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炭水化物の化学

炭水化物の化学

炭水化物、または糖類は、生体分子の最も豊富なクラスです。炭水化物はエネルギーの貯蔵に使用されますが、他の重要な機能も果たします。これは、炭水化物の種類、その機能、および炭水化物の分類を含む、炭水化物化学の概要です。

炭水化物の要素のリスト

炭水化物が単純糖、デンプン、または他のポリマーであるかどうかにかかわらず、すべての炭水化物は同じ3つの要素を含んでいます。これらの要素は次のとおりです。

  • カーボン(C)
  • 水素(H)
  • 酸素(O)

これらの元素が互いに結合する方法と、各タイプの原子の数によって、異なる炭水化物が形成されます。通常、水素原子と酸素原子の比率は2:1で、これは水中の比率と同じです。

炭水化物とは

「炭水化物」という言葉はギリシャ語に由来します サハロン、「砂糖」を意味します。化学では、炭水化物は単純な有機化合物の一般的なクラスです。炭水化物は、追加のヒドロキシル基を持つアルデヒドまたはケトンです。最も単純な炭水化物は 単糖類、基本構造(C・H2O)n、ここでnは3以上です。

2つの単糖類が一緒にリンクして二糖。単糖類と二糖類は呼ばれます 砂糖 通常、末尾がサフィックスで終わる名前を持っています -ose。 3つ以上の単糖が結合してオリゴ糖と多糖を形成します。

日常的な使用では、「炭水化物」という言葉は、高レベルの糖またはデンプンを含む食品を指します。これに関連して、炭水化物には食卓用砂糖、ゼリー、パン、シリアル、パスタが含まれますが、これらの食品には他の有機化合物が含まれている場合があります。たとえば、シリアルとパスタにもある程度のタンパク質が含まれています。

炭水化物の機能

炭水化物は、いくつかの生化学的機能を果たします。

  • 単糖は細胞代謝の燃料として機能します。
  • 単糖類は、いくつかの生合成反応で使用されます。
  • 単糖は、グリコーゲンやデンプンなどの省スペースの多糖に変換できます。これらの分子は、植物や動物の細胞に蓄積エネルギーを提供します。
  • 炭水化物は、動物のキチンや植物のセルロースなどの構造要素を形成するために使用されます。
  • 炭水化物と修飾炭水化物は、生物の受精、発達、血液凝固、および免疫システム機能にとって重要です。

炭水化物の例

  • 単糖類:グルコース、フルクトース、ガラクトース
  • 二糖類:ショ糖、乳糖
  • 多糖類:キチン、セルロース

炭水化物の分類

単糖類の分類には、次の3つの特性が使用されます。

  • 分子内の炭素原子の数
  • カルボニル基の位置
  • 炭水化物のキラリティ
  • アルドース -カルボニル基がアルデヒドである単糖類
  • ケトン -カルボニル基がケトンである単糖類
  • トリオース -3個の炭素原子を持つ単糖
  • テトロース -4個の炭素原子を持つ単糖
  • ペントース -5個の炭素原子を持つ単糖
  • ヘキソース -炭素数6の単糖
  • アルドヘキソース -6炭素アルデヒド(例、グルコース)
  • アルドペントース -5炭素アルデヒド(リボースなど)
  • ケトヘキソース -6炭素ヘキソース(フルクトースなど)

単糖は、カルボニル基から最も離れた不斉炭素の方向に応じて、DまたはLです。 D糖では、フィッシャー投影として記述した場合、ヒドロキシル基は分子の右側にあります。ヒドロキシル基が分子の左側にある場合、それはL糖です。