Υδατάνθρακες

Οι υδατάνθρακες αποτελούν μια ομάδα οργανικών ουσιών, που ως προς το χημικό τύπο τους, είναι «ενυδατωμένος άνθρακας», με γενικό τύπο C_n(H₂O)_ν.

Η λακτόζη είναι ένας δισακχαρίτης που εντοπίζεται στο γάλα

Οι βιολογικής σημασίας υδατάνθρακες ονομάζονται και σάκχαρα ή ακόμη και γλυκίδια αρχίζουν από τους μονοσακχαρίτες (π.χ. γλυκόζη, φρουκτόζη), και φθάνουν μέχρι σύνθετα μόρια, που λέγονται πολυσακχαρίτες, όπως το άμυλο και η κυτταρίνη. Έτσι μερικοί είναι σχετικά μικροί, με μοριακά βάρη μικρότερα του 100 g·mol^-1, ενώ άλλοι είναι πραγματικά μακρομόρια, με μοριακό βάρος πολλές εκατοντάδες ή χιλιάδες g·mol^-1.

Δομή

Οι υδατάνθρακες βιολογικού ενδιαφέροντος έχουν χωριστεί σε τέσσερις κατηγορίες:

• Οι μονοσακχαρίτες, όπως η γλυκόζη και η φρουκτόζη, που είναι τα μονομερή για τη σύνθεση πολυπλοκότερων δομών.
• Οι δισακχαρίτες, οι οποίοι αποτελούνται από δύο μονοσακχαρίτες.
• Οι ολιγοσακχαρίτες αποτελούνται 2-10 μονοσακχαρίτες, όπως λ.χ. οι ημικυτταρίνες.
• Τέλος, οι πολυσακχαρίτες, όπως το άμυλο, το γλυκογόνο και η κυτταρίνη, που μπορεί να αποτελούνται ακόμα και από εκατοντάδες χιλιάδες υποομάδες γλυκόζης.

Συνεπώς όλοι οι σύνθετοι υδατάνθρακες είναι δημιουργήματα από απλές μονάδες που λέγονται μονοσακχαρίτες οι οποίοι και δεν μπορούν να υδρολυθούν σε απλούστερη δομή. Κυριότεροι υδατάνθρακες είναι: οι μονοσακχαρίτες γλυκόζη, φρουκτόζη, μαννόζη και ξυλόζη, οι δισακχαρίτες λακτόζη, μαλτόζη και σακχαρόζη, οι πολυσακχαρίτες άμυλο, γλυκογόνο και κυτταρίνη, και τέλος οι ανάγοντες μονοσακχαρίτες ριβόζη και δεοξυριβόζη.

Οι δισακχαρίτες αποτελούν συνδυασμό δύο μονοσακχαριτών. Η μαλτόζη για παράδειγμα είναι συνδυασμός δύο μορίων γλυκόζης, η λακτόζη διασπάται σε ένα μόριο γλυκόζης και ένα μόριο γαλακτόζης και η σακχαρόζη σε ένα μόριο γλυκόζης και ένα μόριο φρουκτόζης.

Οι υδατάνθρακες ως πηγή ενέργειας

Αυτότροφοι οργανισμοί

Οι υδατάνθρακες αποτελούν σημαντικές συνιστώσες στη διατροφή όλων των ζωικών οργανισμών τροφοδοτώντας τους με την απαιτούμενη ενέργεια επιβίωσης. Οι αυτότροφοι οργανισμοί, δημιουργούν μόνοι τους υδατάνθρακες και οξυγόνο με τη βοήθεια του ηλιακού φωτός κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης από διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

Ετερότροφοι οργανισμοί

Οι ετερότροφοι οργανισμοί δεν μπορούν να φωτοσυνθέτουν, αλλά ούτε και να αποθηκεύουν αποτελεσματικά σε μορφή υδατανθράκων τη λαμβανόμενη ενέργεια. Οι περισσότεροι υδατάνθρακες έλκονται από μόρια νερού, γεγονός που καθιστά την αποθήκευση πολλών υδατανθράκων δύσκολη λόγω του μοριακού βάρους του συμπλέγματος διαλυμένων σε νερό υδατανθράκων. Η υδροφοβική συμπεριφορά των λιπαρών οξέων τα καθιστά πιο αποτελεσματικά για την αποθήκευση ενέργειας, σε αντίθεση με τον υδρόφιλο χαρακτήρα των υδατανθράκων. Για τον λόγο αυτό στους περισσότερους ζωικούς οργανισμούς οι πλεονάζοντες υδατάνθρακες, δηλαδή εκείνοι που δε χρησιμεύουν άμεσα, μετατρέπονται σε σωματικό λίπος.

Άνθρωπος

Οι υδατάνθρακες που λαμβάνει ο άνθρωπος μετατρέπονται σε γλυκόζη που σχηματίζει μόρια γλυκογόνου. Ο άνθρωπος, επιπλέον, δεν διαθέτει τα κατάλληλα ένζυμα για να συνθέτει γλυκόζη από το αποθηκευμένο σωματικό λίπος. Η απελευθέρωση της γλυκόζης στο αίμα, επιτρέπει στο γλυκογόνο να λειτουργεί ως προσωρινό αποθεματικό ενέργειας για την κάλυψη άμεσων αναγκών σε γλυκόζη. Ωστόσο, τα αποθέματα ενέργειας σε γλυκογόνο βρίσκονται σε λιγότερο συμπυκνωμένη μορφή από ότι τα αποθέματα ενέργειας σε τριγλυκερίδια.

Ο οργανισμός εξισορροπεί την αύξηση των σακχάρων στο αίμα με επακόλουθη έκκριση ινσουλίνης από το πάγκρεας. οι υδατάνθρακες, ως πηγη ενέργειας, αποδιδουν 4 kcal/gr.