, tergantung pada asalnya, mengandung gula 70-80%. Selain itu, kelompok karbohidrat yang sulit dicerna oleh tubuh manusia. serat dan pektin.

Dari semua zat makanan yang dikonsumsi manusia, karbohidrat tidak diragukan lagi merupakan sumber energi utama. Rata-rata, mereka menyumbang 50 hingga 70% dari asupan kalori harian. Terlepas dari kenyataan bahwa seseorang mengkonsumsi lebih banyak karbohidrat secara signifikan daripada lemak dan protein, cadangannya dalam tubuh kecil. Ini berarti bahwa pasokan mereka ke tubuh harus teratur.

Kebutuhan akan karbohidrat sangat sebagian besar tergantung pada pengeluaran energi tubuh. Rata-rata, pada pria dewasa, yang terutama terlibat dalam pekerjaan mental atau fisik ringan, kebutuhan harian akan karbohidrat berkisar antara 300 hingga 500 g. kerja fisik dan atlet, itu jauh lebih tinggi. Tidak seperti protein dan, sampai batas tertentu, lemak, jumlah karbohidrat dalam makanan dapat dikurangi secara signifikan tanpa membahayakan kesehatan. Mereka yang ingin menurunkan berat badan harus memperhatikan ini: karbohidrat terutama nilai energi. Ketika 1 g karbohidrat dioksidasi dalam tubuh, 4,0 - 4,2 kkal dilepaskan. Karena itu, dengan biaya mereka, paling mudah mengatur asupan kalori.

Karbohidrat(sakarida) - nama umum dari kelas besar alami senyawa organik. Rumus umum monosakarida dapat ditulis sebagai C n (H 2 O) n. Dalam organisme hidup, gula dengan atom karbon 5 (pentosa) dan 6 (heksosa) paling umum.

Karbohidrat dibagi menjadi beberapa kelompok:

Karbohidrat sederhana mudah larut dalam air dan disintesis dalam tanaman hijau. Kecuali molekul kecil, yang besar juga ditemukan di dalam sel, mereka adalah polimer. Polimer adalah molekul kompleks yang terdiri dari "unit" terpisah yang terhubung satu sama lain. "Tautan" semacam itu disebut monomer. Zat seperti pati, selulosa dan kitin adalah polisakarida - polimer biologis.

Monosakarida termasuk glukosa dan fruktosa, yang menambah rasa manis pada buah-buahan dan beri. Gula makanan sukrosa terdiri dari glukosa dan fruktosa yang terikat secara kovalen. Senyawa seperti sukrosa disebut disakarida. Poli-, di- dan monosakarida disebut istilah umum- karbohidrat. Karbohidrat merupakan senyawa yang memiliki sifat yang beragam dan seringkali sama sekali berbeda.

Meja: Macam-macam Karbohidrat dan Sifatnya.

kelompok karbohidrat	Contoh karbohidrat	Dimana mereka bertemu?	properti
gula tunggal	ribosa	RNA
	deoksiribosa	DNA
	glukosa	gula bit
	fruktosa	Buah, sayang
	galaktosa	Komposisi laktosa susu
oligosakarida	maltosa	gula malt	Manis rasanya, larut dalam air, kristal,
	sukrosa	Gula tebu
	Laktosa	Gula susu dalam susu
Polisakarida (dibangun dari monosakarida linier atau bercabang)	Pati	Karbohidrat penyimpanan sayuran	Tidak manis warna putih, tidak larut dalam air.
	glikogen	Cadangan pati hewani di hati dan otot
	Serat (selulosa)
	kitin
	murein	air . Bagi banyak sel manusia (misalnya, sel otak dan otot), glukosa yang dibawa oleh darah berfungsi sebagai sumber energi utama Pati dan zat yang sangat mirip dengan sel hewan - glikogen - adalah polimer glukosa, mereka berfungsi untuk menyimpannya di dalam sel. 2. fungsi struktural, yaitu, mereka berpartisipasi dalam pembangunan berbagai struktur seluler. Polisakarida selulosa membentuk dinding sel sel tumbuhan, ditandai dengan kekerasan dan kekakuan, itu adalah salah satu komponen utama kayu. Komponen lainnya adalah hemiselulosa, juga termasuk polisakarida, dan lignin (memiliki sifat non-karbohidrat). kitin juga menjalankan fungsi struktural. Kitin melakukan fungsi pendukung dan pelindung.Dinding sel sebagian besar bakteri terdiri dari: murein peptidoglikan- komposisi senyawa ini mencakup residu monosakarida dan asam amino. 3. Karbohidrat memainkan peran protektif pada tumbuhan (dinding sel, terdiri dari dinding sel sel mati, formasi pelindung - paku, duri, dll.). Rumus umum glukosa adalah C 6 H 12 O 6, itu adalah alkohol aldehida. Glukosa ditemukan dalam banyak buah-buahan, jus tanaman dan nektar bunga, serta dalam darah manusia dan hewan. Kandungan glukosa dalam darah dipertahankan pada tingkat tertentu (0,65-1,1 g per l). Jika diturunkan secara artifisial, maka sel-sel otak mulai mengalami kelaparan akut, yang dapat mengakibatkan pingsan, koma, dan bahkan kematian. Peningkatan glukosa darah jangka panjang juga sama sekali tidak berguna: pada saat yang sama, diabetes mellitus berkembang. Mamalia, termasuk manusia, dapat mensintesis glukosa dari asam amino tertentu dan produk pemecahan glukosa itu sendiri, seperti asam laktat. Mereka tidak dapat memperoleh glukosa dari asam lemak tidak seperti tumbuhan dan mikroba. Interkonversi zat. Kelebihan protein------karbohidrat Kelebihan lemak -------------- karbohidrat

Senyawa organik yang menjadi sumber energi utama disebut karbohidrat. Paling sering gula ditemukan dalam makanan asal tumbuhan. Kekurangan karbohidrat dapat menyebabkan disfungsi hati, dan kelebihan karbohidrat menyebabkan peningkatan kadar insulin. Mari kita bicara lebih banyak tentang gula.

Apa itu karbohidrat?

Ini adalah senyawa organik yang mengandung gugus karbonil dan beberapa gugus hidroksil. Mereka adalah bagian dari jaringan organisme, dan juga merupakan komponen penting dari sel. Alokasikan mono -, oligo - dan polisakarida, serta banyak lagi karbohidrat kompleks seperti glikolipid, glikosida dan lain-lain. Karbohidrat merupakan produk fotosintesis, serta bahan awal utama untuk biosintesis senyawa lain pada tumbuhan. Terimakasih untuk variasi yang bagus Kelas senyawa ini mampu memainkan peran multifaset dalam organisme hidup. Menjadi teroksidasi, karbohidrat menyediakan energi untuk semua sel. Mereka terlibat dalam pembentukan kekebalan, dan juga merupakan bagian dari banyak struktur seluler.

Jenis gula

Senyawa organik dibagi menjadi dua kelompok - sederhana dan kompleks. Karbohidrat jenis pertama adalah monosakarida yang mengandung gugus karbonil dan merupakan turunan dari alkohol polihidrat. Kelompok kedua termasuk oligosakarida dan polisakarida. Yang pertama terdiri dari residu monosakarida (dari dua hingga sepuluh), yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Yang terakhir mungkin berisi ratusan dan bahkan ribuan monomer. Tabel karbohidrat yang paling sering ditemukan adalah sebagai berikut:

1. Glukosa.
2. Fruktosa.
3. galaktosa.
4. Sukrosa.
5. Laktosa.
6. Maltosa.
7. Raffinosa.
8. Pati.
9. Selulosa.
10. kitin.
11. muramin.
12. Glikogen.

Daftar karbohidrat sangat luas. Mari kita membahas beberapa di antaranya secara lebih rinci.

Kelompok sederhana karbohidrat

Tergantung pada tempat yang ditempati oleh gugus karbonil dalam molekul, dua jenis monosakarida dibedakan - aldosa dan ketosa. Pada yang pertama, gugus fungsi adalah aldehida, pada yang terakhir, keton. Tergantung pada jumlah atom karbon dalam molekul, nama monosakarida terbentuk. Misalnya aldoheksosa, aldotetrosa, ketotriosa, dan sebagainya. Zat-zat ini paling sering tidak berwarna, kurang larut dalam alkohol, tetapi baik dalam air. Karbohidrat sederhana dalam makanan berbentuk padat, tidak terhidrolisis selama pencernaan. Beberapa perwakilan memiliki rasa manis.

perwakilan grup

Apa yang dimaksud dengan karbohidrat sederhana? Pertama, glukosa, atau aldoheksosa. Itu ada dalam dua bentuk - linier dan siklik. Paling tepat menggambarkan Sifat kimia glukosa adalah bentuk kedua. Aldoheksosa mengandung enam atom karbon. Bahannya tidak berwarna, tetapi rasanya manis. Ini sangat larut dalam air. Anda dapat menemukan glukosa hampir di mana-mana. Itu ada di organ tumbuhan dan hewan, serta dalam buah-buahan. Di alam, aldoheksosa terbentuk selama fotosintesis.

Kedua, itu adalah galaktosa. Substansi berbeda dari glukosa dalam pengaturan spasial gugus hidroksil dan hidrogen pada atom karbon keempat dalam molekul. Memiliki rasa yang manis. Hal ini ditemukan pada hewan dan organisme tumbuhan dan juga pada beberapa mikroorganisme.

Dan perwakilan ketiga dari karbohidrat sederhana adalah fruktosa. Zat tersebut adalah gula termanis yang diproduksi di alam. Ini hadir dalam sayuran, buah-buahan, beri, madu. Mudah diserap oleh tubuh, cepat dikeluarkan dari darah, yang menyebabkan penggunaannya oleh pasien diabetes mellitus. Fruktosa rendah kalori dan tidak menyebabkan gigi berlubang.

Makanan kaya gula sederhana

1. 90 g - sirup jagung.
2. 50 g - gula halus.
3. 40,5 g - sayang.
4. 24 g - ara.
5. 13 g - aprikot kering.
6. 4 g - buah persik.

asupan harian zat yang diberikan tidak boleh melebihi 50 g. Adapun glukosa, dalam hal ini rasionya akan sedikit berbeda:

1. 99,9 g - gula halus.
2. 80,3 gram - sayang.
3. 69,2 g - kurma.
4. 66,9 g - jelai mutiara.
5. 61,8 g - oatmeal.
6. 60,4 g - soba.

Untuk menghitung asupan harian suatu zat, Anda perlu mengalikan beratnya dengan 2,6. Gula sederhana memberikan energi bagi tubuh manusia dan membantu mengatasi berbagai racun. Tetapi kita tidak boleh lupa bahwa dengan penggunaan apa pun harus ada ukurannya, jika tidak, konsekuensi serius tidak akan lama datang.

Oligosakarida

Spesies yang paling umum dalam kelompok ini adalah disakarida. Apa yang dimaksud dengan karbohidrat yang mengandung banyak monosakarida? Mereka adalah glikosida yang mengandung monomer. Monosakarida dihubungkan oleh ikatan glikosidik, yang terbentuk sebagai hasil dari kombinasi gugus hidroksil. Berdasarkan strukturnya, disakarida dibagi menjadi dua jenis yaitu pereduksi dan non pereduksi. Yang pertama adalah maltosa dan laktosa, dan yang kedua adalah sukrosa. Jenis pereduksi memiliki kelarutan yang baik dan rasa manis. Oligosakarida dapat mengandung lebih dari dua monomer. Jika monosakarida sama, maka karbohidrat tersebut termasuk dalam kelompok homopolisakarida, dan jika berbeda, maka termasuk heteropolisakarida. Contoh dari jenis yang terakhir adalah rafinosa trisakarida, yang mengandung residu glukosa, fruktosa dan galaktosa.

laktosa, maltosa dan sukrosa

Zat terakhir larut dengan baik, memiliki rasa manis. Tebu dan bit merupakan sumber disakarida. Di dalam tubuh, hidrolisis memecah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Disakarida ditemukan dalam jumlah besar dalam gula rafinasi (99,9 g per 100 g produk), dalam plum (67,4 g), dalam anggur (61,5 g) dan produk lainnya. Dengan asupan zat ini secara berlebihan, kemampuan untuk berubah menjadi lemak dari hampir semua nutrisi meningkat. Ini juga meningkatkan kadar kolesterol dalam darah. Sejumlah besar sukrosa berdampak negatif pada flora usus.

Gula susu, atau laktosa, ditemukan dalam susu dan turunannya. Karbohidrat dipecah menjadi galaktosa dan glukosa oleh enzim khusus. Jika tidak ada di dalam tubuh, maka terjadi intoleransi susu. Gula malt atau maltosa adalah produk pemecahan antara glikogen dan pati. Dalam makanan, zat ini ditemukan dalam malt, molase, madu, dan biji-bijian yang bertunas. Komposisi karbohidrat laktosa dan maltosa diwakili oleh residu monomer. Hanya dalam kasus pertama mereka adalah D-galaktosa dan D-glukosa, dan dalam kasus kedua zat tersebut diwakili oleh dua D-glukosa. Kedua karbohidrat tersebut merupakan gula pereduksi.

Polisakarida

Apa itu karbohidrat kompleks? Mereka berbeda satu sama lain dalam beberapa cara:

1. Menurut struktur monomer yang termasuk dalam rantai.

2. Dengan urutan menemukan monosakarida dalam rantai.

3. Menurut jenis ikatan glikosidik yang menghubungkan monomer.

Seperti oligosakarida, homo- dan heteropolisakarida dapat dibedakan dalam kelompok ini. Yang pertama termasuk selulosa dan pati, dan yang kedua - kitin, glikogen. Polisakarida merupakan sumber energi yang penting, yang terbentuk sebagai hasil metabolisme. Mereka terlibat dalam proses kekebalan, serta dalam adhesi sel dalam jaringan.

Daftar karbohidrat kompleks diwakili oleh pati, selulosa dan glikogen, kami akan mempertimbangkannya secara lebih rinci. Salah satu pemasok utama karbohidrat adalah pati. Ini adalah senyawa yang mencakup ratusan ribu residu glukosa. Karbohidrat lahir dan disimpan dalam bentuk biji-bijian di dalam kloroplas tumbuhan. Melalui hidrolisis, pati diubah menjadi gula yang larut dalam air, yang memfasilitasi pergerakan bebas melalui bagian-bagian tanaman. Begitu berada di dalam tubuh manusia, karbohidrat mulai terurai di dalam mulut. Jumlah terbesar pati mengandung biji-bijian sereal, umbi-umbian dan umbi tanaman. Dalam makanan, itu menyumbang sekitar 80% dari jumlah total karbohidrat yang dikonsumsi. Jumlah pati terbesar, per 100 g produk, ditemukan dalam nasi - 78 g. Sedikit lebih sedikit dalam pasta dan millet - 70 dan 69 g. Seratus gram roti gandum mengandung 48 g pati, dan dalam porsi yang sama kentang jumlahnya hanya mencapai 15 gr Kebutuhan harian tubuh manusia dalam karbohidrat ini adalah 330-450 g.

Produk biji-bijian juga mengandung serat atau selulosa. Karbohidrat merupakan bagian dari dinding sel tumbuhan. Kontribusinya 40-50%. Seseorang tidak dapat mencerna selulosa, sehingga tidak diperlukan enzim yang akan melakukan proses hidrolisis. Namun serat jenis lunak, seperti kentang dan sayuran, bisa diserap dengan baik di saluran pencernaan. Berapakah kandungan karbohidrat ini dalam 100 g makanan? Gandum hitam dan dedak gandum adalah makanan yang paling kaya serat. Kandungannya mencapai 44 g. Bubuk kakao mengandung 35 g karbohidrat bergizi, dan jamur kering hanya 25. Rosehip dan kopi bubuk mengandung 22 dan 21 g. Beberapa buah yang kaya serat adalah aprikot dan buah ara. Kandungan karbohidrat di dalamnya mencapai 18 g. Seseorang perlu mengonsumsi selulosa hingga 35 g per hari. Apalagi kebutuhan karbohidrat terbesar terjadi pada usia 14 hingga 50 tahun.

Glikogen polisakarida digunakan sebagai bahan energi untuk berfungsinya otot dan organ dengan baik. Ini tidak memiliki nilai gizi, karena kandungannya dalam makanan sangat rendah. Karbohidrat kadang-kadang disebut pati hewani karena kesamaan strukturnya. Dalam bentuk ini, glukosa disimpan dalam sel hewan (dalam jumlah terbesar di hati dan otot). Di hati pada orang dewasa, jumlah karbohidrat bisa mencapai 120 g. Kandungan glikogen yang utama adalah gula, madu, dan cokelat. Kurma, kismis, selai jeruk, sedotan manis, pisang, semangka, kesemek, dan buah ara juga bisa membanggakan kandungan karbohidratnya yang tinggi. Norma harian glikogen adalah 100 g per hari. Jika seseorang secara aktif terlibat dalam olahraga atau pertunjukan kerja bagus berkaitan dengan aktivitas mental, jumlah karbohidrat harus ditingkatkan. Glikogen mengacu pada karbohidrat yang mudah dicerna yang disimpan sebagai cadangan, yang menunjukkan penggunaannya hanya jika kekurangan energi dari zat lain.

Polisakarida juga termasuk zat berikut:

1. Kitin. Ini adalah bagian dari kornea arthropoda, hadir pada jamur, tumbuhan tingkat rendah dan invertebrata. Substansi memainkan peran sebagai bahan pendukung, dan juga melakukan fungsi mekanis.

2. Muramine. Ini hadir sebagai bahan pendukung-mekanis dari dinding sel bakteri.

3. Dextrans. Polisakarida bertindak sebagai pengganti plasma darah. Mereka diperoleh dengan aksi mikroorganisme pada larutan sukrosa.

4. zat pektin. Bersama dengan asam organik, mereka dapat membentuk jeli dan selai jeruk.

Protein dan karbohidrat. Produk. Daftar

Tubuh manusia membutuhkan sejumlah nutrisi setiap hari. Misalnya, karbohidrat harus dikonsumsi dengan kecepatan 6-8 g per 1 kg berat badan. Jika seseorang menjalani gaya hidup aktif, maka jumlahnya akan meningkat. Karbohidrat hampir selalu ditemukan dalam makanan. Mari kita buat daftar kehadiran mereka per 100 g makanan:

1. Jumlah terbesar (lebih dari 70 g) ditemukan dalam gula, muesli, selai jeruk, pati dan nasi.
2. Dari 31 hingga 70 g - dalam tepung dan produk gula-gula, dalam pasta, sereal, buah-buahan kering, kacang-kacangan dan kacang polong.
3. Pisang, es krim, mawar, kentang, pasta tomat, kolak, kelapa, biji bunga matahari dan kacang mete mengandung 16 sampai 30 g karbohidrat.
4. Dari 6 hingga 15 g - dalam peterseli, adas, bit, wortel, gooseberry, kismis, kacang-kacangan, buah-buahan, kacang-kacangan, jagung, bir, biji labu, jamur kering, dan sebagainya.
5. Hingga 5 g karbohidrat ditemukan dalam daun bawang, tomat, zucchini, labu, kol, mentimun, cranberry, produk susu, telur, dan sebagainya.

Nutrisi yang masuk ke dalam tubuh tidak boleh kurang dari 100 g per hari. Jika tidak, sel tidak akan menerima energi yang dibutuhkannya. Otak tidak akan dapat melakukan fungsi analisis dan koordinasinya, sehingga otot tidak menerima perintah yang pada akhirnya akan menyebabkan ketosis.

Apa itu karbohidrat, kami memberi tahu, tetapi, selain itu, protein adalah zat yang sangat diperlukan untuk kehidupan. Mereka adalah rantai asam amino yang terhubung ikatan peptida. Tergantung pada komposisinya, protein berbeda dalam sifatnya. Misalnya, zat-zat ini berperan sebagai bahan bangunan, karena setiap sel tubuh memasukkannya ke dalam komposisinya. Beberapa jenis protein adalah enzim dan hormon, serta sebagai sumber energi. Mereka mempengaruhi perkembangan dan pertumbuhan tubuh, mengatur keseimbangan asam-basa dan air.

Tabel karbohidrat dalam makanan menunjukkan bahwa pada daging dan ikan, serta pada beberapa jenis sayuran, jumlahnya minimal. Apa saja kandungan protein dalam makanan? Produk terkaya adalah gelatin makanan, mengandung 87,2 g zat per 100 g. Berikutnya adalah mustard (37,1 g) dan kedelai (34,9 g). Rasio protein dan karbohidrat dalam asupan harian per 1 kg berat harus 0,8 g dan 7 g Untuk penyerapan zat pertama yang lebih baik, perlu untuk mengambil makanan yang dibutuhkan bentuk ringan. Ini berlaku untuk protein yang ada dalam produk susu dan telur. Protein dan karbohidrat tidak berpadu dengan baik dalam satu kali makan. Tabel tentang nutrisi terpisah menunjukkan variasi mana yang sebaiknya dihindari:

1. Nasi dengan ikan.
2. Kentang dan ayam.
3. Pasta dan daging.
4. Sandwich dengan keju dan ham.
5. Ikan yang dilapisi tepung roti.
6. kue kenari.
7. Telur dadar dengan ham.
8. Tepung dengan buah beri.
9. Melon dan semangka sebaiknya dimakan secara terpisah satu jam sebelum makan utama.

Cocokkan dengan baik:

1. Daging dengan salad.
2. Ikan dengan sayuran atau panggang.
3. Keju dan ham secara terpisah.
4. Kacang pada umumnya.
5. Telur dadar dengan sayuran.

Aturan nutrisi terpisah didasarkan pada pengetahuan tentang hukum biokimia dan informasi tentang kerja enzim dan jus makanan. Untuk pencernaan yang baik, semua jenis makanan membutuhkan cairan lambung, sejumlah air, lingkungan basa atau asam, dan ada tidaknya enzim. Misalnya, makanan yang kaya karbohidrat, untuk pencernaan yang lebih baik, membutuhkan jus pencernaan dengan enzim alkalin yang memecah zat organik ini. Tapi makanan kaya protein sudah membutuhkan enzim asam... Dengan mengikuti aturan sederhana kepatuhan makanan, seseorang memperkuat kesehatannya dan mempertahankan berat badan yang konstan, tanpa bantuan diet.

Karbohidrat "buruk" dan "baik"

Zat "Cepat" (atau "salah") adalah senyawa yang mengandung sejumlah kecil monosakarida. Karbohidrat tersebut mampu dengan cepat dicerna, meningkatkan kadar gula darah, dan juga meningkatkan jumlah insulin yang disekresikan. Yang terakhir menurunkan kadar gula darah dengan mengubahnya menjadi lemak. Penggunaan karbohidrat setelah makan malam untuk orang yang memantau berat badannya adalah bahaya terbesar. Pada saat ini, tubuh paling rentan terhadap peningkatan massa lemak. Apa sebenarnya yang mengandung karbohidrat yang salah? Produk yang tercantum di bawah ini:

1. Permen.

3. selai.

4. Jus manis dan kolak.

7. Kentang.

8. Pasta.

9. Nasi putih

10. Cokelat.

Pada dasarnya, ini adalah produk yang tidak memerlukan persiapan lama. Setelah makan seperti itu, Anda harus banyak bergerak, jika tidak kelebihan berat akan memberi tahu Anda.

Karbohidrat "tepat" mengandung lebih dari tiga monomer sederhana. Mereka diserap perlahan dan tidak menyebabkan kenaikan gula yang tajam. Karbohidrat jenis ini mengandung sejumlah besar serat, yang praktis tidak dapat dicerna. Dalam hal ini, seseorang tetap kenyang untuk waktu yang lama, energi tambahan diperlukan untuk pemecahan makanan tersebut, selain itu, pembersihan alami tubuh terjadi. Mari kita buat daftar karbohidrat kompleks, atau lebih tepatnya, produk di mana mereka ditemukan:

1. Roti dengan dedak dan biji-bijian.
2. Soba dan oatmeal.
3. Sayuran hijau.
4. pasta kasar.
5. Jamur.
6. Kacang polong.
7. Kacang merah.
8. Tomat.
9. Produk susu.
10. Buah-buahan.
11. Coklat pahit.
12. Berry
13. Kacang-kacangan.

Untuk menjaga diri Anda dalam kondisi yang baik, Anda perlu makan lebih banyak karbohidrat "baik" dalam makanan dan sesedikit mungkin karbohidrat "buruk". Yang terakhir paling baik diambil di paruh pertama hari itu. Jika Anda perlu menurunkan berat badan, lebih baik untuk mengecualikan penggunaan karbohidrat "salah", karena saat menggunakannya, seseorang menerima makanan di lagi. Nutrisi yang "tepat" rendah kalori dan dapat membuat Anda merasa kenyang untuk waktu yang lama. Ini tidak berarti penolakan total terhadap karbohidrat "buruk", tetapi hanya penggunaannya yang wajar.

KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah bagian dari sel dan jaringan semua organisme tumbuhan dan hewan dan, secara massa, merupakan bagian terbesar dari bahan organik di Bumi. Karbohidrat menyumbang sekitar 80% dari bahan kering tanaman dan sekitar 20% hewan. Tumbuhan mensintesis karbohidrat dari senyawa anorganik - karbon dioksida dan air (CO 2 dan H 2 O).

Karbohidrat dibagi menjadi dua kelompok: monosakarida (monosa) dan polisakarida (poliosa).

Monosakarida

Untuk studi terperinci tentang materi yang terkait dengan klasifikasi karbohidrat, isomerisme, tata nama, struktur, dll., Anda perlu menonton film animasi "Karbohidrat. Genetik. D - serangkaian gula" dan "Konstruksi formula Haworth untuk D - galaktosa" (video ini hanya tersedia di CD ROM ). Teks-teks yang menyertai film-film ini, di sepenuhnya pindah ke subbagian ini dan ikuti di bawah.

Karbohidrat. Gula seri D genetik

Karbohidrat tersebar luas di alam dan melakukan berbagai fungsi penting dalam organisme hidup. Karbohidrat menyediakan energi untuk proses biologis, dan juga merupakan bahan awal untuk sintesis metabolit perantara atau akhir lainnya di dalam tubuh. Karbohidrat memiliki rumus umum C n (H 2 O ) m dari mana nama senyawa alami ini berasal.

Karbohidrat dibagi menjadi gula sederhana atau monosakarida dan polimer dari gula sederhana atau polisakarida ini. Di antara polisakarida, kelompok oligosakarida yang mengandung 2 hingga 10 residu monosakarida dalam suatu molekul harus dibedakan. Ini termasuk, khususnya, disakarida.

Monosakarida adalah senyawa heterofungsional. Molekul mereka secara bersamaan mengandung karbonil (aldehida atau keton) dan beberapa gugus hidroksil, mis. monosakarida adalah senyawa polihidroksikarbonil - polihidroksialdehida dan polihidroksiketon. Tergantung pada ini, monosakarida dibagi menjadi aldosa (monosakarida mengandung gugus aldehida) dan ketosa (mengandung gugus keto). Misalnya, glukosa adalah aldosa dan fruktosa adalah ketosa.

(glukosa (aldosa))(fruktosa (ketosa))

Tergantung pada jumlah atom karbon dalam molekul, monosakarida disebut tetrosa, pentosa, heksosa, dll. Jika kita menggabungkan dua jenis klasifikasi terakhir, maka glukosa adalah aldoheksosa, dan fruktosa adalah ketoheksosa. Kebanyakan monosakarida alami adalah pentosa dan heksosa.

Monosakarida digambarkan dalam bentuk rumus proyeksi Fisher, yaitu dalam bentuk proyeksi model tetrahedral atom karbon pada bidang gambar. Rantai karbon di dalamnya ditulis secara vertikal. Dalam aldosa, gugus aldehida ditempatkan di atas, dalam ketosa, gugus alkohol primer berdekatan dengan gugus karbonil. Atom hidrogen dan gugus hidroksil pada atom karbon asimetris ditempatkan pada garis horizontal. Sebuah atom karbon asimetris terletak di garis bidik yang dihasilkan dari dua garis lurus dan tidak ditunjukkan oleh simbol. Dari kelompok yang terletak di atas, penomoran rantai karbon dimulai. (Mari kita definisikan atom karbon asimetris: itu adalah atom karbon yang terikat pada empat atom atau gugus yang berbeda.)

Menetapkan konfigurasi absolut, mis. pengaturan yang benar dalam ruang substituen pada atom karbon asimetris adalah sangat melelahkan, dan sampai beberapa waktu itu bahkan merupakan tugas yang mustahil. Dimungkinkan untuk mengkarakterisasi senyawa dengan membandingkan konfigurasinya dengan senyawa referensi, mis. menentukan konfigurasi relatif.

Konfigurasi relatif monosakarida ditentukan oleh standar konfigurasi - gliseraldehida, yang pada akhir abad terakhir, konfigurasi tertentu ditetapkan secara sewenang-wenang, ditunjuk sebagai D- dan L - gliseraldehida. Konfigurasi atom karbon asimetris dari monosakarida yang terjauh dari gugus karbonil dibandingkan dengan konfigurasi atom karbon asimetrisnya. Dalam pentosa, atom ini adalah atom karbon keempat ( Dari 4 ), dalam heksosa - yang kelima ( Dari 5 ), yaitu kedua dari belakang dalam rantai atom karbon. Jika konfigurasi atom karbon ini bertepatan dengan konfigurasi D - gliseraldehida monosakarida diklasifikasikan sebagai D - berturut-turut. Dan sebaliknya, jika cocok dengan konfigurasi L - gliseraldehida menganggap bahwa monosakarida milik L - baris. Simbol D berarti bahwa gugus hidroksil pada atom karbon asimetris yang sesuai dalam proyeksi Fischer terletak di sebelah kanan garis vertikal, dan simbol L - bahwa gugus hidroksil terletak di sebelah kiri.

Gula seri D genetik

Nenek moyang aldosa adalah gliseraldehida. Pertimbangkan hubungan genetik gula D - baris dengan D - gliseraldehida.

Dalam kimia organik, ada metode untuk meningkatkan rantai karbon monosakarida dengan memasukkan gugus secara berurutan

N-

Saya Dengan Saya

-APAKAH DIA

antara gugus karbonil dan atom karbon yang berdekatan. Pengenalan kelompok ini ke dalam molekul D - gliseraldehida menghasilkan dua tetrosa diastereomer - D - eritrosis dan D - pohon. Ini disebabkan oleh fakta bahwa atom karbon baru yang dimasukkan ke dalam rantai monosakarida menjadi asimetris. Untuk alasan yang sama, setiap tetrosa diperoleh, dan kemudian pentosa, ketika satu atom karbon lagi dimasukkan ke dalam molekulnya, juga menghasilkan dua gula diastereomer. Diastereomer adalah stereoisomer yang berbeda dalam konfigurasi satu atau lebih atom karbon asimetris.

Ini adalah bagaimana D diperoleh - serangkaian gula dari D - gliseraldehida. Seperti yang bisa dilihat, semua anggota seri di atas, diperoleh dari D - gliseraldehida, mempertahankan atom karbon asimetrisnya. Ini adalah atom karbon asimetris terakhir dalam rantai atom karbon dari monosakarida yang disajikan.

Setiap aldosa D -angka sesuai dengan stereoisomer L - deret yang molekulnya berhubungan satu sama lain sebagai objek dan bayangan cermin yang tidak kompatibel. Stereoisomer semacam itu disebut enansiomer.

Perlu dicatat dalam kesimpulan bahwa rangkaian aldoheksosa di atas tidak terbatas pada empat yang ditunjukkan. Seperti yang ditunjukkan di atas, dari D - ribosa dan D - xilosa, Anda bisa mendapatkan dua pasang gula diastereomer lagi. Namun, kami hanya fokus pada aldoheksosa, yang paling umum di alam.

Konstruksi formula Haworth untuk D-galaktosa

"Sekaligus memperkenalkan kimia organik gagasan tentang struktur glukosa dan monosakarida lainnya sebagai polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton, dijelaskan oleh rumus rantai terbuka, fakta mulai menumpuk dalam kimia karbohidrat yang sulit dijelaskan dari sudut pandang struktur tersebut. Ternyata glukosa dan monosakarida lain ada dalam bentuk hemiasetal siklik yang terbentuk sebagai hasil dari reaksi intramolekul dari gugus fungsi yang sesuai.

Hemiasetal biasa dibentuk oleh interaksi molekul dua senyawa - aldehida dan alkohol. Selama reaksi, ikatan rangkap dari gugus karbonil diputus, di tempat pemutusan, di mana atom hidrogen dari hidroksil dan sisa alkohol ditambahkan. Hemiasetal siklik terbentuk karena interaksi gugus fungsi serupa yang dimiliki oleh molekul satu senyawa - monosakarida. Reaksi berlangsung dalam arah yang sama: ikatan rangkap dari gugus karbonil terputus, atom hidrogen dari hidroksil ditambahkan ke oksigen karbonil, dan sebuah siklus terbentuk karena pengikatan atom karbon dari karbonil dan oksigen dari kelompok hidroksil.

Hemiasetal paling stabil dibentuk oleh gugus hidroksil pada atom karbon keempat dan kelima. Cincin beranggota lima dan enam yang dihasilkan masing-masing disebut bentuk monosakarida furanosa dan piranosa. Nama-nama ini berasal dari nama senyawa heterosiklik beranggota lima dan enam dengan atom oksigen dalam siklus - furan dan piran.

Monosakarida yang memiliki bentuk siklik dengan mudah diwakili oleh formula Haworth yang menjanjikan. Mereka adalah cincin beranggota lima dan enam planar yang diidealkan dengan atom oksigen di dalam cincin, sehingga memungkinkan untuk melihat pengaturan timbal balik dari semua substituen relatif terhadap bidang cincin.

Pertimbangkan konstruksi rumus Haworth menggunakan contoh D-galaktosa.

Untuk menyusun rumus Haworth, pertama-tama perlu memberi nomor atom karbon monosakarida dalam proyeksi Fisher dan memutarnya ke kanan sehingga rantai atom karbon mengambil posisi horizontal. Kemudian atom dan gugus yang terletak dalam rumus proyeksi di sebelah kiri akan berada di atas, dan yang terletak di sebelah kanan - di bawah garis horizontal, dan dengan transisi lebih lanjut ke rumus siklik - di atas dan di bawah bidang siklus, masing-masing . Pada kenyataannya, rantai karbon monosakarida tidak terletak dalam garis lurus, tetapi berbentuk melengkung di ruang angkasa. Seperti dapat dilihat, hidroksil pada atom karbon kelima secara signifikan dihilangkan dari gugus aldehida; menempati posisi yang tidak menguntungkan untuk menutup ring. Untuk mendekatkan gugus fungsi, bagian dari molekul diputar di sekitar sumbu valensi yang menghubungkan atom karbon keempat dan kelima berlawanan arah jarum jam dengan satu sudut valensi. Sebagai hasil dari rotasi ini, hidroksil dari atom karbon kelima mendekati gugus aldehida, sementara dua substituen lainnya juga mengubah posisinya - khususnya, gugus CH 2 OH terletak di atas rantai atom karbon. Pada saat yang sama, gugus aldehida, karena rotasi sekitar s - ikatan antara atom karbon pertama dan kedua mendekati hidroksil. Gugus fungsi yang didekati berinteraksi satu sama lain sesuai dengan skema di atas, yang mengarah pada pembentukan hemiasetal dengan cincin piranosa beranggota enam.

Gugus hidroksil yang dihasilkan disebut gugus glikosidik. Pembentukan hemiasetal siklik menyebabkan munculnya atom karbon asimetris baru, yang disebut anomerik. Akibatnya, dua diastereomer terbentuk - a-dan b - anomer yang berbeda hanya pada konfigurasi atom karbon pertama.

Berbagai konfigurasi atom karbon anomerik dihasilkan dari fakta bahwa gugus aldehida, yang memiliki konfigurasi planar, karena rotasi sekitar s - penghubung antar jalur dengan atom karbon pertama dan kedua mengacu pada reagen penyerang (gugus hidroksil) baik pada satu sisi dan sisi yang berlawanan dari pesawat. Gugus hidroksil menyerang gugus karbonil dari kedua sisi. ikatan rangkap, mengarah ke hemiasetal dengan konfigurasi yang berbeda dari atom karbon pertama. Dengan kata lain, alasan utama untuk formasi simultan a-dan b -anomer terletak pada non-stereoselektivitas dari reaksi yang dibahas.

sebuah - anomer, konfigurasi pusat anomer sama dengan konfigurasi atom karbon asimetris terakhir, yang menentukan milik D - dan L - berturut-turut, dan b - anomer - berlawanan. Pada aldopentosis dan aldohexosis D - seri dalam rumus Haworth gugus hidroksil glikosidik y sebuah - anomer terletak di bawah bidang, dan y b - anomer - di atas bidang siklus.

Menurut aturan serupa, transisi ke bentuk furanosa dari Haworth dilakukan. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa hidroksil dari atom karbon keempat terlibat dalam reaksi, dan untuk konvergensi gugus fungsi, perlu untuk memutar bagian dari molekul di sekitar s - ikatan antara atom karbon ketiga dan keempat dan searah jarum jam, sebagai akibatnya atom karbon kelima dan keenam akan ditempatkan di bawah bidang siklus.

Nama-nama bentuk siklik monosakarida termasuk indikasi konfigurasi pusat anomerik ( a - atau b -), nama monosakarida dan deretnya ( D - atau L -) dan ukuran siklus (furanosa atau piranosa). Misal , a , D - galaktopiranosa atau b, D - galaktofuranosa."

Resi

Glukosa sebagian besar ditemukan dalam bentuk bebas di alam. Dia juga unit struktural banyak polisakarida. Monosakarida lain dalam keadaan bebas jarang terjadi dan terutama dikenal sebagai komponen oligo- dan polisakarida. Di alam, glukosa diperoleh sebagai hasil dari reaksi fotosintesis:

6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glukosa) + 6O 2

Untuk pertama kalinya, glukosa diperoleh pada tahun 1811 oleh ahli kimia Rusia G.E. Kirchhoff selama hidrolisis pati. Kemudian, sintesis monosakarida dari formaldehida dalam media basa diusulkan oleh A.M. Butlerov.

Dalam industri, glukosa diperoleh dengan hidrolisis pati dengan adanya asam sulfat.

(C 6 H 10 O 5) n (pati) + nH 2 O -- H 2 SO 4,t ° ® nC 6 H 12 O 6 (glukosa)

Properti fisik

Monosakarida - padatan, mudah larut dalam air, buruk - dalam alkohol dan benar-benar tidak larut dalam eter. Solusi berair memiliki reaksi netral terhadap lakmus. Kebanyakan monosakarida memiliki rasa manis, tetapi kurang dari gula bit.

Sifat kimia

Monosakarida menunjukkan sifat alkohol dan senyawa karbonil.

SAYA. Reaksi pada gugus karbonil

1. Oksidasi.

sebuah) Seperti semua aldehida, oksidasi monosakarida mengarah ke asam yang sesuai. Jadi, ketika glukosa dioksidasi dengan larutan amonia dari perak hidroksida, asam glukonat terbentuk (reaksi "cermin perak").

b) Reaksi monosakarida dengan tembaga hidroksida ketika dipanaskan juga menghasilkan asam aldonat.

c) Oksidator yang lebih kuat mengoksidasi tidak hanya gugus aldehida, tetapi juga gugus alkohol primer menjadi gugus karboksil, yang menghasilkan asam gula dibasa (aldarit). Biasanya, asam nitrat pekat digunakan untuk oksidasi ini.

2. Pemulihan.

Reduksi gula menghasilkan alkohol polihidrat. Hidrogen dengan adanya nikel, lithium aluminium hidrida, dll digunakan sebagai zat pereduksi.

3. Terlepas dari kesamaan sifat kimia monosakarida dengan aldehida, glukosa tidak bereaksi dengan natrium hidrosulfit ( NaHSO3).

II. Reaksi pada gugus hidroksil

Reaksi pada gugus hidroksil monosakarida dilakukan, sebagai suatu peraturan, dalam bentuk hemiasetal (siklik).

1. Alkilasi (pembentukan eter).

Di bawah aksi metil alkohol dengan adanya gas hidrogen klorida, atom hidrogen dari hidroksil glikosidik digantikan oleh gugus metil.

Saat menggunakan agen alkilasi yang lebih kuat, seperti: Sebagai contoh , metil iodida atau dimetil sulfat, transformasi semacam itu mempengaruhi semua gugus hidroksil dari monosakarida.

2. Asilasi (pembentukan) ester).

Ketika anhidrida asetat bekerja pada glukosa, ester terbentuk - pentaasetilglukosa.

3. Seperti semua alkohol polihidrat, glukosa dengan tembaga hidroksida ( II ) memberikan warna biru yang intens (reaksi kualitatif).

AKU AKU AKU. Reaksi spesifik

Selain di atas, glukosa juga ditandai dengan beberapa properti tertentu- proses fermentasi. Fermentasi adalah pemecahan molekul gula di bawah pengaruh enzim (enzim). Gula dengan kelipatan tiga atom karbon difermentasi. Ada banyak jenis fermentasi, di antaranya yang paling terkenal adalah sebagai berikut:

sebuah) fermentasi alkohol

C 6 H 12 O 6 ® 2CH 3 -CH 2 OH (etil alkohol) + 2CO 2

b) fermentasi laktat

c) fermentasi butirat

C6H12O6® CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH(asam butirat) + 2 H 2 + 2CO 2

Jenis fermentasi yang disebabkan oleh mikroorganisme yang disebutkan di atas memiliki kepentingan praktis yang luas. Misalnya, alkohol - untuk produksi etil alkohol, dalam pembuatan anggur, pembuatan bir, dll., Dan asam laktat - untuk produksi asam laktat dan produk susu fermentasi.

disakarida

Disakarida (biosis) pada hidrolisis membentuk dua monosakarida identik atau berbeda. Untuk menetapkan struktur disakarida, perlu diketahui: dari monosakarida mana ia dibangun, apa konfigurasi pusat anomerik dalam monosakarida ini ( a - atau b -), berapa ukuran cincinnya (furanosa atau piranosa) dan dengan partisipasi hidroksil mana dua molekul monosakarida dihubungkan.

Disakarida dibagi menjadi dua kelompok: pereduksi dan non-pereduksi.

Disakarida pereduksi termasuk, khususnya, maltosa (gula malt) yang terkandung dalam malt, i. berkecambah, dan kemudian biji-bijian sereal dikeringkan dan dihancurkan.

(maltosa)

Maltosa terdiri dari dua residu: D - glukopiranosa, yang dihubungkan oleh ikatan (1-4) -glikosidik, mis. hidroksil glikosidik dari satu molekul dan hidroksil alkohol pada atom karbon keempat dari molekul monosakarida lain berpartisipasi dalam pembentukan ikatan eter. Sebuah atom karbon anomerik ( Dari 1 ) berpartisipasi dalam pembentukan ikatan ini memiliki sebuah - konfigurasi, dan atom anomerik dengan hidroksil glikosidik bebas (ditunjukkan dengan warna merah) dapat memiliki keduanya A A - maltosa) dan b - konfigurasi (b - maltosa).

Maltosa adalah kristal putih, sangat larut dalam air, rasanya manis, tetapi jauh lebih sedikit daripada gula (sukrosa).

Seperti dapat dilihat, maltosa mengandung hidroksil glikosidik bebas, sebagai akibatnya kemampuan untuk membuka cincin dan transfer ke bentuk aldehida dipertahankan. Dalam hal ini, maltosa dapat masuk ke dalam reaksi karakteristik aldehida, dan, khususnya, untuk memberikan reaksi "cermin perak", oleh karena itu disebut disakarida pereduksi. Selain itu, maltosa masuk ke dalam banyak reaksi karakteristik monosakarida, Sebagai contoh , membentuk eter dan ester (lihat sifat kimia monosakarida).

Disakarida non-pereduksi termasuk sukrosa (bit atau tebu)Gula). Ini ditemukan dalam tebu, bit gula (hingga 28% bahan kering), jus tanaman dan buah-buahan. Molekul sukrosa terdiri dari a , D - glukopiranosa dan b, D - fruktofuranosa.

(sukrosa)

Berbeda dengan maltosa, ikatan glikosidik (1–2) antara monosakarida terbentuk dengan mengorbankan hidroksil glikosidik dari kedua molekul, yaitu, tidak ada hidroksil glikosidik bebas. Akibatnya, sukrosa tidak memiliki kemampuan mereduksi, tidak memberikan reaksi “cermin perak”, oleh karena itu disebut sebagai disakarida non-pereduksi.

Sukrosa - putih zat kristal, manis rasanya, larut dengan baik dalam air.

Sukrosa dicirikan oleh reaksi pada gugus hidroksil. Seperti semua disakarida, sukrosa dalam asam atau hidrolisis enzimatik berubah menjadi monosakarida, yang terdiri.

Polisakarida

Polisakarida yang paling penting adalah pati dan selulosa (serat). Mereka dibangun dari residu glukosa. Rumus umum untuk polisakarida ini ( C 6 H 10 O 5 n . Hidroksil glikosidik (pada atom C 1) dan alkohol (pada atom C 4) biasanya berperan dalam pembentukan molekul polisakarida, yaitu ikatan (1-4)-glikosidik terbentuk.

Pati

Pati adalah campuran dari dua polisakarida yang dibangun dari a , D - tautan glukopiranosa: amilosa (10-20%) dan amilopektin (80-90%). Pati terbentuk pada tanaman selama fotosintesis dan disimpan sebagai "cadangan" karbohidrat di akar, umbi dan biji. Misalnya, biji-bijian beras, gandum, gandum hitam dan sereal lainnya mengandung 60-80% pati, umbi kentang - 15-20%. Peran terkait di dunia hewan dimainkan oleh glikogen polisakarida, yang "disimpan" terutama di hati.

Pati adalah bubuk putih yang terdiri dari butiran kecil, tidak larut dalam air dingin. Saat memproses pati air hangat adalah mungkin untuk mengisolasi dua fraksi: fraksi yang larut dalam air hangat dan terdiri dari amilosa polisakarida, dan fraksi yang hanya membengkak dalam air hangat untuk membentuk pasta dan terdiri dari polisakarida amilopektin.

Amilosa memiliki struktur linier, a , D - residu glukopiranosa dihubungkan oleh ikatan (1-4) -glikosidik. Sel unsur amilosa (dan pati pada umumnya) direpresentasikan sebagai berikut:

Molekul amilopektin dibangun Dengan cara yang sama, bagaimanapun, memiliki percabangan dalam rantai, yang menciptakan struktur ruang. Pada titik cabang, residu monosakarida dihubungkan oleh ikatan (1–6)-glikosidik. Di antara titik cabang biasanya terdapat 20-25 residu glukosa.

(amilopektin)

Pati mudah mengalami hidrolisis: ketika dipanaskan dengan adanya asam sulfat, glukosa terbentuk.

(C 6 H 10 O 5 ) n (pati) + nH 2 O –– H 2 SO 4, t ° ® nC 6 H 12 O 6 (glukosa)

Tergantung pada kondisi reaksi, hidrolisis dapat dilakukan bertahap dengan pembentukan produk antara.

(C 6 H 10 O 5 ) n (pati) ® (C 6 H 10 O 5 ) m (dekstrin (m< n )) ® xC 12 H 22 O 11 (мальтоза) ® nC 6 H 12 O 6 (глюкоза)

Reaksi kualitatif terhadap pati adalah interaksinya dengan yodium - warna biru yang intens diamati. Pewarnaan seperti itu muncul jika setetes larutan yodium ditempatkan pada sepotong kentang atau sepotong roti putih.

Pati tidak masuk ke dalam reaksi "cermin perak".

Pati adalah produk makanan yang berharga. Untuk memfasilitasi penyerapannya, produk yang mengandung pati mengalami perlakuan panas, mis. kentang dan sereal direbus, roti dipanggang. Proses dekstrinisasi (pembentukan dekstrin) yang dilakukan dalam hal ini berkontribusi pada penyerapan pati yang lebih baik oleh tubuh dan selanjutnya hidrolisis menjadi glukosa.

Dalam industri makanan, pati digunakan dalam produksi sosis, kembang gula dan produk kuliner. Ini juga digunakan untuk mendapatkan glukosa, dalam pembuatan kertas, tekstil, perekat, obat-obatan, dll.

Selulosa (serat)

Selulosa adalah polisakarida tanaman yang paling umum. Ini memiliki kekuatan mekanik yang besar dan bertindak sebagai bahan pendukung untuk tanaman. Kayu mengandung 50-70% selulosa, kapas hampir merupakan selulosa murni.

Seperti pati, unit struktural selulosa adalah D - glukopiranosa, yang tautannya dihubungkan oleh (1-4) ikatan -glikosidik. Namun, selulosa berbeda dari pati. b - konfigurasi ikatan glikosidik antara siklus dan struktur linier yang ketat.

Selulosa terdiri dari molekul berfilamen, yang dirakit menjadi bundel oleh ikatan hidrogen gugus hidroksil dalam rantai, serta antara rantai yang berdekatan. Pengemasan rantai inilah yang memberikan kekuatan mekanik yang tinggi, kandungan serat, tidak larut dalam air, dan kelembaman kimia, yang membuat selulosa menjadi bahan yang ideal untuk membangun dinding sel.

b - Ikatan glikosidik tidak dihancurkan oleh enzim pencernaan manusia, sehingga selulosa tidak dapat berfungsi sebagai makanan baginya, meskipun dalam jumlah tertentu merupakan zat pemberat yang diperlukan untuk nutrisi normal. Hewan ruminansia memiliki enzim pencerna selulosa di dalam perutnya, sehingga hewan ruminansia menggunakan serat sebagai komponen makanannya.

Meskipun selulosa tidak larut dalam air dan pelarut organik umum, selulosa larut dalam reagen Schweitzer (larutan tembaga hidroksida dalam amonia), serta dalam larutan pekat seng klorida dan asam sulfat pekat.

Seperti pati, selulosa hidrolisis asam memberikan glukosa.

Selulosa adalah alkohol polihidrat; ada tiga elemen per unit sel polimer. gugus hidroksil. Dalam hal ini, selulosa dicirikan oleh reaksi esterifikasi (pembentukan ester). Reaksi dengan asam sendawa dan asetat anhidrida.

Serat yang sepenuhnya teresterifikasi dikenal sebagai piroksilin, yang setelah diproses dengan benar, berubah menjadi bubuk tanpa asap. Tergantung pada kondisi nitrasi, selulosa dinitrat dapat diperoleh, yang dalam teknik ini disebut coloxylin. Ini juga digunakan dalam pembuatan bubuk mesiu dan propelan padat. Selain itu, seluloid dibuat atas dasar coloxylin.

Triasetilselulosa (atau selulosa asetat) adalah produk berharga untuk pembuatan film yang tidak mudah terbakar dan sutra asetat. Untuk melakukan ini, selulosa asetat dilarutkan dalam campuran diklorometana dan etanol, dan larutan ini dipaksa melalui pemintal ke aliran udara hangat. Pelarut menguap dan aliran larutan berubah menjadi benang sutra asetat tertipis.

Selulosa tidak memberikan reaksi "cermin perak".

Berbicara tentang penggunaan selulosa, orang tidak bisa tidak mengatakan bahwa sejumlah besar selulosa dikonsumsi untuk pembuatan berbagai kertas. Kertas adalah lapisan tipis serat serat, direkatkan dan ditekan pada mesin kertas khusus.

Dari uraian di atas, sudah jelas bahwa penggunaan selulosa oleh manusia begitu luas dan beragam sehingga bagian independen dapat dikhususkan untuk penggunaan produk-produk pengolahan kimia selulosa.

AKHIR BAGIAN

Sifat kimia sel yang menyusun organisme hidup terutama bergantung pada jumlah atom karbon yang menyusun hingga 50% dari massa kering. Atom karbon adalah yang utama bahan organik: protein, asam nukleat, lipid dan karbohidrat. Kelompok terakhir termasuk senyawa karbon dan air yang sesuai dengan rumus (CH 2 O) n, di mana n sama dengan atau lebih besar dari tiga. Selain karbon, hidrogen dan oksigen, molekul dapat mencakup atom fosfor, nitrogen, dan belerang. Pada artikel ini, kita akan mempelajari peran karbohidrat dalam tubuh manusia, serta fitur struktur, sifat, dan fungsinya.

Klasifikasi

Kelompok senyawa dalam biokimia ini dibagi menjadi tiga kelas: gula sederhana (monosakarida), senyawa polimer dengan ikatan glikosidik - oligosakarida dan biopolimer dengan berat molekul besar - polisakarida. Zat-zat dari golongan di atas terdapat dalam berbagai jenis sel. Misalnya, pati dan glukosa ditemukan dalam struktur tanaman, glikogen dalam hepatosit manusia dan dinding sel jamur, dan kitin dalam kerangka luar artropoda. Semua hal di atas adalah karbohidrat. Peran karbohidrat dalam tubuh bersifat universal. Mereka adalah pemasok utama energi untuk manifestasi vital bakteri, hewan, dan manusia.

Monosakarida

Mereka memiliki rumus umum C n H 2 n O n dan dibagi menjadi beberapa kelompok tergantung pada jumlah atom karbon dalam molekul: triosa, tetrosa, pentosa, dan sebagainya. Dalam komposisi organel sel dan sitoplasma, gula sederhana memiliki dua konfigurasi spasial: siklik dan linier. Dalam kasus pertama, atom karbon dihubungkan satu sama lain oleh ikatan sigma kovalen dan membentuk siklus tertutup; dalam kasus kedua, kerangka karbon tidak tertutup dan mungkin memiliki cabang. Untuk menentukan peran karbohidrat dalam tubuh, pertimbangkan yang paling umum - pentosa dan heksosa.

Isomer: glukosa dan fruktosa

Mereka memiliki hal yang sama Formula molekul C 6 H 12 O 6 tetapi berbeda pandangan struktural molekul. Kami sebelumnya telah memanggil peran utama karbohidrat dalam organisme hidup - energi. Zat-zat di atas dipecah oleh sel. Akibatnya, energi dilepaskan (17,6 kJ dari satu gram glukosa). Selain itu, 36 Molekul ATP. Pemecahan glukosa terjadi pada membran (krista) mitokondria dan merupakan rantai reaksi enzimatik - siklus Krebs. Ini adalah mata rantai terpenting dalam disimilasi yang terjadi di semua sel organisme eukariotik heterotrofik tanpa kecuali.

Glukosa juga terbentuk di miosit mamalia karena pemecahan simpanan glikogen di jaringan otot. Di masa depan, itu digunakan sebagai zat yang mudah membusuk, karena menyediakan sel dengan energi adalah peran utama karbohidrat dalam tubuh. Tumbuhan adalah fototrof dan menghasilkan glukosa sendiri selama fotosintesis. Reaksi-reaksi ini disebut siklus Calvin. bahan awal adalah karbon dioksida, dan akseptornya adalah ribolesodifosfat. Sintesis glukosa terjadi dalam matriks kloroplas. Fruktosa, memiliki rumus molekul yang sama dengan glukosa, mengandung dalam molekul kelompok fungsional keton. Ini lebih manis daripada glukosa dan ditemukan dalam madu, serta jus buah dan buah-buahan. Dengan demikian, peran biologis karbohidrat dalam tubuh terutama untuk menggunakannya sebagai sumber energi yang cepat.

Peran pentosa dalam hereditas

Mari kita membahas satu lagi kelompok monosakarida - ribosa dan deoksiribosa. Keunikan mereka terletak pada kenyataan bahwa mereka adalah bagian dari polimer - asam nukleat. Untuk semua organisme, termasuk bentuk kehidupan non-seluler, DNA dan RNA adalah pembawa utama informasi turun temurun. Ribosa ditemukan dalam molekul RNA, sedangkan deoksiribosa ditemukan dalam nukleotida DNA. Akibatnya, peran biologis karbohidrat dalam tubuh manusia adalah bahwa mereka terlibat dalam pembentukan unit keturunan - gen dan kromosom.

Contoh pentosa yang mengandung gugus aldehida dan umum dalam flora, adalah xilosa (ditemukan di batang dan biji), alfa-arabinosa (ditemukan dalam getah pohon buah batu). Dengan demikian, distribusi dan peran biologis karbohidrat dalam tubuh tumbuhan tingkat tinggi cukup besar.

Apa itu oligosakarida?

Jika residu molekul monosakarida, seperti glukosa atau fruktosa, dihubungkan ikatan kovalen, kemudian oligosakarida terbentuk - karbohidrat polimer. Peran karbohidrat dalam tubuh baik tumbuhan maupun hewan beragam. Ini terutama berlaku untuk disakarida. Yang paling umum di antara mereka adalah sukrosa, laktosa, maltosa dan trehalosa. Jadi, sukrosa, atau disebut tebu, atau ditemukan pada tanaman dalam bentuk larutan dan disimpan di akar atau batangnya. Sebagai hasil dari hidrolisis, molekul glukosa dan fruktosa terbentuk. berasal dari hewan. Beberapa orang memiliki intoleransi terhadap zat ini, terkait dengan hiposekresi enzim laktase, yang memecah gula susu menjadi galaktosa dan glukosa. Peran karbohidrat dalam kehidupan tubuh beragam. Misalnya, disakarida trehalosa, yang terdiri dari dua residu glukosa, merupakan bagian dari hemolimfa krustasea, laba-laba, dan serangga. Hal ini juga ditemukan dalam sel-sel jamur dan beberapa ganggang.

Disakarida lain - maltosa, atau gula malt, ditemukan dalam gandum hitam atau gandum selama perkecambahannya, adalah molekul yang terdiri dari dua residu glukosa. Ini terbentuk sebagai hasil dari pemecahan pati nabati atau hewani. Di usus kecil manusia dan mamalia, maltosa dipecah oleh aksi enzim maltase. Dengan tidak adanya jus pankreas, patologi terjadi karena intoleransi terhadap glikogen atau pati nabati dalam makanan. Dalam hal ini, diet khusus digunakan dan enzim itu sendiri ditambahkan ke makanan.

Karbohidrat kompleks di alam

Mereka sangat luas, terutama di kerajaan tumbuhan, mereka adalah biopolimer dan memiliki berat molekul besar. Misalnya, dalam pati adalah 800.000, dan dalam selulosa adalah 1.600.000. Polisakarida berbeda dalam komposisi monomernya, tingkat polimerisasi, dan panjang rantainya. Tidak seperti gula sederhana dan oligosakarida, yang larut dengan baik dalam air dan memiliki rasa manis, polisakarida bersifat hidrofobik dan tidak berasa. Pertimbangkan peran karbohidrat dalam tubuh manusia menggunakan contoh glikogen - pati hewan. Ini disintesis dari glukosa dan disimpan dalam hepatosit dan sel otot rangka, di mana kandungannya dua kali lebih tinggi daripada di hati. Jaringan adiposa subkutan, neurosit, dan makrofag juga mampu membentuk glikogen. Polisakarida lain, pati nabati, adalah produk fotosintesis dan dibentuk dalam plastida hijau.

Sejak awal peradaban manusia, pemasok utama pati adalah tanaman pertanian yang berharga: beras, kentang, jagung. Mereka masih menjadi dasar makanan sebagian besar penduduk Bumi. Itulah mengapa karbohidrat sangat berharga. Peran karbohidrat dalam tubuh, seperti yang kita lihat, dalam penggunaannya sebagai zat organik yang intensif energi dan cepat dicerna.

Ada kelompok polisakarida yang monomernya adalah residu asam hialuronat. Mereka disebut pektin dan merupakan zat struktural sel tumbuhan. Kulit apel, pulp bit sangat kaya di dalamnya. Zat seluler pektin mengatur tekanan intraseluler - turgor. Dalam industri gula-gula, mereka digunakan sebagai agen pembentuk gel dan pengental dalam produksi varietas marshmallow dan selai jeruk berkualitas tinggi. PADA makanan diet digunakan sebagai biologis zat aktif dengan baik mengeluarkan racun dari usus besar.

Apa itu glikolipid?

Ini grup yang menarik senyawa kompleks karbohidrat dan lemak yang ditemukan di jaringan saraf. Ini terdiri dari otak dan sumsum tulang belakang mamalia. Glikolipid juga ditemukan dalam membran sel. Misalnya, pada bakteri, mereka berpartisipasi dalam beberapa senyawa ini adalah antigen (zat yang mengungkapkan golongan darah sistem Landsteiner AB0). Dalam sel hewan, tumbuhan dan manusia, selain glikolipid, ada juga molekul lemak independen. Mereka tampil terutama fungsi energi. Saat membelah satu gram lemak, 38,9 kJ energi dilepaskan. Lipid juga dicirikan oleh fungsi struktural (mereka adalah bagian dari membran sel). Dengan demikian, fungsi-fungsi ini dilakukan oleh karbohidrat dan lemak. Peran mereka dalam tubuh sangat luar biasa.

Peran karbohidrat dan lipid dalam tubuh

Dalam sel manusia dan hewan, transformasi timbal balik polisakarida dan lemak yang terjadi sebagai hasil metabolisme dapat diamati. Ilmuwan diet telah menemukan bahwa konsumsi berlebihan makanan bertepung menyebabkan akumulasi lemak. Jika seseorang memiliki pelanggaran pankreas dalam hal pelepasan amilase atau menjalani gaya hidup yang tidak banyak bergerak, berat badannya bisa meningkat pesat. Perlu diingat bahwa makanan kaya karbohidrat dipecah terutama di duodenum menjadi glukosa. Ini diserap oleh kapiler vili usus kecil dan disimpan di hati dan otot dalam bentuk glikogen. Semakin intens metabolisme dalam tubuh, semakin aktif ia memecah menjadi glukosa. Kemudian digunakan oleh sel sebagai bahan energi utama. Informasi ini berfungsi sebagai jawaban atas pertanyaan tentang apa peran karbohidrat dalam tubuh manusia.

Nilai glikoprotein

Senyawa dari kelompok zat ini diwakili oleh kompleks karbohidrat + protein. Mereka juga disebut glikokonjugat. Ini adalah antibodi, hormon, struktur membran. Studi biokimia terbaru telah menetapkan bahwa jika glikoprotein mulai mengubah struktur aslinya (alami), ini mengarah pada perkembangan penyakit kompleks seperti asma, rheumatoid arthritis, dan kanker. Peran glikokonjugat dalam metabolisme sel sangat besar. Jadi, interferon menekan reproduksi virus, imunoglobulin melindungi tubuh dari agen patogen. Protein darah juga termasuk dalam kelompok zat ini. Mereka memberikan sifat pelindung dan penyangga. Semua fungsi di atas dikonfirmasi oleh fakta bahwa peran fisiologis karbohidrat dalam tubuh beragam dan sangat penting.

Di mana dan bagaimana karbohidrat terbentuk?

Pemasok utama gula sederhana dan kompleks adalah tanaman hijau: ganggang, spora tingkat tinggi, gymnospermae, dan tanaman berbunga. Semuanya mengandung pigmen klorofil di dalam selnya. Ini adalah bagian dari tilakoid - struktur kloroplas. Ilmuwan Rusia K. A. Timiryazev mempelajari proses fotosintesis, yang menghasilkan pembentukan karbohidrat. Peran karbohidrat dalam tubuh tumbuhan adalah akumulasi pati dalam buah-buahan, biji-bijian dan umbi-umbian, yaitu di organ vegetatif. Mekanisme fotosintesis cukup kompleks dan terdiri dari serangkaian reaksi enzimatik yang terjadi baik di tempat terang maupun di tempat gelap. Glukosa disintesis dari karbon dioksida oleh aksi enzim. Organisme heterotrof menggunakan tumbuhan hijau sebagai sumber makanan dan energi. Jadi, tumbuhanlah yang merupakan mata rantai pertama dan disebut produsen.

Di dalam sel organisme heterotrof, karbohidrat disintesis pada saluran halus (agranular) retikulum endoplasma. Kemudian mereka digunakan sebagai energi dan bahan bangunan. Dalam sel tumbuhan, karbohidrat juga terbentuk di kompleks Golgi, dan kemudian pergi ke pembentukan dinding sel selulosa. Dalam proses pencernaan vertebrata, senyawa kaya karbohidrat sebagian dipecah menjadi rongga mulut dan perut. Reaksi disimilasi utama terjadi di duodenum. Ini mengeluarkan jus pankreas, yang mengandung enzim amilase, yang memecah pati menjadi glukosa. Seperti disebutkan sebelumnya, glukosa diserap ke dalam darah di usus kecil dan dibawa ke semua sel. Di sini digunakan sebagai sumber energi dan zat struktural. Ini menjelaskan peran karbohidrat dalam tubuh.

Kompleks supramembran sel heterotrofik

Mereka adalah karakteristik hewan dan jamur. Komposisi kimia dan organisasi molekul Struktur ini diwakili oleh senyawa seperti lipid, protein dan karbohidrat. Peran karbohidrat dalam tubuh adalah partisipasi dan konstruksi membran. Sel manusia dan hewan memiliki komponen struktural khusus yang disebut glikokaliks. Lapisan permukaan tipis ini terdiri dari glikolipid dan glikoprotein yang terkait dengan membran sitoplasma. Ini menyediakan koneksi langsung sel dengan lingkungan eksternal. Di sinilah persepsi rangsangan dan pencernaan ekstraseluler terjadi. Berkat cangkang karbohidratnya, sel-sel saling menempel untuk membentuk jaringan. Fenomena ini disebut adhesi. Kami juga menambahkan bahwa "ekor" molekul karbohidrat terletak di atas permukaan sel dan diarahkan ke cairan interstisial.

Kelompok organisme heterotrofik lainnya, jamur, juga memiliki peralatan permukaan yang disebut dinding sel. Ini termasuk gula kompleks - kitin, glikogen. Beberapa jenis jamur juga mengandung karbohidrat larut, seperti trehalosa, yang disebut gula jamur.

Pada hewan uniseluler, seperti ciliata, lapisan permukaan, pelikel, juga mengandung kompleks oligosakarida dengan protein dan lipid. Pada beberapa protozoa, pelikelnya cukup tipis dan tidak mengganggu perubahan bentuk tubuh. Dan di tempat lain, ia menebal dan menjadi kuat, seperti cangkang, melakukan fungsi pelindung.

dinding sel tumbuhan

Ini juga mengandung sejumlah besar karbohidrat, terutama selulosa, yang dikumpulkan dalam bentuk bundel serat. Struktur ini membentuk kerangka yang tertanam dalam matriks koloid. Ini terutama terdiri dari oligo- dan polisakarida. Dinding sel sel tumbuhan dapat mengalami lignifikasi. Dalam hal ini, celah antara bundel selulosa diisi dengan karbohidrat lain - lignin. Ini meningkatkan fungsi pendukung membran sel. Seringkali, terutama pada tanaman berkayu abadi, lapisan luar, terdiri dari selulosa, ditutupi dengan zat seperti lemak - suberin. Ini mencegah air memasuki jaringan tanaman, sehingga sel-sel di bawahnya dengan cepat mati dan menjadi tertutup oleh lapisan gabus.

Meringkas hal di atas, kita melihat bahwa karbohidrat dan lemak saling berhubungan erat di dinding sel tumbuhan. Peran mereka dalam tubuh fototrof sulit untuk diremehkan, karena kompleks glikolipid menyediakan fungsi pendukung dan pelindung. Mari kita pelajari keragaman karakteristik karbohidrat dari organisme kerajaan Drobyanka. Ini termasuk prokariota, khususnya bakteri. Dinding sel mereka mengandung karbohidrat yang disebut murein. Tergantung pada struktur peralatan permukaan, bakteri dibagi menjadi gram positif dan gram negatif.

Struktur kelompok kedua lebih kompleks. Bakteri ini memiliki dua lapisan: plastik dan kaku. Yang pertama mengandung mukopolisakarida seperti murein. Molekulnya terlihat seperti struktur jaring besar yang membentuk kapsul di sekitar sel bakteri. Lapisan kedua terdiri dari peptidoglikan - kombinasi polisakarida dan protein.

Lipopolisakarida dinding sel memungkinkan bakteri untuk melekat kuat pada berbagai substrat, seperti email gigi atau membran sel eukariotik. Selain itu, glikolipid mempromosikan adhesi sel bakteri satu sama lain. Dengan cara ini, misalnya, rantai streptokokus, kelompok stafilokokus terbentuk, apalagi, beberapa jenis prokariota memiliki selaput lendir tambahan - peplos. Ini mengandung polisakarida dalam komposisinya dan mudah dihancurkan di bawah aksi hard radiasi atau melalui kontak dengan bahan kimia tertentu, seperti antibiotik.

1. KLASIFIKASI DAN FUNGSI KARBOHIDRAT

Bahkan di zaman kuno, umat manusia mengenal karbohidrat dan belajar bagaimana menggunakannya dalam Kehidupan sehari-hari. Kapas, rami, kayu, pati, madu, gula tebu hanyalah beberapa dari karbohidrat yang memainkan peran penting dalam perkembangan peradaban. Karbohidrat adalah salah satu senyawa organik yang paling umum di alam. Mereka adalah komponen integral dari sel-sel organisme apa pun, termasuk bakteri, tumbuhan, dan hewan. Pada tumbuhan, karbohidrat menyumbang 80 - 90% dari berat kering, pada hewan - sekitar 2% dari berat badan. Sintesis mereka dari karbon dioksida dan air dilakukan oleh tanaman hijau menggunakan energi. sinar matahari (fotosintesis ). Persamaan stoikiometri total untuk proses ini adalah:

Glukosa dan karbohidrat sederhana lainnya kemudian diubah menjadi karbohidrat yang lebih kompleks seperti pati dan selulosa. Tumbuhan menggunakan karbohidrat ini untuk melepaskan energi melalui proses respirasi. Proses ini pada dasarnya adalah kebalikan dari proses fotosintesis:

Menarik untuk diketahui! Tumbuhan hijau dan bakteri dalam proses fotosintesis setiap tahunnya menyerap sekitar 200 miliar ton karbon dioksida dari atmosfer. Dalam hal ini, sekitar 130 miliar ton oksigen dilepaskan ke atmosfer dan 50 miliar ton senyawa karbon organik, terutama karbohidrat, disintesis.

Hewan tidak dapat mensintesis karbohidrat dari karbon dioksida dan air. Dengan mengonsumsi karbohidrat dengan makanan, hewan menghabiskan energi yang terkumpul di dalamnya untuk mempertahankan proses vital. konten tinggi karbohidrat dicirikan oleh jenis makanan kita seperti produk roti, kentang, sereal, dll.

Nama "karbohidrat" adalah sejarah. Perwakilan pertama dari zat ini dijelaskan oleh rumus ringkasan C m H 2 n O n atau C m (H 2 O) n . Nama lain dari karbohidrat adalah Sahara - karena rasa manis dari karbohidrat paling sederhana. Dengan caranya sendiri struktur kimia Karbohidrat adalah kelompok senyawa yang kompleks dan beragam. Di antara mereka, ada senyawa yang cukup sederhana dengan berat molekul sekitar 200, dan polimer raksasa, massa molekul yang mencapai beberapa juta. Seiring dengan atom karbon, hidrogen, dan oksigen, karbohidrat dapat mengandung atom fosfor, nitrogen, belerang, dan, jarang, elemen lainnya.

Klasifikasi karbohidrat

Semua karbohidrat yang diketahui dapat dibagi menjadi dua: kelompok besar – karbohidrat sederhana dan karbohidrat kompleks. kelompok terpisah membuat polimer campuran yang mengandung karbohidrat, misalnya, glikoprotein- kompleks dengan molekul protein, glikolipid - kompleks dengan lipid, dll.

Karbohidrat sederhana (monosakarida, atau monosa) adalah senyawa polihidroksikarbonil yang tidak mampu membentuk molekul karbohidrat sederhana setelah hidrolisis. Jika monosakarida mengandung gugus aldehida, maka mereka termasuk dalam kelas aldosa (alkohol aldehida), jika keton - ke kelas ketosa (alkohol keto). Tergantung pada jumlah atom karbon dalam molekul monosakarida, triosa (C 3), tetrosa (C 4), pentosa (C 5), heksosa (C 6), dll. dibedakan:

Yang paling umum di alam adalah pentosa dan heksosa.

Kompleks karbohidrat ( polisakarida, atau polioses) adalah polimer yang dibangun dari residu monosakarida. Mereka terhidrolisis untuk membentuk karbohidrat sederhana. Tergantung pada tingkat polimerisasi, mereka dibagi menjadi berat molekul rendah ( oligosakarida, tingkat polimerisasi yang, sebagai suatu peraturan, kurang dari 10) dan makromolekul. Oligosakarida adalah karbohidrat seperti gula yang larut dalam air dan memiliki rasa manis. Menurut kemampuannya untuk mereduksi ion logam (Cu 2+, Ag +), mereka dibagi menjadi: regenerasi dan tidak mengurangi. Polisakarida, tergantung pada komposisinya, juga dapat dibagi menjadi dua kelompok: homopolisakarida dan heteropolisakarida. Homopolisakarida dibangun dari residu monosakarida dari jenis yang sama, dan heteropolisakarida dibangun dari residu monosakarida yang berbeda.

Apa yang dikatakan dengan contoh perwakilan paling umum dari masing-masing kelompok karbohidrat dapat direpresentasikan sebagai diagram berikut:

Fungsi karbohidrat

Fungsi biologis polisakarida sangat beragam.

Fungsi energi dan penyimpanan

Karbohidrat mengandung jumlah kalori utama yang dikonsumsi seseorang dengan makanan. Pati merupakan karbohidrat utama dalam makanan. Ini ditemukan dalam produk roti, kentang, sebagai bagian dari sereal. Makanan manusia juga mengandung glikogen (dalam hati dan daging), sukrosa (sebagai aditif untuk berbagai hidangan), fruktosa (dalam buah-buahan dan madu), laktosa (dalam susu). Polisakarida, sebelum diserap oleh tubuh, harus dihidrolisis dengan: enzim pencernaan menjadi monosakarida. Hanya dalam bentuk ini mereka diserap ke dalam darah. Dengan aliran darah, monosakarida memasuki organ dan jaringan, di mana mereka digunakan untuk mensintesis karbohidrat mereka sendiri atau zat lain, atau mengalami pemecahan untuk mengekstrak energi dari mereka.

Energi yang dilepaskan dari pemecahan glukosa disimpan dalam bentuk ATP. Ada dua proses pemecahan glukosa: anaerobik (tanpa adanya oksigen) dan aerobik (dengan adanya oksigen). Asam laktat terbentuk sebagai hasil dari proses anaerobik

yang, dengan parah aktivitas fisik menumpuk di otot dan menyebabkan rasa sakit.

Sebagai hasil dari proses aerobik, glukosa dioksidasi menjadi karbon monoksida (IV) dan air:

Sebagai hasil pemecahan glukosa secara aerobik, lebih banyak energi yang dilepaskan daripada sebagai hasil pemecahan anaerobik. Secara umum, oksidasi 1 g karbohidrat melepaskan energi 16,9 kJ.

Glukosa dapat mengalami fermentasi alkohol. Proses ini dilakukan oleh ragi dalam kondisi anaerobik:

Fermentasi alkohol banyak digunakan dalam industri untuk produksi anggur dan etil alkohol.

Manusia belajar tidak hanya menggunakan fermentasi alkohol, tetapi juga menemukan penggunaan fermentasi asam laktat, misalnya, untuk mendapatkan produk asam laktat dan acar sayuran.

Pada manusia dan hewan tidak ada enzim yang mampu menghidrolisis selulosa, namun selulosa merupakan komponen makanan utama bagi banyak hewan, khususnya untuk ruminansia. Perut hewan ini mengandung sejumlah besar bakteri dan protozoa yang menghasilkan enzim selulase mengkatalis hidrolisis selulosa menjadi glukosa. Yang terakhir dapat mengalami transformasi lebih lanjut, sebagai akibatnya asam butirat, asetat, propionat terbentuk, yang dapat diserap ke dalam darah ruminansia.

Karbohidrat juga melakukan fungsi cadangan. Jadi, pati, sukrosa, glukosa pada tumbuhan dan glikogen pada hewan mereka adalah cadangan energi sel mereka.

Fungsi struktural, pendukung dan pelindung

Selulosa pada tumbuhan dan kitin pada invertebrata dan jamur, mereka melakukan fungsi pendukung dan pelindung. Polisakarida membentuk kapsul dalam mikroorganisme, sehingga memperkuat membran. Lipopolisakarida bakteri dan glikoprotein permukaan sel hewan memberikan selektivitas interaksi antar sel dan reaksi imunologis tubuh. Ribose melayani bahan bangunan untuk RNA dan deoksiribosa untuk DNA.

Melakukan fungsi pelindung heparin. Karbohidrat ini, menjadi penghambat pembekuan darah, mencegah pembentukan bekuan darah. Itu ditemukan dalam darah dan jaringan ikat mamalia. Dinding sel bakteri, dibentuk oleh polisakarida, disatukan oleh rantai asam amino pendek, melindungi sel bakteri dari pengaruh yang merugikan. Karbohidrat terlibat dalam krustasea dan serangga dalam pembangunan kerangka eksternal, yang melakukan fungsi pelindung.

Fungsi pengaturan

Serat meningkatkan motilitas usus, sehingga meningkatkan pencernaan.

Kemungkinan yang menarik adalah penggunaan karbohidrat sebagai sumber bahan bakar cair – etanol. Sejak zaman kuno, kayu telah digunakan untuk memanaskan rumah dan memasak. PADA masyarakat modern jenis bahan bakar ini digantikan oleh jenis lain - minyak dan batu bara, yang lebih murah dan lebih nyaman digunakan. Namun, bahan baku nabati, meskipun ada beberapa ketidaknyamanan dalam penggunaannya, tidak seperti minyak dan batu bara, merupakan sumber energi terbarukan. Tapi penggunaannya di mesin pembakaran internal sulit. Untuk tujuan ini, lebih baik menggunakan bahan bakar cair atau gas. Dari kayu bermutu rendah, jerami atau bahan tanaman lain yang mengandung selulosa atau pati, bahan bakar cair dapat diperoleh - etanol. Untuk melakukan ini, Anda harus terlebih dahulu menghidrolisis selulosa atau pati dan mendapatkan glukosa:

dan kemudian glukosa yang dihasilkan menjadi fermentasi alkohol dan mendapatkan etil alkohol. Setelah halus, dapat digunakan sebagai bahan bakar di mesin pembakaran internal. Perlu dicatat bahwa di Brasil, untuk tujuan ini, setiap tahun miliaran liter alkohol diperoleh dari tebu, sorgum dan singkong dan digunakan dalam mesin pembakaran internal.