енергія вивільняється з глюкози, і ця енергія використовується для утворення аденозинтрифосфату (АТФ). Рослини синтезують глюкозу з використанням вуглекислого газу та води, а глюкоза в свою чергу використовується для енергетичних потреб рослини. Надлишок глюкози часто зберігається у вигляді крохмалю, який катаболізується (розщеплення більших молекул клітинами) людьми та іншими тваринами, які харчуються рослинами.
Галактоза (частина лактози, або молочного цукру) та фруктоза (що міститься в сахарозі, у фруктах) - інші поширені моносахариди. Хоча глюкоза, галактоза та фруктоза мають однакову хімічну формулу (C6H12O6), вони структурно та хімічно відрізняються (і відомі як ізомери) через різне розташування функціональних груп навколо асиметричного вуглецю; всі ці моносахариди мають більше одного асиметричного вуглецю. У межах одного моносахариду всі атоми зв’язані між собою міцними ковалентними зв’язками.
Малюнок 2 Глюкоза, галактоза та фруктоза - все це гексози. Вони є структурними ізомерами, тобто вони мають однакову хімічну формулу (C6H12O6), але різне розташування атомів. Лінії між атомами представляють ковалентні зв’язки.
Дисахариди
Дисахариди (ді- = "два") утворюються, коли два моносахариди проходять реакцію дегідратації (також відому як реакція конденсації або синтезу дегідратації). Під час цього процесу гідроксильна (ОН) група одного моносахариду поєднується з воднем іншого моносахариду, виділяючи молекулу води і утворюючи ковалентний зв’язок, який з’єднує два моносахариди.