Carbohydrat [α] (tiếng Anh: carbohydrate) hay gluxit (tiếng Pháp: glucide) là một chất hữu cơ có chứa 3 nguyên tố là cácbon (C), oxi (O) và Hiđrô (H) với tỷ lệ H:O = 2:1 (tương tự tỷ lệ của nước H2O). Một cách tổng quát, có thể biểu diễn công thức phân tử của Carbohydrat là Cm(H2O)n hoặc Cn(H2O)m (trong đó m và n là các số tự nhiên khác không, có thể bằng hoặc khác nhau). Đây là một nhóm phổ biến nhất trong bốn nhóm phân tử sinh học chính. Chúng có nhiều vai trò quan trọng trong các cơ thể sống như tích trữ và vận chuyển năng lượng (như tinh bột, glycogen) và các thành phần cấu trúc (như cellulose trong thực vật và chitin trong động vật). Thêm vào đó, carbohydrat và các dẫn xuất của nó có vai trò chính trong quá trình làm việc của hệ miễn dịch, thụ tinh, phát bệnh và sinh học phát triển.[1]
Carbohydrat cấu trúc nên hầu hết những vật chất hữu cơ trên Trái Đất do những vai trò bao quát của chúng trong tổng thể những dạng sống. Đầu tiên là sống sót ở dạng dự trữ nguồn năng lượng, nguyên vật liệu và chất trao đổi trung gian. Thứ 2, những loại đường ribose và deoxyribose tạo thành một phần trong cấu trúc của RNA và DNA. Thứ 3, polysacarit là những thành phần cấu trúc của thành tế bào vi trùng và thực vật. Thực ra, cellulose là thành phần chính của thành tế bào thực vật và là một trong những hợp chất hữu cơ phổ cập nhất trong sinh quyển. Thứ 4, carbohydrat có quan hệ với một số ít protein và lipid, những chất này có vai trò quan trọng trong việc tương tác gián tiếp giữa những tế bào và sự tương tác giữa những tế bào với những thành phần khác trong môi trường tự nhiên của tế bào .Carbohydrat là hợp chất hữu cơ đơn thuần nhất gồm andehyt hoặc xeton với 1 số ít nhóm hydroxyl, thường thì mỗi nguyên tử carbon chứa nhóm chức aldehyt hoặc xeton. Các đơn vị chức năng cơ bản của carbohydrat được gọi là monosacarit ; ví dụ như glucose, galactose, và fructose. Công thức thu gọn tổng quát của một monosaccarit là ( C · H2O ) n, với n lớn hơn hoặc bằng 3 ; tuy nhiên, không phải tổng thể carbohydrat đều tuân theo công thức này ( như axit uronic, những đường deoxy như fucose ), hoặc không phải toàn bộ những chất hóa học có công thức như trên thì được xếp vào nhóm carbohydrat. [ 2 ]
Monosaccarit có thể được liên kết với nhau để tạo thành polysaccarit (hay oligosaccarit) theo nhiều cách khác nhau. Một số carbohydrat chứa một hoặc nhiều hơn các phân tử monosaccarit khi có một hoặc vài nhóm chức bị thay thế hoặc bị khử. Ví dụ, deoxyribose là thành phần cấu tạo của DNA bị biến đổi từ ribose; chitin được cấu tạo bởi các đơn vị N-acetylglucosamine có tính tuần hoàn, là một dạng glucose chứa nitơ.
Danh pháp khoa học của các cacbohydrat rất phức tạp còn các tên gọi thông thường của các cacbohydrat thường có phần đuôi là -ose. Glycoinformatics là ngành nghiên cứu đặc biệt tiếp cận đến tin sinh học duy nhất và đặc biệt của các carbohydrat.
Carbohydrates là những aldehyde polyhydroxy, xeton, rượu, axit, những chất dẫn xuất đơn thuần của chúng và polyme của chúng có sự link của những loại acetal. Chúng hoàn toàn có thể được phân loại theo mức độ trùng hợp ( polymerization ) và hoàn toàn có thể được chia thành ba nhóm chính ban đầu, đơn cử là những loại đường ( thực phẩm ), oligosaccharides và polysaccharides [ 3 ]
DP * = Degree of polymerization ( mức độ trùng hợp )
Bài cụ thể : Monosaccarit
2O)6. Các nguyên tử màu đỏ thuộc nhóm D-glucose là một aldohexose có công thức là (C·HO). Các nguyên tử màu đỏ thuộc nhóm aldehyde, và màu xanh thuộc nhóm asymmetric center nằm xa aldehyde; do vậy góc -OH này nằm phên phải của Fischer projection, đây là đường loại D.Monosaccharide là những carbohydrate đơn thuần do đó chúng không hề thuỷ phân thành những carbohydrate nhỏ hơn. Chúng là những andehit hoặc xeton có hai hay nhiều nhóm hydroxyl. Công thức hoá học tổng quát của một monosaccharide chưa hiệu chỉnh là ( C • H2O ) n, nghĩa đen là một ” carbon hydrate. ” Monosaccharide là những phân tử nguyên vật liệu quan trọng cũng như là những khối link trong những axit nucleic. Monosaccharide đơn thuần nhất có n = 3 là những dihydroxyacetone và D – và L-glyceraldehyde .
Phân loại những monosaccharide[sửa|sửa mã nguồn]
Các đồng phân α và β của glucose. Vị trí của nhóm hydroxyl ( đỏ hoặc lục ) trên những carbon đồng phân tương đối so với nhóm CH2OH link với carbon 5 : chúng hoặc là ở vị trí đối lập ( α ), hoặc ở vùng phía ( β ) .
Monosaccharide được phân loại dựa trên 3 đặc thù khác nhau gồm : vị trí của những nhóm carbonyl, số nguyên tử carbon, và đối xứng bàn tay của chúng. Nếu nhóm carbonyl là aldehyde, monosaccharide là aldose ; nếu nhóm carbonyl là xeton, monosaccharide là ketose. Monosaccharide có 3 nguyên tử carbon là triose, 4 nguyên tử carbon là tetrose, 5 nguyên tử carbon là pentose, sáu là hexose, và tương tự như. [ 4 ] Hai mạng lưới hệ thống phân loại này thường được sử dụng tích hợp. Ví dụ, glucose là một aldohexose ( aldehyde sáu carbon ), ribose là một aldopentose ( aldehyde 5 carbon ), và fructose là một ketohexose ( xeton 6 carbon ) .Các nguyên tử carbon link với một nhóm hydroxyl ( – OH ), với ngoài lệ là carbon tiên phong va ở đầu cuối là không đối xứng, tạo ra hai vị trí hoàn toàn có thể khác nhau theo cấu trúc khoảng trống TT ( R hay S ). Do tính bất đối xứng này, một số ít đồng phân hoàn toàn có thể sống sót so với bất kể một công thức monosaccharide cho trước. Ví dụ, aldohexose D-glucose có công thức là ( C · H2O ) 6, trong đó toàn bộ chỉ 2 trong sáu nguyên tử carbon là không đồng phẳng với những phân tử còn lại, làm cho D-glucose tạo ra 24 = 16 vị trí đồng phân khoảng trống. Trong trường hợp của glyceraldehydes, aldotriose, có một cặp đồng phân khoảng trống là enantiomers và epimer. 1, 3 – dihydroxyacetone, ketose giống với aldose glyceraldehydes, là một phân tử đối xứng không có những tâm khoảng trống ). Việc hoán đổi vị trí D hay L được triển khai dựa trên hướng của cárbon bất đối xứng xa nhất tính từ nhóm carbonyl : trong hệ tọa độ Fischer chuẩn nếu nhóm hydroxyl nằm ở bên phải thí phân tử đó là đường D, ngược lại là đường L. Tiếp đầu ngữ ” D – ” và ” L – ” không nên nhầm lẫn với ” d – ” hay ” l – “, với ý nghĩa chỉ hướng xoay mặt phẳng ánh sáng phân cực. Việc sử dụng ” d – ” và ” l – ” không tuân theo quy tắc hoá học của carbohydrate. [ 5 ]
Sử dụng trong sinh vật[sửa|sửa mã nguồn]
Monosaccharide là nguồn nhiên liệu chính trong quá trình trao đổi chất, được sử dụng làm nguồn năng lượng (glucose là nguồn năng lượng quan trọng nhất trong tự nhiên) cũng như trong quang hợp. Khi monosaccharide không được nhiều tế bào sử dụng ngay lập tức thì chúng thường chuyển sang các dạng có lưu trữ có hiệu quả hơn về mặt không gian như polysaccharide. Trong các loài động vật, bao gồm cả con người, dạng lưu trữ này là glycogen, đặc biệt có trong gan và các tế bào cơ. Còn trong thực vật, tinh bột là một cách lưu trữ tương tự.
Sucrose, also known as table sugar, is a common disaccharide. It is composed of two monosaccharides: D-glucose (left) and D-fructose (right).Bài cụ thể : DisaccharideKhi hai monosaccharide link với nhau sẽ tạo thành disaccharide và chúng là những polysaccharide đơn thuần nhất, ví dụ như sucrose và lactose. Chúng link với nhau bằng một link cộng hóa trị tạo thành từ phản ứng khử nước, theo đó sẽ tách ra một nguyên tử hydro của một monosaccharide và một nhóm hydroxyl của monosaccharide còn lại. Công thức hóa học của disaccharides là C12H22O11. Mặc dù có nhiều kiểu disaccharide, chỉ 1 số ít ít disaccharides là được quan tâm .
Sucrose là một disaccharide phổ biến nhất và là kiểu chính được vật chuyển trong thực vật. Nó bao gồm một phân tử D-glucose và một phân tử D-fructose. Danh pháp khoa học của sucrose là O-α-D-glucopyranosyl-(1→2)-D-fructofuranoside, bao gồm 4 yếu tố:
- Tên gọi của hai monosaccharide cấu tạo nên nó: glucose và fructose
- Kiểu cấu tạo vòng của chúng: glucose là pyranose, và fructose là furanose
- Cách chúng liên kết với nhau: oxy nối với carbon số 1 (C1) của α-D-glucose được liên kết với C2 của D-fructose.
- Tiếp vị ngữ -oside chỉ đồng phân carbon của hai monosaccharide tham gia vào liên kết cộng hóa trị.
Lactose, là một disaccharide được cấu tạo từ một phân tử D-galactose và một phân tử D-glucose, có nhiều trong sữa của động vật có vú. Danh pháp khoa học của lactose là O-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-D-glucopyranose. Các disaccharides nổi tiếng khác là maltose (2 D-glucoses liên kết α-1,4) và cellulobiose (2 D-glucoses liên kết β-1,4).
α. ^ có nghĩa ‘hydrat của carbon’
β. ^ có nguồn gốc từ Hy Lạp σάκχαρον, sákcharon, nghĩa là “đường”
