炭水化物は、生物にエネルギーと構造を提供します。それらは炭素、酸素、水素でできています。単糖類は、構成要素分子である最も単純な炭水化物を構成し、単一の糖単位を含みます。二糖類は2つの糖単位でできており、多糖類はそのような単位をいくつか含んでいます.多糖類が一般的であるのに対し、単糖類は本質的にまれです。
TL;DR (長すぎる; 読んでいない)
炭水化物には、単糖類と多糖類があります。単糖類は単純な糖単位分子ですが、多糖類は数千の糖単位が結合した巨大なものです。単糖類は、細胞に短期エネルギーを提供します。多糖類は、動物の細胞壁と外骨格に長期的なエネルギー貯蔵と剛性構造を提供します。
単糖と多糖の分子的特徴
単糖には、少なくとも 3 つの炭素原子が含まれています。最も一般的な単糖であるヘキソースには、6 つの炭素が含まれています。ヘキソースの例には、グルコース、ガラクトース、およびフルクトースが含まれる。グルコースは、細胞呼吸における主要なエネルギー源であり、その小さなサイズにより、細胞膜に入る能力が与えられます。フルクトースは貯蔵糖として機能します。ペントースには 5 つの炭素 (リボースやデオキシリボースなど) が含まれ、トリオースには 3 つの炭素 (グリセルアルデヒドなど) が含まれます。単糖類は非常に小さく、鎖または環構造を形成します。しかし、多糖類には、数百または数千もの単糖類と高分子量が含まれています。
エネルギーの利用可能性と貯蔵
グルコースなどの単糖類は短期間のエネルギーを提供しますが、多糖類はより長いエネルギー貯蔵を提供します。細胞は単糖類を素早く使います。この分子は細胞膜脂質に結合し、シグナル伝達を助けることができます。しかし、長期保存のためには、単糖類を縮合重合によって二糖類または多糖類に変換する必要があります。多糖類は大きくなりすぎて細胞膜を通過できないため、貯蔵能力があります。でんぷんは、植物とその種子がエネルギーを蓄えるために使用する多糖類です。デンプンは、グルコースポリマー、アミロースおよびアミロペクチンでできています。エネルギーは単糖の形で必要とされるため、多糖は細胞内で分解または加水分解されます。これは、動物が植物でんぷんを使って代謝用のブドウ糖を作る方法です。
多糖の構造と機能
最も豊富な多糖類および有機分子であるセルロースには、世界の炭素の 50% が含まれている可能性があります。セルロースの基本単糖はグルコースです。まっすぐなセルロース分子は、それらの間の弱いが一般的な水素結合を介して安定した形で列を構成します.植物、菌類、藻類によって作られるセルロースは、植物細胞壁の堅固な構造を提供し、病気からも保護します。多くの動物はセルロースを消化できませんが、消化に腸内微生物と酵素を使用できる動物は.発酵は、セルロースを消化できない他の動物や人間の結腸で起こります。動物は、修飾された単糖から作られた同様の多糖、キチンを生成します。キチンは外骨格を構成します。セルロースとキチンの両方がコンパクトなエネルギー貯蔵ユニットを構成しています.
別の多糖類であるグリコーゲンは、コンパクトな形から構成要素であるグルコース単糖類にすばやく分解できます。人間はグリコーゲンを急速なエネルギー源として肝臓と筋肉に蓄えます。ペクチン、アラビノキシラン、キシログルカン、およびグルコマンナンは、追加の複雑な多糖類です。単糖類は水に溶けますが、多くの多糖類は水への溶解度が低くなります。多糖類は、その溶解度に応じてゲルを形成できます。これが、食品をとろみをつけるためによく使用される理由です。
単糖類と多糖類の重要性
単糖類と多糖類の両方がエネルギーを提供します。単糖類は細胞のエネルギーを素早く生み出しますが、多糖類はより長いエネルギー貯蔵と構造安定性を提供します。どちらも、食物と食物エネルギーの最大の供給源として、すべての生物にとって不可欠です。細胞壁からの多糖類は人間が食べる繊維を構成し、単糖類は食品の甘味を提供します.人間が食べると、噛むことで多糖類がより小さな粒子に分解され、最終的に消化によって単純な単糖類が生成され、血流に入る.
