D - Glukose | D - Fruktose |
Ribose - furanoseform | |
Karbohydrater , karbohydrater , karbohydrater eller sakkarider er biomolekyler som hovedsakelig består av karbon , hydrogen og oksygen , selv om noen av dem også inneholder andre bioelementer som: nitrogen , svovel og fosfor . Hovedfunksjonene til karbohydrater i levende vesener er å gi umiddelbar energi (ikke overraskende, de er hovedkilden til energi, gjennom en oksidasjonsprosess , i de fleste ikke -fotosyntetiske celler ), så vel som en strukturell funksjon. Kjemisk er karbohydrater definert som polyhydroksyaldehyder eller polyhydroksyketoner (eller alternativt stoffer hvis hydrolyse gir opphav til disse forbindelsene), som betegner tilstedeværelsen av disse funksjonelle gruppene : hydroksylet , som forekommer flere ganger langs karbonatkjeden, og en karbonylgruppe , som kan være aldehyd eller keton . De primære biologiske formene for energilagring og energiforbruk ; [ 1 ] Cellulose fyller en strukturell funksjon som en del av plantens cellevegg , mens kitin er hovedbestanddelen av leddyrets eksoskeleton .
Tidligere var de kjent som karbohydrater, fordi i deres empiriske formel er hydrogen- og oksygenatomer bundet sammen. Karbohydrat eller karbohydrat er feilbetegnelser, da disse molekylene ikke er hydratiserte karbonatomer, det vil si bundet til vannmolekyler , men i stedet består av karbonatomer bundet til andre funksjonelle grupper som karbonyl og hydroksyl . Dette navnet kommer fra den kjemiske nomenklaturen på 1800-tallet , siden de første isolerte stoffene reagerte på grunnformelen C n (H 2 O) n (hvor "n" er et heltall ≥ 3). Derfor har begrepet "karbohydrat" blitt beholdt, selv om det senere ble vist at de ikke var det. I tillegg insisterer angelsaksiske vitenskapelige tekster på å kalle dem karbohydrater , noe som får en til å tro at dette er deres riktige navn. På samme måte, i kosthold , er navnet på karbohydrater oftere brukt.
Karbohydrater kan gjennomgå reaksjoner med forestring , aminering , reduksjon , oksidasjon , noe som gir hver av strukturene en spesifikk egenskap, for eksempel løselighet .
Karbohydrater produseres for det meste av planter under fotosyntese (en kompleks prosess der karbondioksid fra miljøet omdannes til enkle sukkerarter). Karbohydrater er forbindelser som hovedsakelig består av karbon- , hydrogen- og oksygenatomer . De har vanskelig å bryte kovalente kjemiske bindinger , men de lagrer en stor mengde energi , som frigjøres når molekylet oksideres . I naturen er de en essensiell bestanddel av levende vesener , som utgjør en del av isolerte biomolekyler eller assosiert med andre som proteiner og lipider , og er de mest tallrike organiske forbindelsene i naturen.
Karbohydrater fyller to grunnleggende roller i levende vesener. På den ene siden er de energimolekyler for umiddelbar bruk av cellene ( glukose ) eller som lagres for senere forbruk ( stivelse og glykogen ); 1 g gir 4,5 kcal . På den annen side har noen polysakkarider en viktig strukturell funksjon siden de utgjør en del av celleveggen til planter ( cellulose ) eller skjellaget til leddyr .
Avhengig av kompleksiteten til molekylet, klassifiseres karbohydrater i monosakkarider , oligosakkarider (inkludert disakkarider , som ofte klassifiseres separat på grunn av deres biologiske betydning) og polysakkarider . Til denne gruppen legges andre biomolekyler som presenterer i sin struktur, i tillegg til karbohydratdelen, en annen kjemisk forskjellig del: derivater av monosakkarider , heteropolysakkarider , peptidoglykaner , glykoproteiner og glykolipider .
Monosakkarider eller oser er monomerene til karbohydrater, det vil si de enkleste elementære enhetene, som ikke kan hydrolyseres til enklere karbohydrater. Monosakkarider har følgende egenskaper: de er nøytrale, fargeløse, krystallinske faste stoffer, løselige i vann, [ 3 ] tungtløselige i alkohol og generelt uløselige i aceton , eter og andre ikke-polare løsningsmidler; vanligvis søt på smak. Noen kjente eksempler på monosakkarider er glukose (det viktigste cellulære energidrivstoffet), galaktose , fruktose eller ribose , blant andre.
Den generelle kjemiske formelen for et monosakkarid er (CH 2 O) n , hvor n er et hvilket som helst tall lik eller større enn tre, grensen er syv karbonatomer. [ 4 ] Denne empiriske formelen er imidlertid ikke alltid oppfylt, bortsett fra derivater av monosakkarider, som kan oppnås fra reduksjonsprosesser (slik er tilfellet med deoksysukker som deoksyribose , med molekylformel C 5 H 10 O 4 ), ved oksidasjon (danner sure sukkerarter, når det gjelder glukuronsyre , hvis kjemiske formel er C 6 H 10 O 7 ), og ved substitusjon, som i tilfellet med aminosukker, hvor nitrogen også vises som et bioelement .
Monosakkarider er klassifisert i henhold til tre forskjellige egenskaper: plasseringen av karbonylgruppen , antall karbonatomer den inneholder, og dens chiralitet .
Karbonylgruppen kan finnes i den ene enden av kjeden, i dette tilfellet er det et aldehyd , eller inne i karbonkjeden, og er dermed en keton . Hvis molekylet har en aldehydgruppe, er monosakkaridet en aldose , [ 5 ] , på den annen side, hvis det har en ketongruppe , er monosakkaridet en ketose . Monosakkarider er, fra et kjemisk synspunkt, polyalkoholer , på grunn av tilstedeværelsen av hydroksylgrupper , og avhengig av karbonylgruppen de presenterer, skilles de mellom polyhydroksyaldehyder og polyhydroksyketoner.
Avhengig av antall karboner, finnes trioser hvis de har tre karbonatomer, tetroser hvis de har fire, pentoser hvis de har fem, de med seks karbonatomer kalles heksoser , og til slutt de med syv karbonatomer er heptosene .
For nomenklaturen av monosakkarider er det vanlig å bruke disse to siste kriteriene i kombinasjon, og prefiksere navnet som angir antall karboner i monomeren, prefikset aldo- eller keto- avhengig av karbonylgruppen den presenterer. Dermed er glukose en aldoheksose (et polyhydroksyaldehyd med seks karbonatomer), mens ribulose er en ketopentose (en polyhydroksyketon med fem karbonatomer).
I tillegg, på grunn av tilstedeværelsen av asymmetriske karboner (det vil si de karbonene som har alle sine forskjellige radikaler), presenterer de isomerisme. Alle karboner bortsett fra de i endene av kjeden, så vel som karbonylkarbonet, er asymmetriske. Tilstedeværelsen av asymmetriske karboner muliggjør eksistensen av stereoisomerisme . Det eneste monosakkaridet som ikke har noe kiralt senter er ketotriosedihydroksyaceton . [ 6 ]
På grunn av denne asymmetrien har hvert monosakkarid et visst antall isomerer . For eksempel har aldoheksose D-glukose formelen (CH 2 O) 6 , hvorav, bortsett fra to av de seks karbonatomene, alle er kirale sentre, noe som gjør D-glukose til en av de mulige stereoisomerene . Når det gjelder glyseraldehyd , en aldotriose , er det et par mulige stereoisomerer, som er enantiomerer og epimerer (1,3 - dihydroksyaceton , den tilsvarende ketose, er et symmetrisk molekyl uten kirale sentre).
D- eller L-betegnelsen er laget i henhold til orienteringen til det asymmetriske karbonet lengst fra karbonylgruppen: hvis hydroksylgruppen er til høyre for molekylet er det et D-sukker, hvis det er til venstre er det et L-sukker. sukker er det vanligste, vanligvis er bokstaven D utelatt.
Notasjonen D eller L indikerer bare "familien" eller serien som forbindelsen tilhører, ikke nødvendigvis tegnet på rotasjonen den gir til polarisert lys. For eksempel er ketohexose D-fruktose sterkt venstredrejende , til tross for at den tilhører D-serien (faktisk kalles fruktose også nettopp levulose, da det er et veldig venstredrejende molekyl). På samme måte er glukose høyredreiende , og får dermed også det tidligere mye brukte navnet dekstrose. [ 7 ]
Differensieringen av karbohydrater i disse seriene eller "familiene" er av biologisk betydning. Høyere organismer bruker og syntetiserer praktisk talt kun karbohydrater fra D-serien. Det er svært få forbindelser i L-serien tilstede i cellestrukturer eller i menneskets organiske kropper.
Monosakkarider som har en aldehydgruppe er reduserende stoffer, spesielt i et alkalisk medium . På den annen side har ketoser, i motsetning til enkle ketoner, også reduserende kapasitet i alkalisk medium, på grunn av deres enkle isomerisering gjennom mellomliggende enolformer til aldoser. [ 8 ] Noen monosakkaridgjenkjenningsreaksjoner brukt i laboratoriet drar fordel av denne reduserende kapasiteten.
Avledede monosakkariderFølgende typer avledede monosakkarider skilles:
Monosakkarider med fem eller flere karbonatomer, samt aldotetroser (oser med fire karbonatomer med en aldehydfunksjonell gruppe) vises vanligvis i en syklisk form og danner ringer når de er i vandig løsning. For å gjøre dette har karbonylkarbonet dannet en kovalent binding med oksygenet til hydroksylgruppen festet til et karbonatom som ligger i samme kjede. Dermed skjer en hemiacetalbinding (hvis en hydroksylgruppe reagerer med et aldehyd) eller en hemicetalbinding (hvis reaksjonen er mellom en hydroksylgruppe og et keton). Fra dannelsen av hemiacetal- og hemicetalbindinger oppstår det et ekstra asymmetrisk karbon (den hvis fire radikaler alle er forskjellige), som kalles anomerisk karbon , som er festet med en oksygenbro til karbonet som hydroksylgruppen som reagerte kom fra. Tilstedeværelsen av det asymmetriske karbonet tillater tilsynekomsten av to nye stereoisomerer : når hydroksylgruppen til det anomere senteret er lokalisert (i henhold til Fischer-projeksjonen ) på samme side som hydroksylet festet til det fjerneste kirale senteret, er det betegnet α, mens hvis den er plassert på motsatte sider er kjent som β. Nevnte par av resulterende stereoisomerer kalles "anomerer" .
De sykliske strukturene som dannes kan være pyranose, oppkalt etter deres analogi med den seks-hjørnede ringen kalt pyrano; eller furanoser, analogt med det femhjørnede molekylet kalt furan. De fleste av de sistnevnte har en tendens til å komme fra aldopentoser og ketoheksoser. Imidlertid viser seks-atomringen av aldopyranose mye mer stabilitet enn aldofuranose. [ 12 ] [ 13 ]
Bruk i cellerMonosakkarider er hovedkilden til drivstoff for metabolisme , og brukes både som energikilde (glukose er den viktigste i naturen) og i biosyntese . Når monosakkarider ikke er nødvendig for cellene, omdannes de raskt til en annen form, for eksempel polysakkarider. I tillegg er ribose og deoksyribose strukturelle komponenter i nukleinsyrer . De florerer i plantevev, der de danner de fibrøse eller treaktige elementene i deres struktur og næringsreserveforbindelsene til knoller, frø og frukt. De er også vidt distribuert i dyrevev, oppløst i organiske væsker og i komplekse molekyler med ulike funksjoner. Planter syntetiserer karbohydrater fra CO 2 og H 2 O, og fanger opp lysenergi i en prosess som kalles fotosyntese. Disse karbohydratene inntas av dyr, og brukes i stor grad som drivstoff. I det menneskelige kostholdet er karbohydrater hovedleverandørene av energi. I et balansert kosthold bør karbohydrater gi mellom 50 og 60 % av de totale kaloriene.
Biosfærens hovedenergisyklus avhenger i stor grad av metabolismen av karbohydrater. La oss kort undersøke denne syklusen. I fotosyntesen fanger planter CO 2 fra atmosfæren og «fikserer» det til karbohydrater. Den grunnleggende reaksjonen kan beskrives (på en sterkt forenklet måte) som reduksjon av CO 2 til karbohydrater, i dette tilfellet representert ved glukose, produsert av lys. Mye av disse karbohydratene lagres i planter i form av stivelse eller cellulose. Dyr får karbohydrater ved å spise planteetende planter eller dyr. Dermed blir karbohydrater syntetisert av planter til slutt de viktigste karbonkildene for alt dyrevev. I den andre halvdelen av syklusen utfører både planter og dyr, gjennom oksidativt stoffskifte, en reaksjon som er det motsatte av fotosyntesen, som igjen produserer CO 2 og H 2 O. Denne oksidasjonen av karbohydrater Karbon er hovedenergi- generere prosess av metabolisme. [ 14 ]
Disakkarider er karbohydrater som består av to monosakkaridmolekyler, og derfor, når de hydrolyseres, produserer de to frie monosakkarider. De to monosakkaridene er forbundet med en kovalent binding kjent som en glykosidbinding , etter en kondensasjonsreaksjon som involverer tap av et hydrogenatom fra ett monosakkarid og en hydroksylgruppe fra det andre monosakkaridet, med påfølgende dannelse av et molekyl av H 2 O , slik at formelen for umodifiserte disakkarider er C 12 H 22 O 11 .
De er krystallinske faste stoffer, løselige i vann, lite i alkohol, uløselige i eter, med en søt smak, optisk aktive.
Noen vanlige disakkarider er:
Oligosakkarider er sammensatt av tre til ti molekyler av monosakkarider [ 19 ] som frigjøres ved hydrolysering. Definisjonen av hvor lenge et karbohydrat må være for å regnes som en oligo eller polysakkarid varierer i henhold til forfatterne. Avhengig av antall monosakkarider i kjeden, er det disakkarider (som laktose ), tetrasakkarid ( stachyose ), pentasakkarider, etc.
Oligosakkarider er ofte funnet knyttet til proteiner , og danner glykoproteiner , som en vanlig form for modifikasjon etter proteinsyntese . Disse post-translasjonelle modifikasjonene inkluderer Lewis-oligosakkaridene , ansvarlige for blodgruppeinkompatibiliteter , alfa-Gal- epitopen som er ansvarlig for hyperakutt avstøtning ved xenotransplantasjon , og O-GlcNAc- modifikasjoner.
De finnes vanligvis i morsmelk, frukt, grønnsaker og honning, både i sin frie konfigurasjon og i form av glykolipider og glykoproteiner. [ 20 ]
Polysakkarider er kjeder, forgrenede eller ikke, av mer enn ti monosakkarider, som er et resultat av kondensering av mange monosakkaridmolekyler med tap av flere vannmolekyler. Dens empiriske formel er: (C 6 H 10 O 5 ) n . Polysakkarider representerer en viktig klasse av biologiske polymerer og deres funksjon i levende organismer er vanligvis relatert til struktur eller lagring.
Polysakkarider, i motsetning til lipider og proteiner , kan gi opphav til både lineære og forgrenede polymerer. Dette er fordi glykosidbindingene som forbinder de forskjellige osene kan forekomme i enhver hydroksylgruppe i monosakkaridet. Imidlertid er de fleste polysakkarider lineære og de med grener gjør det i veldefinerte former. [ 21 ]
HomopolysakkariderHomopolysakkarider er en type polysakkarider som er dannet av en enkelt type monomerer, oser eller derivater derav, som er forbundet med O-glykosidbindinger. [ 22 ] Innenfor homopolysakkaridene kan de som har en reservefunksjon og de som virker med en strukturell funksjon skilles. [ 22 ] Homopolysakkarider får ofte et navn som er avledet fra typen ose som danner dem: stivelse, glykogen eller cellulose kan derfor generelt grupperes som glukaner (polysakkarider dannet ved foreningen av D-enheter). -Glukose). [ 22 ] På sin side er galaktaner polymerer som utelukkende dannes av galaktose . [ 21 ]
Homopolysakkarider med reservefunksjonDe mest fremtredende homopolysakkaridene med en karbohydratreservefunksjon for å oppnå energi i metabolske reaksjoner er glykogen og stivelse:
Cellulose og kitin er eksempler på strukturelle polysakkarider . Cellulose danner celleveggen til planter og andre organismer, det er det mest tallrike naturlige organiske molekylet på jorden. [ 29 ] Kitin har en struktur som ligner på cellulose, men har nitrogen i grenene og øker dermed styrken; Det finnes i eksoskjelettet til leddyr og i celleveggene til mange sopp.Det er karakterisert ved å være et modifisert, motstandsdyktig og hardt polysakkarid.
Cellulose består av mer enn 10 000 glukoseenheter koblet med β(1→4) glykosidbindinger. Strukturen er lineær, den har ingen forgreninger. Forskjellen i geometrien til α(1→4)- og β(1→4)-bindingene er ansvarlig for den forskjellige konformasjonen av amylose- og cellulosemolekylene, til tross for at begge er lineære polymerer av glukose. Ved β(1→4)-bindingene til cellulose roterer hver glukoseenhet 180° i forhold til den forrige. Dette gjør det mulig å danne lange rettlinjede kjeder, stabilisert av bindinger av hydrogenbindingstype. I stedet favoriserer α(1→4)-bindingene til amylose den spiralformede konformasjonen. Cellulosetrådene er gruppert i parallelle bunter som danner mikrofibriller med stor fysisk motstand. Bidrag til denne motstanden er de mange hydrogenbindingene mellom nabokjeder. Menneskelige fordøyelsessafter har ikke enzymer som er i stand til å katalysere hydrolysen av beta-glukosidbindinger, og av denne grunn kan ikke cellulose brukes som næringsstoff. Cellulose som kommer inn med plantemat blir ikke modifisert i sin transitt gjennom tarmkanalen. I plantecellevegger er cellulosemikrofibriller innebygd i en matrise som inneholder andre polysakkarider og proteiner av fibrøs type. Sammensetningen av denne matrisen varierer i forskjellige planter og til og med i forskjellige deler av samme plante; mer komplekse og variable polysakkarider finnes vanligvis, slik som hemicelluloser og pektiner .
Kitin ( fra gresk χιτών , "tunika, dekker") er den nest mest tallrike organiske forbindelsen på jorden etter cellulose. Den ble oppdaget i 1811 av den franske kjemikeren Henri Braconnot . [ 30 ] Kitin er et homopolysakkarid som består av N-acetylglukosaminmolekyler koblet sammen av O-glykosidiske β(1→4)-bindinger. [ 14 ] Kitin er ordnet i ark som ligner på cellulose, og som cellulose er det ikke fordøyelig av virveldyr. Kitin er funnet å danne eksoskelettene til leddyr, i tillegg til celleveggen til sopp, blant andre strukturer. [ 31 ] [ 32 ]
På et industrielt nivå hentes kitin hovedsakelig fra krepsdyr , da det er den mest tilgjengelige kilden, til tross for at det finnes i flere strukturer av andre levende vesener. Skalldyrindustrien, spesielt den som er relatert til krepsdyr, genererer en stor mengde avfall som er skadelig for miljøet på grunn av sin langsomme nedbrytning, som, lagt til relativt høye prosenter av kitin, gjør den ideell for å skaffe og bruke denne biopolymeren. for bruk og transformasjon til forskjellige produkter. Kitosan , en biopolymer som består av N-acetylglukosamin og glukosaminrester , finnes naturlig i celleveggene til enkelte planter og sopp (se for eksempel arten Mucor rouxii ). [ 33 ] Industrielt kan det oppnås fra en delvis kjemisk deacetyleringsreaksjon av kitin. [ 34 ]
Begge biopolymerene har vært kjent siden antikken (kitin har blitt funnet i eksoskjelettet til trilobitter , fra paleozoikum) [ 33 ] I dag har begge et stort antall anvendelser på ulike felt takket være sin overflod, og brukes i hår og hudpleieprodukter, da de har fuktighetsgivende egenskaper som hindrer huden i å tørke ut.
Andre homopolysakkarider og heteropolysakkariderAndre polysakkarider inkluderer callose (et beta-glukan av planteopprinnelse, sammensatt av glukosemolekyler koblet sammen med β-1,3-bindinger), laminarin (en reserveglukan som er karakteristisk for brunalger dannet av β-1,3-bindinger og β-1,6 i en 3:1-forhold), maltodekstrin (et polysakkarid som er et resultat av delvis hydrolyse av stivelse, brukt som tilsetningsstoff i næringsmiddelindustrien), xylaner (en gruppe hemicelluloser som finnes i cellevegger til planter og i noen alger), og galaktomannaner (polysakkarider ). består av et mannoseskjelett og laterale galaktosegrener). [ 35 ]
Karbohydrater utfører ulike funksjoner, blant dem er energiske og strukturelle.
Monosakkarider og disakkarider, slik som glukose , fungerer som biologisk brensel, og gir umiddelbar energi til cellene; det er ansvarlig for å opprettholde muskelaktivitet , kroppstemperatur , blodtrykk , tarmens funksjon og aktiviteten til nevroner . Karbohydrater i tillegg til å ha funksjonen til å gi umiddelbar energi til cellene, gir de også reserveenergi til cellene.
Noen polysakkarider danner svært resistente biologiske strukturer:
I tillegg kan vi finne karbohydrater som utgjør en del av strukturen til andre biomolekyler som proteiner, lipider og nukleinsyrer.
Det viktigste strukturelle polysakkaridet til planter er cellulose, disse danner den fibrøse delen av celleveggen til planteceller. [ 4 ]
Karbohydrater representerer de viktigste energilagringsmolekylene, fordi de fungerer som reserver i grønnsaker . Planter lagrer store mengder stivelse produsert fra glukose produsert ved fotosyntese , og i mye mindre grad, lipider (langvarig energilagring).
Dyr lagrer i utgangspunktet triglyserider (lipider). I motsetning til karbohydrater tjener lipider til å lagre og få energi på lengre sikt. De lagrer også en viss mengde glykogen , hovedsakelig i muskler og lever . [ 36 ] Selv om mange dyrevev og organer kan bruke karbohydrater og lipider om hverandre som energikilde, kan andre, spesielt erytrocytter og nervevev ( hjerne ), ikke katabolisere lipider og må kontinuerlig tilføres glukose.
I fordøyelsesrøret hydrolyseres polysakkaridene i kostholdet (i hovedsak stivelse ) av glukosidasene i fordøyelsessaften, og gir monosakkarider, som er de endelige fordøyelsesproduktene ; disse absorberes av cellene i tarmepitelet og kommer inn i leveren gjennom portalsirkulasjonen , hvor omtrent 60 % metaboliseres. I leveren kan glukose også omdannes til lipider som deretter transporteres til fettvev .
Muskel er et vev hvor fermentering representerer en svært viktig metabolsk vei siden muskelceller kan leve i lange perioder i miljøer med lav oksygenkonsentrasjon . Når disse cellene jobber aktivt, overstiger energibehovet deres evne til å fortsette oksidativ karbohydratmetabolisme siden hastigheten på denne oksidasjonen begrenses av hastigheten som oksygen kan fornyes med i blodet. Muskler, i motsetning til andre vev, produserer store mengder laktat som slippes ut i blodet og går tilbake til leveren for å bli omdannet til glukose, en metabolsk prosess kjent som Cori-syklusen .
De viktigste metabolske rutene for karbohydrater er:
I oksidativ metabolisme finner vi vanlige veier med lipider som Krebs-syklusen og respirasjonskjeden . Oligo og polysakkarider brytes først ned til monosakkarider av enzymer kalt glykosidhydrolaser. Monosakkaridene kan deretter gå inn i de katabolske glukosebanene.
Det viktigste hormonet som kontrollerer karbohydratmetabolismen er insulin .
Konsentrasjonen av karbohydrater i en person varierer fra 8,3 til 14,5 g for hvert kilo kroppsvekt. Det foreslås at 55-60 % av den daglige energien som menneskekroppen trenger, skal komme fra karbohydrater, enten hentet fra matvarer rik på stivelse , som pasta , eller fra kroppens reserver ( glykogen ). Overdreven inntak av sukker -type karbohydrater anbefales ikke på grunn av deres sterkt oksiderende aktivitet : dietter med mye kalorier eller med mye glukose fremskynder cellulær aldring . Det sier seg selv at hyperkaloriske dietter kan være nødvendig i iskaldt klima eller til tider med stor muskelslitasje. Merk at en stillesittende livsstil eller mangel på tilstrekkelige daglige bevegelser av menneskekroppen forårsaker dårlig metabolisme av fett og karbohydrater.
Karbohydrater, på grunn av deres sterke hydrofile karakter, omgir seg med vannpartikler, opptar mer plass i cellene, og blir lettere angrepet av de verste hydrolytiske enzymene enn proteiner eller fett , og derfor er de en kilde til rask produksjon av energi . Proteiner og fett er viktige komponenter for å bygge kroppsvev og celler, og derfor bør det anbefales å ikke kaste bort slike ressurser ved å bruke dem til energiproduksjon.
Karbohydrater er ikke essensielle næringsstoffer, siden kroppen kan få all sin energi fra syntese av proteiner og fett gjennom glukoneogenese . [ 37 ] Hjernen kan ikke forbrenne fett og trenger glukose for energi fra kroppen, og kan derfor syntetisere denne glukosen fra protein. Proteinmetabolismen gir 4 kcal per gram, mens fett inneholder 9 kcal og alkohol 7 kcal per gram.
Matvarer med høyt karbohydratinnhold er pasta , poteter , fiber , frokostblandinger , belgfrukter , grønnsaker og frukt. [ 38 ] Karbohydrater hjelper til med dematerialisering av sukker i blodet, og takket være dem sikrer vi at den gjennomsnittlige andelen insulin i blodet ikke synker. Basert på bevis på risiko for hjertesykdom og fedme , anbefaler Institute of Medicine ( USA ) at amerikanske og kanadiske voksne får 40 til 65 % av energien i kosten fra karbohydrater. [ 39 ] FAO ( Food and Agriculture Organization) og WHO (World Health Organization) anbefaler at nasjonale kostholdsretningslinjer etablerer målet om 55 til 75 % av total energi fra karbohydrater, men bare 10 % fra matvarer fra fritt sukker (enkle karbohydrater). ). [ 40 ]
Skillet mellom "gode karbohydrater" og "dårlige karbohydrater" er et skille som mangler vitenskapelig grunnlag. Selv om disse konseptene har blitt brukt i utformingen av ketogene dietter, for eksempel lavkarbodietter , som fremmer en reduksjon i forbruket av korn og stivelse til fordel for proteiner. Resultatet er en reduksjon i nivåene av insulin som brukes til å metabolisere sukker og en økning i bruken av fett til energi gjennom ketose , en prosess også kjent som kaninsulting . [ referanse nødvendig ]
Hvis nedbrytningen av karbohydrater under fordøyelsen er svekket på grunn av arvelig tarmsykdom, en tarmsykdom, underernæring eller medikamenter som skader slimhinnen i tynntarmen , når det ufordøyde karbohydratet tykktarmen , hvor det forårsaker osmotisk diaré . Bakteriell fermentering av forbindelser produserer store volumer CO 2 og H 2 , som forårsaker magekramper . [ referanse nødvendig ]
Ernæringsfysiologer og kostholdseksperter har tidligere klassifisert karbohydrater som enkle ( monosakkarider og disakkarider ) eller komplekse ( oligosakkarider og polysakkarider ). Begrepet komplekst karbohydrat ble først brukt i Senate Select Committee-publikasjonen Dietary Goals for the United States (1977), hvor de ble kalt "frukt, grønnsaker og hele korn." [ 41 ] Kostholdsretningslinjer anbefaler generelt at komplekse karbohydrater og næringsrike enkle karbohydratkilder som frukt og meieriprodukter bør dekke hoveddelen av karbohydratinntaket. 2005 USDA Dietary Guidelines for Americans dispensed med den enkle/komplekse forskjellen, i stedet for å anbefale hel, fiberrik mat. [ 42 ]
Den glykemiske indeksen og det glykemiske belastningssystemet er populære alternative rangeringsmetoder som rangerer karbohydratrike matvarer basert på deres effekt på blodsukkernivået . Insulinindeksen er en lignende, nyere rangeringsmetode som rangerer matvarer basert på deres effekt på insulinnivåer . Dette systemet forutsetter at matvarer med høy glykemisk indeks kan erklæres som det mest akseptable matinntaket.
Den felles WHO/FAO-ekspertrapporten om kosthold, ernæring og forebygging av kroniske sykdommer (WHOs tekniske rapportserie 916) anbefaler at karbohydratinntaket skal utgjøre 55-75 % av den daglige energien, men begrenser forbruket av "fritt sukker" til 10 %.
Karbohydrater brukes til å lage tekstiler , plast og andre produkter. Cellulose kan gjøres til viskoserayon [ 43 ] og papirprodukter . Cellulosenitrat (nitrocellulose) brukes til fremstilling av lakk , sement , pistolbomull , celluloid og lignende typer plast. [ 44 ] Stivelsen og pektinet , et stivningsmiddel , brukes i tilberedning av mat til mennesker og storfe . Arabisk tyggegummi brukes i demulcent narkotika , og er et tilsetningsstoff i næringsmiddelindustrien under nummeret E-414. [ 45 ] Det brukes spesielt i produksjon av gelébønner, tyggegummi, så vel som i god konfekt, brusende drikker og til og med i vinsektoren. Agar , en komponent i noen avføringsmidler , brukes som et fortykningsmiddel i matvarer og som et medium for bakterievekst ; også ved fremstilling av limmaterialer , liming og emulsjoner . Hemicellulose brukes til å modifisere papir under produksjonen. Dextraner er polysakkarider som brukes i medisin som blodplasmavolumutvidere for å motvirke akutte sjokk. [ 46 ] Et annet karbohydrat, heparinsulfat , er et blodantikoagulant .
Karbohydrater er reaktanter i ulike organiske reaksjoner , for eksempel: