Υδατάνθρακες

Υδατάνθρακες Τα s, γνωστά και ως σακχαρίτες, είναι μακράν η πιο πολυάριθμη κατηγορία βιομορίων στον πλανήτη. Ωστόσο, οι υδατάνθρακες εκτελούν διάφορους άλλους ζωτικούς ρόλους στην αποθήκευση ενέργειας. Οι υδατάνθρακες είναι χημικά συστατικά στους ζωντανούς ιστούς και τα τρόφιμα σε άμυλο, κυτταρίνη και σάκχαρα. Οι υδατάνθρακες έχουν την ίδια αναλογία οξυγόνου προς υδρογόνο με το νερό, που είναι 2:1. Συνήθως υποβαθμίζει το σώμα του ζώου, απελευθερώνοντας ενέργεια.

Υδατάνθρακες

Υδατάνθρακες είναι βιοχημικά μόρια που αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο σε αναλογία ενός ατόμου άνθρακα (C) προς ένα μόριο νερού (H2O). Υδατάνθρακες αποτελούνται από άνθρακα (carbo-) και νερό, και το όνομά τους προέρχεται από αυτόν τον συνδυασμό (-hydrate).

Οι υδατάνθρακες ταξινομούνται σε απλούς ή σύνθετους τύπους:

• Απλοί υδατάνθρακες

Οι απλοί υδατάνθρακες βρίσκονται σε αναψυκτικά, μπισκότα και άλλες γλυκές λιχουδιές. Αυτά τα τρόφιμα περιλαμβάνουν συνήθως λευκή ζάχαρη, μια επεξεργασμένη ζάχαρη.

Οι απλοί υδατάνθρακες περιλαμβάνουν φυσικά σάκχαρα. Προέρχονται από φρούτα, ζάχαρη και οτιδήποτε άλλο γλυκό. Αυτές οι ουσίες μπορούν εύκολα να διασπαστούν από το ανθρώπινο σώμα, γεγονός που προκαλεί διάφορα προβλήματα.

• Σύνθετοι υδατάνθρακες

Σύνθετοι υδατάνθρακες αποτελούν ζωτική πηγή ενέργειας για τις λειτουργίες του σώματός σας. Παρέχουν στο σώμα σας τη μακροπρόθεσμη ενέργεια που απαιτείται για άσκηση, καθημερινές δραστηριότητες, ακόμη και χαλάρωση και αποκατάσταση.

Οι σύνθετοι υδατάνθρακες αποτελούνται συχνά από μεμονωμένες μονάδες (μονοσακχαρίτες) χημικά συνδεδεμένες μεταξύ τους. Οι ολιγοσακχαρίτες κυμαίνονται από δύο έως δέκα απλές μονάδες σακχάρου στη σύνθεσή τους. Οι πολυσακχαρίτες αποτελούνται από εκατοντάδες ή χιλιάδες μονοσακχαρίτες συνδεδεμένους. Οι σύνθετοι υδατάνθρακες παρέχουν ενέργεια που διαρκεί για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Ένας υδατάνθρακας είναι μια φυσική ένωση ή ένα παράγωγο μιας, που έχει τον γενικό χημικό τύπο Cx(H2O)y και αποτελείται από μόρια άνθρακα (C), υδρογόνου (Η) και οξυγόνου (Ο) (Ο). Οι υδατάνθρακες είναι τα πιο κοινά χημικά συστατικά και απαιτούνται για να υπάρχουν όλα τα ζωντανά όντα.

Υδατάνθρακες διασπώνται από τα ζώα (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων) καθ' όλη τη διάρκεια της μεταβολικής διαδικασίας για την απελευθέρωση ενέργειας. Η χημική διάσπαση της γλυκόζης του σακχάρου, για παράδειγμα, απεικονίζεται παρακάτω 

Υδατάνθρακες λαμβάνονται από ζώα που τρώνε τροφές που περιέχουν υδατάνθρακες όπως πατάτες, ρύζι και ψωμί. Τα φυτά παράγουν αυτά τα σάκχαρα ως μέρος της διαδικασίας φωτοσύνθεσης. Τα φυτά χρησιμοποιούν ενέργεια από τον ήλιο για να αντιστρέψουν την αντίδραση που περιγράφηκε προηγουμένως:

Πηγές υδατανθράκων περιλαμβάνει φρέσκα φρούτα, λαχανικά, καλαμπόκι, πατάτες, γάλα και γαλακτοκομικά προϊόντα. Η σόδα, το λευκό ψωμί, η τεχνητή ζάχαρη, τα αρτοσκευάσματα και άλλα εξαιρετικά επεξεργασμένα γεύματα είναι όλα ανθυγιεινές πηγές. Πηγές υδατανθράκων μπορεί να είναι φυτικής αλλά και ζωικής.

Ταξινόμηση υδατανθράκων:

Αν και υπάρχουν πολλά σχήματα ταξινόμησης για υδατάνθρακες , ο διαχωρισμός σε τέσσερις κύριες ομάδες—μονοσακχαρίτες, δισακχαρίτες, ολιγοσακχαρίτες και πολυσακχαρίτες—είναι μία από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες. Τα τρία πιο κοινά απλά σάκχαρα—γλυκόζη, φρουκτόζη και γαλακτόζη— έχουν όλα τον ίδιο μοριακό τύπο (C6H12O6), αλλά τα άτομά τους είναι διατεταγμένα διαφορετικά, δίνοντάς τους διάφορες ιδιότητες. Επομένως, είναι ισομερή.

Ολιγοσακχαρίτες

Η λέξη oligos προέρχεται από την ελληνική λέξη oligos, που σημαίνει λίγοι. Αποτελούνται από 2-9 μονάδες μονοσακχαρίτη. Για παράδειγμα σακχαρόζη, ραφινόζη κ.λπ.

1. Άμυλο (C6H10O5)n

Είναι ένας σύνθετος υδατάνθρακας και είναι ένα πολυμερές γλυκόζης. Γίνεται μπλε με το ιώδιο. Αυτό το μείγμα αποτελείται από δύο συστατικά.:

1. Αμυλόζη (20%)
2. Αμυλοπηκτίνη (80%)

Μειωτικά και μη αναγωγικά σάκχαρα

Με βάση τη μειωτική και μη αναγωγική τους φύση,υδατάνθρακες ταξινομούνται σε αναγωγικά και μη αναγωγικά σάκχαρα. Υδατάνθρακες που μπορούν να μειώσουν το αντιδραστήριο Fehling ή το αντιδραστήριο Tollen και να έχουν συνδεδεμένες ομάδες ελεύθερης αλδεΰδης ή κετόνης είναι γνωστές ως αναγωγικοί υδατάνθρακες . π.χ., Όλοι οι μονοσακχαρίτες και οι δισακχαρίτες (εκτός της σακχαρόζης). Αλλά υδατάνθρακες αυτό δεν μειώνουν τέτοια αντιδραστήρια και δεν έχουν ελεύθερη αλδεΰδη ή ομάδα κετόνης που είναι γνωστοί ως μη αναγωγικοί υδατάνθρακες . π.χ. σακχαρόζη και πολυσακχαρίτες.

Ιδιότητες της γλυκόζης

Μία αλδεΰδη, μία πρωτοταγής υδροξυλική (-CH2OH) και τέσσερις δευτεροταγείς ομάδες υδροξυλίου (-CHOH) συνθέτουν τη γλυκόζη. Αυτές είναι οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα με τη γλυκόζη:

1. i) Η γλυκόζη κατά την ακετυλίωση με οξικό ανυδρίτη δίνει ένα πενταοξικό που επιβεβαιώνει την παρουσία 5 ομάδων υδροξυλίου στη γλυκόζη.
2. ii) Η γλυκόζη γίνεται μονοξίμη όταν αντιδρά με την υδροξυλαμίνη και κυανυδρίνη όταν αντιδρά με ένα μόριο υδροκυανίου

Αυτές οι αντιδράσεις αποδεικνύουν ότι η καρβονυλική ομάδα υπάρχει στη γλυκόζη.

1. v) Η γλυκόζη σε παρατεταμένη θέρμανση με HI δίνει n-εξάνιο, αποδεικνύοντας ότι όλα τα άτομα άνθρακα στη γλυκόζη συνδέονται γραμμικά.
2. vi) Η οζαζόνη παράγεται όταν η D-γλυκόζη αλληλεπιδρά με τρία μόρια φαινυλυδραζίνης.

Οι Haworth και Hirst έδωσαν την κυκλική δομή της γλυκόζης.

Απλά σάκχαρα

Οι μονάδες ζάχαρης αποτελούν όλους τους υδατάνθρακες (ονομάζονται επίσης μονάδες σακχαρίτη). Τα απλά σάκχαρα είναι υδατάνθρακες μόρια που περιέχουν μόνο μία μονάδα σακχάρου (μονοσακχαρίτες) ή δύο μονάδες σακχάρου (δισακχαρίτες). Τα απλά σάκχαρα έχουν γλυκιά γεύση και μπορούν να μεταβολιστούν στο σώμα για να παρέχουν ενέργεια. Η γλυκόζη και η φρουκτόζη είναι δύο από τους πιο άφθονους μονοσακχαρίτες. Αν και η γλυκόζη και η φρουκτόζη έχουν τον ίδιο χημικό τύπο (C6H12O6), οι δομές τους είναι διαφορετικές, όπως φαίνεται στο διάγραμμα:

Φρουκτόζη Γλυκόζη

Δύο μονάδες σακχάρου συνδέονται μεταξύ τους σε έναν δισακχαρίτη. Η σακχαρόζη, για παράδειγμα, είναι ένας δισακχαρίτης που αποτελείται από μια μονάδα γλυκόζης συνδεδεμένη με μια μονάδα φρουκτόζης:

Μοριακή δομή σακχαρόζης:

Σύνθετοι υδατάνθρακες

Τα απλά σάκχαρα είναι πολυμερή, ενώ οι σύνθετοι υδατάνθρακες είναι πολυμερή απλών σακχάρων. Με άλλα λόγια, σύνθετοι υδατάνθρακες είναι μακριές αλυσίδες συνδεδεμένων απλών μονάδων σακχάρου (γι' αυτό οι σύνθετοι υδατάνθρακες αναφέρονται συχνά ως πολυσακχαρίτες). Ο σύνθετος υδατάνθρακας άμυλο που αναφέρθηκε προηγουμένως βρίσκεται στην πατάτα. Το άμυλο είναι ένα πολυμερές γλυκόζης, ένας μονοσακχαρίτης.

Άμυλο

Άμυλο- Τα φυτά χρησιμοποιούν άμυλο ως πρωτεύοντα υδατάνθρακα για την αποθήκευση γλυκόζης για μετέπειτα χρήση ως ενέργεια. Οι πηγές αμύλου περιλαμβάνουν ρύζι, φασόλια, σιτάρι, καλαμπόκι, πατάτες κ.λπ.

Όταν οι άνθρωποι καταναλώνουν άμυλο, ένα ένζυμο που ονομάζεται αμυλάση, το οποίο βρίσκεται στο σάλιο και τα έντερα, σπάει τις συνδέσεις μεταξύ των επαναλαμβανόμενων μονάδων γλυκόζης, επιτρέποντας στο σάκχαρο να εισέλθει στην κυκλοφορία του αίματος. Το ανθρώπινο σώμα είτε μεταφέρει τη γλυκόζη στις τοποθεσίες όπου χρειάζεται για ενέργεια είτε την εξοικονομεί ως το ειδικό πολυμερές του, το γλυκογόνο, μόλις απελευθερωθεί στην κυκλοφορία του αίματος.

Γλυκογόνο -Είναι ένα πολυμερές γλυκόζης, είναι ο υδατάνθρακας που αποθηκεύει ενέργεια στα θηλαστικά. Η περίσσεια γλυκόζης συνδέεται μεταξύ τους για να παράγει μόρια γλυκογόνου, τα οποία το ζώο διατηρεί ως «άμεση» πηγή ενέργειας στο ήπαρ και στους μυϊκούς ιστούς. Τόσο το άμυλο όσο και το γλυκογόνο είναι πολυμερή γλυκόζης, ωστόσο, το άμυλο είναι μια μακριά, γραμμική αλυσίδα μονάδων γλυκόζης και το γλυκογόνο είναι μια διακλαδισμένη αλυσίδα, όπως φαίνεται παρακάτω:

Το μόριο γλυκογόνου

Κυτταρίνη- Είναι επίσης ένας άλλος απαραίτητος πολυσακχαρίτης. Η κυτταρίνη είναι το τρίτο πολυμερές του μονοσακχαρίτη γλυκόζης. Επειδή οι μονάδες γλυκόζης στην κυτταρίνη δημιουργούν ένα δισδιάστατο πλαίσιο με δεσμούς υδρογόνου, το μόριο είναι πιο σταθερό από το άμυλο και το γλυκογόνο.

Επειδή η κυτταρίνη, γνωστή και ως φυτική ίνα, δεν μπορεί να μεταβολιστεί από τον άνθρωπο, ταξιδεύει μέσω του πεπτικού σωλήνα χωρίς να απορροφηθεί. Παρόλο που τα περισσότερα ζώα δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις ίνες κυτταρίνης ως πηγή ενέργειας, είναι απαραίτητες για τη δίαιτα, καθώς χρησιμεύουν για την άσκηση του πεπτικού συστήματος και τη διατήρηση του καθαρού και υγιούς.

Το μόριο της κυτταρίνης

Συμπέρασμα 

Υδατάνθρακες είναι χημικές ενώσεις στις οποίες ο άνθρακας (C) συνδέεται με το υδρογόνο και το οξυγόνο (H2O) σε διάφορες αναλογίες ανάλογα με τον υδατάνθρακες . Μονοσακχαρίτες και δισακχαρίτες που είναι απλά σάκχαρα και πολυσακχαρίτες, που είναι πολυμερή απλών σακχάρων γνωστών ως σύνθετοι υδατάνθρακες είναι οι δύο μορφές υδατανθράκων . Οι αλδεΰδες ή οι κετόνες με δύο ή περισσότερες υδροξυλομάδες ονομάζονται μονοσακχαρίτες. Οι δισακχαρίτες αποτελούνται από μονάδες μονοσακχαριτών που συνδέονται μεταξύ τους με γλυκοσιδικό δεσμό. Οι μακριές αλυσίδες μονοσακχαριτών συνδέονται μεταξύ τους με γλυκοσιδικούς δεσμούς για να σχηματίσουν πολυσακχαρίτες.

Το σώμα μας σπάει υδατάνθρακες σε γλυκόζη. Επιτελούν σημαντικές λειτουργίες στο ανθρώπινο σώμα.

Το άμυλο και η κυτταρίνη είναι όλα παραδείγματα σύνθετων υδατανθράκων .