สำหรับร่างกายมนุษย์เช่นเดียวกับส่วนที่เหลือสิ่งมีชีวิตต้องการพลังงาน ไม่มีกระบวนการใดที่เป็นไปได้ ท้ายที่สุดแล้วทุกปฏิกิริยาทางชีวเคมีกระบวนการของเอนไซม์หรือขั้นตอนของการเผาผลาญต้องการแหล่งพลังงาน
ดังนั้นคุณค่าของสารที่ให้ความแข็งแรงของร่างกายในการดำรงชีวิตนั้นยิ่งใหญ่และสำคัญมาก สารเหล่านี้คืออะไร? คาร์โบไฮเดรตโปรตีนไขมัน โครงสร้างของพวกมันแต่ละตัวแตกต่างกันพวกมันอยู่ในคลาสของสารประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง แต่หนึ่งในหน้าที่ของพวกมันนั้นคล้ายคลึงกัน - ให้พลังงานที่จำเป็นแก่ร่างกายสำหรับชีวิต ลองพิจารณาสารที่ระบุไว้กลุ่มหนึ่ง - คาร์โบไฮเดรต
องค์ประกอบและโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตตั้งแต่การค้นพบกำหนดโดยชื่อของพวกเขา ตามแหล่งที่มาในยุคแรกเชื่อกันว่านี่คือกลุ่มของสารประกอบในโครงสร้างที่มีอะตอมของคาร์บอนที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลของน้ำ
การวิเคราะห์อย่างละเอียดมากขึ้นรวมทั้งการสะสมข้อมูลเกี่ยวกับความหลากหลายของสารเหล่านี้ได้รับอนุญาตให้พิสูจน์ได้ว่าไม่ใช่ตัวแทนทั้งหมดที่มีองค์ประกอบดังกล่าวเท่านั้น อย่างไรก็ตามลักษณะนี้ยังคงเป็นหนึ่งในลักษณะที่กำหนดโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต
การจำแนกประเภทที่ทันสมัยของกลุ่มของสารประกอบนี้มีดังนี้:
นอกจากนี้คาร์โบไฮเดรตทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ ๆ ดังต่อไปนี้:
ลองพิจารณาโครงสร้างของโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตของแต่ละกลุ่มโดยละเอียด
หมวดหมู่นี้ประกอบด้วยความเรียบง่ายทั้งหมดคาร์โบไฮเดรตที่มีกลุ่มอัลดีไฮด์ (อัลโดส) หรือคีโตน (คีโตส) และมีคาร์บอนไม่เกิน 10 อะตอมในโครงสร้างโซ่ หากคุณดูจำนวนอะตอมในห่วงโซ่หลักโมโนแซ็กคาไรด์สามารถแบ่งออกเป็น:
ตัวแทนอื่น ๆ ทั้งหมดไม่มีความสำคัญต่อร่างกายเท่าที่ระบุไว้
ตามโครงสร้างของพวกมันสามารถแสดง monoses ได้ทั้งในรูปแบบของโซ่และในรูปแบบของคาร์โบไฮเดรตแบบวัฏจักร สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? ประเด็นคืออะตอมของคาร์บอนกลางในสารประกอบเป็นศูนย์กลางที่ไม่สมมาตรซึ่งโมเลกุลในสารละลายสามารถหมุนได้ นี่คือวิธีการสร้างไอโซเมอร์แบบออปติคัลของโมโนแซคคาไรด์รูปแบบ L และ D ในกรณีนี้สูตรกลูโคสที่เขียนในรูปแบบของห่วงโซ่เส้นตรงสามารถเข้าใจได้โดยกลุ่มอัลดีไฮด์ (หรือคีโตน) และรีดเป็นลูกบอล จะได้รับสูตรวัฏจักรที่สอดคล้องกัน
โครงสร้างทางเคมีของคาร์โบไฮเดรตของ monoses หลายชนิดค่อนข้างง่าย: ชุดของอะตอมของคาร์บอนที่ก่อตัวเป็นโซ่หรือวัฏจักรซึ่งแต่ละหมู่ไฮดรอกซิลและอะตอมของไฮโดรเจนตั้งอยู่คนละด้านหรือด้านเดียว หากโครงสร้างทั้งหมดที่มีชื่อเดียวกันอยู่ในด้านใดด้านหนึ่ง D-isomer จะถูกสร้างขึ้นหากมีความแตกต่างกันโดยมีการสลับกัน L-isomer ถ้าเราเขียนสูตรทั่วไปของตัวแทนที่พบมากที่สุดของกลูโคสโมโนแซ็กคาไรด์ในรูปแบบโมเลกุลจะมีลักษณะดังนี้: C6H12โอ้6... ยิ่งไปกว่านั้นบันทึกนี้ยังสะท้อนถึงโครงสร้างของฟรุกโตสด้วย ท้ายที่สุดแล้วในทางเคมีโมโนทั้งสองนี้เป็นไอโซเมอร์ที่มีโครงสร้าง กลูโคสเป็นแอลกอฮอล์อัลดีไฮด์ฟรุกโตสเป็นแอลกอฮอล์แบบคีโตเจนิก
โครงสร้างและคุณสมบัติของคาร์โบไฮเดรตของโมโนแซ็กคาไรด์จำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด. อันที่จริงเนื่องจากมีกลุ่มอัลดีไฮด์และคีโตนอยู่ในโครงสร้างจึงเป็นของอัลดีไฮด์และคีโตนแอลกอฮอล์ซึ่งกำหนดลักษณะทางเคมีและปฏิกิริยาที่พวกมันสามารถเข้าได้
ดังนั้นกลูโคสจึงมีคุณสมบัติทางเคมีดังต่อไปนี้:
1. ปฏิกิริยาเนื่องจากมีกลุ่มคาร์บอนิล:
2. โมเลกุลยังประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลซึ่งสะท้อนโครงสร้าง คุณสมบัติของคาร์โบไฮเดรตที่ได้รับผลกระทบจากการจัดกลุ่มเหล่านี้:
3. คุณสมบัติเฉพาะของกลูโคส:
โครงสร้างและหน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตของ monoses หลายชนิดมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ประการหลังประกอบด้วยประการแรกในการมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิต โมโนแซ็กคาไรด์มีบทบาทอย่างไรในเรื่องนี้?
โครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตในกลุ่มนี้จะลดลงเหลือการปรากฏตัวของโมเลกุลโมโนแซคคาไรด์สอง (ไดโอส) หรือสาม (ไตรโอส) ในองค์ประกอบ มีโครงสร้าง 4, 5 หรือมากกว่า (มากถึง 10) แต่ที่พบมากที่สุดคือไดแซ็กคาไรด์ นั่นคือในระหว่างการย่อยสลายสารประกอบดังกล่าวจะสลายตัวพร้อมกับการสร้างกลูโคสฟรุกโตสเพนโทสและอื่น ๆ การเชื่อมต่อใดที่อยู่ในหมวดหมู่นี้? ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ ซูโครส (น้ำตาลอ้อยทั่วไป) แลคโตส (ส่วนประกอบหลักของนม) มอลโตสแลคทูโลสไอโซมอลโตส
โครงสร้างทางเคมีของคาร์โบไฮเดรตชุดนี้มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
ดังนั้นโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตสามารถสั้น ๆนำเสนอเป็นสูตรโมเลกุล หากต้องการโครงสร้างแบบละเอียดโดยละเอียดก็สามารถแสดงภาพโดยใช้การคาดการณ์กราฟิกของ Fischer หรือสูตรของ Hewors โดยเฉพาะโมโนเมอร์แบบวัฏจักร (โมโนเมอร์) สองตัวมีความแตกต่างกันหรือเหมือนกัน (ขึ้นอยู่กับโอลิโกแซ็กคาไรด์) ที่เชื่อมต่อกันด้วยสะพานไกลโคซิดิก เมื่อสร้างคุณควรคำนึงถึงความสามารถในการคืนค่าเพื่อแสดงการเชื่อมต่ออย่างถูกต้อง
หากงานอยู่ในรูปแบบ: "สังเกตลักษณะโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต" ดังนั้นสำหรับไดแซ็กคาไรด์ควรระบุก่อนว่ามันประกอบด้วยสารเคมีตกค้างใดบ้าง ประเภทที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ :
จากนั้นขึ้นอยู่กับสารตกค้างที่มีอยู่ควรร่างสูตรโครงสร้างโดยมีใบสั่งยาที่ชัดเจนเกี่ยวกับประเภทของสะพานไกลโคซิดิก
บทบาทของไดแซคคาไรด์ก็มีความสำคัญเช่นกันซึ่งเป็นสิ่งสำคัญไม่เพียงโครงสร้าง. หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตและไขมันโดยทั่วไปจะคล้ายกัน มันขึ้นอยู่กับส่วนประกอบของพลังงาน อย่างไรก็ตามสำหรับไดแซคคาไรด์แต่ละชนิดควรระบุความสำคัญเป็นพิเศษ
disaccharide, trisaccharide และอื่น ๆร่างกายมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ต้องผ่านการไฮโดรไลซิสทันทีด้วยการก่อตัวของโมโนส เป็นคุณสมบัติที่รองรับการใช้คาร์โบไฮเดรตระดับนี้โดยมนุษย์ในรูปแบบดิบที่ไม่เปลี่ยนแปลง (บีทรูทหรือน้ำตาลอ้อย)
หน้าที่องค์ประกอบและโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตชุดนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตเช่นเดียวกับกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ ขั้นแรกคุณต้องหาคาร์โบไฮเดรตที่เป็นโพลีแซคคาไรด์
มีไม่กี่คน:
นี่ไม่ใช่รายการที่สมบูรณ์ แต่เป็นเพียงรายการที่สำคัญที่สุดสำหรับสัตว์และพืช หากคุณทำภารกิจ "สังเกตคุณสมบัติโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตของโพลีแซ็กคาไรด์จำนวนหนึ่ง" ก่อนอื่นคุณควรใส่ใจกับโครงสร้างเชิงพื้นที่ของมัน เหล่านี้เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีขนาดใหญ่มากประกอบด้วยหน่วยโมโนเมอริกหลายร้อยหน่วยซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยพันธะเคมีไกลโคซิดิก บ่อยครั้งโครงสร้างของโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรตของโพลีแซ็กคาไรด์เป็นองค์ประกอบชั้น
มีการจำแนกประเภทของโมเลกุลดังกล่าว
สารประกอบที่มีโครงสร้างเชิงพื้นที่เชิงเส้นควรมีตัวอย่างเช่นเซลลูโลส โพลีแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่มีโครงสร้างที่แตกแขนง - แป้งไกลโคเจนไคตินและอื่น ๆ
โครงสร้างและหน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตของกลุ่มนี้อย่างใกล้ชิดเกี่ยวข้องกับชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ตัวอย่างเช่นพืชสะสมแป้งในส่วนต่างๆของหน่อหรือรากเป็นธาตุอาหารสำรอง แหล่งพลังงานหลักสำหรับสัตว์คือโพลีแซ็กคาไรด์อีกครั้งซึ่งการสลายตัวจะทำให้เกิดพลังงานจำนวนมาก
คาร์โบไฮเดรตมีบทบาทสำคัญมากในโครงสร้างของเซลล์ ฝาปิดของแมลงและกุ้งหลายชนิดประกอบด้วยไคตินมิวรินเป็นส่วนประกอบของผนังเซลล์ของแบคทีเรียเซลลูโลสเป็นพื้นฐานของพืช
สำรองสารอาหารจากสัตว์ต้นกำเนิด - เหล่านี้คือโมเลกุลของไกลโคเจนหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าไขมันสัตว์ มันถูกเก็บไว้ในบางส่วนของร่างกายและไม่เพียง แต่ทำหน้าที่เป็นพลังงาน แต่ยังทำหน้าที่ป้องกันอิทธิพลทางกล
สำหรับสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มีความสำคัญอย่างยิ่งโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต ชีววิทยาของสัตว์และพืชแต่ละชนิดนั้นต้องการแหล่งพลังงานที่คงที่ไม่สิ้นสุด และมีเพียงพวกเขาเท่านั้นที่สามารถให้สิ่งนี้ได้และส่วนใหญ่อยู่ในรูปของโพลีแซ็กคาไรด์ ดังนั้นการสลายคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมอย่างสมบูรณ์อันเป็นผลมาจากกระบวนการเผาผลาญนำไปสู่การปลดปล่อยพลังงาน 4.1 กิโลแคลอรี! นี่คือค่าสูงสุดไม่มีการเชื่อมต่อใด ๆ ให้อีกต่อไป นั่นคือเหตุผลที่คาร์โบไฮเดรตต้องมีอยู่ในอาหารของคนและสัตว์ใด ๆ พืชดูแลตัวเอง: ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงพวกมันจะสร้างแป้งภายในตัวเองและเก็บไว้
โครงสร้างของไขมันโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตโดยทั่วไปจะคล้ายกัน ท้ายที่สุดแล้วพวกมันล้วนเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ แม้แต่ฟังก์ชั่นบางอย่างก็มีลักษณะทั่วไป บทบาทและความสำคัญของคาร์โบไฮเดรตทั้งหมดในชีวิตของชีวมวลของโลกควรเป็นเรื่องทั่วไป
ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่าโครงสร้างของไขมันโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตหน้าที่และบทบาทของสิ่งมีชีวิตในระบบสิ่งมีชีวิตมีความสำคัญและกำหนดความสำคัญ โมเลกุลเหล่านี้เป็นผู้สร้างชีวิตและยังรักษาและสนับสนุนมันด้วย
บทบาทของคาร์โบไฮเดรตยังไม่เป็นที่รู้จักในรูปแบบบริสุทธิ์ แต่รวมกับโมเลกุลอื่น ๆ สิ่งเหล่านี้รวมถึงสิ่งที่พบบ่อยที่สุดเช่น:
โครงสร้างและคุณสมบัติของคาร์โบไฮเดรตประเภทนี้ค่อนข้างซับซ้อนเนื่องจากคอมเพล็กซ์รวมกลุ่มการทำงานที่หลากหลาย บทบาทหลักของโมเลกุลประเภทนี้คือการมีส่วนร่วมในกระบวนการชีวิตหลายอย่างของสิ่งมีชีวิต ตัวแทนคือกรดไฮยาลูโรนิก, คอนโดรอิทินซัลเฟต, เฮปารัน, เคราตันซัลเฟตและอื่น ๆ
นอกจากนี้ยังมีโพลีแซ็กคาไรด์เชิงซ้อนด้วยโมเลกุลที่ใช้งานทางชีวภาพอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นไกลโคโปรตีนหรือไลโพลีแซ็กคาไรด์ การดำรงอยู่ของพวกมันมีความสำคัญในการก่อตัวของปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกันของร่างกายเนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ของระบบน้ำเหลือง
