Carbohydrates
Chức năng của carbohydrate bao gồm năng lượng lưu trữ và cung cấp cấu trúc. Đường là carbohydrate, nhưng không phải tất cả carbohydrate là đường. Có nhiều carbohydrate trên trái đất hơn bất kỳ loại phân tử sinh học nào khác được biết đến; chúng được sử dụng để chứa năng lượng và thông tin di truyền, cũng như các vai trò quan trọng trong tế bào để tương tác tế bào và truyền thông.
Loại carbohydrate đơn giản nhất là monosaccharide, trong số các thuộc tính khác có chứa carbon, hydro và oxy, chủ yếu ở tỷ lệ 1: 2: 1 (công thức tổng quát CnH2nOn, trong đó n là ít nhất 3). Glucose (C6H12O6) là một trong những carbohydrate quan trọng nhất; những loại khác bao gồm fructose (C6H12O6), đường thường kết hợp với vị ngọt của trái cây, và deoxyribose (C5H10O4).
Một monosaccharide có thể chuyển từ dạng vòng hở sang dạng tuần hoàn thông qua một phản ứng bổ sung nucleophilic giữa nhóm carbonyl và một trong các hydroxyl của cùng một phân tử. Phản ứng tạo ra một vòng các nguyên tử cacbon đóng lại bởi một nguyên tử oxy cầu nối. Các phân tử kết quả có một nhóm hemiacetal hoặc hemiketal, tùy thuộc vào việc hình thức tuyến tính là một aldo hay một ketose. Phản ứng dễ dàng đảo ngược, tạo ra dạng ban đầu của chuỗi mở.
Trong các dạng cyclic này, vòng thường có 5 hoặc 6 nguyên tử. Chúng được gọi là furanose và pyranose, tương tự như furan và pyran, các hợp chất đơn giản nhất với cùng một vòng carbon-oxy (mặc dù chúng không có liên kết đôi của hai phân tử này). Ví dụ, glucose aldohexose có thể hình thành một mối liên kết giữa các hydroxyl hemiacetal trên carbon và oxy 1 trên cacbon thứ tư, năng suất phân tử với một chiếc nhẫn 5 vòng thành, gọi là glucofuranose. Phản ứng tương tự có thể xảy ra giữa các nguyên tử cacbon 1 và 5 để tạo thành một phân tử với một vòng tròn 6 cạnh, được gọi là glucopyranose. Các dạng cyclic với một vòng 7 nguyên tử (giống như oxepane) hiếm gặp, được gọi là heptoses.
Khi hai monosaccharides trải qua tổng hợp mất nước, theo đó các phân tử nước được giải phóng, hai nguyên tử hydro và một ôxy nguyên tử bị mất từ hai monosaccharides, các phân tử mới, Gồm hai monosaccharides, được gọi là một disacarit và là dính liền bằng với nhau bằng glycosidic hoặc ether trái phiếu. Phản ứng ngược cũng có thể xảy ra, sử dụng một phân tử nước để phân chia disaccharide và phá vỡ liên kết glycosid; điều này được gọi là thủy phân. Các disaccharide nổi tiếng nhất là sucrose, đường thông thường (trong bối cảnh khoa học, được gọi là đường đường hoặc đường để phân biệt nó với các loại đường khác). Sucrose bao gồm một phân tử glucose và một phân tử fructose được ghép với nhau. Một disaccharide quan trọng khác là lactose, bao gồm một phân tử glucose và một phân tử galactose. Hầu hết mọi người hành động, sản xuất lactase, enzyme thủy phân lactose trở lại glucose và galactose, thường giảm. Điều này dẫn đến sự không dung nạp lactose.
Khi một vài (khoảng ba đến sáu) monosaccharides được kết hợp, nó được gọi là oligosaccharide (oligo- có nghĩa là “ít”). Những phân tử này có xu hướng được sử dụng làm dấu hiệu và tín hiệu, cũng như có một số ứng dụng khác . Nhiều monosaccharides kết hợp lại tạo ra polysaccharide. Chúng có thể được nối với nhau trong một chuỗi tuyến dài, hoặc chúng có thể được phân nhánh. Hai trong số các polysaccharide phổ biến nhất là cellulose và glycogen, bao gồm cả lặp đi lặp lại các monome glucose. Ví dụ như cellulose là thành phần cấu tạo quan trọng của thành tế bào thực vật, và glycogen, được sử dụng như một dạng lưu trữ năng lượng ở động vật.
Đường có thể được đặc trưng bằng cách có các đầu cắt giảm hoặc không làm giảm. Một sự giảm bớt carbohydrate là một nguyên tử cacbon có thể cân bằng với aldehyde dạng hở (aldose) hoặc dạng keto (ketose). Nếu sự gia nhập của monome xảy ra ở nguyên tử cacbon như vậy, nhóm hydroxy tự do của pyranose hoặc furanose được trao đổi với chuỗi OH bên cạnh một đường khác, tạo ra ở acetal đầy đủ. Điều này ngăn cản việc mở chuỗi vào dạng aldehyde hoặc keto và làm cho dư lượng không giảm được cải tiến. Lactose có chứa một kết thúc giảm ở nhóm glucose, trong khi nhóm galactose tạo thành toàn bộ acetal với nhóm glucose C4-OH. Saccharose không có kết thúc giảm do sự hình thành acetal đầy đủ giữa aldehyde carbon của glucose (C1) và cacbon keto của fructose (C2).