Karbonhidrato

Glukozo – direkt-ĉena formo
Fruktozo – direkt-ĉena formo
D-Fructose.svg
Ribozo - furanoza (aromata) formo
Beta-D-Ribofuranose.svg

En la biokemio, la karbonhidratojSakaridoj estas relative baza klaso de la kemiaj kombinaĵoj. Ili estas primaraj biologiaj fontoj por deponado kaj spirado de la vivuloj. La nomo estas el tempo, kiam oni ne konis la kemian strukturon de la karbonhidratoj. Sakaridoj estas gravaj kemiaj kombinaĵoj el biologia kaj komerca vidpunktoj. Ili estas polihidroksaj aldehidojketonoj, aŭ substancoj kiuj liveras tiajn kombinaĵojn post hidrolizo. Sakaridoj estas vaste troveblaj en la naturo kaj inkludas substancojn tiel konatajn kiel: celulozon, manĝotablan sukeron kaj amelon. En naciaj lingvoj, same kiel en Esperanto, la tradicia nomo por sakarido temas pri karbonhidrato. Ĝi originas el tiu frua observo: ke la varmigo de tiuj kombinaĵoj rezultigas akvon kaj nigran karbon-restaĵon, kaj tio malĝuste supozigis ke ili estus hidratoj de karbono.

D-ribozo.gif

Plej okulfrapa kemia karakterizaĵo de sakaridoj estas: ke ili entenas grandan nombron da funkciaj grupoj. Ekzemple, la sakarido ribozo havas funkcian grupon ĉe ĉiuj siaj atomoj de ĉeno konsistanta el kvin karbonatomoj. (Vidu dekstran bildon.)

Krom hidroksilaj grupoj, plejmulto da sakaridoj havas ankaŭ karbonilan grupon -ketona aŭ aldehidan funkcian grupon- kiel parton de sia molekula strukturo. Sakaridoj plenumas kvar gravajn rolojn en vivaĵoj:

  • Ili provizas energion per sia oksidiĝo
  • Ili disponigas karbonon por la sintezo de ĉelkomponantoj
  • Ili servas kiel stokita formo de kemia energio
  • Ili formas parton de strukturaj elementoj de kelkaj ĉeloj kaj histoj

La fonto de sakaridoj estas la fotosinteza procezo, dum kiu plantoj enhavantaj klorofilon transformas karbonan dioksidon kaj akvon en sakaridojn, helpe de energio el sunlumo: Fotosintezo-1.gif

Klasifiko de sakaridojRedakti

Ekzistas tri ĉefaj klasoj de sakaridoj: mono-, di- kaj polisakaridoj:

StrukturoRedakti

La karbonhidratoj enhavas karbonajn, hidrogenajn kaj oksigenajn molekulojn en 1:2:1 rilato kaj formas la ĝeneralan formulon de CnH2nOn. Menciinde, ke kelkaj gravaj karbonhidratoj havas alian formulon CmH2nOn (kun m ≠ n) -kiel la glucido- aŭ ankoraŭ CnH2nOp (kun n ≠ p) -kiel la desoksiribozo-. Kelkaj kombinaĵoj havas pliajn elementojn ligitajn al la karbonhidratoj, ekz. kitino enhavas ankaŭ nitrogenon. La plej simplaj karbonhidratoj estas la monosakaridoj, kiuj estas malgrandaj artefaritaj aldehidoj kaj ketonoj kun hidroksilaj grupoj, kiuj NE estas ligitaj al la karbonila grupo. Aliaj karbonhidratoj estas kombinaĵoj el monosakaridaj unuoj per hidrolizo. Ili nomiĝas - post la kvalito kaj kvanto de monosakaridoj enhavantaj – disakaridoj, oligosakaridojpolisakaridoj.

MonosakaridojRedakti

Oni povas klasifiki monosakaridojn laŭ situo de karbonila grupo (C=O) al aldehido (ĉefina) kaj al ketono (nefina situo). Alia priskribo okazas laŭ la enhavantaj karbonatomoj (triozo, tetrozo, pentozo, heksozo, heptozo). Ekz. glukozo estas aldoheksozo, fruktozo estas ketoheksozo kaj ribozo estas aldopentozo. Plue, ĉiu karbonatomo kun hidroksila grupo (escepte la unuan kaj la lastan) estas optike aktiva, permesante kelkajn diversajn karbonhidratoj kun la sama baza strukturo. Ekz. galaktozo estas aldoheksozo, sed la diferenco en la proprecoj al glukozo estas, ke la atomoj estas diverse aranĝitaj.

La direkt-ĉena (alifata) strukturo povas priskribi nur unu formon de la monosakaridoj. La aldehida aŭ ketona grupo povas reagi kun la hidroksila grupo de la karbonatomo, tiukaze estiĝas ringa formo kun oksigena ponto, kiu estas en ekvilibro kun la alifataj formoj. Menciinde, ke la ringa formo estas pli aktiva optike ol la alifata formo kaj ambaŭ havas la alfan kaj betan formon, kiuj interkonvertiĝas restante en ekvilibra stato.

Monosakaridoj konsistas el unusola polihidroksila aldehida aŭ ketona unuo. Monosakaridoj estas plue klasigeblaj laŭ la nombro de siaj karbonatomoj. Tel, simplaj sukeroj enhavantaj tri, kvar, kvin aŭ ses karbonatomojn nomiĝas respektive: triozoj, tetrozoj, pentozoj kaj heksozoj.

La ĉeeston de aldehida grupo en monosakarido signas la prefikso aldo-. Simile, ketona grupo estas signita per prefikso keto-. Tiel, ekzemple, glukozo estas aldoheksozo, kaj ribulozo estas ketopentozo:

 

La pentozoj ribozo kaj desoksiribozo (ribozo al kiu mankas unu oksigenatomo), estas biologie gravaj kiel komponantoj de nukleataj acidoj. Ilin oni trovas en ĉiu vivanta ĉelo kaj rolas en la sintezo de proteinoj kaj en la transportando de genetikaj informoj.

El la monosakaridoj, la heksozoj estas plej gravaj por la nutrado, kaj ankaŭ plej abundaj en naturo. glukozo (kelkfoje nomata "dekstrozo") kaj fruktozo troviĝas nature en libera formo, dum galaktozo troviĝas nature nur en kombinita formo.

DisakaridojRedakti

 
Sakarozo: glukozo (maldekstre) kaj fruktozo (dekstre) gravaj disakaridaj molekuloj en la homa korpo.

La plej konataj disakaridoj estas la sakarozo (kana aŭ beta sukero – kombinaĵo el unu glukozo kaj unu fruktozo), laktozo (laktosukero – konsistanta el unu glukozo kaj unu galaktozo) kaj maltozo (kombinaĵo el du glukozoj). La ĝenerala formulo de la disakaridoj estas C12H22O11. La ligilo inter la du monosakaridoj rezultas la perdon de unu hidrogenmolekulo el la unu kaj de la hidroksilgrupo de la alia.

Disakaridoj estas sakaridoj kemie kunligitaj el du monosakaridaj unuoj per acetala ligo. Plej konata ekzemplo estas sakarozo, aŭ manĝotabla sukero. En la kemia senco, "sukero" estas iu ajn sakarido kiu havas dolĉan guston.

Disakaridoj estas hidrolizeblaj kaj el tio rezultas iliaj monosakaridaj eroj per boligo kun diluaj acidoj aŭ per ilia reakciigo kun konvenaj enzimoj. El vidpunkto de nutrado, la plej gravaj membroj de tiu ĉi grupo estas: maltozo, laktozo kaj sakarozo.

PolisakaridojRedakti

 
Amelo el maizo miksota kun akvo.

Unu parto de la polisakaridoj estas depona materialo kiel amelo ĉe plantoj kaj glikogeno ĉe bestoj. La amelo konstruiĝas el amelozo (ne disbranĉanta glukozĉeno) kaj amilopektino (disbranĉanta). La glikogeno similas al la amilopektino, sed pli ofte disbranĉiĝas. La alia parto de polisakaridoj estas struktura materialo kiel celulozo, pektino. La celulozo estas longa, ne disbranĉanta ĉeno el kelkaj mil glukozmolekuloj. En la celulozo estiĝas hidrogenaj ligoj, kiujn povas biologie malligi nur bakterioj.

Polisakaridoj konsistas el tre longaj ĉenoj de kunligitaj monosakaridaj unuoj, do: polimeroj de monosakaridoj kiuj tiel havas grandan molekulmason. Polisakaridaj ĉenoj povas esti liniaj aŭ branĉaj. La ordinaraj polisakaridoj entenas glukozajn ripet-unuojn; ekzemploj estas amelo, glikogeno kaj celulozo.

Post plena hidrolizo per acidoj aŭ enzimoj la polisakaridoj redonas siajn formintajn monosakaridojn. La ecoj de polisakaridoj tre diferencas disde tiaj de ordinaraj monosakaridoj kaj disakaridoj.

NutradoRedakti

 
Gren-produktoj: riĉaj fontoj de karbonhidratoj.

Karbonhidratoj konsumitaj en manĝaĵoj portas 3.87 kilokaloriojn de energio por gramo por simplaj sukeroj,[1] kaj 3.57 ĝis 4.12 kilokalorioj por gramo por kompleksaj karbonhidratoj en plej al aliaj manĝaĵoj.[2] Relative altaj niveloj de karbonhidratoj estas asociataj kun procezitaj manĝaĵoj aŭ rafinitaj manĝaĵoj faritaj el plantoj, kiel dolĉaĵoj, biskvitoj kaj tortoj, surtabla sukero, mielo, sukotrinkaĵoj, pano kaj aliaj panaĵoj, marmelado kaj fruktoproduktoj, pasto kaj cerealoj por matenmanĝo. Pli malaltaj kvantoj de karbonhidratoj estas kutime asociataj kun nerafinitaj manĝaĵoj, kiel faboj, tuberoj, rizo kaj nerafinitaj fruktoj.[3] Animal-bazitaj manĝaĵoj ĝenerale havas pli malaltajn nivelojn de karbonhidratoj, kvankam lakto enhavas altan proporcion de laktozo.

Organismoj tipe ne povas metaboligi ĉiujn tipojn de karbonhidrato por akiri energion. Glukozo estas preskaŭ universala kaj alirebla fonto de energio. Multaj organismoj havas ankaŭ kapablon metaboligi aliajn monosakaridojn kaj disakaridojn, sed glukozo estas ofte metaboligita la unua. En Escherichia coli, por ekzemplo, la "lac operon" rezultos en enzimoj por la digestado de laktozo kiam ĝi ekzistas, sed se kaj laktozo kaj glukozo estas ekzistantaj la lac operon estas repremita, rezulte en la fakto, ke la glukozo estas uzata la unua. Ankaŭ polisakaridoj estas oftaj energifontoj. Multaj organismoj povas facile disrompi la amelojn en glukozon; plej organismoj, tamen, ne povas metaboligi celulozon aŭ aliajn polisakaridojn kiel la kitino kaj arabinoksilanoj. Tiaj karbonhidratoj povas esti metaboligitaj fare de kelkaj bakterioj kaj protistoj. Remaĉuloj kaj termitoj, por ekzemplo, uzas mikroorganismojn por procezigi celulozon. Kvankam tiuj kompleksaj karbonhidratoj ne estas digesteblaj, ili estas grava dietelemento por homoj, nome "dieta fibro". Fibroj plibonigas digestadon, inter aliaj profitoj.[4]

La nordamerika Institute of Medicine rekomendas, ke usonaj kaj kanadaj plenkreskuloj inter 45 kaj 65% de la manĝ-energio venu el kompletgrenaj karbonhidratoj.[5] La Organizaĵo pri Nutrado kaj Agrikulturo kaj la Monda Organizaĵo pri Sano kunrekomendas, ke la landaj dietaj gvidlinioj indikos celon de 55–75% de la totala energio el karbonhidratoj, sed nur 10% rekte el sukeroj (ilia termino por simplaj karbonhidratoj).[6] Revizio en 2017 de la sistemo Cochrane konkludis, ke estas nesufiĉa pruvaro por subteni la postulon, ke la tuta grendietoj povas rezulti en kardiovaskula malsano.[7]

Vidu ankaŭRedakti

NotojRedakti

  1. Show Foods. usda.gov.
  2. Calculation of the Energy Content of Foods – Energy Conversion Factors. fao.org.
  3. Carbohydrate reference list. Alirita October 30, 2016.
  4. (May 2006) “A high-protein, high-fat, carbohydrate-free diet reduces energy intake, hepatic lipogenesis, and adiposity in rats”, The Journal of Nutrition 136 (5), p. 1256–60. doi:10.1093/jn/136.5.1256. 
  5. Food and Nutrition Board (2002/2005). Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein and Amino Acids En Webarchive [1] 10a de Februaro, 2007. Washington, D.C.: The National Academies Press. P. 769 En Webarchive [2] 12a de Septembro, 2006. (ISBN 0-309-08537-3).
  6. Joint WHO/FAO expert consultation (2003). [3] (PDF). Ĝenevo: Monda Organizaĵo pri Sano. pp. 55–56. (ISBN 92-4-120916-X).
  7. (2017) “Whole grain cereals for the primary or secondary prevention of cardiovascular disease”, The Cochrane Database of Systematic Reviews 8, p. CD005051. doi:10.1002/14651858.CD005051.pub3. 
  • En tiu ĉi artikolo estas uzita traduko de teksto el la artikolo Carbohydrate en la angla Vikipedio.