OGĻHIDRĀTU KLASIFIKĀCIJA (AR ATTĒLIEM) - UZTURS - 2025

Ogļhidrātu klasifikācija var izdarīt pēc to funkcijas, saskaņā ar oglekļa atomu skaitu, saskaņā ar stāvokli karbonilgrupu, saskaņā ar vienībām, kas padara tos, saskaņā ar atvasinājumiem un saskaņā ar pārtikas produktiem.

Ogļhidrāti, ogļhidrāti vai saharīdi ir ķīmiski savienojumi, ko veido oglekļa, ūdeņraža un skābekļa atomi, kuru sadegšanas rezultātā izdalās oglekļa dioksīds un viena vai vairākas ūdens molekulas. Tās ir molekulas, kas ir plaši izplatītas dabā un kurām ir būtiska nozīme dzīvām būtnēm gan no struktūras, gan no metabolisma viedokļa.

Glikozes cikliskā struktūra, heksoze (Avots: Edgar181, izmantojot Wikimedia Commons)

Parasti labākais veids, kā attēlot jebkura ogļhidrāta formulu, ir Cx (H2O), un tas īsumā nozīmē “hidratēta ogle”.

Augos fotosintēzes laikā no oglekļa dioksīda un ūdens tiek ražota liela daļa ogļhidrātu, pēc tam tos var uzglabāt lielmolekulāros kompleksos (piemēram, cietes) vai izmantot, lai izveidotu struktūru un atbalstu augu šūnas (piemēram, celuloze).

Dzīvnieki ražo arī ogļhidrātus (glikogēnu, glikozi, fruktozi utt.), Bet viņi to dara no tādām vielām kā tauki un olbaltumvielas. Neskatoties uz to, galvenais metabolizējamo ogļhidrātu avots dzīvnieku organismiem ir tas, kas nāk no augiem.

Vissvarīgākie dabiskie ogļhidrātu avoti cilvēkam parasti ir labība, piemēram, kvieši, kukurūza, sorgo, auzas un citi; bumbuļi, piemēram, kartupeļi, manioka un banāni, piemēram; kā arī daudzas pākšaugu sēklas, piemēram, lēcas, pupas, platās pupiņas utt.

Gaļēdāji, tas ir, dzīvnieki, kas barojas ar citiem dzīvniekiem, netieši ir atkarīgi no ogļhidrātiem, lai izdzīvotu, jo viņu laupījums vai to laupījums ir zālēdāji dzīvnieki, kas spēj izmantot augos esošo strukturālo un uzglabāšanas ogļhidrātu priekšrocības. tie norij un pārveido tos olbaltumvielu, muskuļu un citos ķermeņa audos.

Klasifikācija pēc to funkcijas

Ogļhidrātus pēc to vispārējās funkcijas var iedalīt divās lielās klasēs: strukturālie ogļhidrāti un universāli sagremojamie ogļhidrāti vai polisaharīdi.

Strukturālie ogļhidrāti

Strukturālie ogļhidrāti ir tie, kas ir visu augu šūnu sienas daļa, kā arī sekundārie nogulumi, kas raksturo dažādu augu sugu audus un kas pilda noteiktu atbalsta un "sastatņu" funkciju.

Celulozes vispārējā struktūra (Avots: Vicente Neto, izmantojot Wikimedia Commons)

Starp tiem galvenais augu polisaharīds ir celuloze, bet izceļas arī lignīns, dekstrāni, pentosāni, agars (aļģēs) un hitīns (sēnītēs un daudzos posmkājos).

Sagremojamie ogļhidrāti

Sagremojamie ogļhidrāti, no otras puses, ir tie, kurus heterotrofie organismi (izņemot autotrofus, kas “sintezē pašu barību”) var iegūt no augiem un izmantot, lai barotu savas šūnas pa dažādiem metabolisma ceļiem.

Galvenais sagremojamais ogļhidrāts ir ciete, kas atrodama bumbuļos, graudaugu sēklās un daudzās citās augu uzglabāšanas struktūrās. To veido divi līdzīgi polisaharīdu veidi - amiloze un amilopektīns.

Tomēr ļoti svarīgi ir arī vienkāršāki cukuri, piemēram, fruktoze, kas lielā daudzumā atrodas daudzu augu sugu augļos.

Medus, viela, ko ražo bites un kurai ir ievērojama komerciāla vērtība, ir arī bagāts sagremojamo, bet dzīvnieku izcelsmes ogļhidrātu avots.

Glikogēns ir nozīmīgs rezerves polisaharīds dzīvniekiem (Avots: Alejandro Porto, izmantojot Wikimedia Commons)

Glikogēns, kas daudzos gadījumos tiek uzskatīts par "dzīvnieku cieti", ir rezerves polisaharīds, ko sintezē dzīvnieki, un to var iekļaut sagremojamo ogļhidrātu grupā.

Klasifikācija pēc oglekļa atomu skaita

Atkarībā no oglekļa atomu skaita ogļhidrāti var būt:

- triozes ar trim oglekļa atomu grupām (piemērs: glicerraldehīds)

- Tetrosas ar četriem oglekļiem (piemērs: eritroze)

- pentozes ar pieciem oglekļa atomiem (piemērs: riboze)

- heksozes ar sešiem oglekļiem (piemērs: glikoze)

- heptozes ar septiņiem oglekļiem (piemērs: sedoheptulozes 1,7-bifosfāts)

Glikozes un mannozes iespējamo pusacetāla struktūru diagramma (Avots: Karlhahn caur Wikimedia Commons)

Pentāzes un heksozes parasti var atrast stabilu gredzenu formā, pateicoties iekšējās pusacetāla grupas veidošanai, tas ir, caur aldehīdu grupas vai ketonu grupas savienojumu ar spirtu.

Šiem gredzeniem var būt 5 vai 6 "saites", tāpēc tie var būt attiecīgi furāna vai pirāna tipa, ar kuriem veidojas furanoze un piranoze.

Klasifikācija pēc karbonilgrupas stāvokļa

Karbonilgrupas (C = O) atrašanās monosaharīdos ir arī raksturs, ko izmanto to klasificēšanai, jo atkarībā no tā molekula var būt ketoze vai aldoze. Tādējādi ir, piemēram, aldoheksozes un ketoheksozes, kā arī aldopentosis un ketopentosis.

Aldosas un Cetosas (Avots: Pjvelasco, izmantojot Wikimedia Commons)

Ja oglekļa atoms, kas veido karbonilgrupu, atrodas 1. pozīcijā (vai vienā galā), tad tas ir aldehīds. Tā vietā, ja tas atrodas 2. pozīcijā (vai kādā citā iekšējā oglekļa atomā), tā ir ketonu grupa, tāpēc tā kļūst par ketozi.

Ņemot par piemēru iepriekšējās sadaļas triozes, tetrozes, pentozes un heksozes, mēs secinājām, ka šo vienkāršo cukuru aldozes ir glicerraldehīds, eritroze, riboze un glikoze, tikmēr ketozes ir dihidroksiacetons, eritruloze, ribuloze un attiecīgi fruktoze.

Klasifikācija pēc vienību skaita, kas tos veido

Pēc ogļhidrātu vienību skaita, tas ir, pēc cukuru skaita, kas rodas to hidrolīzes rezultātā, tos var klasificēt kā:

Monosaharīdi

Tie ir vienkāršākie saharīdi vai cukuri, jo tos veido viena “cukura vienība”. Šajā grupā ir cukuri, kas ir tikpat metaboliski svarīgi kā glikoze, kuru metabolisms ietver enerģijas ražošanu ATP formā praktiski visu dzīvo organismu šūnās. Izceļas arī galaktoze, mannoze, fruktoze, arabinoze, ksiloze, riboze, sorboze un citi.

Disaharīdi

Disaharīdi, kā norāda to nosaukuma prefikss, ir saharīdi, kas sastāv no divām cukura vienībām. Galvenie šo molekulu piemēri ir laktoze, saharoze, maltoze un izomaltose, cellobiose, gentiobiose, melibiose, trehaloze un turanoze.

Maltozes, disaharīda ķīmiskā struktūra (Avots: NEUROtiker caur Wikimedia Commons)

Oligosaharīdi

Tie atbilst tiem ogļhidrātiem, kas hidrolizējoties izdala vairāk nekā divas “cukura vienības”. Lai arī tie varbūt nav labi zināmi, šajā grupā var izdalīt rafinozi, stahiozi un verbaskozi. Daži autori uzskata, ka disaharīdi ir arī oligosaharīdi.

Polisaharīdi

Polisaharīdi sastāv no vairāk nekā 10 cukura vienībām, un tos var veidot no viena un tā paša monosaharīda (homopolisaharīdu) atkārtojošām vienībām vai dažādu monosaharīdu (heteropolisaharīdu) salīdzinoši sarežģītiem maisījumiem. Polisaharīdu piemēri ir ciete, celuloze, hemiceluloze, pektīni un glikogēns.

Parasti savienība starp disaharīdu, oligosaharīdu un polisaharīdu "cukura vienībām" notiek caur saiti, kas pazīstama kā glikozīdiskā saite, kas notiek, pateicoties ūdens molekulas zaudēšanai.

Tā atvasinājumu klasifikācija

Kā tas ir daudzās molekulās, kurām ir liela nozīme dabā, ogļhidrāti var darboties kā "celtniecības bloki" citiem savienojumiem, kas var veikt līdzīgas vai radikāli atšķirīgas funkcijas. Saskaņā ar to šādus atvasinājumus pēc to īpašībām var klasificēt šādi:

Fosfāta esteri

Tie parasti ir fosforilēti monosaharīdi, kuros fosforilgrupa ir pievienota saharīdam caur estera saiti. Šīs ir ārkārtīgi svarīgas molekulas lielai daļai šūnu metabolisma reakciju, jo tās uzvedas kā "aktivēti savienojumi", kuru hidrolīze ir termodinamiski labvēlīga.

Izcili piemēri ir glicerraldehīda 3-fosfāts, glikozes 6-fosfāts, glikozes 1-fosfāts un fruktozes 6-fosfāts.

Skābes un laktoni

Tie ir dažu monosaharīdu oksidācijas produkts ar īpašiem oksidējošiem līdzekļiem. Aldonskābes rodas, oksidējot glikozi ar sārmainu varu, un šīs šķīdumā atrodas līdzsvarā ar laktoniem. Ja oksidāciju virza fermentatīvā katalīzē, var iegūt laktonus un uronskābes.

Alditoli, polioli vai cukura spirti

Tie veidojas, oksidējot dažu monosaharīdu karbonilgrupu; to piemēri ir eritritols, mannīts un sorbīts vai glicīts.

Amino cukuri

Tie ir monosaharīdu atvasinājumi, kuriem ir pievienota aminogrupa (NH2), parasti pie oglekļa 2. pozīcijā (īpaši glikozes). Visizcilākie piemēri ir glikozamīns, N-acetilglikozamīns, muramskābe un N-acetilmuramiskābe; ir arī galaktozamīns.

Glikozamīna ķīmiskā struktūra (Avots: Edgar181, izmantojot Wikimedia Commons)

Dezokscukuri

Tie ir monosaharīdu atvasinājumi, kas rodas, kad vienā no savām hidroksilgrupām zaudē skābekļa atomu, tāpēc tos dēvē par “dezoksi-” vai “dezoksūderiem”.

Starp svarīgākajiem ir tie, kas veido DNS mugurkaulu, tas ir, 2-dezoksiribozi, bet ir arī 6-dezoksmanopiranoze (ramnoze) un 6-deoksigalaktofuranoze (fukoze).

Glikozīdi

Šie savienojumi rodas ūdens molekulas izdalīšanās rezultātā, savienojoties starp monosaharīdu anomēru hidroksilgrupu un dažādu hidroksilētu savienojumu hidroksilgrupu.

Klasiski piemēri ir ouabain un amygdalin, divi plaši izmantoti savienojumi, kas attiecīgi iegūti no Āfrikas krūma, un attiecīgi rūgto mandeļu sēklas.

Klasifikācija pēc tā izmantošanas pārtikas sagatavošanā

Cukura gabali (Avots: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / “Würfelzucker - 2018 - 3564” / CC BY-SA 4.0, izmantojot Wikimedia Commons)

Visbeidzot, ogļhidrātus var klasificēt arī pēc to izmantošanas veida, ko tiem var dot kulinārijas ēdiena gatavošanas laikā. Šajā nozīmē ir saldinošie ogļhidrāti, piemēram, saharoze (disaharīds), fruktoze (monosaharīds) un mazākā mērā maltoze (cits disaharīds).

Tāpat ir sabiezējošie ogļhidrāti un želejējošie ogļhidrāti, kā tas ir, piemēram, cietes un pektīnu gadījumā.

Atsauces

1. Badui Dergals, S. (2016). Pārtikas ķīmija. Meksika, Pīrsona izglītība.
2. Chow, KW, & Halver, JE (1980). Ogļhidrāti. ln: zivju barības tehnoloģija. FAO Apvienoto Nāciju Organizācijas Attīstības programma, Apvienoto Nāciju Organizācijas Pārtikas un lauksaimniecības organizācija, Roma, Itālija, 104-108.
3. Kumings, JH un Stefans, AM (2007). Ogļhidrātu terminoloģija un klasifikācija. Eiropas klīniskās uztura žurnāls, 61 (1), S5-S18.
4. Englyst, HN, & Hudson, GJ (1996). Diētisko ogļhidrātu klasifikācija un mērīšana. Pārtikas ķīmija, 57 (1), 15–21.
5. Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Bioķīmija, ed. Sanfrancisko: Benjamin Cummings
6. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, un Rodwell, VW (2014). Harpera ilustrētā bioķīmija. Makgreivs.