szénhidrátok

a szénhidrátok étrendi kapcsok szerte a világon. A médiában is sok negatív figyelmet kapnak. Ahogy az új divatos diéták jönnek ki a divatból, mindegyiknek más ötlete van a megfelelő mennyiségű szénhidrát fogyasztására. Bár egykor szuper ételnek tekintették, a cukrot (a legegyszerűbb szénhidrátokat) most gonosz fényben mutatják be. Még egy mozgalom is van, hogy a cukrot veszélyes és addiktív droggá minősítsék át! A poliszacharidokat (amit az emberek hagyományosan “szénhidrátnak” gondolnak) néhány évvel ezelőtt általánosan kalapálták, de most vegyes vélemények vannak. A ketogén étrend (alacsony szénhidráttartalmú, magas fehérjetartalmú és zsírtartalmú) az egészségügyi kockázatok miatt nem részesült előnyben, azonban még mindig vita folyik arról, hogy a szénhidrát jó-e Önnek. A testépítők azt állítják, hogy jók a testmozgás teljesítményére és az anyagcserére. A táplálkozási szakemberek figyelmeztetnek a megnövekedett vércukorszint és a súlygyarapodás kockázataira. Az egészségügyi élelmiszerekkel kapcsolatos vita összefüggésében nem mindig világos, hogy pontosan mi a szénhidrát. A kifejezés hajlamos arra, hogy minden keményítőtartalmú ételhez mindent elkapjon. Míg a keményítő szénhidrát, sok más is van. A szénhidrátok makrotápanyagok (molekulák, amelyeket viszonylag nagy mennyiségben kell fogyasztani az élet fenntartásához). Ezek a legelterjedtebb biomolekulák a földön, és számos formát öltenek. A cukrok, a jelzőmolekulák, az immunrendszerünk részei, a nukleinsavak és sok szerkezeti összetevő mind szénhidrátokból áll.

a szénhidrátok kémiai összetétele számos olyan tulajdonságot ad nekik, amelyek segítenek abban, hogy sok különböző szerepet töltsenek be. A legfontosabb, hogy alapvető egységekből állnak, amelyeket aztán össze lehet kapcsolni, mint a Lego téglákat, hogy nagy és egyedi molekulákat képezzenek. Az egyetlen biomolekula, amely jobb, mint a szénhidrátok, a fehérjék. Bármely szénhidrát közös molekuláris képlete

Cn(H2O)n

ezeknek a molekuláknak a neve ebből az arányból származik: minden szénatomra (carbo-) azonos mennyiségű víz (-hidrát) van. Mivel a szén, a hidrogén és az oxigén kombinációja könnyen oxidálható, de önmagukban nem bomlanak le, a szénhidrátok nagy energiapotenciállal és szerkezeti stabilitással rendelkeznek. Ez ideálissá teszi őket a biokémiai reakciók táplálására. Valójában a szénhidrát-glükóz oxidációja az alapvető kémiai reakció, amely a föld minden életét táplálja.

a szénhidrátok legkisebb funkcionális csoportjai a monoszacharidok. A “szacharid” gyökérszó a görög édes szóból származik, mert ezeknek az egységeknek jellegzetes édes íze van. A monoszacharidokat néha egyszerű cukroknak nevezik. A legegyszerűbb szénhidrátokat alkotják, és szénláncok, sok alkohol (- OH) funkciós csoporttal és egy speciális kettős kötésű oxigénnel (keton vagy aldóz), amely lehetővé teszi a lánc számára, hogy gyűrűt képezzen. Számos példa van az egyszerű cukrokra, amelyeket energiára fogyasztanak. A glükóz az a molekula, amelyet a vércukorszintben mérnek, és a biológiai energia kulcsfontosságú forrása minden élet számára.

a fruktóz a növényekben előállított cukor. Ez az édesség forrása a magas fruktóztartalmú kukoricaszirupban.

a galaktóz az emlősök által termelt cukor, amely a glükózzal kötődve laktózt képezhet.

vannak is sok fajta monoszacharidok, amelyek nem emésztett energia. A ribóz a DNS-t és az RNS-t alkotó nukleotidok elsődleges szerkezeti összetevője. A mannóz egy egyszerű cukor, amely jelen van a glikoproteinek néven ismert jelzőmolekulákban.

diszacharidok

a cukrok típusai, amelyeket a legtöbb ember ismer, diszacharidok, két monoszacharid, amelyeket egy speciális kötés köt össze. A két monoszacharidot összekötő kötést glikozidos kötésnek nevezzük. Ezek azért fordulnak elő,mert egy monoszacharid gyűrűjében lévő speciális szén (az anomer szén) kombinálódhat a-OH csoport egy másik monoszacharidon, hogy összekapcsolódást hozzon létre plusz víz. A diszacharidok nagyobb, kettős gyűrűs szerkezettel rendelkeznek, és számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek alapján a monoszacharidok kapcsolódnak, valamint a glikozidkötések helye és sztereokémiája. Sok természetben előforduló cukor a glükóz diszacharidja és más monoszacharid. A szacharóz (asztali cukor) a két monoszacharidból, a glükózból és a fruktózból áll. A laktóz (tejcukor) a glükóz és a galaktóz monoszacharidokból áll. A maltóz (részben emésztett keményítő) két összekapcsolt glükóz-monoszacharidból áll, és a malátázás terméke.

poliszacharidok

a legtöbb szénhidrát nem létezik viszonylag kicsi monoszacharidként vagy diszacharidként, hanem egyszerű cukrokból álló hatalmas láncokat képeznek, amelyeket glikozidkötések kötnek össze. Ezek a struktúrák formájukban és funkciójukban nagyon változatosak, de együttesen poliszacharidokként ismertek. Technikailag a szénhidrát kifejezés magában foglalja az összes szacharidot, azonban alkalmi nyelven az emberek keményítőre utalnak. A poliszacharidok általában nem rendelkeznek a monoszacharidok és diszacharidok jellegzetes édes ízével. Méretük nagymértékben változhat, csak néhány monoszacharid egységtől kezdve a több száz monoszacharid szétszóródó komplexéig. Különböző struktúrákkal is rendelkezhetnek. A poliszacharidok, ahol a glikozidos kötés minden egységen ugyanazon a helyen fordul elő, hosszú láncokat alkotnak, amelyek maguk köré tekerednek, hogy spirális szerkezeteket képezzenek. Alternatív megoldásként egyes egységeknek több glikozidkötése is lehet, ami laza, elágazó szerkezetet okozhat. Végül a poliszacharidok teljes egészében egyetlen monoszacharid egységből (homopoliszacharidok) állhatnak, vagy két vagy három különböző monoszacharid (heteropoliszacharid) ismétlődő mintázata lehet.

Homopoliszacharidok

az energiaforrásként használt poliszacharidok általában glükózból álló homopoliszacharidok. A növényekben ezt az energiaforrást keményítőnek nevezik, és kétféle változatban kapható. Az amilóz egy nem elágazó keményítő. Szoros spirálokat képez, amelyek kristályos szerkezetbe csomagolnak. Mivel szorosan csomagolva van, az amilóz energiasűrűbb, de kevésbé oldódik és nehezebben emészthető. Az amilopektin rövid, elágazó láncú keményítő. Könnyen emészthető, könnyen oldódik vízben, de kevésbé sűrű, mert az ágak megakadályozzák a szoros csomagolást. A szakácsok keményítőt használnak energiaforrásként és sűrítőanyagként. Az állatoknak és a gombáknak van egy molekulája, amely analóg a glikogén nevű keményítővel. Ahelyett, hogy spirális szerkezeteket képezne, mint például a keményítő, a glikogén a központi fehérjéhez kötődő, erősen elágazó glükózláncok granulátumát képezi. A májban készül, és középtávú energiatárolóként szolgál az izomszövet számára. A spam doboz alján található tiszta zselészerű anyag többnyire glikogén.

a Homopoliszacharidok erős szerkezeti anyagokat is képezhetnek. A cellulóz robusztus és rostos anyag, amely segít sejtfalak létrehozásában növényekben és mikroorganizmusokban. A glükóz lineáris láncaiból épül fel. Az amilózzal ellentétben azonban a glikozidkötések alakja miatt a szerkezet oldhatatlan és nehezen emészthető. A cellulózt élelmi rostnak nevezik az élelmiszerekben, és a legtöbb pamutszálat, papírterméket és fát alkotja. A kitin egy másik szerkezeti homopoliszacharid, amely gyakran előfordul a természetben. Ez alkotja a rovarok exoskeletonjait és a halak pikkelyeit. A cellulózhoz hasonlóan a kitin lineáris glükóz oldhatatlan láncain képződik. Minden glükózegységet azonban úgy módosítunk, hogy amin (-NH2) csoport kapcsolódjon hozzá.

Heteropoliszacharidok

a Heteropoliszacharidok két vagy három különböző monoszacharidot tartalmaznak ismétlődő mintákban. Ezek a szénhidrátok általában szorosan kapcsolódnak egy lipidhez vagy fehérjéhez, amely glikolipideknek vagy glikoproteineknek nevezett hibrid struktúrákat képez. Ezek a molekulák széles körben megtalálhatók növényekben, állatokban és mikroorganizmusokban. Ezeknek a molekuláknak az alkotórészei és alakja óriási sokféleséggel rendelkezik, és sokuk pontos szerkezete még nem ismert. Számos heteropoliszacharid orvosi szempontból releváns. Ilyenek például a hialuronsav, amely erősen hidrofil ütéselnyelő és kenőanyagként működik a porcokban, a bőrben és az idegszövetekben; heparin, amely a vérben természetesen jelen lévő antikoaguláns és immunglobulinok (antitestek), amelyek nélkülözhetetlenek az aktív immunrendszerhez.

következtetés

a szénhidrátok a biomolekulák hatalmas csoportja, amelynek bonyolultsága és funkciójának sokfélesége vetekszik a fehérjékével. Méretük a viszonylag egyszerű monoszacharidoktól a poliszacharidok kiterjedt komplexéig terjedhet. A szerkezeti stabilitás és a magas potenciális energia egyedülálló kombinációja teszi őket ideálissá a makromolekulák között az anyagcsere táplálására, de számos más funkcióval is rendelkeznek, beleértve a szerkezetet és a sejtjelzést. A szénhidrátok rossz szolgálatot tesznek, ha csak tésztaként és burgonyaként gondolunk rájuk. Ezek a molekulák egyedülálló és rendkívül változatos családja, amelyek nélkülözhetetlenek a föld minden életéhez.