koolhydraten

koolhydraten zijn voedingsstoffen over de hele wereld. Ze krijgen ook veel negatieve aandacht in de media. Als nieuwe rage diëten komen in en uit de mode, elk heeft een ander idee voor de juiste hoeveelheid koolhydraten te consumeren. Hoewel het ooit werd beschouwd als een supervoedsel, wordt suiker (de eenvoudigste koolhydraten) nu weergegeven in een schurkachtig licht. Er is zelfs een beweging om suiker te laten herclassificeren als een gevaarlijke en verslavende drug! Polysacchariden (wat mensen traditioneel denken als “koolhydraten”) werden een paar jaar geleden universeel gehoed, maar nu zijn er gemengde meningen. Ketogene diëten (laag koolhydraten, hoog eiwit en vet) zijn uit de gratie gevallen als gevolg van gezondheidsrisico ‘ s, maar er is nog steeds een debat over de vraag of koolhydraten goed voor je zijn. Bodybuilders beweren dat ze goed zijn voor oefening prestaties en metabolisme. Voedingsdeskundigen waarschuwen voor de risico ‘ s van verhoogde bloedsuiker en gewichtstoename. Uit de context van het debat over gezonde voeding blijkt niet altijd precies wat koolhydraten zijn. De term heeft de neiging om te gebruiken als een catch-all voor elk zetmeelrijk voedsel. Terwijl zetmeel een koolhydraat is, zijn er ook vele anderen. Koolhydraten zijn een macronutriënt (moleculen die in relatief grote hoeveelheden moeten worden geconsumeerd om het leven in stand te houden). Ze zijn de meest voorkomende biomolecule op aarde en nemen vele vormen aan. Suikers, signalerende moleculen, delen of ons immuunsysteem, nucleic zuren, en vele structurele componenten worden allen gevormd uit koolhydraten.

de chemische samenstelling van koolhydraten geeft hen verschillende eigenschappen die hen helpen om zoveel verschillende rollen te vervullen. Het belangrijkste is dat ze worden gevormd uit fundamentele eenheden die vervolgens met elkaar kunnen worden verbonden als Lego stenen om grote en unieke moleculen te vormen. De enige biomoleculen die hier beter in zijn dan koolhydraten zijn eiwitten. De gemeenschappelijke Molecuulformule voor alle koolhydraten is

Cn (H2O)n

de naam voor deze moleculen is afgeleid van deze verhouding: voor elk koolstofatoom (carbo-) is er een gelijke hoeveelheid water (- hydraat). Omdat de combinatie van koolstof, waterstof en zuurstof gemakkelijk kan worden geoxideerd, maar de neiging om niet te ontbinden op hun eigen, koolhydraten hebben zowel hoge energiepotentieel en structurele stabiliteit. Dit maakt ze ideaal voor het aanwakkeren van biochemische reacties. In feite is oxidatie van de koolhydraatglucose de fundamentele chemische reactie die al het leven op aarde aandrijft.

de kleinste functionele groepen koolhydraten zijn monosachariden. Het stamwoord “sacharide” komt van het Griekse woord voor zoet, omdat deze eenheden een karakteristieke zoete smaak hebben. Monosachariden worden soms aangeduid als eenvoudige suikers. Ze vormen de eenvoudigste koolhydraten en zijn ketens van koolstof met veel alcohol (- OH) functionele groepen en een speciale dubbel gebonden zuurstof (keton of aldose) die het mogelijk maakt de keten om een ring te vormen. Er zijn veel voorbeelden van eenvoudige suikers die worden verbruikt voor energie. Glucose is het molecuul dat wordt gemeten in bloedsuiker ratings en is de belangrijkste bron van biologische energie voor al het leven.

Fructose is een soort suiker gemaakt in planten. Het is de bron van zoetheid in hoge fructose maïssiroop.

Galactose is een type suiker dat door zoogdieren wordt geproduceerd en dat met glucose kan binden om lactose te vormen.

er zijn ook veel soorten monosachariden die niet verteerd worden voor energie. Ribose is de primaire structurele component in de nucleotiden die omhoog DNA en RNA maken. Mannose is een eenvoudige suiker aanwezig in signalerende moleculen bekend als glycoproteïnen.

disachariden

de soorten suikers waarmee de meeste mensen bekend zijn, zijn disachariden, twee monosachariden die door een speciale binding met elkaar zijn verbonden. De binding die de twee monosachariden verbindt wordt een glycosidebinding genoemd. Ze komen voor omdat een speciale koolstof in de ring van een monosaccharide (de anomerische koolstof) kan combineren met de-OH groep op een andere monosaccharide om een koppeling plus water te creëren. Disachariden hebben een grotere, dubbel-geringde structuur en hebben een verscheidenheid aan eigenschappen die worden gebaseerd op welke monosachariden zijn verbonden, evenals de plaats en stereochemie van de glycosidebindingen. Veel van nature voorkomende suikers zijn disacchariden van glucose en een andere monosaccharide. Sucrose (tafelsuiker) bestaat uit de twee monosachariden glucose en fructose. Lactose (melksuiker) bestaat uit de monosachariden glucose en galactose. Maltose (gedeeltelijk verteerd zetmeel) is samengesteld uit twee samengevoegde glucose monosachariden en is het product van mouten.

polysachariden

de meeste koolhydraten bestaan niet als relatief kleine monosachariden of disachariden, maar vormen in plaats daarvan massieve ketens van enkelvoudige suikers die met elkaar verbonden zijn door glycosidebindingen. Deze structuren zijn zeer divers in vorm en functie maar zijn collectief bekend als polysacchariden. Technisch omvat de term koolhydraten alle sacchariden, echter, in toevallige taal gebruiken mensen het om te verwijzen naar zetmeel. Polysachariden hebben meestal niet de karakteristieke zoete smaak van monosachariden en disachariden. Ze kunnen sterk variëren in grootte, variërend van slechts een paar monosaccharide-eenheden, tot uitgestrekte complexen van honderden monosacchariden. Ze kunnen ook verschillende structuren hebben. De polysacchariden waar de glycosideband op dezelfde plaats op elke eenheid voorkomt maken lange kettingen die om zich wikkelen om spiraalvormige structuren te vormen. Als alternatief, kunnen sommige eenheden veelvoudige glycosidebindingen hebben, veroorzakend een losse, vertakkende structuur. Tot slot kunnen polysachariden volledig worden samengesteld uit één enkele monosacharide-eenheid (homopolysachariden) of ze kunnen herhalingspatronen hebben van twee of drie verschillende monosachariden (heteropolysachariden).

Homopolysachariden

polysachariden die als energiebron worden gebruikt, zijn meestal homopolysachariden die uit glucose zijn samengesteld. In planten wordt deze energiebron zetmeel genoemd en komt in twee variëteiten. Amylose is een onvertakt zetmeel. Het vormt strakke helixen die zich in een kristallijne structuur verpakken. Omdat het strak verpakt is, heeft amylose meer energiedichtheid, maar minder oplosbaar en moeilijker te verteren. Amylopectine is een zetmeel met korte, vertakte ketens. Het is licht verteerbaar, en lost gemakkelijk op in water, maar is minder energie dicht omdat de takken voorkomen dat strakke verpakking. Koks gebruiken zetmeel als energiebronnen en verdikkingsmiddelen. Dieren en schimmels hebben een molecuul dat analoog is aan zetmeel, glycogeen genaamd. In plaats van het vormen van spiraalvormige structuren zoals zetmeel, glycogeen vorm korrels van sterk vertakte ketens van glucose in bijlage aan een centrale proteã ne. Het wordt gemaakt in de lever en dient als middellange termijn energieopslag voor spierweefsel. De heldere geleiachtige substantie op de bodem van een blikje spam is vooral glycogeen.

Homopolysachariden kunnen ook stevige structurele materialen vormen. Cellulose is een robuust en vezelig materiaal dat helpt om celwanden in planten en micro-organismen te creëren. Het is opgebouwd uit lineaire ketens van glucose. Nochtans, in tegenstelling tot amylose, maakt de vorm van de glycosidebindingen de structuur onoplosbaar en moeilijk te verteren. Cellulose wordt aangeduid als voedingsvezels in voedingsmiddelen en maakt het grootste deel van katoenvezel, papierproducten en hout. Chitine is een ander structureel homopolysaccharide dat vaak in aard voorkomt. Het vormt het exoskelet van insecten en de schubben van vissen. Net als cellulose wordt chitine gevormd op onoplosbare ketens van lineaire glucose. Nochtans, wordt elke glucose-eenheid gewijzigd om een amine (- NH2) groep eraan vast te hebben.

Heteropolysachariden

Heteropolysachariden bevatten twee of drie verschillende monosachariden in herhalingspatronen. Deze koolhydraten worden meestal nauw geassocieerd met een lipide of een eiwit vormen hybride structuren genaamd glycolipiden of glycoproteïnen. Deze molecules worden gevonden wijd over installaties, dieren, en micro-organismen. De componenten en vorm van deze moleculen hebben een enorme diversiteit, en de exacte structuur van veel van hen zijn nog onbekend. Veel heteropolysacchariden zijn Medisch relevant. De voorbeelden omvatten hyaluronzuur dat als hoogst hydrofiele schokabsorberend en smeermiddel in kraakbeen, huid, en neurale weefsels functioneert; heparine, dat een anticoagulans is natuurlijk huidig in het bloed en immunoglobulins (antilichamen) die voor het actieve immuunsysteem essentieel zijn.

conclusie

koolhydraten zijn een enorme klasse van biomoleculen die de complexiteit en diversiteit van functie evenaren met die van eiwitten. Hun grootte kan variëren van relatief eenvoudige monosachariden tot uitgestrekte complexen van polysachariden. Zij hebben een unieke combinatie van structurele stabiliteit en hoge potentiële energie die hen ideaal onder macromoleculen voor het aanwakkeren metabolisme maakt, maar zij hebben ook vele andere functies met inbegrip van structuur en cel het signaleren. We doen koolhydraten een slechte dienst door ze alleen maar te zien als pasta en aardappelen. Ze zijn een unieke en zeer diverse familie van moleculen die essentieel zijn voor al het leven op aarde.