Ugljikohidrati

Pogled na kristaliće šećera pod povećalom

Ugljikohidrati (ugljikovi hidrati, karbohidrati) je velika skupina organskih spojeva, koji su građeni od ugljika, vodika i kisika, općega sastava C_x(H₂O)_y. Doslovce su >>hidrati ugljika<<, jer je kod većine omjer vodika i kisika 2 : 1, upravo kao kod vode. Zato su i dobili naziv ugljikohidrati kao spojevi ugljika s vodom.

Sastav, podjela i važnost ugljikohidrata

Ugljikohidrati uključuju:

- jednostavne šećere ili monosaharide (npr. glukozu i fruktozu), te složene šećere:
- oligosaharide (ponajprije disaharide, npr. saharozu, laktozu) i - polisaharide (glikogen, škrob i celulozu).

Svi složeni ugljikohidrati građeni su od jednostavnih monosaharidnih jedinica. U prirodi nastaju u biljkama i fotosintetskim mikroorganizmima iz ugljikova dioksida i vode procesom fotosinteze. Ugljikohidrati su najčešće molekule u prirodi. S bjelančevinama, aminokiselinama, lipidima i drugim spojevima izgrađuju složene stjenke bakterijskih stanica.

Ugljikohidrati su glavno metabolitičko gorivo u biljaka, životinja i čovjeka. Biljke ih mogu sintetizirati, a životinje i čovjek ih moraju unijeti hranom. Zbog toga su ugljikohidrati bitan dio ljudske prehrane.
Polimerni se ugljikohidrati (škrob, glikogen) prije daljnje metabolitičke razgradnje procesom glikolize moraju enzimski depolimerizirati u glukozu.

Njihova je uporaba vezana uz razvoj civilizacije (drvene kuće, brodovi, namještaj, papir, ogrijev, i dr.). I danas su nezamjenljiv izvor materijala u prehrambenoj, farmaceutskoj i drvnoj industriji. Važna su osnovna sirovina u proizvodnji papira, pamučnih vlakana, umjetne svile, alkohola, filmova i dr..

Celuloza, lignin i drugi ugljikohidrati izgrađuju nosive stjenke stanice i drvenasto tkivo biljaka.

Monosaharidi (glukoza i fruktoza)

Najrasprostranjeniji ugljikohidrati u prirodi su jednostavni šećeri glukoza i fruktoza. Slatkog su okusa, topljivi u vodi, ali se otapanjem u vodi ne mogu rastaviti.

Glukoza i fruktoza imaju istu kemijsku formulu C₆-H₁₂-O₆, ali se razlikuju po strukturi koja im daje i različita svojstva.

Glukoza

Podrobniji članak o temi: Glukoza
Glukoza je najrasprostranjeniji monosaharid u prirodi. Derivat je šećera i bitan među proizvod pri pretvorbi hrane u energiju. Samo manji dio potreba za glukozom čovjek može nadoknaditi iz neugljikohidratnih izvora.

Sastojak je voća (grožđa pretežito), meda, životinjskih tkiva, saharoze, te različitih polisaharida (celuloza, škrob, glikogen, dekstran).

Fruktoza

Podrobniji članak o temi: Fruktoza
Fruktoza je monosaharid sličan glukozi, ali umjesto aldehidne, sadržava keto-skupinu. Fruktoza je ugljikohidrat, ketoheksoza, izomer glukoze. Obično postoji u L-piranoznom obliku (levuloza).

To je vrlo sladak šećer koji je dobro topljiv u vodi. U prirodi se nalazi zajedno s glukozom u slatkome voću i medu. S glukozom tvori saharozu gdje se nalazi u D-furanoznom obliku.
Slobodna fruktoza česta je u voću, a vezana na glukozu čini disaharid saharozu. Fosfatni esteri fruktoze važni su međuprodukti u procesu glikoze.

Fotosinteza

Podrobniji članak o temi: Fotosinteza

Fotosinteza je složen proces pri kojemu se iz ugljikovog dioksida i vode uz pomoć sunčeve svjetlosti i klorofila iz kloroplasta proizvode kisik i šećer. Proces se odvija u zelenom dijelu biljke (gdje ima klorofila) a sastoji se od niza reakcija koje pospješuju prirodni katalizatori (enzimi).

U prirodi nastaju u biljkama i fotosintetskim mikroorganizmima iz ugljikova dioksida i vode procesom fotosinteze. Izravni je proizvod fotosinteze je je jednostavni ugljikohidrat, monosaharid glukoza (C₆H₁₂O₆), koja se dalje prevodi u druge šećere ili se polimerizira.

jednadžba fotosinteze:

6CO₂ + 6H₂O -> C₆H₁₂O₆ + 6O₂