คาร์โบไฮเดรต
คาร์โบไฮเดรตเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์และเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์ทั้งหมด และเมื่อพิจารณาตามน้ำหนักแล้ว จะเป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่ของ อินทรียฺวัตถุบนพื้น. คาร์โบไฮเดรตคิดเป็นประมาณ 80% ของวัตถุแห้งในพืชและประมาณ 20% ในสัตว์ พืชสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากสารประกอบอนินทรีย์ - คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ (CO 2 และ H 2 O)
คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: โมโนแซ็กคาไรด์ (โมโนส) และโพลีแซ็กคาไรด์ (โพลีโอส)
โมโนแซ็กคาไรด์
หากต้องการศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับวัสดุที่เกี่ยวข้องกับการจำแนกประเภทคาร์โบไฮเดรต ไอโซเมอร์ ระบบการตั้งชื่อ โครงสร้าง ฯลฯ คุณต้องดูภาพยนตร์แอนิเมชั่นเรื่อง "คาร์โบไฮเดรต พันธุศาสตร์"ดี - ชุดน้ำตาล" และ "การสร้างสูตรของฮาเวิร์ธ"ดี - กาแลคโตส" (วิดีโอนี้มีเฉพาะในซีดีรอม ). ข้อความที่มาพร้อมกับภาพยนตร์เหล่านี้ได้ถูกโอนไปยังส่วนย่อยนี้ทั้งหมดแล้วและมีดังต่อไปนี้
คาร์โบไฮเดรต น้ำตาลซีรีย์ D ทางพันธุกรรม
“คาร์โบไฮเดรตมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติและทำหน้าที่สำคัญต่างๆ ในสิ่งมีชีวิต โดยให้พลังงานสำหรับกระบวนการทางชีวภาพ และยังเป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์สารตัวกลางหรือสารสุดท้ายอื่นๆ ในร่างกาย คาร์โบไฮเดรตมีสูตรทั่วไป Cn(H2O)ม ซึ่งเป็นที่มาของชื่อของสารประกอบธรรมชาติเหล่านี้
คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็นน้ำตาลเชิงเดี่ยวหรือโมโนแซ็กคาไรด์และโพลีเมอร์ของน้ำตาลเชิงเดี่ยวหรือโพลีแซ็กคาไรด์เหล่านี้ ในบรรดาโพลีแซ็กคาไรด์ ควรแยกแยะกลุ่มของโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่มีโมโนแซ็กคาไรด์ตกค้างตั้งแต่ 2 ถึง 10 ตัวต่อโมเลกุล ซึ่งรวมถึงไดแซ็กคาไรด์โดยเฉพาะ
โมโนแซ็กคาไรด์เป็นสารประกอบที่มีฟังก์ชันต่างกัน โมเลกุลของพวกมันมีทั้งคาร์บอนิล (อัลดีไฮด์หรือคีโตน) และกลุ่มไฮดรอกซิลหลายกลุ่มพร้อมกันเช่น โมโนแซ็กคาไรด์เป็นสารประกอบโพลีไฮดรอกซีคาร์บอนิล - โพลีไฮดรอกซีอัลดีไฮด์และโพลีไฮดรอกซีคีโตน ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ โมโนแซ็กคาไรด์จะถูกแบ่งออกเป็นอัลโดส (โมโนแซ็กคาไรด์มีหมู่อัลดีไฮด์) และคีโตส (ประกอบด้วยกลุ่มคีโต) ตัวอย่างเช่น กลูโคสคืออัลโดส และฟรุกโตสคือคีโตส
(กลูโคส (อัลโดส))
(ฟรุกโตส (คีโตส))
ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุล โมโนแซ็กคาไรด์เรียกว่าเทโทรส, เพนโทส, เฮกโซส ฯลฯ หากเรารวมการจำแนกสองประเภทสุดท้ายเข้าด้วยกัน กลูโคสคืออัลโดเฮกโซส และฟรุกโตสคือคีโตเฮกโซส โมโนแซ็กคาไรด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นเพนโตสและเฮกโซส
โมโนแซ็กคาไรด์แสดงในรูปแบบของสูตรการฉายภาพฟิสเชอร์ เช่น ในรูปแบบของการฉายภาพอะตอมคาร์บอนแบบจัตุรมุขบนระนาบการวาด โซ่คาร์บอนในนั้นเขียนในแนวตั้ง ในอัลโดส หมู่อัลดีไฮด์จะอยู่ด้านบน ส่วนในคีโตส หมู่แอลกอฮอล์ปฐมภูมิจะอยู่ติดกับหมู่คาร์บอนิล อะตอมไฮโดรเจนและหมู่ไฮดรอกซิลที่อะตอมคาร์บอนไม่สมมาตรวางอยู่บนเส้นแนวนอน อะตอมของคาร์บอนที่ไม่สมมาตรจะอยู่ที่เส้นเล็งที่เป็นผลลัพธ์ของเส้นตรงสองเส้น และไม่ได้ระบุด้วยสัญลักษณ์ การกำหนดหมายเลขของโซ่คาร์บอนเริ่มต้นด้วยกลุ่มที่อยู่ด้านบน (ลองนิยามอะตอมของคาร์บอนที่ไม่สมมาตรกัน: มันคืออะตอมของคาร์บอนที่ถูกพันธะกับอะตอมหรือกลุ่มที่แตกต่างกันสี่อะตอม)
การสร้างการกำหนดค่าสัมบูรณ์ เช่น การจัดเรียงเชิงพื้นที่ที่แท้จริงขององค์ประกอบทดแทนบนอะตอมคาร์บอนที่ไม่สมมาตรนั้นเป็นงานที่ต้องใช้แรงงานมาก และจนถึงบางครั้งมันก็เป็นงานที่เป็นไปไม่ได้ด้วยซ้ำ เป็นไปได้ที่จะระบุลักษณะการเชื่อมต่อโดยการเปรียบเทียบการกำหนดค่ากับการเชื่อมต่ออ้างอิง เช่น กำหนดการกำหนดค่าสัมพัทธ์
การกำหนดค่าสัมพัทธ์ของโมโนแซ็กคาไรด์ถูกกำหนดโดยมาตรฐานการกำหนดค่า - กลีเซอรอลดีไฮด์ซึ่งในตอนท้ายของศตวรรษที่ผ่านมาการกำหนดค่าบางอย่างถูกกำหนดโดยพลการกำหนดให้เป็น D- และ L - กลีเซอรอลดีไฮด์ การกำหนดค่าของอะตอมคาร์บอนที่ไม่สมมาตรของโมโนแซ็กคาไรด์ที่อยู่ไกลจากหมู่คาร์บอนิลมากที่สุดนั้นถูกเปรียบเทียบกับการกำหนดค่าของอะตอมของคาร์บอนที่ไม่สมมาตร ในเพนโทส อะตอมนี้เป็นอะตอมของคาร์บอนที่สี่ (ค 4 ) ในหน่วยเฮกโซส – ที่ห้า (ค 5 ), เช่น. ลำดับสุดท้ายในสายโซ่อะตอมคาร์บอน หากโครงร่างของอะตอมคาร์บอนเหล่านี้เกิดขึ้นพร้อมกันกับโครงร่างดี - กลีเซอรอลดีไฮด์ โมโนแซ็กคาไรด์ จัดเป็นดี - แถว. และในทางกลับกัน ถ้ามันตรงกับการกำหนดค่าล - กลีเซอรอลดีไฮด์ถือเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ L - แถว สัญลักษณ์ ง หมายความว่าหมู่ไฮดรอกซิลที่อะตอมคาร์บอนไม่สมมาตรที่สอดคล้องกันในการฉายภาพฟิสเชอร์ตั้งอยู่ทางด้านขวาของเส้นแนวตั้ง และสัญลักษณ์ล - หมู่ไฮดรอกซิลจะอยู่ทางด้านซ้าย
น้ำตาลซีรีย์ D ทางพันธุกรรม
ผู้ก่อตั้งอัลโดสคือกลีเซอราลดีไฮด์ พิจารณาความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมของน้ำตาล D - แถวกับ D - กลีเซอรอลดีไฮด์
ในเคมีอินทรีย์ มีวิธีการเพิ่มสายโซ่คาร์บอนของโมโนแซ็กคาไรด์โดยการแนะนำหมู่ตามลำดับ
|
ยังไม่มี |
ฉัน |
-เขา |
ระหว่างหมู่คาร์บอนิลกับอะตอมคาร์บอนที่อยู่ติดกัน การนำกลุ่มนี้เข้าสู่โมเลกุลดี - กลีเซอรอลดีไฮด์นำไปสู่เทโทรสไดสเตอริโอเมอร์สองตัว – D - เม็ดเลือดแดงและ D - สาม สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าอะตอมของคาร์บอนใหม่ที่ใส่เข้าไปในสายโซ่โมโนแซ็กคาไรด์จะไม่สมมาตร ด้วยเหตุผลเดียวกัน เมื่ออะตอมของคาร์บอนอีก 1 อะตอมถูกใส่เข้าไปในโมเลกุลของพวกมัน ก็จะให้น้ำตาลไดสเตอริโอเมอร์ 2 ตัวเช่นกัน ไดแอสเทอรีโอเมอร์เป็นสเตอริโอไอโซเมอร์ที่มีโครงสร้างของอะตอมคาร์บอนไม่สมมาตรตั้งแต่หนึ่งอะตอมขึ้นไป
นี่คือวิธีการได้รับ D - ชุดของน้ำตาลจาก D - กลีเซอรอลดีไฮด์ ดังที่เห็นได้ว่าเงื่อนไขทั้งหมดของซีรีย์ที่กำหนดนั้นได้มาจากดี - กลีเซอรอลดีไฮด์ คงอะตอมของคาร์บอนไม่สมมาตรไว้ นี่คืออะตอมคาร์บอนที่ไม่สมมาตรสุดท้ายในสายโซ่อะตอมคาร์บอนของโมโนแซ็กคาไรด์ที่นำเสนอ
แต่ละอัลโดส D - ซีรีย์สอดคล้องกับสเตอริโอไอโซเมอร์ล - อนุกรมที่โมเลกุลสัมพันธ์กันในฐานะวัตถุและภาพสะท้อนที่เข้ากันไม่ได้ สเตอริโอไอโซเมอร์ดังกล่าวเรียกว่าอีแนนทิโอเมอร์
ควรสังเกตโดยสรุปว่าชุดของอัลโดเฮกโซสที่กำหนดไม่ได้จำกัดอยู่เพียงสี่ชุดที่บรรยายไว้ ในลักษณะที่นำเสนอข้างต้น D - น้ำตาลและ D - ไซโลสสามารถผลิตน้ำตาลไดสเตอรีโอเมอร์ได้อีกสองคู่ อย่างไรก็ตาม เราหยุดเฉพาะอัลโดเฮกโซสซึ่งมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติมากที่สุด"
การสร้างสูตร Haworth สำหรับ D-galactose
“พร้อมกับการแนะนำเคมีอินทรีย์ของแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างของกลูโคสและโมโนแซ็กคาไรด์อื่นๆ ในรูปแบบโพลีไฮดรอกซีอัลดีไฮด์หรือโพลีไฮดรอกซีคีโตน ซึ่งอธิบายโดยสูตรสายโซ่เปิด ข้อเท็จจริงเริ่มสะสมในเคมีของคาร์โบไฮเดรตที่ยากจะอธิบายจากมุมมองของดังกล่าว โครงสร้าง ปรากฎว่ามีกลูโคสและโมโนแซ็กคาไรด์อื่น ๆ อยู่ในรูปแบบ cyclic hemiacetals ที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาภายในโมเลกุลของกลุ่มฟังก์ชันที่เกี่ยวข้อง
เฮมิอะซีทัลทั่วไปเกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันของโมเลกุลของสารประกอบสองชนิด ได้แก่ อัลดีไฮด์และแอลกอฮอล์ ในระหว่างปฏิกิริยา พันธะคู่ของกลุ่มคาร์บอนิลจะแตกออก และบริเวณที่แตกตัวจะมีอะตอมไฮโดรเจนไฮดรอกซิลและแอลกอฮอล์ตกค้างเข้าไป Cyclic hemiacetals เกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานร่วมกันของกลุ่มฟังก์ชันที่คล้ายกันซึ่งเป็นของโมเลกุลของสารประกอบหนึ่ง - โมโนแซ็กคาไรด์ ปฏิกิริยาดำเนินไปในทิศทางเดียวกัน: พันธะคู่ของกลุ่มคาร์บอนิลถูกทำลาย อะตอมไฮดรอกซิลไฮโดรเจนจะถูกเติมลงในออกซิเจนคาร์บอนิล และเกิดวัฏจักรขึ้นเนื่องจากพันธะของอะตอมคาร์บอนของคาร์บอนิลและออกซิเจนของไฮดรอกซิล กลุ่ม
เฮมิอะซีทัลที่เสถียรที่สุดเกิดขึ้นจากหมู่ไฮดรอกซิลที่อะตอมของคาร์บอนที่สี่และห้า วงแหวนที่มีสมาชิกห้าสมาชิกและหกสมาชิกที่เป็นผลลัพธ์เรียกว่าโมโนแซ็กคาไรด์ในรูปแบบฟูราโนสและไพราโนสตามลำดับ ชื่อเหล่านี้มาจากชื่อของสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกที่มีสมาชิกห้าและหกสมาชิกซึ่งมีอะตอมออกซิเจนอยู่ในวงแหวน - ฟูแรนและไพแรน
โมโนแซ็กคาไรด์ที่มีรูปแบบไซคลิกสามารถแสดงได้อย่างสะดวกด้วยสูตรเปอร์สเปคทีฟของ Haworth พวกมันเป็นวงแหวนแบนที่มีสมาชิกห้าและหกสมาชิกในอุดมคติ โดยมีอะตอมออกซิเจนอยู่ในวงแหวน ทำให้สามารถมองเห็นตำแหน่งสัมพัทธ์ขององค์ประกอบแทนที่ทั้งหมดสัมพันธ์กับระนาบของวงแหวนได้
ให้เราพิจารณาการสร้างสูตร Haworth โดยใช้ตัวอย่าง D - กาแลคโตส
ในการสร้างสูตรของ Haworth คุณต้องนับจำนวนอะตอมคาร์บอนของโมโนแซ็กคาไรด์ในการฉายภาพฟิสเชอร์ก่อน แล้วหมุนไปทางขวาเพื่อให้สายโซ่ของอะตอมคาร์บอนอยู่ในตำแหน่งแนวนอน จากนั้นอะตอมและกลุ่มที่อยู่ด้านซ้ายในสูตรการฉายภาพจะอยู่ด้านบน และอะตอมและกลุ่มที่อยู่ทางด้านขวาจะอยู่ใต้เส้นแนวนอน และเมื่อเปลี่ยนไปใช้สูตรไซคลิกเพิ่มเติม ตามลำดับ ด้านบนและด้านล่างระนาบของวัฏจักร . ในความเป็นจริง โซ่คาร์บอนของโมโนแซ็กคาไรด์ไม่ได้อยู่ในแนวเส้นตรง แต่มีรูปร่างโค้งเมื่ออยู่ในอวกาศ ดังที่เห็นได้ว่าไฮดรอกซิลที่อะตอมของคาร์บอนตัวที่ 5 จะถูกกำจัดออกจากหมู่อัลดีไฮด์อย่างมีนัยสำคัญ กล่าวคือ ครองตำแหน่งที่ไม่เอื้ออำนวยในการปิดวงแหวน เพื่อนำหมู่ฟังก์ชันเข้ามาใกล้กันมากขึ้น ส่วนหนึ่งของโมเลกุลจะถูกหมุนรอบแกนวาเลนซ์ซึ่งเชื่อมต่ออะตอมของคาร์บอนที่สี่และห้าทวนเข็มนาฬิกาด้วยมุมวาเลนซ์หนึ่งมุม จากการหมุนครั้งนี้ ไฮดรอกซิลของอะตอมคาร์บอนตัวที่ 5 จะเข้าใกล้กลุ่มอัลดีไฮด์ ในขณะที่องค์ประกอบทดแทนอีก 2 ตัวก็เปลี่ยนตำแหน่งด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งกลุ่ม CH 2 OH ตั้งอยู่เหนือสายโซ่ของอะตอมคาร์บอน ขณะเดียวกันกลุ่มอัลดีไฮด์ก็เกิดจากการหมุนรอบส - พันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนตัวแรกและตัวที่สองเข้าใกล้ไฮดรอกซิล กลุ่มฟังก์ชันที่ใกล้เข้ามามีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันตามรูปแบบข้างต้น ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของเฮมิอะซีทัลที่มีวงแหวนไพราโนสที่มีสมาชิกหกส่วน
หมู่ไฮดรอกซิลที่เกิดจากปฏิกิริยาเรียกว่าหมู่ไกลโคซิดิก การก่อตัวของไซคลิกเฮมิอะซีทัลส่งผลให้เกิดอะตอมคาร์บอนที่ไม่สมมาตรใหม่ที่เรียกว่าอะโนเมอร์ เป็นผลให้ไดแอสเตอริโอเมอร์สองตัวเกิดขึ้น -ก - และ ข - อะโนเมอร์ที่มีโครงร่างต่างกันเพียงอะตอมคาร์บอนตัวแรกเท่านั้น
การกำหนดค่าที่แตกต่างกันของอะตอมคาร์บอนอะโนเมอร์เกิดขึ้นเนื่องจากกลุ่มอัลดีไฮด์ซึ่งมีการกำหนดค่าระนาบเนื่องจากการหมุนรอบส - การเชื่อมต่อระหว่างเลน อะตอมของคาร์บอนตัวแรกและตัวที่สองจัดการกับรีเอเจนต์ที่ถูกโจมตี (กลุ่มไฮดรอกซิล) ทั้งในด้านหนึ่งและด้านตรงข้ามของระนาบ จากนั้นหมู่ไฮดรอกซิลจะโจมตีหมู่คาร์บอนิลที่ด้านใดด้านหนึ่งของพันธะคู่ ทำให้เกิดเฮมิอะซีทัลที่มีโครงสร้างต่างกันของอะตอมของคาร์บอนตัวแรก กล่าวอีกนัยหนึ่งคือสาเหตุหลักของการก่อตัวพร้อมกันก - และ ข -อะโนเมอร์เกิดจากการไม่เลือกสเตอริโอของปฏิกิริยาภายใต้การสนทนา
ที่ - อะโนเมอร์ การกำหนดค่าของศูนย์อะโนเมอร์จะเหมือนกับการกำหนดค่าของอะตอมคาร์บอนอสมมาตรสุดท้าย ซึ่งกำหนดว่าเป็นของ D - และ L - แถวและ b - อะโนเมอร์อยู่ตรงข้ามกัน ในอัลโดเพนโตสและอัลโดเฮกโซสดี - ซีรีส์ใน Haworth สูตรกลุ่มไกลโคซิดิกไฮดรอกซิลก - แอนโนเมอร์อยู่ใต้ระนาบและที่ข - อะโนเมอร์ - อยู่เหนือระนาบของวงจร
ตามกฎที่คล้ายกันจะมีการเปลี่ยนไปใช้ Haworth ในรูปแบบ furanose ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับไฮดรอกซิลของอะตอมคาร์บอนตัวที่สี่ และเพื่อให้หมู่ฟังก์ชันเข้ามาใกล้กันมากขึ้น จำเป็นต้องหมุนส่วนหนึ่งของโมเลกุลไปรอบๆส - พันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนที่สามและสี่และในทิศทางตามเข็มนาฬิกาซึ่งเป็นผลมาจากการที่อะตอมของคาร์บอนที่ห้าและหกจะอยู่ใต้ระนาบของวงแหวน
ชื่อของโมโนแซ็กคาไรด์ในรูปแบบไซคลิกรวมถึงการบ่งชี้โครงร่างของศูนย์กลางอะโนเมอร์ (ก - หรือข -) เป็นชื่อของมอนอแซ็กคาไรด์และอนุกรมของมัน ( D - หรือ L -) และขนาดวงรอบ (ฟูราโนสหรือไพราโนส)ตัวอย่างเช่น ก, ง - กาแลคโตไพราโนส หรือข , ดี - กาแลคโตฟูราโนส"
ใบเสร็จ
กลูโคสมักพบอยู่ในรูปแบบอิสระในธรรมชาติ นอกจากนี้ยังเป็นหน่วยโครงสร้างของโพลีแซ็กคาไรด์หลายชนิด โมโนแซ็กคาไรด์อื่นๆ หาได้ยากในสถานะอิสระ และส่วนใหญ่รู้จักกันในชื่อส่วนประกอบของโอลิโกและโพลีแซ็กคาไรด์ ในธรรมชาติน้ำตาลกลูโคสได้มาจากปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง:
6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (กลูโคส) + 6O 2
กลูโคสได้รับครั้งแรกในปี พ.ศ. 2354 โดยนักเคมีชาวรัสเซีย G.E. Kirchhoff จากการไฮโดรไลซิสของแป้ง ต่อมา A.M. Butlerov เสนอการสังเคราะห์โมโนแซ็กคาไรด์จากฟอร์มาลดีไฮด์ในตัวกลางที่เป็นด่าง
ในอุตสาหกรรม กลูโคสได้มาจากการไฮโดรไลซิสของแป้งโดยมีกรดซัลฟิวริก
(C 6 H 10 O 5) n (แป้ง) + nH 2 O –– H 2 SO 4,t ° ® nC 6 H 12 O 6 (กลูโคส)
คุณสมบัติทางกายภาพ
โมโนแซ็กคาไรด์เป็นสารแข็งที่ละลายในน้ำได้ง่าย ละลายได้ในแอลกอฮอล์ได้ไม่ดี และไม่ละลายในอีเทอร์อย่างสมบูรณ์ สารละลายที่เป็นน้ำมีปฏิกิริยาเป็นกลางกับสารลิตมัส โมโนแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่มีรสหวาน แต่น้อยกว่าน้ำตาลบีท
คุณสมบัติทางเคมี
โมโนแซ็กคาไรด์แสดงคุณสมบัติของแอลกอฮอล์และสารประกอบคาร์บอนิล
ฉัน. ปฏิกิริยาต่อหมู่คาร์บอนิล
1. ออกซิเดชั่น
ก) เช่นเดียวกับอัลดีไฮด์ทั้งหมด การออกซิเดชันของโมโนแซ็กคาไรด์จะทำให้เกิดกรดที่สอดคล้องกัน ดังนั้น เมื่อกลูโคสถูกออกซิไดซ์ด้วยสารละลายแอมโมเนียของซิลเวอร์ออกไซด์ไฮเดรต จะเกิดกรดกลูโคนิกขึ้น (ปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน")
ข) ปฏิกิริยาของโมโนแซ็กคาไรด์กับคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์เมื่อถูกความร้อนยังทำให้เกิดกรดอัลโดนิกอีกด้วย
ค) สารออกซิไดซ์ที่แรงกว่าจะออกซิไดซ์ไม่เพียงแต่กลุ่มอัลดีไฮด์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงกลุ่มแอลกอฮอล์ปฐมภูมิในกลุ่มคาร์บอกซิลด้วย ซึ่งนำไปสู่กรดน้ำตาลไดเบสิก (อัลดาริก) โดยทั่วไปแล้วกรดไนตริกเข้มข้นจะใช้สำหรับการเกิดออกซิเดชันดังกล่าว
2. การกู้คืน
การลดน้ำตาลทำให้เกิดโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ ไฮโดรเจนที่มีนิกเกิล ลิเธียมอลูมิเนียมไฮไดรด์ ฯลฯ ถูกใช้เป็นตัวรีดิวซ์
3. แม้ว่าคุณสมบัติทางเคมีของโมโนแซ็กคาไรด์กับอัลดีไฮด์จะมีความคล้ายคลึงกัน แต่กลูโคสก็ไม่ทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ ( NaHSO3)
ครั้งที่สอง ปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับหมู่ไฮดรอกซิล
ปฏิกิริยาที่กลุ่มไฮดรอกซิลของโมโนแซ็กคาไรด์นั้นเกิดขึ้นตามกฎในรูปแบบเฮมิอะซีทัล (ไซคลิก)
1. อัลคิเลชัน (การก่อตัวของอีเทอร์)
เมื่อเมทิลแอลกอฮอล์ออกฤทธิ์ต่อหน้าก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ อะตอมไฮโดรเจนของไกลโคซิดิกไฮดรอกซิลจะถูกแทนที่ด้วยหมู่เมทิล
เมื่อใช้สารอัลคิเลตที่แรงกว่า เช่นตัวอย่างเช่น เมทิลไอโอไดด์หรือไดเมทิลซัลเฟต การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวส่งผลต่อกลุ่มไฮดรอกซิลทั้งหมดของโมโนแซ็กคาไรด์
2. Acylation (การก่อตัวของเอสเทอร์)
เมื่ออะซิติกแอนไฮไดรด์ทำปฏิกิริยากับกลูโคส จะเกิดเอสเทอร์ขึ้น - เพนทาเอทิลกลูโคส
3. เช่นเดียวกับโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ กลูโคสที่มีคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ (ครั้งที่สอง ) ให้สีฟ้าเข้ม (ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ)
สาม. ปฏิกิริยาเฉพาะ
นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้น กลูโคสยังมีคุณสมบัติเฉพาะบางประการเช่นกระบวนการหมัก การหมักคือการสลายโมเลกุลน้ำตาลภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ น้ำตาลที่มีอะตอมของคาร์บอนจำนวนหนึ่งซึ่งเป็นจำนวนเท่าของสามอะตอมจะต้องผ่านการหมัก การหมักมีหลายประเภท โดยประเภทที่มีชื่อเสียงที่สุดมีดังนี้:
ก) การหมักแอลกอฮอล์
C 6 H 12 O 6 ® 2CH 3 –CH 2 OH (เอทิลแอลกอฮอล์) + 2CO 2
ข) การหมักกรดแลคติค
ค) การหมักกรดบิวทีริก
C6H12O6® CH 3 –CH 2 –CH 2 –COOH(กรดบิวทีริก) + 2 H 2 + 2CO 2
การหมักประเภทดังกล่าวที่เกิดจากจุลินทรีย์มีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างกว้างขวาง ตัวอย่างเช่น แอลกอฮอล์ - สำหรับการผลิตเอทิลแอลกอฮอล์ ในการผลิตไวน์ การต้มเบียร์ ฯลฯ และกรดแลคติค - สำหรับการผลิตกรดแลคติคและผลิตภัณฑ์นมหมัก
ไดแซ็กคาไรด์
ไดแซ็กคาไรด์ (ไบโอเซส) เมื่อไฮโดรไลซิสจะเกิดโมโนแซ็กคาไรด์ที่เหมือนกันหรือต่างกันสองชนิด ในการสร้างโครงสร้างของไดแซ็กคาไรด์จำเป็นต้องรู้ว่าโมโนแซ็กคาไรด์นั้นถูกสร้างขึ้นมาจากอะไรการกำหนดค่าของศูนย์กลางอะโนเมอร์ของโมโนแซ็กคาไรด์เหล่านี้คืออะไร (ก - หรือข -) วัฏจักรมีขนาดเท่าใด (ฟูราโนสหรือไพราโนส) และไฮดรอกซิลที่โมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์ทั้งสองเชื่อมโยงกัน
ไดแซ็กคาไรด์แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: แบบรีดิวซ์และไม่รีดิวซ์
การลดไดแซ็กคาไรด์โดยเฉพาะอย่างยิ่งมอลโตส (น้ำตาลมอลต์) ที่มีอยู่ในมอลต์ กล่าวคือ แตกหน่อแล้วตากแห้งและบดเมล็ดธัญพืช
(มอลโตส)
มอลโตสประกอบด้วยสารตกค้างสองชนิดดี - glucopyranoses ซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยพันธะ (1–4) -glycosidic เช่น การก่อตัวของพันธะอีเทอร์เกี่ยวข้องกับไฮดรอกซีไกลโคซิดิกของโมเลกุลหนึ่งและไฮดรอกซิลของแอลกอฮอล์ที่อะตอมคาร์บอนที่สี่ของโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์อีกโมเลกุลหนึ่ง อะตอมคาร์บอนอะโนเมอร์ (ค 1 ) มีส่วนร่วมในการสร้างการเชื่อมต่อนี้มีก - โครงสร้างและอะตอมอะโนเมอร์ที่มีไฮดรอกซีไกลโคซิดิกอิสระ (แสดงด้วยสีแดง) อาจมีอย่างใดอย่างหนึ่งก - (ก - มอลโตส) และ b - การกำหนดค่า (b - มอลโตส)
มอลโตสเป็นผลึกสีขาว ละลายได้ดีในน้ำ มีรสหวาน แต่น้อยกว่าน้ำตาล (ซูโครส) มาก
อย่างที่เห็นมอลโตสมีไฮดรอกซิลไกลโคซิดิกอิสระซึ่งเป็นผลมาจากความสามารถในการเปิดวงแหวนและเปลี่ยนรูปเป็นอัลดีไฮด์ยังคงอยู่ ในเรื่องนี้มอลโตสสามารถเข้าสู่ปฏิกิริยาที่มีลักษณะเฉพาะของอัลดีไฮด์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งให้ปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน" ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่าไดแซ็กคาไรด์รีดิวซ์ นอกจากนี้มอลโตสยังผ่านปฏิกิริยาหลายอย่างที่มีลักษณะเฉพาะของโมโนแซ็กคาไรด์ตัวอย่างเช่น ทำให้เกิดอีเทอร์และเอสเทอร์ (ดู คุณสมบัติทางเคมีโมโนแซ็กคาไรด์)
ไดแซ็กคาไรด์ที่ไม่รีดิวซ์ ได้แก่ ซูโครส (บีทรูทหรืออ้อยน้ำตาล). พบได้ในอ้อย หัวบีท (มากถึง 28% ของวัตถุแห้ง) น้ำผลไม้และผลไม้ โมเลกุลซูโครสประกอบด้วยก , ดี - กลูโคปาโนส และข , ดี - ฟรุกโตฟูราโนส
(ซูโครส)
ตรงกันข้ามกับมอลโตส พันธะไกลโคซิดิก (1–2) ระหว่างโมโนแซ็กคาไรด์นั้นเกิดจากไกลโคซิดิกไฮดรอกซิลของโมเลกุลทั้งสอง กล่าวคือ ไม่มีไฮดรอกซิลไกลโคซิดิกอิสระ เป็นผลให้ซูโครสขาดความสามารถในการรีดิวซ์และไม่ทำให้เกิดปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน" ดังนั้นจึงจัดเป็นไดแซ็กคาไรด์ที่ไม่รีดิวซ์
ซูโครสเป็นสารผลึกสีขาว มีรสหวาน ละลายได้ดีในน้ำ
ซูโครสมีลักษณะเฉพาะโดยปฏิกิริยาที่หมู่ไฮดรอกซิล เช่นเดียวกับไดแซ็กคาไรด์อื่นๆ ซูโครสจะถูกแปลงโดยการไฮโดรไลซิสของกรดหรือเอนไซม์ไปเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ที่ใช้ประกอบขึ้น
โพลีแซ็กคาไรด์
โพลีแซ็กคาไรด์ที่สำคัญที่สุดคือแป้งและเซลลูโลส (ไฟเบอร์) พวกมันถูกสร้างขึ้นจากกากกลูโคส สูตรทั่วไปของโพลีแซ็กคาไรด์เหล่านี้ ( C6H10O5)น . ในการก่อตัวของโมเลกุลโพลีแซ็กคาไรด์มักจะมีส่วนร่วมไกลโคซิดิก (ที่อะตอม C 1) และไฮดรอกซิลแอลกอฮอล์ (ที่อะตอม C 4) เช่น เกิดพันธะ (1–4) -ไกลโคซิดิก
แป้ง
แป้งเป็นส่วนผสมของโพลีแซ็กคาไรด์ 2 ชนิดที่ทำมาจากก , ดี - หน่วยกลูโคปาราโนส: อะมิโลส (10-20%) และอะมิโลเพคติน (80-90%) แป้งเกิดขึ้นในพืชในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและสะสมเป็นคาร์โบไฮเดรต "สำรอง" ในราก หัว และเมล็ด ตัวอย่างเช่นเมล็ดข้าว ข้าวสาลี ข้าวไรย์ และธัญพืชอื่น ๆ มีแป้ง 60-80% หัวมันฝรั่ง - 15-20% บทบาทที่เกี่ยวข้องในโลกของสัตว์นั้นเล่นโดยโพลีแซ็กคาไรด์ไกลโคเจนซึ่ง "สะสม" อยู่ในตับเป็นหลัก
แป้งเป็นผงสีขาวประกอบด้วยเมล็ดเล็กๆ ไม่ละลายในน้ำเย็น เมื่อแปรรูปแป้งด้วยน้ำอุ่น สามารถแยกเศษส่วนได้ 2 ส่วน ได้แก่ เศษส่วนที่ละลายได้ในน้ำอุ่นและประกอบด้วยโพลีแซ็กคาไรด์อะมิโลส และเศษส่วนที่พองตัวในน้ำอุ่นเท่านั้นจนเกิดเป็นเนื้อครีม และประกอบด้วยโพลีแซ็กคาไรด์อะมิโลเพคติน .
อะมิโลสมีโครงสร้างเชิงเส้นก , ดี - สารตกค้างของกลูโคปาราโนสเชื่อมโยงกันด้วยพันธะ (1–4)-ไกลโคซิดิก หน่วยเซลล์ของอะมิโลส (และแป้งโดยทั่วไป) แสดงได้ดังนี้:
โมเลกุลอะไมโลเพคตินถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกัน แต่มีกิ่งก้านอยู่ในสายโซ่ซึ่งสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ ที่จุดแตกแขนง โมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้างจะถูกเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก (1–6) ระหว่างจุดกิ่งก้านมักจะมีกลูโคสตกค้าง 20-25 ตัว
(อะไมโลเพคติน)
แป้งถูกไฮโดรไลซ์ได้ง่าย: เมื่อถูกความร้อนต่อหน้ากรดซัลฟิวริกจะเกิดกลูโคส
(C 6 H 10 O 5 ) n (แป้ง) + nH 2 O –– H 2 SO 4 , t ° ® nC 6 H 12 O 6 (กลูโคส)
ขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยา การทำไฮโดรไลซิสสามารถดำเนินการแบบขั้นตอนพร้อมกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง
(C 6 H 10 O 5 ) n (แป้ง) ® (C 6 H 10 O 5 ) m (เดกซ์ทริน (m< n )) ® xC 12 H 22 O 11 (мальтоза) ® nC 6 H 12 O 6 (глюкоза)
ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อแป้งคือการทำปฏิกิริยากับไอโอดีน - สังเกตสีน้ำเงินเข้ม สีนี้จะปรากฏขึ้นเมื่อหยดสารละลายไอโอดีนลงบนมันฝรั่งที่หั่นแล้วหรือขนมปังขาวแผ่นหนึ่ง
แป้งไม่ผ่านปฏิกิริยา "กระจกเงิน"
แป้งเป็นผลิตภัณฑ์อาหารที่มีคุณค่า เพื่อความสะดวกในการดูดซึม ผลิตภัณฑ์ที่มีแป้งจะต้องผ่านการบำบัดด้วยความร้อน เช่น ต้มมันฝรั่งและซีเรียลขนมปังอบ กระบวนการเดกซ์ทรินไนซ์ (การก่อตัวของเดกซ์ทริน) ที่ดำเนินการในกรณีนี้ช่วยให้ร่างกายดูดซึมแป้งได้ดีขึ้นและการไฮโดรไลซิสเป็นกลูโคสในภายหลัง
ในอุตสาหกรรมอาหาร แป้งถูกนำมาใช้ในการผลิตไส้กรอก ลูกกวาด และผลิตภัณฑ์ทำอาหาร นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตกลูโคสในการผลิตกระดาษ สิ่งทอ กาว ยารักษาโรค ฯลฯ
เซลลูโลส (ไฟเบอร์)
เซลลูโลสเป็นโพลีแซ็กคาไรด์จากพืชที่พบมากที่สุด มีความแข็งแรงเชิงกลสูงและทำหน้าที่เป็นวัสดุรองรับพืช ไม้ประกอบด้วยเซลลูโลส 50-70% ฝ้ายเป็นเซลลูโลสเกือบบริสุทธิ์
เช่นเดียวกับแป้ง หน่วยโครงสร้างของเซลลูโลสก็คือดี - กลูโคปาราโนสซึ่งมีหน่วยเชื่อมต่อกันด้วยพันธะ (1-4) -ไกลโคซิดิก อย่างไรก็ตามเซลลูโลสแตกต่างจากแป้งข - การกำหนดค่าของพันธะไกลโคซิดิกระหว่างรอบและโครงสร้างเชิงเส้นอย่างเคร่งครัด
เซลลูโลสประกอบด้วยโมเลกุลที่มีลักษณะคล้ายเกลียว ซึ่งประกอบกันเป็นมัดด้วยพันธะไฮโดรเจนของกลุ่มไฮดรอกซิลภายในสายโซ่ รวมถึงระหว่างสายโซ่ที่อยู่ติดกัน เป็นบรรจุภัณฑ์ของโซ่ที่ให้ความแข็งแรงเชิงกลสูง เป็นเส้นใย ไม่ละลายน้ำ และความเฉื่อยของสารเคมี ซึ่งทำให้เซลลูโลส วัสดุในอุดมคติเพื่อสร้างผนังเซลล์
ข - พันธะไกลโคซิดิกไม่ถูกทำลายโดยเอนไซม์ย่อยอาหารของมนุษย์ ดังนั้นเซลลูโลสจึงไม่สามารถทำหน้าที่เป็นอาหารได้ แม้ว่าจะเป็นสารอับเฉาที่จำเป็นสำหรับโภชนาการปกติในปริมาณหนึ่งก็ตาม กระเพาะของสัตว์เคี้ยวเอื้องมีเอนไซม์ที่สลายเซลลูโลส สัตว์ดังกล่าวจึงใช้เส้นใยเป็นส่วนประกอบในอาหาร
แม้ว่าเซลลูโลสจะไม่ละลายในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป แต่ก็สามารถละลายได้ในรีเอเจนต์ของ Schweitzer (สารละลายของคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ในแอมโมเนีย) รวมถึงในสารละลายเข้มข้นของซิงค์คลอไรด์และในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น
เช่นเดียวกับแป้ง เซลลูโลสผลิตกลูโคสจากการไฮโดรไลซิสของกรด
เซลลูโลสเป็นโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ มีกลุ่มไฮดรอกซิลสามกลุ่มต่อหน่วยเซลล์ของโพลีเมอร์ ในเรื่องนี้เซลลูโลสมีลักษณะเป็นปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน (การก่อตัวของเอสเทอร์) ปฏิกิริยากับกรดไนตริกและอะซิติกแอนไฮไดรด์มีความสำคัญในทางปฏิบัติมากที่สุด
เส้นใยเอสเทอริไฟด์เต็มที่เรียกว่าดินปืน ซึ่งหลังจากผ่านกระบวนการที่เหมาะสมแล้ว ก็จะกลายเป็นดินปืนไร้ควัน ขึ้นอยู่กับสภาวะไนเตรตสามารถรับเซลลูโลสไดไนเตรตซึ่งในเทคโนโลยีเรียกว่าคอลลอกซีลิน นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตดินปืนและจรวดขับเคลื่อนที่เป็นของแข็ง นอกจากนี้เซลลูลอยด์ยังทำมาจากคอลรอกซีลิน
Triacetylcellulose (หรือเซลลูโลสอะซิเตต) เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าสำหรับการผลิตฟิล์มหน่วงไฟและซิลค์อะซิเตต เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เซลลูโลสอะซิเตตจะถูกละลายในส่วนผสมของไดคลอโรมีเทนและเอธานอล และสารละลายนี้จะถูกบังคับผ่านการดายในการไหล อากาศอุ่น. ตัวทำละลายจะระเหยและกระแสของสารละลายกลายเป็นไหมอะซิเตทที่ละเอียดที่สุด
เซลลูโลสไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน"
เมื่อพูดถึงการใช้เซลลูโลส คงอดไม่ได้ที่จะบอกว่ามีการใช้เซลลูโลสจำนวนมากเพื่อผลิตกระดาษต่างๆ กระดาษเป็นเส้นใยไฟเบอร์ชั้นบางๆ มีขนาดและอัดด้วยเครื่องทำกระดาษแบบพิเศษ
จากที่กล่าวมาข้างต้นเป็นที่ชัดเจนแล้วว่าการใช้เซลลูโลสของมนุษย์นั้นกว้างและหลากหลายมากจนสามารถแยกส่วนที่แยกต่างหากสำหรับการใช้ผลิตภัณฑ์แปรรูปทางเคมีของเซลลูโลสได้
สิ้นสุดส่วน
คุณสมบัติทางเคมีของเซลล์ที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของคาร์บอนเป็นหลัก ซึ่งคิดเป็นมากถึง 50% ของมวลแห้ง อะตอมของคาร์บอนพบได้ในสารอินทรีย์หลัก ได้แก่ โปรตีน กรดนิวคลีอิกเอ่อ ไขมันและคาร์โบไฮเดรต กลุ่มสุดท้ายประกอบด้วยสารประกอบของคาร์บอนและน้ำตามสูตร (CH 2 O) n โดยที่ n เท่ากับหรือมากกว่าสาม นอกจากคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนแล้ว โมเลกุลยังอาจมีอะตอมของฟอสฟอรัส ไนโตรเจน และซัลเฟอร์อีกด้วย ในบทความนี้ เราจะศึกษาบทบาทของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายมนุษย์ ตลอดจนคุณลักษณะของโครงสร้าง คุณสมบัติ และหน้าที่ของคาร์โบไฮเดรต
การจัดหมวดหมู่
สารประกอบทางชีวเคมีกลุ่มนี้แบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม: น้ำตาลเชิงเดี่ยว (โมโนแซ็กคาไรด์) สารประกอบโพลีเมอร์ด้วยพันธะไกลโคซิดิก - โอลิโกแซ็กคาไรด์และโพลีเมอร์ชีวภาพที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง - โพลีแซ็กคาไรด์ สารตามประเภทข้างต้นพบได้ใน หลากหลายชนิดเซลล์. ตัวอย่างเช่น แป้งและกลูโคสพบได้ในโครงสร้างพืช ไกลโคเจนพบในเซลล์ตับของมนุษย์และผนังเซลล์เชื้อรา และไคตินพบในโครงกระดูกภายนอกของสัตว์ขาปล้อง สารทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นเป็นคาร์โบไฮเดรต บทบาทของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายนั้นเป็นสากล พวกเขาเป็นผู้จัดหาพลังงานหลักสำหรับการแสดงอาการที่สำคัญของแบคทีเรีย สัตว์ และมนุษย์
โมโนแซ็กคาไรด์
พวกเขามีสูตรทั่วไป C n H 2 n O n และแบ่งออกเป็นกลุ่มขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุล: ไตรโอส, เทโทรส, เพนโตส และอื่นๆ ในองค์ประกอบของออร์แกเนลล์ของเซลล์และไซโตพลาสซึม น้ำตาลเชิงเดี่ยวมีโครงร่างเชิงพื้นที่สองแบบ: ไซคลิกและเชิงเส้น ในกรณีแรก อะตอมของคาร์บอนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ซิกมาและเกิดเป็นวัฏจักรปิด ในกรณีที่สอง โครงกระดูกคาร์บอนจะไม่ปิดและอาจมีกิ่งก้าน เพื่อกำหนดบทบาทของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายลองพิจารณาสิ่งที่พบบ่อยที่สุด - เพนโตสและเฮกโซส
ไอโซเมอร์: กลูโคสและฟรุกโตส
พวกเขามีเหมือนกัน สูตรโมเลกุล C 6 H 12 O 6 แต่โครงสร้างโมเลกุลต่างกัน เราเคยโทรไปก่อนหน้านี้แล้ว บทบาทหลักคาร์โบไฮเดรตในสิ่งมีชีวิต - พลังงาน สารข้างต้นจะถูกสลายโดยเซลล์ เป็นผลให้พลังงานถูกปล่อยออกมา (17.6 กิโลจูลจากกลูโคส 1 กรัม) นอกจากนี้ยังมีการสังเคราะห์โมเลกุล ATP 36 โมเลกุล การสลายกลูโคสเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มเซลล์ (คริสเต) ของไมโตคอนเดรีย และเป็นสายโซ่ของปฏิกิริยาของเอนไซม์ - วงจรเครบส์ มันเป็นจุดเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดในการแพร่กระจายที่เกิดขึ้นในทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตเฮเทอโรโทรฟิคโดยไม่มีข้อยกเว้น
กลูโคสยังเกิดขึ้นในเซลล์เม็ดเลือดขาวของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเนื่องจากการสลายไกลโคเจนสำรองในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ ในอนาคตจะถูกนำมาใช้เป็นสารที่สลายตัวได้ง่ายเนื่องจากการให้พลังงานแก่เซลล์เป็นบทบาทหลักของคาร์โบไฮเดรตในร่างกาย พืชเป็นโฟโตโทรฟและผลิตกลูโคสของตัวเองในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกว่าวัฏจักรคาลวิน วัสดุเริ่มต้นคือคาร์บอนไดออกไซด์ และตัวรับคือไรโบโลส ไดฟอสเฟต การสังเคราะห์กลูโคสเกิดขึ้นในคลอโรพลาสเมทริกซ์ ฟรุคโตสซึ่งมีสูตรโมเลกุลเหมือนกับกลูโคสประกอบด้วยกลุ่มฟังก์ชันคีโตนในโมเลกุล มีความหวานมากกว่ากลูโคสและมีอยู่ในน้ำผึ้ง เช่นเดียวกับน้ำจากผลเบอร์รี่และผลไม้ ดังนั้นบทบาททางชีววิทยาของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายจึงเป็นการใช้คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งพลังงานที่รวดเร็วเป็นหลัก
บทบาทของเพนโตสในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
ให้เราอาศัยโมโนแซ็กคาไรด์อีกกลุ่มหนึ่ง - ไรโบสและดีออกซีไรโบส เอกลักษณ์ของพวกเขาอยู่ที่ว่าเป็นส่วนหนึ่งของโพลีเมอร์ - กรดนิวคลีอิก สำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด รวมถึงรูปแบบชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์ DNA และ RNA เป็นพาหะหลักของข้อมูลทางพันธุกรรม น้ำตาลพบได้ในโมเลกุล RNA และพบดีออกซีไรโบสในนิวคลีโอไทด์ของ DNA ดังนั้นบทบาททางชีววิทยาของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายมนุษย์ก็คือพวกมันมีส่วนร่วมในการก่อตัวของหน่วยพันธุกรรม - ยีนและโครโมโซม
ตัวอย่างของเพนโตสที่มีหมู่อัลดีไฮด์และพบได้ทั่วไปในอาณาจักรพืช ได้แก่ ไซโลส (พบในลำต้นและเมล็ด) อัลฟา-อะราบิโนส (พบในหมากฝรั่งผลไม้หิน) ต้นผลไม้). ดังนั้นการกระจายและบทบาททางชีวภาพของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายของพืชชั้นสูงจึงค่อนข้างมาก
โอลิโกแซ็กคาไรด์คืออะไร
หากเศษของโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์เช่นกลูโคสหรือฟรุกโตสเชื่อมโยงกันด้วยพันธะโควาเลนต์ โอลิโกแซ็กคาไรด์ก็จะเกิดขึ้น - คาร์โบไฮเดรตโพลีเมอร์ บทบาทของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายทั้งพืชและสัตว์มีความหลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับไดแซ็กคาไรด์ ที่พบมากที่สุดในหมู่พวกเขาคือซูโครสแลคโตสมอลโตสและทรีฮาโลส ดังนั้นซูโครสหรือที่เรียกว่าน้ำตาลอ้อยจึงพบได้ในพืชในรูปของสารละลายและถูกเก็บไว้ในรากหรือลำต้น จากการไฮโดรไลซิสจะเกิดโมเลกุลของกลูโคสและฟรุกโตส มีต้นกำเนิดมาจากสัตว์ บางคนประสบกับการแพ้สารนี้เนื่องจากเอนไซม์แลคเตสหลั่งต่ำซึ่งสลายน้ำตาลในนมให้เป็นกาแลคโตสและกลูโคส บทบาทของคาร์โบไฮเดรตในชีวิตของร่างกายนั้นแตกต่างกันไป ตัวอย่างเช่น ไดแซ็กคาไรด์ทรีฮาโลสซึ่งประกอบด้วยกลูโคส 2 ชนิดที่ตกค้าง เป็นส่วนหนึ่งของเม็ดเลือดแดงของสัตว์จำพวกครัสเตเชียน แมงมุม และแมลง นอกจากนี้ยังพบในเซลล์ของเชื้อราและสาหร่ายบางชนิด
ไดแซ็กคาไรด์ มอลโตส หรือน้ำตาลมอลต์อีกชนิดหนึ่งพบได้ในเมล็ดข้าวไรย์หรือข้าวบาร์เลย์ในระหว่างการงอก และเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยกลูโคส 2 ชนิดที่ตกค้าง เกิดจากการสลายแป้งของพืชหรือสัตว์ ในลำไส้เล็กของมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม มอลโตสจะถูกย่อยโดยเอนไซม์มอลเตส ในกรณีที่ไม่มีน้ำตับอ่อนพยาธิวิทยาเกิดขึ้นเนื่องจากการแพ้ไกลโคเจนหรือแป้งพืชในอาหาร ในกรณีนี้มีการใช้อาหารพิเศษและมีการเพิ่มเอนไซม์เข้าไปในอาหารด้วย
คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนในธรรมชาติ
พวกมันแพร่หลายมากโดยเฉพาะในโลกของพืช เป็นโพลีเมอร์ชีวภาพและมีน้ำหนักโมเลกุลสูง ตัวอย่างเช่นในแป้งคือ 800,000 และในเซลลูโลส - 1,600,000 โพลีแซ็กคาไรด์แตกต่างกันในองค์ประกอบของโมโนเมอร์ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันและความยาวของโซ่ ต่างจากน้ำตาลเชิงเดี่ยวและโอลิโกแซ็กคาไรด์ซึ่งละลายในน้ำได้สูงและมีรสหวาน โพลีแซ็กคาไรด์ไม่ชอบน้ำและไม่มีรส พิจารณาบทบาทของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายมนุษย์โดยใช้ตัวอย่างของไกลโคเจน - แป้งจากสัตว์ มันถูกสังเคราะห์จากกลูโคสและสงวนไว้ในเซลล์ตับและเซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างซึ่งมีปริมาณมากกว่าในตับถึงสองเท่า เนื้อเยื่อไขมันใต้ผิวหนัง นิวโรไซต์ และมาโครฟาจก็สามารถผลิตไกลโคเจนได้เช่นกัน โพลีแซ็กคาไรด์อีกชนิดหนึ่งคือแป้งพืชเป็นผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ด้วยแสงและก่อตัวขึ้นในพลาสติดสีเขียว
จากจุดเริ่มต้นของอารยธรรมมนุษย์ ซัพพลายเออร์หลักของแป้งคือพืชผลทางการเกษตรที่มีคุณค่า เช่น ข้าว มันฝรั่ง ข้าวโพด พวกเขายังคงเป็นพื้นฐานของอาหารของประชากรส่วนใหญ่ของโลก ด้วยเหตุนี้คาร์โบไฮเดรตจึงมีคุณค่ามาก ดังที่เราเห็นบทบาทของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายในการใช้เป็นสารอินทรีย์ที่ให้พลังงานสูงและย่อยได้เร็ว
มีกลุ่มโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งมีโมโนเมอร์เป็นสารตกค้างของกรดไฮยาลูโรนิก พวกมันเรียกว่าเพคตินและเป็นสารโครงสร้างของเซลล์พืช เปลือกแอปเปิ้ลและเนื้อบีทรูทอุดมไปด้วยพวกมันเป็นพิเศษ สารในเซลล์เพกตินควบคุมความดันภายในเซลล์ - turgor ในอุตสาหกรรมขนม พวกมันถูกใช้เป็นสารก่อเจลและสารเพิ่มความข้นในการผลิตมาร์ชเมลโลว์และแยมผิวส้มคุณภาพสูง ใน โภชนาการอาหารใช้เป็นสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ช่วยขจัดสารพิษออกจากลำไส้ใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ไกลโคลิพิดคืออะไร
นี่คือกลุ่มที่น่าสนใจของสารประกอบเชิงซ้อนของคาร์โบไฮเดรตและไขมันที่พบในเนื้อเยื่อประสาท ประกอบด้วยสมองและไขสันหลังของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ไกลโคไลปิดยังพบได้ในเยื่อหุ้มเซลล์ ตัวอย่างเช่น ในแบคทีเรีย สารประกอบเหล่านี้บางส่วนเกี่ยวข้องกับแอนติเจน (สารที่ตรวจจับกลุ่มเลือดของระบบ Landsteiner AB0) ในเซลล์ของสัตว์ พืช และมนุษย์ นอกจากไกลโคลิพิดแล้ว ยังมีโมเลกุลไขมันที่เป็นอิสระอีกด้วย พวกมันทำหน้าที่เกี่ยวกับพลังงานเป็นหลัก เมื่อไขมันสลายไป 1 กรัม พลังงานจะถูกปล่อยออกมา 38.9 กิโลจูล ไขมันยังมีลักษณะเฉพาะด้วยฟังก์ชั่นโครงสร้าง (เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์) ดังนั้นหน้าที่เหล่านี้จึงดำเนินการโดยคาร์โบไฮเดรตและไขมัน บทบาทในร่างกายมีความสำคัญอย่างยิ่ง
บทบาทของคาร์โบไฮเดรตและไขมันในร่างกาย
ในเซลล์ของมนุษย์และสัตว์ สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงร่วมกันของโพลีแซ็กคาไรด์และไขมันที่เกิดขึ้นจากการเผาผลาญได้ นักโภชนาการพบว่าการบริโภคอาหารประเภทแป้งมากเกินไปทำให้เกิดการสะสมไขมัน หากบุคคลมีปัญหาเกี่ยวกับตับอ่อนในแง่ของการหลั่งอะไมเลสหรือมีวิถีชีวิตแบบอยู่ประจำที่ น้ำหนักของเขาอาจเพิ่มขึ้นอย่างมาก เป็นที่น่าจดจำว่าอาหารที่อุดมด้วยคาร์โบไฮเดรตจะถูกย่อยสลายส่วนใหญ่ในลำไส้เล็กส่วนต้นเป็นกลูโคส มันถูกดูดซึมโดยเส้นเลือดฝอยของวิลลี่ในลำไส้เล็กและสะสมอยู่ในตับและกล้ามเนื้อในรูปของไกลโคเจน ยิ่งการเผาผลาญในร่างกายมีความเข้มข้นมากเท่าไรก็ยิ่งสลายตัวเป็นกลูโคสมากขึ้นเท่านั้น จากนั้นเซลล์จะใช้เป็นวัสดุพลังงานหลัก ข้อมูลนี้ทำหน้าที่เป็นคำตอบสำหรับคำถามว่าคาร์โบไฮเดรตมีบทบาทอย่างไรในร่างกายมนุษย์
ความสำคัญของไกลโคโปรตีน
สารประกอบของสารกลุ่มนี้แสดงด้วยคาร์โบไฮเดรต + โปรตีนเชิงซ้อน พวกมันถูกเรียกว่าไกลโคคอนจูเกต เหล่านี้คือแอนติบอดี ฮอร์โมน โครงสร้างเมมเบรน การวิจัยทางชีวเคมีล่าสุดระบุว่าหากไกลโคโปรตีนเริ่มเปลี่ยนโครงสร้างตามธรรมชาติ (ตามธรรมชาติ) จะนำไปสู่การพัฒนาของโรคที่ซับซ้อน เช่น โรคหอบหืด โรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ และมะเร็ง บทบาทของไกลโคคอนจูเกตในการเผาผลาญของเซลล์นั้นดีมาก ดังนั้นอินเตอร์เฟอรอนจึงระงับการแพร่พันธุ์ของไวรัสอิมมูโนโกลบูลินปกป้องร่างกายจากเชื้อโรค โปรตีนในเลือดก็อยู่ในกลุ่มของสารนี้เช่นกัน มีคุณสมบัติในการป้องกันและบัฟเฟอร์ ฟังก์ชั่นทั้งหมดข้างต้นได้รับการยืนยันจากข้อเท็จจริงที่ว่าบทบาททางสรีรวิทยาของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายมีความหลากหลายและมีความสำคัญอย่างยิ่ง
คาร์โบไฮเดรตเกิดขึ้นที่ไหนและอย่างไร?
ซัพพลายเออร์หลักของน้ำตาลเชิงเดี่ยวและเชิงซ้อน ได้แก่ พืชสีเขียว: สาหร่าย สปอร์ที่สูงขึ้น สเปิร์มเมล็ดพืช และไม้ดอก ทั้งหมดนี้มีเม็ดสีคลอโรฟิลล์อยู่ในเซลล์ มันเป็นส่วนหนึ่งของไทลาคอยด์ - โครงสร้างของคลอโรพลาสต์ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย K. A Timiryazev ศึกษากระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของคาร์โบไฮเดรต บทบาทของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายพืชคือการสะสมของแป้งในผลไม้ เมล็ดพืช และหัว ซึ่งก็คือในอวัยวะของพืช กลไกการสังเคราะห์ด้วยแสงค่อนข้างซับซ้อนและประกอบด้วยชุดปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่เกิดขึ้นทั้งในแสงและความมืด กลูโคสถูกสังเคราะห์จากคาร์บอนไดออกไซด์ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิคใช้พืชสีเขียวเป็นแหล่งอาหารและพลังงาน ดังนั้นพืชจึงเป็นจุดเชื่อมโยงแรกในทุกสิ่งและเรียกว่าผู้ผลิต
ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิค คาร์โบไฮเดรตจะถูกสังเคราะห์บนช่องทางของเรติคูลัมเอนโดพลาสซึมแบบเรียบ (เป็นเม็ด) จากนั้นนำไปใช้เป็นพลังงานและวัสดุก่อสร้าง ในเซลล์พืช คาร์โบไฮเดรตจะถูกสร้างขึ้นเพิ่มเติมใน Golgi complex จากนั้นจึงไปสร้างผนังเซลล์เซลลูโลส ในระหว่างกระบวนการย่อยอาหารของสัตว์มีกระดูกสันหลัง สารประกอบที่อุดมด้วยคาร์โบไฮเดรตจะถูกสลายบางส่วนในปากและกระเพาะอาหาร ปฏิกิริยาการสลายตัวหลักเกิดขึ้นในลำไส้เล็กส่วนต้น มันหลั่งน้ำตับอ่อนที่มีเอนไซม์อะไมเลสซึ่งสลายแป้งให้เป็นกลูโคส ดังที่ได้กล่าวไปแล้วว่ากลูโคสจะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดในลำไส้เล็กและกระจายไปยังเซลล์ทั้งหมด ที่นี่ใช้เป็นแหล่งพลังงานและเป็นสารโครงสร้าง สิ่งนี้จะอธิบายบทบาทของคาร์โบไฮเดรตในร่างกาย
คอมเพล็กซ์ Supramembrane ของเซลล์เฮเทอโรโทรฟิค
เป็นลักษณะของสัตว์และเชื้อรา องค์ประกอบทางเคมีและการจัดเรียงโมเลกุลของโครงสร้างเหล่านี้แสดงด้วยสารประกอบต่างๆ เช่น ไขมัน โปรตีน และคาร์โบไฮเดรต บทบาทของคาร์โบไฮเดรตในร่างกายคือการมีส่วนร่วมในการสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์ของมนุษย์และสัตว์มีองค์ประกอบโครงสร้างพิเศษที่เรียกว่าไกลโคคาลิกซ์ ชั้นผิวบางนี้ประกอบด้วยไกลโคลิปิดและไกลโคโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม ให้การสื่อสารโดยตรงระหว่างเซลล์และ สภาพแวดล้อมภายนอก. การรับรู้ถึงการระคายเคืองและการย่อยอาหารนอกเซลล์ก็เกิดขึ้นที่นี่เช่นกัน ต้องขอบคุณเปลือกคาร์โบไฮเดรตที่ทำให้เซลล์เกาะติดกันเพื่อสร้างเนื้อเยื่อ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการยึดเกาะ ให้เราเสริมด้วยว่า "หาง" ของโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตอยู่เหนือพื้นผิวของเซลล์และมุ่งตรงไปยังของเหลวคั่นระหว่างหน้า
เชื้อราอีกกลุ่มหนึ่งของสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิกก็มีเครื่องมือพื้นผิวที่เรียกว่าผนังเซลล์ ประกอบด้วยน้ำตาลเชิงซ้อน - ไคติน, ไกลโคเจน เห็ดบางชนิดยังมีคาร์โบไฮเดรตที่ละลายน้ำได้ เช่น ทรีฮาโลส ที่เรียกว่าน้ำตาลเห็ด
ในสัตว์เซลล์เดียว เช่น ซิเลียต ชั้นผิวหรือหนังไข่ ยังมีสารเชิงซ้อนของโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่มีโปรตีนและไขมันด้วย ในโปรโตซัวบางชนิดมีหนังกำพร้าค่อนข้างบางและไม่รบกวนการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของร่างกาย และบางชนิดก็หนาขึ้นและแข็งแรงเหมือนเปลือกซึ่งทำหน้าที่ป้องกัน
ผนังเซลล์พืช
นอกจากนี้ยังมีคาร์โบไฮเดรตจำนวนมากโดยเฉพาะเซลลูโลสที่รวบรวมไว้ในรูปแบบของมัดเส้นใย โครงสร้างเหล่านี้ก่อให้เกิดเฟรมเวิร์กที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์คอลลอยด์ ประกอบด้วยโอลิโกและโพลีแซ็กคาไรด์เป็นส่วนใหญ่ ผนังเซลล์ของเซลล์พืชสามารถกลายเป็นหินได้ ในกรณีนี้ช่องว่างระหว่างมัดเซลลูโลสจะเต็มไปด้วยคาร์โบไฮเดรตอื่น - ลิกนิน ช่วยเพิ่มฟังก์ชันรองรับของเยื่อหุ้มเซลล์ บ่อยครั้งโดยเฉพาะในไม้ยืนต้น ไม้ยืนต้นชั้นนอกประกอบด้วยเซลลูโลสหุ้มด้วยสารคล้ายไขมัน - ซูเบริน ช่วยป้องกันไม่ให้น้ำเข้าสู่เนื้อเยื่อพืช เซลล์ที่อยู่เบื้องล่างจึงตายอย่างรวดเร็วและถูกปกคลุมด้วยชั้นไม้ก๊อก
เมื่อสรุปข้างต้น เราจะเห็นว่าคาร์โบไฮเดรตและไขมันมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดในผนังเซลล์พืช บทบาทของพวกเขาในร่างกายของโฟโตโทรฟนั้นยากที่จะดูถูกดูแคลน เนื่องจากคอมเพล็กซ์ไกลโคไลปิดให้การสนับสนุนและฟังก์ชั่นการป้องกัน เรามาศึกษาลักษณะคาร์โบไฮเดรตที่หลากหลายของสิ่งมีชีวิตในอาณาจักร Drobyanka ซึ่งรวมถึงโปรคาริโอตโดยเฉพาะแบคทีเรีย ผนังเซลล์ของพวกมันมีคาร์โบไฮเดรต - มูริน แบคทีเรียจะถูกแบ่งออกเป็นแกรมบวกและแกรมลบทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของอุปกรณ์พื้นผิว
โครงสร้างของกลุ่มที่สองมีความซับซ้อนมากขึ้น แบคทีเรียเหล่านี้มีสองชั้น: พลาสติกและแข็ง ชนิดแรกประกอบด้วยเมือกโพลีแซ็กคาไรด์ เช่น มูริน โมเลกุลของมันดูเหมือนโครงสร้างตาข่ายขนาดใหญ่ที่ก่อตัวเป็นแคปซูลรอบเซลล์แบคทีเรีย ชั้นที่สองประกอบด้วยเพปทิโดไกลแคน ซึ่งเป็นสารประกอบของโพลีแซ็กคาไรด์และโปรตีน
ไลโปโพลีแซ็กคาไรด์ที่ผนังเซลล์ช่วยให้แบคทีเรียเกาะติดกับพื้นผิวต่างๆ ได้อย่างแน่นหนา เช่น เคลือบฟันหรือเยื่อหุ้มเซลล์ยูคาริโอต นอกจากนี้ไกลโคลิพิดยังส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์แบคทีเรียซึ่งกันและกัน ด้วยวิธีนี้โซ่ของ Streptococci และกลุ่มของ Staphylococci จะเกิดขึ้น นอกจากนี้โปรคาริโอตบางประเภทยังมีเยื่อเมือกเพิ่มเติม - peplos ประกอบด้วยโพลีแซ็กคาไรด์และถูกทำลายได้ง่ายภายใต้อิทธิพลของรังสีหนักหรือเมื่อสัมผัสกับสารเคมีบางชนิด เช่น ยาปฏิชีวนะ
§ 1. การจำแนกประเภทและหน้าที่ของคาร์โบไฮเดรต
แม้ในสมัยโบราณมนุษยชาติเริ่มคุ้นเคยกับคาร์โบไฮเดรตและเรียนรู้ที่จะใช้คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้ในนั้น ชีวิตประจำวัน. ฝ้าย ปอ ไม้ แป้ง น้ำผึ้ง น้ำตาลอ้อย เป็นเพียงคาร์โบไฮเดรตบางส่วนที่มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาอารยธรรม คาร์โบไฮเดรตเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ เป็นส่วนประกอบสำคัญของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตใดๆ รวมถึงแบคทีเรีย พืช และสัตว์ ในพืช คาร์โบไฮเดรตคิดเป็น 80–90% ของมวลแห้ง ในสัตว์ – ประมาณ 2% ของน้ำหนักตัว การสังเคราะห์จากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำดำเนินการโดยพืชสีเขียวโดยใช้พลังงานจากแสงแดด ( การสังเคราะห์ด้วยแสง ). สมการปริมาณสัมพันธ์โดยรวมสำหรับกระบวนการนี้คือ:
จากนั้นกลูโคสและคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวอื่นๆ จะถูกแปลงเป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน เช่น แป้งและเซลลูโลส พืชใช้คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้เพื่อปลดปล่อยพลังงานผ่านกระบวนการหายใจ กระบวนการนี้เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการสังเคราะห์ด้วยแสง:
น่าสนใจที่จะรู้! พืชและแบคทีเรียสีเขียวดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศประมาณ 200 พันล้านตันต่อปีผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ในกรณีนี้ออกซิเจนประมาณ 130 พันล้านตันถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศและสารประกอบคาร์บอนอินทรีย์ 50 พันล้านตันซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาร์โบไฮเดรตถูกสังเคราะห์ขึ้น
สัตว์ไม่สามารถสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำได้ โดยการบริโภคคาร์โบไฮเดรตพร้อมอาหาร สัตว์จะใช้พลังงานที่สะสมอยู่ในคาร์โบไฮเดรตเพื่อรักษากระบวนการที่สำคัญ อาหารของเรา เช่น ขนมอบ มันฝรั่ง ซีเรียล ฯลฯ มีลักษณะเป็นคาร์โบไฮเดรตสูง
ชื่อ "คาร์โบไฮเดรต" เป็นชื่อทางประวัติศาสตร์ ตัวแทนแรกของสารเหล่านี้อธิบายโดยสูตรโดยรวม C m H 2 n O n หรือ C m (H 2 O) n อีกชื่อหนึ่งของคาร์โบไฮเดรตคือ ซาฮาร่า – อธิบายได้ด้วยรสหวานของคาร์โบไฮเดรตที่ง่ายที่สุด ในแง่ของโครงสร้างทางเคมี คาร์โบไฮเดรตเป็นกลุ่มสารประกอบที่ซับซ้อนและหลากหลาย ในหมู่พวกเขามีทั้งสารประกอบที่ค่อนข้างง่ายโดยมีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 200 และโพลีเมอร์ขนาดยักษ์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลถึงหลายล้าน นอกจากอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนแล้ว คาร์โบไฮเดรตยังอาจมีอะตอมของฟอสฟอรัส ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ และองค์ประกอบอื่นๆ ที่น้อยกว่าปกติด้วย
การจำแนกประเภทของคาร์โบไฮเดรต
คาร์โบไฮเดรตที่รู้จักทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท กลุ่มใหญ่ – คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวและ คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน. แยกกลุ่มประกอบด้วยโพลีเมอร์ผสมที่มีคาร์โบไฮเดรต เช่น ไกลโคโปรตีน– ซับซ้อนด้วยโมเลกุลโปรตีน ไกลโคลิพิด –ซับซ้อนด้วยไขมัน ฯลฯ
คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว (โมโนแซ็กคาไรด์หรือโมโนแซ็กคาไรด์) เป็นสารประกอบโพลีไฮดรอกซีคาร์บอนิลที่ไม่สามารถสร้างโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตที่เรียบง่ายกว่าได้จากการไฮโดรไลซิส หากโมโนแซ็กคาไรด์มีหมู่อัลดีไฮด์ แสดงว่าพวกมันอยู่ในกลุ่มอัลโดส (อัลดีไฮด์แอลกอฮอล์) ถ้ามีหมู่คีโตน พวกมันก็จะอยู่ในกลุ่มคีโตส (คีโตแอลกอฮอล์) ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์ trioses (C 3), tetroses (C 4), pentoses (C 5), hexoses (C 6) เป็นต้น มีความโดดเด่น:
สารประกอบที่พบมากที่สุดในธรรมชาติคือเพนโตสและเฮกโซส
ซับซ้อนคาร์โบไฮเดรต ( โพลีแซ็กคาไรด์, หรือ โรคโปลิโอ) เป็นโพลีเมอร์ที่สร้างจากโมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้าง เมื่อไฮโดรไลซ์จะเกิดเป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว ขึ้นอยู่กับระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน พวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ( โอลิโกแซ็กคาไรด์ซึ่งโดยปกติจะน้อยกว่า 10) และ น้ำหนักโมเลกุลสูง. โอลิโกแซ็กคาไรด์เป็นคาร์โบไฮเดรตคล้ายน้ำตาลที่ละลายในน้ำได้และมีรสหวาน ขึ้นอยู่กับความสามารถในการลดไอออนของโลหะ (Cu 2+, Ag +) พวกมันจะถูกแบ่งออกเป็น บูรณะและ ไม่ใช่การบูรณะ. โพลีแซ็กคาไรด์สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่ม ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของมัน: โฮโมโพลีแซ็กคาไรด์และ เฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์. โฮโมโพลีแซ็กคาไรด์ถูกสร้างขึ้นจากโมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้างประเภทเดียวกัน และเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ถูกสร้างขึ้นจากสิ่งตกค้างของโมโนแซ็กคาไรด์ที่แตกต่างกัน
ข้างต้นพร้อมตัวอย่างตัวแทนที่พบบ่อยที่สุดของคาร์โบไฮเดรตแต่ละกลุ่มสามารถนำเสนอได้ในแผนภาพต่อไปนี้:
หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรต
หน้าที่ทางชีววิทยาของโพลีแซ็กคาไรด์มีความหลากหลายมาก
ฟังก์ชั่นพลังงานและการจัดเก็บ
คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยแคลอรี่จำนวนมากที่บุคคลบริโภคผ่านอาหาร คาร์โบไฮเดรตหลักที่ให้มาพร้อมกับอาหารคือแป้ง พบได้ในขนมอบ มันฝรั่ง และซีเรียล อาหารของมนุษย์ยังประกอบด้วยไกลโคเจน (ในตับและเนื้อสัตว์) ซูโครส (เป็นอาหารเสริมในอาหารต่างๆ) ฟรุกโตส (ในผลไม้และน้ำผึ้ง) และแลคโตส (ในนม) ก่อนที่จะถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย โพลีแซ็กคาไรด์จะต้องถูกไฮโดรไลซ์โดยใช้เอนไซม์ย่อยอาหารเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ เฉพาะในรูปแบบนี้เท่านั้นที่จะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือด เมื่อกระแสเลือด โมโนแซ็กคาไรด์จะเข้าสู่อวัยวะและเนื้อเยื่อ ซึ่งพวกมันจะถูกใช้เพื่อสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตหรือสารอื่นๆ ของพวกมันเอง หรือถูกสลายเพื่อดึงพลังงานจากพวกมัน
พลังงานที่ปล่อยออกมาจากการสลายกลูโคสจะถูกเก็บไว้ในรูปของ ATP มีสองกระบวนการในการสลายกลูโคส: แบบไม่ใช้ออกซิเจน (ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน) และแอโรบิก (เมื่อมีออกซิเจน) อันเป็นผลมาจากกระบวนการไม่ใช้ออกซิเจนทำให้เกิดกรดแลคติค
ซึ่งในระหว่างการออกกำลังกายหนักจะสะสมในกล้ามเนื้อทำให้เกิดอาการปวด
อันเป็นผลมาจากกระบวนการแอโรบิก กลูโคสจะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) และน้ำ:
อันเป็นผลมาจากการสลายกลูโคสแบบแอโรบิก พลังงานจะถูกปล่อยออกมามากกว่าการสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน โดยทั่วไป การออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมจะปล่อยพลังงานออกมา 16.9 กิโลจูล
กลูโคสสามารถผ่านการหมักแอลกอฮอล์ได้ กระบวนการนี้ดำเนินการโดยยีสต์ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน:
การหมักแอลกอฮอล์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเพื่อการผลิตไวน์และเอทิลแอลกอฮอล์
มนุษย์เรียนรู้ที่จะใช้ไม่เพียงแต่การหมักแอลกอฮอล์เท่านั้น แต่ยังพบว่าการใช้การหมักกรดแลคติค เช่น เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์กรดแลคติคและผักดอง
ไม่มีเอนไซม์ในร่างกายมนุษย์หรือสัตว์ที่สามารถไฮโดรไลซ์เซลลูโลสได้ อย่างไรก็ตาม เซลลูโลสเป็นส่วนประกอบหลักของอาหารของสัตว์หลายชนิดโดยเฉพาะสัตว์เคี้ยวเอื้อง ท้องของสัตว์เหล่านี้มีแบคทีเรียและโปรโตซัวที่ผลิตเอนไซม์ในปริมาณมาก เซลลูเลสเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของเซลลูโลสให้เป็นกลูโคส หลังสามารถรับการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมได้ซึ่งเป็นผลมาจากกรดบิวริกอะซิติกและโพรพิโอนิกที่เกิดขึ้นซึ่งสามารถดูดซึมเข้าสู่เลือดของสัตว์เคี้ยวเอื้องได้
คาร์โบไฮเดรตยังทำหน้าที่สำรองอีกด้วย ดังนั้นแป้ง ซูโครส กลูโคสในพืชและ ไกลโคเจนในสัตว์พวกมันคือพลังงานสำรองของเซลล์
ฟังก์ชันโครงสร้าง การสนับสนุน และการป้องกัน
เซลลูโลสในพืชและ ไคตินในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังและเชื้อราพวกมันทำหน้าที่สนับสนุนและป้องกัน โพลีแซ็กคาไรด์ก่อตัวเป็นแคปซูลในจุลินทรีย์จึงทำให้เยื่อหุ้มเซลล์แข็งแรงขึ้น ไลโปโพลีแซ็กคาไรด์ของแบคทีเรียและไกลโคโปรตีนของพื้นผิวเซลล์สัตว์ให้การเลือกปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์และปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกันของร่างกาย น้ำตาลทำหน้าที่เป็นวัสดุก่อสร้างสำหรับ RNA และดีออกซีไรโบสสำหรับ DNA
ทำหน้าที่ป้องกัน เฮปาริน. คาร์โบไฮเดรตนี้ซึ่งเป็นสารยับยั้งการแข็งตัวของเลือดช่วยป้องกันการเกิดลิ่มเลือด พบในเลือดและเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ผนังเซลล์ของแบคทีเรียที่เกิดจากโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งยึดติดกันด้วยสายโซ่กรดอะมิโนสั้น ๆ ช่วยปกป้องเซลล์แบคทีเรียจากผลข้างเคียง ในสัตว์จำพวกครัสเตเชียนและแมลง คาร์โบไฮเดรตมีส่วนร่วมในการสร้างโครงกระดูกภายนอกซึ่งทำหน้าที่ป้องกัน
ฟังก์ชั่นการกำกับดูแล
ไฟเบอร์ช่วยเพิ่มการเคลื่อนไหวของลำไส้จึงทำให้การย่อยอาหารดีขึ้น
ความเป็นไปได้ในการใช้คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งเชื้อเพลิงเหลว (เอทานอล) เป็นเรื่องที่น่าสนใจ ตั้งแต่สมัยโบราณ ไม้ถูกนำมาใช้เพื่อทำความร้อนในบ้านและปรุงอาหาร ในสังคมยุคใหม่เชื้อเพลิงประเภทนี้ได้ถูกแทนที่ด้วยเชื้อเพลิงประเภทอื่น ได้แก่ น้ำมันและถ่านหิน ซึ่งมีราคาถูกกว่าและใช้งานได้สะดวกกว่า อย่างไรก็ตาม วัตถุดิบจากพืช แม้จะมีความไม่สะดวกในการใช้งานบ้าง ต่างจากน้ำมันและถ่านหิน แต่ก็เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน แต่การใช้งานในเครื่องยนต์สันดาปภายในนั้นทำได้ยาก เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ ควรใช้เชื้อเพลิงเหลวหรือก๊าซ จากไม้เกรดต่ำ ฟาง หรือวัสดุจากพืชอื่นๆ ที่มีเซลลูโลสหรือแป้ง คุณสามารถรับเชื้อเพลิงเหลว - เอทิลแอลกอฮอล์ ในการทำเช่นนี้ คุณต้องไฮโดรไลซ์เซลลูโลสหรือแป้งก่อนเพื่อให้ได้กลูโคส:
จากนั้นนำกลูโคสที่ได้ไปหมักแอลกอฮอล์เพื่อผลิตเอทิลแอลกอฮอล์ เมื่อบริสุทธิ์แล้ว สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สันดาปภายในได้ ควรสังเกตว่าในบราซิลเพื่อจุดประสงค์นี้ทุกปี อ้อยข้าวฟ่างและมันสำปะหลังผลิตแอลกอฮอล์ได้หลายพันล้านลิตรและใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน
สำหรับผู้ที่ต้องการเพิ่มน้ำหนัก
คาร์โบไฮเดรตจะช่วยคุณได้
ดังที่คุณทราบ ไขมันหนึ่งโมเลกุลคือกลูโคสสี่โมเลกุลบวกกับน้ำสี่โมเลกุล นั่นคือด้วยการบริโภคคาร์โบไฮเดรตที่เพิ่มขึ้นร่วมกับการดื่มน้ำคุณจะได้รับผลลัพธ์ที่คาดหวัง ฉันจะสังเกตเพียงสิ่งเดียวเท่านั้นคือแนะนำให้บริโภคคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนมากขึ้นเพราะคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวสามารถนำไปสู่โรคเบาหวานและความดันโลหิตสูงได้ ฉันหวังว่าโภชนาการสมัยใหม่ (ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการคัดสรรในร้านค้า) คุณจะไม่มีปัญหาในเส้นทางนี้ ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับคาร์โบไฮเดรตอยู่ด้านล่างนี้ ต้องขอบคุณวิกิพีเดีย
(น้ำตาล, แซ็กคาไรด์) - สารอินทรีย์ที่มีกลุ่มคาร์บอนิลและกลุ่มไฮดรอกซิลหลายกลุ่ม ชื่อของประเภทของสารประกอบมาจากคำว่า "คาร์บอนไฮเดรต" และถูกเสนอครั้งแรกโดย K. Schmidt ในปี 1844 การปรากฏตัวของชื่อนี้เกิดจากการที่คาร์โบไฮเดรตชนิดแรกที่นักวิทยาศาสตร์รู้จักนั้นถูกอธิบายด้วยสูตรรวม Cx(H2O)y ซึ่งอย่างเป็นทางการคือสารประกอบของคาร์บอนและน้ำ
คาร์โบไฮเดรตเป็นสารประกอบอินทรีย์ประเภทกว้างๆ ซึ่งมีสารที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันมาก ช่วยให้คาร์โบไฮเดรตสามารถทำหน้าที่ต่างๆ ในสิ่งมีชีวิตได้ สารประกอบประเภทนี้คิดเป็นประมาณ 80% ของมวลแห้งของพืช และ 2-3% ของมวลสัตว์
คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวและเชิงซ้อน
ด้านซ้ายคือ D-glyceraldehyde ด้านขวาคือ dihydroxyacetone
คาร์โบไฮเดรตเป็นส่วนประกอบสำคัญของเซลล์และเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ซึ่งเป็นตัวแทนของพืชและสัตว์โลก ซึ่งประกอบขึ้น (โดยน้ำหนัก) เป็นส่วนหลักของอินทรียวัตถุบนโลก แหล่งที่มาของคาร์โบไฮเดรตสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดคือกระบวนการสังเคราะห์แสงที่ดำเนินการโดยพืช ขึ้นอยู่กับความสามารถในการไฮโดรไลซ์เป็นโมโนเมอร์ คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ง่าย (โมโนแซ็กคาไรด์) และเชิงซ้อน (ไดแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์) คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนแตกต่างจากคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวตรงที่สามารถไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างโมโนแซ็กคาไรด์และโมโนเมอร์ได้ คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวละลายในน้ำได้ง่ายและสังเคราะห์เข้าไปได้ พืชสีเขียว. คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนเป็นผลิตภัณฑ์จากการควบแน่นของน้ำตาลเชิงเดี่ยว (โมโนแซ็กคาไรด์) และในระหว่างกระบวนการแยกไฮโดรไลติกพวกมันจะก่อตัวเป็นโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์นับร้อยนับพัน
โมโนแซ็กคาไรด์
โมโนแซ็กคาไรด์ทั่วไปในธรรมชาติคือเบต้า-ดี-กลูโคส
โมโนแซ็กคาไรด์(จากภาษากรีก monos - single, sacchar - น้ำตาล) - คาร์โบไฮเดรตที่ง่ายที่สุดที่ไม่ไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตที่ง่ายกว่า - มักจะไม่มีสีละลายในน้ำได้ง่ายมีแอลกอฮอล์ไม่ดีและไม่ละลายในอีเทอร์อย่างสมบูรณ์สารประกอบอินทรีย์โปร่งใสที่เป็นของแข็งหนึ่ง ของกลุ่มคาร์โบไฮเดรตหลักซึ่งเป็นน้ำตาลในรูปแบบที่ง่ายที่สุด สารละลายที่เป็นน้ำมีค่า bsp;pH เป็นกลาง โมโนแซ็กคาไรด์บางชนิดมีรสหวาน โมโนแซ็กคาไรด์มีหมู่คาร์บอนิล (อัลดีไฮด์หรือคีโตน) ดังนั้นจึงถือได้ว่าเป็นอนุพันธ์ของโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ โมโนแซ็กคาไรด์ที่มีหมู่คาร์บอนิลอยู่ที่ปลายสายโซ่เรียกว่าอัลดีไฮด์และเรียกว่าอัลโดส ที่ตำแหน่งอื่นของกลุ่มคาร์บอนิล โมโนแซ็กคาไรด์คือคีโตนและเรียกว่าคีโตส ขึ้นอยู่กับความยาวของโซ่คาร์บอน (ตั้งแต่สามถึงสิบอะตอม) ไทรโอส, เทโทรส, เพนโตส, เฮกโซส, เฮปโตสและอื่น ๆ มีความโดดเด่น ในหมู่พวกเขาเพนโตสและเฮกโซสเป็นลักษณะที่แพร่หลายมากที่สุด โมโนแซ็กคาไรด์เป็นส่วนประกอบสำคัญในการสังเคราะห์ไดแซ็กคาไรด์ โอลิโกแซ็กคาไรด์ และโพลีแซ็กคาไรด์
ในธรรมชาติ ในรูปแบบอิสระ ที่พบมากที่สุดคือ D-กลูโคส (น้ำตาลองุ่นหรือเดกซ์โทรส, C6H12O6) - น้ำตาลหกอะตอม (เฮกโซส) ซึ่งเป็นหน่วยโครงสร้าง (โมโนเมอร์) ของโพลีแซ็กคาไรด์จำนวนมาก (โพลีเมอร์) - ไดแซ็กคาไรด์: (มอลโตส, ซูโครสและแลคโตส) และโพลีแซ็กคาไรด์ (เซลลูโลส, แป้ง) โมโนแซ็กคาไรด์อื่นๆ ส่วนใหญ่รู้จักกันในชื่อส่วนประกอบของได- โอลิโก- หรือโพลีแซ็กคาไรด์ และไม่ค่อยพบในสถานะอิสระ โพลีแซ็กคาไรด์ธรรมชาติทำหน้าที่เป็นแหล่งหลักของโมโนแซ็กคาไรด์
ไดแซ็กคาไรด์
มอลโตส (น้ำตาลมอลต์) เป็นไดแซ็กคาไรด์ตามธรรมชาติที่ประกอบด้วยกลูโคส 2 ชนิดที่ตกค้าง
มอลโตส(น้ำตาลมอลต์) - ไดแซ็กคาไรด์ธรรมชาติประกอบด้วยกลูโคสสองชนิดที่ตกค้าง
ไดแซ็กคาไรด์ (จากได - ทู, แซ็กคาร์ - น้ำตาล) เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มหลักของคาร์โบไฮเดรต เมื่อไฮโดรไลซิส แต่ละโมเลกุลจะแตกตัวออกเป็นโมโนแซ็กคาไรด์สองโมเลกุล ซึ่งถือเป็นโอลิโกแซ็กคาไรด์ประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ ตามโครงสร้าง ไดแซ็กคาไรด์คือไกลโคไซด์ซึ่งมีโมเลกุลโมโนแซ็กคาไรด์ 2 โมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิกที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างหมู่ไฮดรอกซิล (เฮมิอะซีทัล 2 ชนิดหรือเฮมิอะซีทัล 1 ชนิดและแอลกอฮอล์ 1 ชนิด) ไดแซ็กคาไรด์จะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มขึ้นอยู่กับโครงสร้างของมัน: แบบรีดิวซ์และไม่รีดิวซ์ ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุลมอลโตส โมโนแซ็กคาไรด์ตกค้าง (กลูโคส) ตัวที่สองมีไฮดรอกซิลอิสระจากเฮมิอะซีทัล ซึ่งให้คุณสมบัติการลดไดแซ็กคาไรด์นี้ ไดแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์เป็นหนึ่งในแหล่งคาร์โบไฮเดรตหลักในอาหารของมนุษย์และสัตว์
โอลิโกแซ็กคาไรด์
ราฟฟิโนส- ไตรแซ็กคาไรด์ธรรมชาติที่ประกอบด้วย D-galactose, D-glucose และ D-fructose ตกค้าง
โอลิโกแซ็กคาไรด์- คาร์โบไฮเดรตโมเลกุลที่ถูกสังเคราะห์จากโมโนแซ็กคาไรด์ 2 ถึง 10 ตกค้างที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก ตามนั้น พวกเขาแยกแยะ: ไดแซ็กคาไรด์, ไตรแซ็กคาไรด์และอื่น ๆ โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์ที่เหมือนกันเรียกว่าโฮโมโพลีแซ็กคาไรด์ และที่ประกอบด้วยสารต่างกันเรียกว่าเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่พบมากที่สุดคือไดแซ็กคาไรด์
ในบรรดาไตรแซ็กคาไรด์ตามธรรมชาติ สารที่พบมากที่สุดคือราฟฟิโนส ซึ่งเป็นโอลิโกแซ็กคาไรด์ชนิดไม่รีดิวซ์ที่มีฟรุกโตส กลูโคส และกาแลคโตสตกค้าง พบได้ในปริมาณมากในหัวบีทและพืชอื่นๆ อีกหลายชนิด
โพลีแซ็กคาไรด์
โพลีแซ็กคาไรด์ - ชื่อสามัญคลาสของคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลสูงที่ซับซ้อนซึ่งมีโมเลกุลประกอบด้วยโมโนเมอร์นับสิบร้อยหรือหลายพันตัว - โมโนแซ็กคาไรด์ จากมุมมองของหลักการทั่วไปของโครงสร้างในกลุ่มโพลีแซ็กคาไรด์ มีความเป็นไปได้ที่จะแยกความแตกต่างระหว่างโฮโมโพลีแซ็กคาไรด์ที่สังเคราะห์จากหน่วยโมโนแซ็กคาไรด์ชนิดเดียวกันและเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ ซึ่งมีลักษณะพิเศษคือการมีอยู่ของโมโนเมอร์เรซิดิวตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป
โฮโมโพลีแซ็กคาไรด์ (ไกลแคน) ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้าง 1 ชนิดสามารถเป็นเฮกโซสหรือเพนโตสได้ กล่าวคือ เฮกโซสหรือเพนโตสสามารถใช้เป็นโมโนเมอร์ได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของโพลีแซ็กคาไรด์ กลูแคน (จากกากกลูโคส), แมนแนน (จากมานโนส), กาแลกแทน (จากกาแลคโตส) และสารประกอบอื่นที่คล้ายคลึงกันนั้นมีความโดดเด่น กลุ่มของโฮโมโพลีแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยสารประกอบอินทรีย์ของพืช (แป้ง เซลลูโลส เพคติน) สัตว์ (ไกลโคเจน ไคติน) และแบคทีเรีย (เดกซ์ทรานส์)
โพลีแซ็กคาไรด์มีความจำเป็นต่อชีวิตของสัตว์และพืช นี่เป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหลักในร่างกายซึ่งเกิดจากการเผาผลาญ โพลีแซ็กคาไรด์มีส่วนร่วมในกระบวนการภูมิคุ้มกัน ทำให้เกิดการยึดเกาะของเซลล์ในเนื้อเยื่อ และประกอบเป็นสารอินทรีย์จำนวนมากในชีวมณฑล
ด้านซ้ายคือแป้ง ด้านขวาคือไกลโคเจน
แป้ง
(C6H10O5)n เป็นส่วนผสมของโฮโมโพลีแซ็กคาไรด์ 2 ชนิด: อะมิโลสเชิงเส้นและอะมิโลเพคตินแบบกิ่งซึ่งมีโมโนเมอร์คืออัลฟา-กลูโคส สารอสัณฐานสีขาว ไม่ละลายในน้ำเย็น สามารถบวมตัวได้และละลายได้ในบางส่วน น้ำร้อน. น้ำหนักโมเลกุล 105-107 ดาลตัน แป้งสังเคราะห์ พืชที่แตกต่างกันในคลอโรพลาสต์ภายใต้อิทธิพลของแสงในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงมีความแตกต่างกันเล็กน้อยในโครงสร้างของเมล็ดระดับของการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของโมเลกุลโครงสร้างของโซ่พอลิเมอร์และคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ ตามกฎแล้วปริมาณอะมิโลสในแป้งคือ 10-30% อะมิโลเพคติน - 70-90% โมเลกุลอะมิโลสประกอบด้วยกลูโคสตกค้างโดยเฉลี่ยประมาณ 1,000 ตัวที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะอัลฟ่า-1,4 ส่วนเชิงเส้นแต่ละส่วนของโมเลกุลอะไมโลเพคตินประกอบด้วย 20-30 หน่วยดังกล่าว และที่จุดแตกแขนงของอะมิโลเพคติน กลูโคสที่ตกค้างจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะอัลฟ่า-1,6 ระหว่างสายโซ่ ด้วยการไฮโดรไลซิสของกรดบางส่วนของแป้งจะเกิดโพลีแซ็กคาไรด์ในระดับที่ต่ำกว่าของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน - เดกซ์ทริน (C6H10O5)p และด้วยการไฮโดรไลซิสโดยสมบูรณ์ - กลูโคส
ไกลโคเจน (C6H10O5)n - พอลิแซ็กคาไรด์ที่สร้างขึ้นจากสารตกค้างของอัลฟ่า-ดี-กลูโคส - เป็นโพลีแซ็กคาไรด์สำรองหลักของสัตว์และมนุษย์ชั้นสูง พบในรูปแบบของเม็ดในไซโตพลาสซึมของเซลล์ในอวัยวะและเนื้อเยื่อเกือบทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ที่ใหญ่ที่สุด ปริมาณสะสมในกล้ามเนื้อและตับ โมเลกุลของไกลโคเจนถูกสร้างขึ้นจากการแตกกิ่งก้านของสายพอลิกลูโคไซด์ ซึ่งเป็นลำดับเชิงเส้นที่กากน้ำตาลเชื่อมต่อกันผ่านพันธะอัลฟ่า-1,4 และที่จุดแตกแขนงด้วยพันธะระหว่างสายโซ่อัลฟ่า-1,6 สูตรเชิงประจักษ์ของไกลโคเจนนั้นเหมือนกับสูตรของแป้ง ในแง่ของโครงสร้างทางเคมี ไกลโคเจนอยู่ใกล้กับอะมิโลเพคตินและมีการแยกสายโซ่ที่เด่นชัดกว่า ซึ่งเป็นสาเหตุที่บางครั้งเรียกว่าคำว่า "แป้งจากสัตว์" ที่ไม่ถูกต้อง น้ำหนักโมเลกุล 105-108 ดาลตันขึ้นไป ในสิ่งมีชีวิตของสัตว์มันเป็นอะนาล็อกที่มีโครงสร้างและการทำงานของโพลีแซ็กคาไรด์จากพืช - แป้ง ไกลโคเจนก่อให้เกิดพลังงานสำรองซึ่งหากจำเป็นสามารถระดมได้อย่างรวดเร็วเพื่อชดเชยการขาดกลูโคสอย่างกะทันหัน - การแตกแขนงของโมเลกุลที่แข็งแกร่งนำไปสู่การมีอยู่ จำนวนมากสิ่งตกค้างที่ขั้วทำให้สามารถแตกแยกได้อย่างรวดเร็ว ปริมาณที่ต้องการโมเลกุลกลูโคส ต่างจากการจัดเก็บไตรกลีเซอไรด์ (ไขมัน) การเก็บไกลโคเจนมีไม่มาก (แคลอรี่ต่อกรัม) มีเพียงไกลโคเจนที่เก็บไว้ในเซลล์ตับ (เซลล์ตับ) เท่านั้นที่สามารถแปลงเป็นกลูโคสเพื่อให้พลังงานแก่ร่างกายได้ และเซลล์ตับสามารถสะสมได้มากถึง 8 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักพวกมันในรูปของไกลโคเจน ซึ่งเป็นความเข้มข้นสูงสุดของเซลล์ทุกประเภท มวลรวมของไกลโคเจนในตับของผู้ใหญ่สามารถเข้าถึง 100-120 กรัม ในกล้ามเนื้อ ไกลโคเจนจะถูกย่อยเป็นกลูโคสสำหรับการบริโภคในท้องถิ่นโดยเฉพาะ และสะสมในความเข้มข้นที่ต่ำกว่ามาก (ไม่เกิน 1% ของมวลกล้ามเนื้อทั้งหมด) อย่างไรก็ตาม ปริมาณสำรองทั้งหมดในกล้ามเนื้ออาจเกินปริมาณสำรองที่สะสมในเซลล์ตับ
เซลลูโลส (ไฟเบอร์) เป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีโครงสร้างพบมากที่สุดในโลกของพืช ซึ่งประกอบด้วยสารตกค้างอัลฟา-กลูโคสที่แสดงอยู่ในรูปเบต้า-ไพราโนส ดังนั้นในโมเลกุลเซลลูโลส หน่วยโมโนเมอร์เบต้า-กลูโคพรีโนสจึงเชื่อมต่อกันเชิงเส้นตรงถึงกันด้วยพันธะเบต้า-1,4 ด้วยการไฮโดรไลซิสบางส่วนของเซลลูโลสจะเกิดไดแซ็กคาไรด์เซลโลไบโอสขึ้น และด้วยการไฮโดรไลซิสโดยสมบูรณ์จะเกิด D-กลูโคสขึ้น ในระบบทางเดินอาหารของมนุษย์เซลลูโลสจะไม่ถูกย่อยเนื่องจากชุดของเอนไซม์ย่อยอาหารไม่มีเบต้ากลูโคซิเดส อย่างไรก็ตามการมีเส้นใยพืชในปริมาณที่เหมาะสมในอาหารมีส่วนทำให้เกิดอุจจาระตามปกติ เซลลูโลสมีความแข็งแรงเชิงกลสูงทำหน้าที่เป็นวัสดุรองรับพืช ตัวอย่างเช่น ในไม้มีส่วนแบ่งแตกต่างกันไปตั้งแต่ 50 ถึง 70% และฝ้ายก็มีเซลลูโลสเกือบหนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์
ไคตินเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีโครงสร้างของพืชชั้นต่ำ เห็ดรา และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง (ส่วนใหญ่เป็นเยื่อหุ้มมีเขาของสัตว์ขาปล้อง เช่น แมลงและสัตว์จำพวกครัสเตเชียน) ไคตินก็เหมือนกับเซลลูโลสในพืช ทำหน้าที่สนับสนุนและกลไกในสิ่งมีชีวิตของเชื้อราและสัตว์ โมเลกุลไคตินสร้างขึ้นจากสารตกค้างของ N-acetyl-D-glucosamine ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะเบต้า-1,4-ไกลโคซีน โมเลกุลขนาดใหญ่ของไคตินไม่มีการแบ่งแยกและการจัดเรียงเชิงพื้นที่ไม่มีอะไรเหมือนกันกับเซลลูโลส
สารเพคติกคือกรดโพลีกาแลกตูโรนิกซึ่งพบในผักและผลไม้ ส่วนกรดดีกาแลคโตโรนิกที่ตกค้างนั้นเชื่อมโยงกันด้วยพันธะอัลฟา-1,4-ไกลโคซิดิก เมื่อมีกรดอินทรีย์ พวกมันสามารถก่อเจลได้และใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อเตรียมเยลลี่และแยมผิวส้ม สารเพคตินบางชนิดมีฤทธิ์ต้านแผลและเป็นส่วนประกอบสำคัญของยารักษาโรคหลายชนิด เช่น อนุพันธ์ของไซเลี่ยม แพลนทากลูซิด
Muramin คือโพลีแซ็กคาไรด์ ซึ่งเป็นวัสดุกลไกรองรับผนังเซลล์ของแบคทีเรีย ตามโครงสร้างทางเคมี มันเป็นสายโซ่ที่ไม่มีการแบ่งแยก สร้างขึ้นจากการตกค้างสลับของ N-acetylglucosamine และกรด N-acetylmuramic เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเบต้า-1,4-ไกลโคซิดิก มูรามิน โดย การจัดโครงสร้าง(โครงกระดูกเบต้า-1,4-polyglucopyranose แบบโซ่ตรง) และบทบาทหน้าที่คล้ายกับไคตินและเซลลูโลสมาก
เดกซ์แทรนฮาล์ฟแซ็กคาไรด์ที่มีต้นกำเนิดจากแบคทีเรียถูกสังเคราะห์ภายใต้สภาวะการผลิตทางอุตสาหกรรมโดยวิธีทางจุลชีววิทยา (โดยการกระทำของจุลินทรีย์ Leuconostoc mesenteroides ในสารละลายซูโครส) และถูกใช้เป็นสิ่งทดแทนพลาสมาในเลือด (ที่เรียกว่าทางคลินิก "เดกซ์ทรานส์": Poliglyukin และอื่น ๆ ) .
ด้านซ้ายคือ D-glyceraldehyde ด้านขวาคือ L-glyceraldehyde
ไอโซเมอร์เชิงพื้นที่
ไอโซเมอริซึมคือการมีอยู่ของสารประกอบเคมี (ไอโซเมอร์) ที่มีองค์ประกอบและน้ำหนักโมเลกุลเหมือนกัน แต่แตกต่างกันในโครงสร้างหรือการจัดเรียงอะตอมในอวกาศและเป็นผลให้มีคุณสมบัติ
สเตอริโอไอโซเมอริซึมของโมโนแซ็กคาไรด์: ไอโซเมอร์กลีเซอรัลดีไฮด์ซึ่งเมื่อฉายแบบจำลองบนเครื่องบิน กลุ่ม OH ที่อะตอมคาร์บอนไม่สมมาตรจะอยู่ทางด้านขวา โดยปกติจะถือว่าเป็น D-กลีเซอรัลดีไฮด์ และภาพสะท้อนในกระจกคือ L-กลีเซอรัลดีไฮด์ ไอโซเมอร์ของโมโนแซ็กคาไรด์ทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นรูปแบบ D และ L ตามความคล้ายคลึงกันของตำแหน่งของหมู่ OH ที่อะตอมคาร์บอนที่ไม่สมมาตรสุดท้ายใกล้กับหมู่ CH2OH (คีโตสมีอะตอมของคาร์บอนที่ไม่สมมาตรหนึ่งอะตอมน้อยกว่าอัลโดสที่มีจำนวนคาร์บอนเท่ากัน อะตอม) เฮกโซสธรรมชาติ ได้แก่ กลูโคส ฟรุกโตส มานโนส และกาแลคโตส ถูกจัดประเภทเป็นสารประกอบซีรีส์ D ตามการกำหนดค่าสเตอริโอเคมีของพวกมัน
บทบาททางชีวภาพ
ในสิ่งมีชีวิต คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่ดังต่อไปนี้:
ฟังก์ชั่นโครงสร้างและการสนับสนุน คาร์โบไฮเดรตมีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างโครงสร้างรองรับต่างๆ ดังนั้นเซลลูโลสจึงเป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักของผนังเซลล์พืช ไคตินทำหน้าที่คล้ายกันในเชื้อรา และยังให้ความแข็งแกร่งแก่โครงกระดูกภายนอกของสัตว์ขาปล้อง
บทบาทการป้องกันในพืช พืชบางชนิดมีโครงสร้างป้องกัน (หนาม หนาม ฯลฯ) ซึ่งประกอบด้วยผนังเซลล์ของเซลล์ที่ตายแล้ว
ฟังก์ชั่นพลาสติก คาร์โบไฮเดรตเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลที่ซับซ้อน (เช่น เพนโตส (ไรโบสและดีออกซีไรโบส) เกี่ยวข้องกับการสร้าง ATP, DNA และ RNA)
ฟังก์ชั่นพลังงาน คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน: ออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมจะปล่อยพลังงาน 4.1 กิโลแคลอรีและน้ำ 0.4 กรัม
ฟังก์ชั่นการจัดเก็บ คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่เป็นสารอาหารสำรอง ได้แก่ ไกลโคเจนในสัตว์ แป้งและอินนูลินในพืช
ฟังก์ชันออสโมติก คาร์โบไฮเดรตมีส่วนร่วมในการควบคุมความดันออสโมติกในร่างกาย ดังนั้นเลือดจึงมีกลูโคส 100-110 มก./% และความดันออสโมติกของเลือดขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกลูโคส
ฟังก์ชั่นตัวรับ โอลิโกแซ็กคาไรด์เป็นส่วนหนึ่งของส่วนตัวรับของตัวรับเซลล์หรือโมเลกุลลิแกนด์จำนวนมาก การสังเคราะห์ทางชีวภาพ
คาร์โบไฮเดรตมีอิทธิพลเหนืออาหารประจำวันของมนุษย์และสัตว์ สัตว์กินพืชจะได้รับแป้ง ไฟเบอร์ และซูโครส สัตว์กินเนื้อจะได้รับไกลโคเจนจากเนื้อสัตว์
ร่างกายของสัตว์ไม่สามารถสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากสารอนินทรีย์ได้ พวกเขาได้รับพวกมันจากพืชพร้อมอาหารและใช้เป็นแหล่งพลังงานหลักที่ได้รับในกระบวนการออกซิเดชั่น: ในใบสีเขียวของพืชคาร์โบไฮเดรตจะเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งเป็นกระบวนการทางชีวภาพที่เป็นเอกลักษณ์ในการเปลี่ยนสารอนินทรีย์ให้เป็นน้ำตาล - คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) และน้ำ ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับการมีส่วนร่วมของคลอโรฟิลล์เนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์: การเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตในร่างกายมนุษย์และสัตว์ชั้นสูงประกอบด้วยกระบวนการหลายประการ:
การไฮโดรไลซิส (การแยก) ในระบบทางเดินอาหารของโพลีแซ็กคาไรด์ในอาหารและไดแซ็กคาไรด์เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ ตามด้วยการดูดซึมจากรูเมนในลำไส้เข้าสู่กระแสเลือด
Glycogenogenesis (การสังเคราะห์) และ glycogenolysis (สลาย) ของไกลโคเจนในเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ในตับ
แอโรบิก (วิถีเพนโตสฟอสเฟตของกลูโคสออกซิเดชันหรือวงจรเพนโตส) และไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน (โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน) เป็นวิธีการสลายตัวของกลูโคสในร่างกาย
การแปลงเฮกโซส
ออกซิเดชันแบบแอโรบิกของผลิตภัณฑ์ไกลโคไลซิส - ไพรูเวต (ขั้นตอนสุดท้ายของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต)
การสร้างกลูโคสคือการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากวัตถุดิบที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรต (ไพรูวิก กรดแลคติค กลีเซอรอล กรดอะมิโน และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ)
[แก้ไข] แหล่งข้อมูลสำคัญ
แหล่งที่มาหลักของคาร์โบไฮเดรตจากอาหารคือ ขนมปัง มันฝรั่ง พาสต้า ซีเรียล และขนมหวาน น้ำตาลเป็นคาร์โบไฮเดรตบริสุทธิ์ น้ำผึ้งประกอบด้วยกลูโคสและฟรุกโตส 70-80% ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด
หน่วยขนมปังพิเศษใช้เพื่อระบุปริมาณคาร์โบไฮเดรตในอาหาร
นอกจากนี้กลุ่มคาร์โบไฮเดรตยังรวมถึงเส้นใยและเพคตินซึ่งร่างกายมนุษย์ย่อยได้ไม่ดี
รายชื่อคาร์โบไฮเดรตที่พบบ่อยที่สุด
- โมโนแซ็กคาไรด์
โอลิโกแซ็กคาไรด์
ซูโครส (น้ำตาลธรรมดา น้ำตาลอ้อย หรือน้ำตาลบีท)
โพลีแซ็กคาไรด์
กาแลกโตแมนแนน
ไกลโคซามิโนไกลแคน (Mucopolysaccharides)
คอนดรอยตินซัลเฟต
กรดไฮยาลูโรนิก
เฮปารันซัลเฟต
เดอร์มาแทนซัลเฟต
เคราแทนซัลเฟต
กลูโคสเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดในบรรดาโมโนแซ็กคาไรด์ทั้งหมดเนื่องจากเป็นหน่วยโครงสร้างของได-และโพลีแซ็กคาไรด์ในอาหารส่วนใหญ่ ในระหว่างกระบวนการเมตาบอลิซึม พวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นโมเลกุลเดี่ยวของโมโนแซ็กคาไรด์ ซึ่งผ่านปฏิกิริยาเคมีหลายขั้นตอน จะถูกแปลงเป็นสารอื่นๆ และสุดท้ายจะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งใช้เป็น "เชื้อเพลิง" สำหรับเซลล์ กลูโคสเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นในการเผาผลาญ คาร์โบไฮเดรต. เมื่อระดับในเลือดลดลงหรือมีความเข้มข้นสูงและไม่สามารถใช้ได้ เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับโรคเบาหวานจะเกิดอาการง่วงนอนและอาจหมดสติได้ (อาการโคม่าฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือด) กลูโคส “ในรูปแบบบริสุทธิ์” ซึ่งเป็นโมโนแซ็กคาไรด์พบได้ในผักและผลไม้ องุ่นอุดมไปด้วยกลูโคสเป็นพิเศษ - 7.8%, เชอร์รี่หวาน - 5.5%, ราสเบอร์รี่ - 3.9%, สตรอเบอร์รี่ - 2.7%, ลูกพลัม - 2.5%, แตงโม - 2.4% ในบรรดาผัก ฟักทองมีกลูโคสมากที่สุด - 2.6% กะหล่ำปลีขาว - 2.6% และแครอท - 2.5%
กลูโคสมีความหวานน้อยกว่าซูโครสไดแซ็กคาไรด์ที่มีชื่อเสียงที่สุด ถ้าเราเอาความหวานของซูโครสเป็น 100 หน่วย ความหวานของกลูโคสจะเป็น 74 หน่วย
ฟรุกโตสเป็นหนึ่งในเรื่องธรรมดาที่สุด คาร์โบไฮเดรตผลไม้. ต่างจากกลูโคสตรงที่สามารถแทรกซึมจากเลือดเข้าสู่เซลล์เนื้อเยื่อโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของอินซูลิน ด้วยเหตุนี้จึงแนะนำให้ใช้ฟรุกโตสเป็นแหล่งที่ปลอดภัยที่สุด คาร์โบไฮเดรตสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวาน ฟรุกโตสบางส่วนเข้าสู่เซลล์ตับ ซึ่งแปลงเป็น "เชื้อเพลิง" ที่มีประโยชน์หลากหลายมากขึ้น นั่นคือกลูโคส ดังนั้นฟรุกโตสจึงสามารถเพิ่มน้ำตาลในเลือดได้ แม้ว่าจะน้อยกว่าน้ำตาลเชิงเดี่ยวชนิดอื่นๆ มากก็ตาม ฟรุคโตสสามารถเปลี่ยนเป็นไขมันได้ง่ายกว่ากลูโคส ข้อได้เปรียบหลักของฟรุกโตสคือมีความหวานมากกว่ากลูโคส 2.5 เท่า และหวานมากกว่าซูโครส 1.7 เท่า การใช้แทนน้ำตาลจะช่วยลดการบริโภคโดยรวม คาร์โบไฮเดรต.
แหล่งที่มาหลักของฟรุกโตสในอาหารคือองุ่น - 7.7%, แอปเปิ้ล - 5.5%, ลูกแพร์ - 5.2%, เชอร์รี่ - 4.5%, แตงโม - 4.3%, ลูกเกดดำ - 4.2% , ราสเบอร์รี่ - 3.9%, สตรอเบอร์รี่ - 2.4%, แตง – 2.0%. ปริมาณฟรุกโตสในผักอยู่ในระดับต่ำ - จาก 0.1% ในหัวบีทถึง 1.6% ในกะหล่ำปลีขาว ฟรุกโตสมีอยู่ในน้ำผึ้ง - ประมาณ 3.7% ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าฟรุกโตสซึ่งมีความหวานมากกว่าซูโครสอย่างมีนัยสำคัญไม่ทำให้ฟันผุ ซึ่งส่งเสริมโดยการบริโภคน้ำตาล
กาแลคโตสไม่พบในรูปแบบอิสระในผลิตภัณฑ์ มันก่อให้เกิดไดแซ็กคาไรด์โดยมีกลูโคส - แลคโตส (น้ำตาลนม) - หลัก คาร์โบไฮเดรตนมและผลิตภัณฑ์จากนม
แลคโตสจะถูกย่อยสลายในระบบทางเดินอาหารเป็นกลูโคสและกาแลคโตสโดยเอนไซม์ แลคเตสการขาดเอนไซม์นี้นำไปสู่การแพ้นมในบางคน แลคโตสที่ไม่ได้ย่อยทำหน้าที่เป็นสารอาหารที่ดีสำหรับจุลินทรีย์ในลำไส้ ในกรณีนี้อาจเกิดก๊าซได้มากมายท้องจะ "บวม" ในผลิตภัณฑ์นมหมัก แลคโตสส่วนใหญ่จะถูกหมักให้เป็นกรดแลคติค ดังนั้นผู้ที่ขาดแลคเตสจึงสามารถทนต่อผลิตภัณฑ์นมหมักได้โดยไม่มีผลกระทบอันไม่พึงประสงค์ นอกจากนี้แบคทีเรียกรดแลคติคในผลิตภัณฑ์นมหมักยังยับยั้งการทำงานของจุลินทรีย์ในลำไส้และลดผลข้างเคียงของแลคโตส
กาแลคโตสซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสลายแลคโตสจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสในตับ ด้วยความบกพร่องทางพันธุกรรม แต่กำเนิดหรือไม่มีเอนไซม์ที่เปลี่ยนกาแลคโตสเป็นกลูโคสทำให้เกิดโรคร้ายแรง - กาแลคโตซีเมีย,ซึ่งนำไปสู่ภาวะปัญญาอ่อน
ไดแซ็กคาไรด์ที่เกิดจากโมเลกุลของกลูโคสและฟรุกโตสคือ ซูโครสปริมาณซูโครสในน้ำตาลคือ 99.5% คนรักความหวานรู้ดีว่าน้ำตาลคือ “ความตายสีขาว” ดังที่ผู้สูบบุหรี่รู้ดีว่านิโคตินเพียงหยดเดียวสามารถฆ่าม้าได้ น่าเสียดายที่ความจริงทั้งสองนี้มักเป็นเหตุผลสำหรับเรื่องตลกมากกว่าการไตร่ตรองอย่างจริงจังและข้อสรุปเชิงปฏิบัติ
น้ำตาลจะถูกสลายอย่างรวดเร็วในทางเดินอาหาร กลูโคสและฟรุกโตสจะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดและทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานและเป็นสารตั้งต้นที่สำคัญที่สุดของไกลโคเจนและไขมัน มักเรียกกันว่า "ตัวพาแคลอรี่เปล่า" เพราะน้ำตาลมีความบริสุทธิ์ คาร์โบไฮเดรตและไม่มีสารอาหารอื่นๆ เช่น วิตามิน เกลือแร่ ของผลิตภัณฑ์จากพืชซูโครสส่วนใหญ่มีอยู่ในหัวบีท - 8.6%, ลูกพีช - 6.0%, แตง - 5.9%, ลูกพลัม - 4.8%, ส้มเขียวหวาน - 4.5% ในผักยกเว้นหัวบีทปริมาณซูโครสที่สำคัญจะถูกบันทึกไว้ในแครอท - 3.5% ในผักอื่นๆ ปริมาณซูโครสอยู่ระหว่าง 0.4 ถึง 0.7% นอกจากน้ำตาลแล้ว แหล่งที่มาหลักของซูโครสในอาหาร ได้แก่ แยม น้ำผึ้ง ลูกกวาด เครื่องดื่มรสหวาน และไอศกรีม
เมื่อกลูโคส 2 โมเลกุลมารวมกันจะเกิดเป็น มอลโตส- น้ำตาลมอลต์ ประกอบด้วยน้ำผึ้ง มอลต์ เบียร์ กากน้ำตาล เบเกอรี่ และผลิตภัณฑ์ขนมที่เติมกากน้ำตาล
โพลีแซ็กคาไรด์ทั้งหมดที่มีอยู่ในอาหารของมนุษย์ ยกเว้นแต่พบได้ยากคือโพลีเมอร์ของกลูโคส
แป้งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ย่อยได้หลักคิดเป็นสัดส่วนมากถึง 80% ของการบริโภคอาหาร คาร์โบไฮเดรต.
แหล่งที่มาของแป้งมาจากผลิตภัณฑ์จากพืช ซึ่งส่วนใหญ่เป็นธัญพืช ได้แก่ ซีเรียล แป้ง ขนมปัง และมันฝรั่ง ธัญพืชมีแป้งมากที่สุด: จาก 60% ในบัควีท (เคอร์เนล) ถึง 70% ในข้าว ในบรรดาธัญพืชนั้นมีแป้งในปริมาณน้อยที่สุดในข้าวโอ๊ตและผลิตภัณฑ์แปรรูป: ข้าวโอ๊ต, เกล็ดข้าวโอ๊ต Hercules - 49% พาสต้าประกอบด้วยแป้งตั้งแต่ 62 ถึง 68% ขนมปังที่ทำจากแป้งข้าวไรขึ้นอยู่กับประเภท - จาก 33% ถึง 49% ขนมปังข้าวสาลีและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่ทำจากแป้งสาลี - จากแป้ง 35 ถึง 51% แป้ง - จาก 56 (ข้าวไรย์ ) ถึง 68% (ข้าวสาลีพรีเมี่ยม) นอกจากนี้ยังมีแป้งจำนวนมากในพืชตระกูลถั่ว - จาก 40% ในถั่วเลนทิลถึง 44% ในถั่ว ด้วยเหตุนี้ ถั่วแห้ง ถั่ว ถั่วเลนทิล ถั่วชิกพีจึงถูกจัดประเภทเป็น พืชตระกูลถั่วถั่วเหลืองซึ่งมีแป้งเพียง 3.5% และแป้งถั่วเหลือง (10-15.5%) เนื่องจากมีปริมาณแป้งสูงในมันฝรั่ง (15-18%) ในการควบคุมอาหารจึงไม่จัดเป็นผักโดยที่หลัก คาร์โบไฮเดรตจะแสดงด้วยโมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์ และอาหารประเภทแป้งพอๆ กับธัญพืชและพืชตระกูลถั่ว
ในกรุงเยรูซาเล็มอาติโช๊คและพืชบางชนิด คาร์โบไฮเดรตเก็บไว้ในรูปของโพลีเมอร์ของฟรุกโตส - อินนูลินแนะนำให้ใช้ผลิตภัณฑ์อาหารที่เติมอินนูลินสำหรับโรคเบาหวานและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการป้องกัน (โปรดจำไว้ว่าฟรุกโตสทำให้ตับอ่อนเครียดน้อยกว่าน้ำตาลชนิดอื่น)
ไกลโคเจน- “แป้งจากสัตว์” - ประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคสที่มีกิ่งก้านสาขาสูง พบในปริมาณเล็กน้อยในผลิตภัณฑ์จากสัตว์ (ในตับ 2-10%, ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ - 0.3-1%)
โรคเบาหวาน (DM)- โรคต่อมไร้ท่อโดยมีอาการน้ำตาลในเลือดสูงเรื้อรังซึ่งเป็นผลมาจากการผลิตหรือการออกฤทธิ์ของอินซูลินไม่เพียงพอซึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของการเผาผลาญทุกประเภทโดยเฉพาะการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตความเสียหายของหลอดเลือด (angiopathy) ระบบประสาท(neuropathy) ตลอดจนอวัยวะและระบบอื่นๆ ตามคำจำกัดความของ WHO (1985) โรคเบาหวานคือภาวะของโรคเรื้อรัง...
