Szénhidrát

A szacharóz egyik legismertebb köznapi formája: kockacukor

A szénhidrátok vagy tudományos néven szacharidok a növények által, fotoszintézis során termelt, szén, oxigén és hidrogéntartalmú szerves vegyületek, melyekben a H:O arány legtöbbször 2:1 (mint a vízben), ezért régen a szén hidrátjainak gondolták őket. A szénhidrátok hevítéssel, vagy erélyes vízelvonó szer hatására (például tömény kénsav) szénre és vízre bonthatók.
Fontos szerepük, hogy energiát szolgáltatnak az állati és emberi szervezetben (cukrok): a bevitt energia 50-70%-a szénhidrátokból származik. Tartaléktápanyagok (keményítő), valamint vázanyagagok (cellulóz) a növényekben. Ezenkívül más fontos szerves molekulák felépítésében is részt vesznek: az RNS ribózt, a DNS dezoxiribózt tartalmaz.
A szacharid szó görög eredetű, jelentése édes.
Szénhidrátok közé tartozik például a szőlőcukor (glükóz), a gyümölcscukor (fruktóz), a répacukor (szacharóz), a keményítő, és a cellulóz. Jelentőségük tehát igen nagy.

A szénhidrátok (szacharidok) jellemzői

A szőlőcukor - D-glükóz nyilt láncú képlete

α-D-glükopiranóz

β-D-glükopiranóz

A szőlőcukor gyűrűzáródása

Mivel a természetes illetve mesterségesen előállított szénhidrátok száma igen nagy, célszerű csoportosítani őket. A molekulaszerkezet bonyolultsága alapján három nagy csoportra osztjuk:

1. A monoszacharidok a legegyszerűbb szénhidrátok, savas hidrolízissel nem bonthatók egyszerűbb cukrokká.
2. A diszacharidok és oligoszacharidok összetett szénhidrátok, két vagy néhány (3,4,5...) monoszacharid molekulából állnak.
3. A poliszacharidok bonyolult szerkezetű óriásmolekulák, melyek nagyon nagy számú monoszacharid molekulából állnak.

Monoszacharidok (egyszerű szénhidrátok)

A legegyszerűbb cukrok tartoznak ide, melyek savas vagy enzimes lebontással nem bonthatók egyszerűbb cukormolekulákká. A legfontosabb monoszacharidok a szőlőcukor (glükóz), és a gyümölcscukor (fruktóz).

A monoszacharidok többnyire gyűrűs vegyületek, ahol a szénlánc egy oxigénatomon keresztül záródik gyűrűvé. Vizes oldatban (kiváló oldószerük a víz) lánccá nyílnak ki, a nyílt szénláncú molekulák azonban csak igen kis százalékban találhatók meg. A monoszacharidok nyílt láncú molekuláiban több alkoholos hidroxilcsoport és egy karbonilcsoport (oxocsoport) található. Ezért polihidroxi-oxovegyületeknek nevezzük őket.
A nyílt láncú szerkezetben található karbonil csoport alapján két alapvető típust különböztetünk meg:

• aldózok: az aldózokban a karbonilcsoport mindig láncvégen található, így ezek a vegyületek oxidálhatók, adják például az ezüsttükör próbát (például a szőlőcukor vagy glükóz)
• ketózok: a ketózokban a karbonilcsoport a 2. szénatomon van (gyümölcscukor vagy fruktóz)

A legegyszerűbb szénhidrátok, általában 3 (trióz), 4 (tetróz), 5 (pentóz), 7 (heptóz), de leggyakrabban 6 szénatomot (hexóz) tartalmazó molekulák.

Vízben jól oldódnak, édes ízűek, például szőlőcukor (glükóz), gyümölcscukor (fruktóz). Ezek a hat szénatomos cukrok a C₆H₁₂O₆ összegképlettel jellemezhetők. Ez az összegképlet a gyakorlatban 64 különböző vegyületet (izomereket; α, β, L, D) jelenthet, de a gyakoribb változatok száma kevesebb. (A fent említett glükóz és fruktóz mellett a mannóz és galaktóz is hexóz.) A monoszacharidok vizes közegben redukáló hatásúak, ami annak köszönhető, hogy a gyűrű az oxigénatomnál felhasad, nyílt láncú molekulává alakul. A felszakadás helyén lévő glikozidos hidroxilcsoport pedig aldehid- vagy ketocsoporttá alakul.

A gyümölcscukrot 2-3 -szor édesebbnek érezzük a szőlőcukornál.

Diszacharidok (kettős szénhidrátok) és oligoszacharidok

Két vagy néhány, egyszerű szénhidrát (monoszacharid) molekulából állnak. Legfontosabb képviselői a szacharóz vagy répacukor, mely azonos a köznapi értelemben vett cukorral, a laktóz vagy tejcukor, a maltóz, vagy malátacukor, és a cellobióz.

A répacukor (szacharóz) is diszacharid

A diszacharidok két monoszacharid molekulából képződnek vízkilépéssel. A kapcsolat a két glikozidos hidroxilcsoport, vagy egy glikozidos hidroxilcsoport és egy alkoholos hidroxilcsoport között jön létre.

A molekula létrejöhet két egyforma (például 2 α-glükóz → maltóz, 2 β-glükóz → cellobióz), vagy két különböző monoszacharid (1 β-fruktóz + 1 α-glükóz → szacharóz vagy répacukor) kapcsolatából.

Szintén édes ízű, víz-oldékony vegyületek.

Az oligoszacharidok kis számú monoszacharid-egység összekapcsolódása során jönnek létre.

Poliszacharidok (összetett szénhidrátok)

Cellulóz

A poliszacharidok n számú monoszacharid-egység összekapcsolódása során létrejövő óriásmolekulák, más néven makromolekulák

Számos módosulat és elképzelhető vegyület közül a legfontosabbak:

• a keményítő
• a glikogén („állati keményítő”)
• és a cellulóz

A keményítő a növények egyik legfontosabb tartaléktápanyaga, melyet az állatok is képesek felhasználni táplálkozásuk során. A glikogén az állatok tartaléktápanyaga. A cellulózt a magasabbrendű élőlények általában nem (kivétel a kérődzők) (a kérődző állatok emésztőrendszere tartalmaz olyan mikroorganizmusokat, melyek lebontják a cellulózt), csak egyes baktériumok képesek megemészteni, így szerepe elsősorban a növényi sejtek falának felépítése.

A poliszacharidokat enzimekkel, vagy savas hidrolízissel lehet kisebb alkotórészeikre (oligo-, di-, majd monoszacharidokká) bontani.

A poliszacharidok vízben nem (vagy csak nagyon rosszul) oldódnak, ízüket nem érezzük édesnek. Megjelenési formájuk nagyon változatos lehet.

Külső hivatkozás

• Hidrolízis
• Szénhidrátok
• Szénhidrátok, a legfontosabb energiaforrás
• Sulinet - Szénhidrátok
• Szénhidrátok -felvételi - sulinet