Struktur kimia karbohidrat, klasifikasi dan fungsi

Itu Karbohidrat, karbohidrat atau sakarida, adalah molekul organik yang menyimpan energi pada makhluk hidup. Mereka adalah biomolekul yang paling berlimpah dan termasuk: gula, pati dan selulosa, di antara senyawa lain yang ditemukan dalam organisme hidup.

Organisme yang melakukan fotosintesis (tanaman, ganggang dan beberapa bakteri) adalah produsen karbohidrat utama di alam. Struktur sakarida ini dapat linier atau bercabang, sederhana atau senyawa dan juga dapat dikaitkan dengan biomolekul dari kelas lain.

Misalnya, karbohidrat dapat bergabung dengan protein untuk membentuk glikoprotein. Mereka juga dapat dikaitkan dengan molekul lipid sehingga membentuk glikolipid, biomolekul yang membentuk struktur membran biologis. Karbohidrat juga ada dalam struktur asam nukleat.

Semua makhluk hidup memiliki sel mereka ditutupi oleh lapisan karbohidrat kompleks yang padat. Karbohidrat dibentuk oleh monosakarida, molekul kecil yang dibentuk oleh tiga hingga sembilan atom karbon yang disatukan untuk kelompok hidroksil (-OH), yang dapat bervariasi dalam ukuran dan konfigurasi.

Struktur kimia

Karbohidrat dibentuk oleh atom karbon, hidrogen dan oksigen. Sebagian besar dapat diwakili oleh formula empiris (CH2O) n, di mana n adalah jumlah karbon dalam molekul. Dengan kata lain, rasio karbon, hidrogen dan oksigen adalah 1: 2: 1 dalam molekul karbohidrat.

Formula ini menjelaskan asal mula istilah "karbohidrat" karena komponennya adalah atom karbon ("carbo") dan atom air (oleh karena itu, "hidrat"). Meskipun karbohidrat terutama dibentuk oleh ketiga atom ini, ada beberapa karbohidrat dengan nitrogen, fosfor atau belerang.

Dalam bentuk dasarnya, karbohidrat adalah gula sederhana atau monosakarida. Gula sederhana ini dapat dikombinasikan satu sama lain untuk membentuk karbohidrat yang lebih kompleks.

Kombinasi dua gula sederhana adalah disakarida. Oligosakarida mengandung antara dua hingga sepuluh gula sederhana, dan polisakarida adalah karbohidrat terbesar, dibentuk oleh lebih dari sepuluh unit monosakarida.

Itu dapat melayani Anda: fenol atau senyawa fenolik: sifat, jenis, aplikasi

Struktur karbohidrat menentukan bagaimana energi disimpan dalam tautannya selama pembentukannya dengan fotosintesis, dan juga bagaimana tautan ini rusak selama respirasi seluler.

Klasifikasi

Monosakarida

Monosakarida adalah unit dasar karbohidrat, jadi mereka adalah struktur sakarida yang paling sederhana. Secara fisik, monosakarida adalah padatan kristal tanpa warna. Sebagian besar memiliki selera yang manis.

Dari sudut pandang kimia, monosakarida dapat berupa aldehida atau keton, tergantung di mana kelompok karbonil (C = O) terletak di karbohidrat linier. Secara struktural, monosakarida dapat membentuk rantai linier atau cincin tertutup.

Karena monosakarida memiliki gugus hidroksil, sebagian besar larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut non-polar.

Bergantung pada jumlah karbon dalam strukturnya, monosakarida akan memiliki nama yang berbeda, misalnya: Triosa (jika Anda memiliki 3 atom C), pentosa (jika Anda memiliki 5C) dan sebagainya.

Disakarida

Disakarida adalah gula ganda yang dibentuk oleh dua monosakarida dalam proses kimia yang disebut sintesis dehidrasi, karena molekul air hilang selama reaksi. Ini juga dikenal sebagai reaksi kondensasi.

Dengan demikian, disakarida adalah zat apa pun yang terdiri dari dua molekul gula sederhana (monosakarida) yang dihubungkan satu sama lain melalui tautan glikosida.

Asam memiliki kemampuan untuk mematahkan ikatan ini, karena alasan ini, disakarida dapat dicerna di perut.

Disakarida umumnya larut dalam air dan permen saat dicerna. Tiga disakarida utama adalah sukrosa, laktosa dan maltosa: sukrosa berasal dari penyatuan glukosa dan fruktosa; Laktosa berasal dari penyatuan glukosa dan galaktosa; dan maltosa berasal dari penyatuan dua molekul glukosa.

Oligosakarida

Oligosakarida adalah polimer kompleks yang dibentuk oleh beberapa unit gula sederhana, yaitu antara 3 hingga 9 monosakarida.

Reaksinya sama yang membentuk disakarida, tetapi juga berasal dari pecahnya molekul gula yang lebih kompleks (polisakarida).

Itu bisa melayani Anda: Quintana roo flora dan fauna

Sebagian besar oligosakarida ditemukan pada tanaman dan bertindak sebagai serat yang larut, yang dapat membantu mencegah sembelit. Namun, manusia tidak memiliki enzim untuk mencernanya sebagian besar, dengan pengecualian maltotriosa.

Untuk alasan ini, oligosakarida yang awalnya tidak dicerna di usus kecil, dapat terdegradasi oleh bakteri yang biasanya menghuni usus besar melalui proses fermentasi. Prebiotik memenuhi fungsi ini, berfungsi sebagai makanan untuk bakteri yang bermanfaat.

Polisakarida

Polisakarida adalah polimer terbesar, dibentuk oleh lebih dari 10 (hingga ribuan) unit monosakarida yang diatur dengan cara linier atau bercabang. Variasi dalam disposisi spasial adalah apa yang memberikan banyak sifat pada gula ini.

Polisakarida dapat terdiri dari monosakarida yang sama atau kombinasi monosakarida yang berbeda. Jika mereka dibentuk oleh unit berulang dengan gula yang sama, mereka disebut homopolisakarida seperti glikogen dan pati, yang masing -masing merupakan karbohidrat penyimpanan hewan dan tumbuhan.

Jika polisakarida terdiri dari unit gula yang berbeda disebut heteropolysaccharides. Mayoritas hanya mengandung dua unit yang berbeda dan biasanya bergaul dengan protein (glikoprotein, seperti gamaglobulin plasma darah) atau lipid (glikolipid, seperti gangliasid).

Fungsi

Empat fungsi utama karbohidrat adalah: menyediakan energi, menyimpan energi, membangun makromolekul dan menghindari protein dan degradasi lemak.

Karbohidrat terdegradasi oleh pencernaan dalam gula sederhana. Ini diserap oleh sel -sel usus tipis dan diangkut ke semua sel tubuh di mana mereka akan dioksidasi untuk mendapatkan energi dalam bentuk adenosine tryphosphate (ATP).

Molekul gula yang tidak digunakan dalam produksi energi pada waktu tertentu disimpan sebagai bagian dari polimer cadangan seperti glikogen dan pati.

Dapat melayani Anda: kesukuan: karakteristik dan pembentukan lapisan

Nukleotida, unit dasar asam nukleat, memiliki molekul glukosa dalam strukturnya. Beberapa protein penting dikaitkan dengan molekul karbohidrat, misalnya: hormon folikel stimulasi (FSH) yang mengintervensi dalam proses ovulasi.

Karena karbohidrat adalah sumber energi utama, degradasi cepatnya mencegah biomolekul lain dari terdegradasi untuk mendapatkan energi. Jadi, ketika kadar gula normal, protein dan lipid dilindungi dari degradasi.

Beberapa karbohidrat larut dalam air, mereka berfungsi sebagai makanan dasar pada hampir semua orang dan oksidasi molekul -molekul ini adalah jalur produksi energi utama di sebagian besar sel non -fotosintesis.

Karbohidrat yang tidak larut dikaitkan dengan membentuk struktur yang lebih kompleks yang berfungsi sebagai perlindungan. Misalnya: selulosa membentuk dinding sel tanaman bersama dengan hemisel dan pektin. Kitin membentuk dinding sel jamur dan exoskeleton arthropoda.

Juga, peptidoglikan membentuk dinding sel bakteri dan cyanobacteria. Jaringan ikat hewan dan sendi kerangka dibentuk oleh polisakarida.

Banyak karbohidrat yang secara kovalen terkait dengan protein atau lipid yang membentuk struktur yang lebih kompleks, yang disebut glyconjugado. Kompleks ini bertindak sebagai label yang menentukan lokasi intraseluler atau tujuan metabolisme molekul -molekul ini

Referensi

1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, g. & Strayer, L. (2015). Biokimia (Edisi ke -8.). W. H. Freeman and Company.
2. Campbell, n. & Reece, J. (2005). Biologi (Edisi ke -2.) Pendidikan Pearson.
3. Maughan, r. (2009). Metabolisme karbohidrat. Operasi, 27(1), 6-10.
4. Nelson, d., Cox, m. & Lehninger, a. (2013). Prinsip -prinsip biokimia lehninger (6^th). W.H. Freeman and Company.
5. Salomo, e., Berg, l. & Martin, D. (2004). Biologi (Edisi ke -7.) Pembelajaran Cengage.