Polysakkaridit
Pitkää ketjua monosakkarideja, jotka ovat yhteydessä toisiinsa glykosidisidoksin, kutsutaan polysakkaridiksi (poly- = ”monta”). Ketju voi olla haarautunut tai haarautumaton, ja se voi sisältää erityyppisiä monosakkarideja. Molekyylipaino voi olla 100 000 daltonia tai enemmän riippuen yhdistettyjen monomeerien määrästä. Tärkkelys, glykogeeni, selluloosa ja kitiini ovat ensisijaisia esimerkkejä polysakkarideista.
Tärkkelys on kasvien varastoitu sokerimuoto, ja se koostuu amyloosin ja amylopektiinin (molemmat glukoosin polymeerejä) seoksesta. Kasvit pystyvät syntetisoimaan glukoosia, ja ylimääräinen glukoosi, joka ylittää kasvin välittömän energiantarpeen, varastoituu tärkkelyksenä eri kasvinosiin, kuten juuriin ja siemeniin. Siemenissä oleva tärkkelys tarjoaa ravintoa alkiolle, kun se itää, ja se voi toimia myös ihmisten ja eläinten ravinnonlähteenä. Ihmisten nauttima tärkkelys hajotetaan entsyymien, kuten syljen amylaasien, avulla pienemmiksi molekyyleiksi, kuten maltoosiksi ja glukoosiksi. Solut voivat sitten imeä glukoosia.
Tärkkelys koostuu glukoosimonomeereistä, jotka on yhdistetty α 1-4 tai α 1-6 glykosidisidoksilla. Numerot 1-4 ja 1-6 viittaavat niiden kahden jäännöksen hiililukuun, jotka ovat liittyneet muodostamaan sidoksen. Kuten kuvassa \(\PageIndex{6}\) havainnollistetaan, amyloosi on tärkkelystä, joka muodostuu glukoosimonomeerien haarautumattomista ketjuista (vain α 1-4 sidoksia), kun taas amylopektiini on haarautunut polysakkaridi (α 1-6 sidoksia haarautumiskohdissa).
Glykogeeni on glukoosin varastointimuoto ihmisillä ja muilla selkärankaisilla, ja se koostuu glukoosimonomeereistä. Glykogeeni on tärkkelyksen eläinkohtainen vastine, ja se on voimakkaasti haaroittunut molekyyli, joka varastoituu yleensä maksa- ja lihassoluihin. Aina kun veren glukoosipitoisuus laskee, glykogeeni hajoaa vapauttamalla glukoosia glykogenolyysiksi kutsutussa prosessissa.
Selluloosa on runsain luonnollinen biopolymeeri. Kasvien soluseinä koostuu suurimmaksi osaksi selluloosasta; se antaa solulle rakenteellista tukea. Puu ja paperi ovat luonteeltaan enimmäkseen selluloosaa. Selluloosa koostuu glukoosimonomeereistä, joita yhdistävät β 1-4 glykosidisidokset (kuva \(\PageIndex{7}\)).
Kuten kuvassa \(\PageIndex{7}\) näkyy, selluloosassa jokainen toinen glukoosimonomeeri on kääntynyt toisin päin, ja monomeerit ovat pakkautuneet tiiviisti pitkiksi pitkiksi ketjuiksi. Tämä antaa selluloosalle sen jäykkyyden ja suuren vetolujuuden, joka on niin tärkeää kasvisoluille. Ihmisen ruoansulatusentsyymit eivät pysty hajottamaan β 1-4-linkkiä, mutta kasvinsyöjät, kuten lehmät, koalat, puhvelit ja hevoset, pystyvät vatsansa erikoiskasvuston avulla sulattamaan runsaasti selluloosaa sisältävää kasvimateriaalia ja käyttämään sitä ravinnonlähteenä. Näillä eläimillä tietyt bakteeri- ja alkueläinlajit asuvat pötsissä (osa kasvinsyöjien ruoansulatusjärjestelmää) ja erittävät sellulaasientsyymiä. Myös laiduntavien eläinten umpisuolessa on selluloosaa pilkkovia bakteereja, joten sillä on tärkeä rooli märehtijöiden ruoansulatusjärjestelmässä. Sellulaasit voivat hajottaa selluloosan glukoosimonomeereiksi, joita eläin voi käyttää energianlähteenä. Termiitit pystyvät hajottamaan selluloosaa myös siksi, että niiden elimistössä on muita organismeja, jotka erittävät sellulaaseja.
Hiilihydraatit palvelevat erilaisia tehtäviä eri eläimissä. Niveljalkaisilla (hyönteiset, äyriäiset ja muut) on ulkoluuranko, jota kutsutaan ulkoluurangoksi ja joka suojaa niiden sisäisiä ruumiinosia (kuten kuvassa \(\PageIndex{8}\) olevassa mehiläisessä). Tämä ulkoluuranko on valmistettu biologisesta makromolekyylistä kitiinistä, joka on polysakkaridipitoinen typpi. Se koostuu N-asetyyli-β-d-glukosamiinin, modifioidun sokerin, toistuvista yksiköistä. Kitiini on myös sienien soluseinien pääkomponentti; sienet eivät ole eläimiä eivätkä kasveja, ja ne muodostavat oman valtakuntansa Eukarya-domeenissa.
Yhteydet ammattiin: Rekisteröity ravitsemusterapeutti
Ylipaino on maailmanlaajuinen terveysongelma, ja monet sairaudet, kuten diabetes ja sydänsairaudet, ovat yleistymässä lihavuuden vuoksi. Tämä on yksi syy siihen, miksi rekisteröityjen ravitsemusterapeuttien neuvoja kysytään yhä useammin. Rekisteröityneet ravitsemusterapeutit auttavat suunnittelemaan ravitsemusohjelmia yksilöille eri ympäristöissä. He työskentelevät usein potilaiden kanssa terveydenhuoltolaitoksissa ja suunnittelevat ravitsemussuunnitelmia sairauksien hoitamiseksi ja ehkäisemiseksi. Ravitsemusterapeutit voivat esimerkiksi opettaa diabetesta sairastavalle potilaalle, miten verensokeria voidaan hallita syömällä oikeanlaisia ja oikean määrän hiilihydraatteja. Ravitsemusterapeutit voivat työskennellä myös hoitokodeissa, kouluissa ja yksityisvastaanotoilla.
Rekisteröidyksi ravitsemusterapeutiksi päästäkseen on suoritettava vähintään kandidaatin tutkinto ravitsemustieteestä, ravitsemustieteestä, elintarviketeknologiasta tai joltakin vastaavalta alalta. Lisäksi rekisteröityjen ravitsemusterapeuttien on suoritettava valvottu harjoitteluohjelma ja läpäistävä kansallinen koe. Ravitsemusterapeutin uraa tavoittelevat opiskelevat ravitsemusta, kemiaa, biokemiaa, biologiaa, mikrobiologiaa ja ihmisen fysiologiaa. Ravitsemusterapeuttien on tultava asiantuntijoiksi elintarvikkeiden (proteiinien, hiilihydraattien ja rasvojen) kemian ja fysiologian (biologisten toimintojen) alalla.
Hiilihydraattien hyödyt