کربوهیدرات دارای چه ساختاری است؟ چند نوع کربوهیدرات وجود دارد؟
کربوهیدرات یکی از مولکول‌های زیستی متشکل از اتم‌های کربن (C)، هیدروژن (H) و اکسیژن (O) است. همچنین معمولاً با نسبت اتم هیدروژن و اکسیژن ۲ به ۱ ساخته می‌شود. این مولکول زیستی از گسترده‌ترین مواد آلی است. بر همین اساس می‌توان گفت در بدن انسان نقش حیاتی و مهمی را بر عهده دارد. نام این مولکول زیستی، بیشتر در بیوشیمی رایج است. همچنین به‌عنوان واژه مترادف ساکارید نیز استفاده می‌شود. ساکارید، گروهی است که شامل قندها، نشاسته و سلولز هست. ساکاریدها به چهار گروه تقسیم می‌شوند که عبارت‌اند از:
- مونوساکاریدها
- دی‌ساکاریدها
- اولیگوساکاریدها
- پلی ساکاریدها
مونوساکاریدها و دی‌ساکاریدها، به‌عنوان کوچک‌ترین کربوهیدرات‌ها (با وزن مولکولی پایین) هستند و معمولاً قند نامیده می‌شوند. درحالی‌که نام علمی کربوهیدرات‌ها پیچیده است. اما نام مونوساکاریدها و دی‌ساکاریدها غالباً در پسوند ose که در اصل از گلوکز گرفته‌شده است، تقریباً برای همه قندها به کار می‌رود. سلولز نیز پلی ساکارید است. پلی ساکارید در دیواره سلولی همه گیاهان یافت می‌شود. این نوع ساکارید، از اجزای اصلی فیبر غذایی و نامحلول است. اگرچه سلولز قابل‌هضم نیست اما فیبرهای غذایی نامحلول با کاهش آب مدفوع و کمک به دفع آن، به حفظ لوله گوارشی سالم کمک می‌کنند. از دیگر پلی‌ساکاریدهای کربوهیدرات موجود در فیبر غذایی می‌توان به نشاسته و اینولین مقاوم، اشاره کرد. این پلی ساکاریدها از برخی باکتری‌ها، در میکروبیوتای روده بزرگ، تغذیه می‌کنند و توسط این باکتری‌ها متابولیزه می‌شوند. پس‌ازآن اسیدهای چرب زنجیره کوتاه تولید می‌کند.
ساختمان مولکولی کربوهیدرات‌ها
برخی از شیمی‌دان‌ها فرمالدهید (CH2O) را ساده‌ترین نوع ساختار در این مولکول زیستی می‌دانند. این در حالی است که برخی دیگر گلیکو‌آلدهیدها را ساده‌ترین نوع این مولکول می‌دانند. امروزه این اصطلاح به‌طورکلی در مفهوم بیوشیمی درک می‌شود که ترکیباتی را که فقط دارای یک یا دو کربن هستند را حذف می‌کند و شامل بسیاری از کربوهیدرات‌های بیولوژیکی است که از این فرمول تبعیت نمی‌کنند. به‌عنوان‌مثال، درحالی‌که به نظر می‌رسد فرمول‌های ذکرشده، مولکول‌های زیستی شناخته‌شده‌ای هستند. اما عمدتاً مولکول‌های کربنی زیستی شناخته‌شده و فراوان از این فرمول پیروی نمی‌کنند. به‌عنوان‌مثال، کربوهیدرات‌های اغلب گروه‌های شیمیایی عبارت‌اند از:
- N-استیل مانند کیتین
- سولفات مانند گلیکوزامینو گلیکان‌ها
- اسید کربوکسیلیک مانند اسید سیالیک
- انواع دئوکسی مانند فوکوز و اسید سیالیک
انواع کربوهیدرات‌ها
کربوهیدرات دارای انواع مختلفی است که عبارت‌اند از:
- پلی هیدروکسی آلدئیدها
- کتون‌ها
- الکل‌ها
- اسیدها
- مشتقات ساده
- پلیمرهایی که دارای پیوندهایی از نوع استال هستند.
لازم به ذکر است ممکن است با توجه به درجه پلیمریزاسیون، هریک از این مولکول‌ها به مونوساکاریدها، دی ساکاریدها، الیگوساکاریدها و پلی ساکاریدها طبقه‌بندی شوند. بااین‌وجود، می‌توان دسته‌بندی دیگر از کربوهیدرات‌ها به وجود آورد. آن‌هم طبقه‌بندی بر اساس درجه پیچیدگی. ازنظر درجه پیچیدگی این مولکول زیستی به دودسته کربوهیدرات‌های مرکب یا پیچیده و کربوهیدرات‌های ساده دسته‌بندی می‌شود.
کربوهیدرات‌های ساده
کربوهیدرات‌های ساده به‌سرعت توسط بدن تجزیه می‌شوند تا به‌عنوان انرژی استفاده شوند. این نوع از مولکول‌های زیستی به‌طور طبیعی در غذاهایی مانند میوه‌ها و لبنیاتی مانند شیر، یافت می‌شوند. همچنین در قندهای فرآوری شده و تصفیه‌شده مانند موارد زیر وجود دارند:
- آب‌نبات
- قند سفره
- شربت
- نوشابه
لازم به ذکر است که بیشترین میزان مصرف مولکول کربنی، باید از کربوهیدرات‌های پیچیده (نشاسته) و قندهای طبیعی تأمین شود. ازجمله کربوهیدرات پیچیده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- شکر خام
- شکر قهوه‌ای
- شربت ذرت
- گلوکز
- فروکتوز
- ساکارز
- کنسانتره آب‌میوه
اگرچه این نوع از مولکول‌های کربنی به‌سرعت انرژی بدن را تأمین می‌کنند و خوردن قندهای ساده میزان ترشح انسولین را بالا می‌برد. اما باید گفت، فرد پس از خوردن آن‌ها به‌سرعت دچار افت قند خون شده و نیاز به مصرف مجدد قند دارد. بنابراین در صورت استفاده زیاد، ریسک ابتلا به انواع دیابت و سندرم متابولیک افزایش پیدا می‌کند.
کربوهیدرات‌های مرکب یا پیچیده
مولکول‌های کربنی پیچیده، از مولکول‌های قند تشکیل می‌شوند که به‌صورت زنجیره‌های منشعب به یکدیگر متصل شده‌اند. این نوع از مولکول‌های کربنی، در غذاهای زیر یافت می‌شوند:
- نخودفرنگی
- لوبیا
- غلات کامل
- سبزیجات
مولکول‌های کربنی ساده و پیچیده هر دو در بدن به گلوکز (قند خون) تبدیل و به‌عنوان انرژی استفاده می‌شوند. غذاهای حاوی مولکول‌های کربنی مرکب، ویتامین‌ها، مواد معدنی و فیبرهایی را فراهم می‌کنند. بنابراین برای سلامتی مهم هستند اما برخلاف کربوهیدرات طبیعی، انواع فرآوری شده فاقد سایر مواد مغذی هستند و صرفاً کالری و گلوکز بالایی دارند. جالب است بدانید، مولکول‌های کربنی مرکب در بدن‌سازی و ورزشکاران پرمصرف هستند. چراکه به مدت طولانی باعث حفظ انرژی، احساس سیری و جلوگیری از عضله سوزی می‌شوند.
متابولیسم کربوهیدرات‌ها
متابولیسم مولکول‌های کربنی عبارت است از:
- کل فرآیندهای بیوشیمیایی مسئول تشکیل متابولیسم، تجزیه و تبدیل مجدد کربوهیدرات‌ها در موجودات زنده.
کربوهیدرات‌ها در بسیاری از مسیرهای ضروری متابولیسم، یکی از اجزای مهم هستند. گیاهان مولکول‌های کربنی را با استفاده از دی‌اکسید کربن و آب از طریق فتوسنتز، سنتز می‌کنند. این در حالی است که به آن‌ها اجازه می‌دهد انرژی جذب‌شده از نور خورشید را به‌صورت ماده در پلاست‌های خود ذخیره کنند.
همان‌طور که گفته شد، انسان‌ها انواع مولکول‌های کربنی را مصرف می‌کنند بنابراین هضم مواد غذایی شامل این مولکول‌ها، باعث تجزیه کربوهیدرات‌های پیچیده به چند مونومر ساده (مونوساکاریدها) برای متابولیسم، گلوکز، فروکتوز و گالاکتوز می‌شود.
- گلوکز حدود ۸۰ درصد از محصولات غذایی را تشکیل می‌دهد.
- ساختار اصلی گلوکز این‌گونه است که به سلول‌های بافت توزیع می‌شود. گلوکز یا تجزیه‌شده و یا به‌عنوان گلیکوژن ذخیره می‌شود.
- در تنفس هوازی که شکل اصلی تنفس سلولی در انسان است. کربوهیدرات استفاده‌شده به گلوکز و اکسیژن متابولیزه می‌شوند تا انرژی آزاد کنند. همچنین دی‌اکسید کربن و آب به‌عنوان محصولات جانبی تولید می‌شوند.
- بیشتر فروکتوز و گالاکتوز به کبد منتقل‌شده و در آنجا به گلوکز تبدیل شوند.
تعدادی از کربوهیدرات‌های ساده نیز، مانند برخی از مولکول‌های کربنی پیچیده، مسیرهای اکسیداسیون آنزیمی خاص خود را دارند. به‌عنوان‌مثال:
- دی ساکارید لاکتوز نیاز به تجزیه آنزیم لاکتاز به اجزای مونوساکارید، گلوکز و گالاکتوز دارد.
نتیجه‌گیری
امید است بامطالعه این مقاله اطلاعات خوبی در مورد مولکول‌ها کربنی موجود، به دست آورده باشید.
