Kulhydrater ellersakkarider (latin:saccharider) er en stor gruppe aforganiske stoffer populært kaldetsukker eller sukkerstoffer. Biokemisk fungerer kulhydraterne blandt andet som energilagringsstoffer og er med til at give levende organismer struktur.[1][2][3]
Der findes flere kulhydrater på jorden end nogen anden kendt type biomolekyle. Kulhydrater er en strukturel del af mange biologisk betydningsfuldemolekyler: genernes molekylerDNA, proteinsyntesens molekylerRNA, energimolekyletATP, signalstoffernecAMP ogcGMP, alleglycoproteiner, alleglycolipider og de Gram-negative bakterierslipopolysakkarider. Kulhydrater har utallige vigtige biologiske funktioner bl.a. i forbindelse medhormon-receptorernes funktion og ved cellernes indbyrdes kommunikation og næsten alleimmunsystemets molekyler indeholder kulhydrat. Kulhydrater spiller også en rolle for virulensen afbakterier ogvirus og for uskadeliggørelsen afgiftstoffer og affaldsstoffer. Kulhydrater modificerer mange molekylers funktion, således bestemmer kulhydrat-delen levetiden af de cirkulerendeblodproteiner. Iautotrofeorganismer, eksempelvisplanter, bliversukker omdannet til og oplagret i kulhydraten stivelse. Iheterotrofeorganismer, f.eks.dyr, bliver sukker anvendt tilmetabolskbrændsel. Denfysiologiske brændværdi er 17 kJ/g.
Ernæringsmæssigt spiller kulhydrat en stor rolle.[4][5][6] Verdensproduktionen af raffineret sukker svarer til 20 kg pr. menneske pr. år. WHO har i 2014 ændret deres gamle råd om, at sukker højest må udgøre 10% af energiindtaget, til det halve: kun 5%.[7] Nogle kulhydrat-derivater og polysakkariders smag hænger sammen med deres spaltning til smagende sakkarider. Anderledes forholder det sig med de meget sødesteviol-glykosider og det smagsændrende glykoproteinmiraculin. Kulhydraternes biokemi og biologi behandles i en ny disciplin,glykobiologi.
Typisk klassificeres kulhydrater i de søde: (monosakkarider ogdisakkarider) og de ikke-søde: stivelse, polysakkarider. Monosakkarider er simple, krystalliske sukkerarter. Disakkarider er sammensat af to monosakkarider (herafdi-sakkarider). Polysakkarider er meget storemolekyler (polymerer) som f.eks. stivelse ellerglykogen, som er dannet ved sammensætning af mange monosakkarider (poly-sakkarider).
Kulhydrater består næsten udelukkende af tregrundstoffer:carbon,hydrogen ogoxygen. Grundstof-forholdene varierer, men ikke meget. Normalt er den molære andel af carbon den samme eller en anelse større end oxygen, og den molære andel af hydrogen er dobbelt så stor (eller lidt større) end andelen af oxygen.Kulhydraters traditionelle generelleformel er: CxH2xOx,men mange vigtige kulhydrater, f.eks.deoxyribose C5H10O4 , har mindre oxygen.
De tre sukkerformer,glukose,galaktose ogfruktose deler den samme molekylæreformel: C6H12O6. Menatomernes placering er forskellig i hver af de tre sukkerarter og de kaldesisomere. Under et kaldes sukkerarter med sumformlen C6H12O6 forhexose og sukkerarter med sumformlen C5H10O5 kaldespentose.
Det er som derivater af monosakkariderneribose ogdeoxyribose at vi træffer mange biokemisk vigtige molekyler:DNA,RNA, ATP,cAMP,cGMP ogNAD+. Generelt indgår monosakkarider i utallige biokemiske reaktioner og molekyler - både som enkelte monosakkarider og iglycokonjugater som dele af kæder af monosakkarider, for eksempel iproteiner ogblodgruppemarkører somAB0. Hos patienter medsukkersyge finder man ved forhøjet blod-glucose, athæmoglobin bliver glykosyleret ved en non-enzymatisk proces medglucose. Monosakkarider er den mest almindeligeglykosylering af planternes blå-røde farvestofferanthocyaninerne.
To monosakkarider kan forbindes sammen til et disakkarid. De almindelige disakkarider ersakkarose (sukrose) (dannet af en glukose og en fruktose),laktose (dannet af en glukose og en galaktose) ogmaltose (dannet af to glukoser). Formlen for disse disakkarider er C12H22O11. Forbindelsen mellem de 2 monosakkarider resulterer i "tabet" af et hydrogenatom H fra det ene molekyle og "tabet" af en hydroxylgruppe fra den anden.Hos monosakkarider sidder C-atomerne som regel ikke i en lige kæde, men snarere med en vinkel på ca. 100º mellem hver binding. Hos kulhydrater, der er pentoser (dvs. 5 carbonatomer i kæden) eller derover kommer hver ende af kæden til at ligge tæt på hinanden, hvorefter de kan danne en kemisk binding mellem C-atomet, hvor det dobbeltbundne O-atom sidder, og alkoholgruppen på detC-atom, der sidder længst nede i kæden, dvs. har højt nummer . Når en kæde dannes, flytter H-atomet fra den sekundære alkoholgruppe, aldehydgruppen hos aldoser, eller ketongruppen hos ketoser, til det dobbeltbundne O-atom. På samme tid vil der opstå en covalent binding mellem O-atomet fra alkoholgruppen og C-atomet, hvorpå den sekundære alkoholgruppe sad. Sådan er ringen dannet. Eftersom den sekundære alkohol gruppe sidder på første atom hos glukose, (fordi den er en aldose), danner den en seksleddet ring. Men ketoser, som fruktose, har som sagt den sekundære alkoholgruppe på anden C-atom og danner derfor en femleddet ring. Når ringformen bliver dannet, dannes en ny alkoholgruppe hvor det dobbeltbundne O-atom tidligere sad, derfor bliver O-atomet med denne nye alkoholgruppe asymmetrisk, og kan være placeret på højre eller venstre side af C-atomet. Hvis den sidder på højre side, bliver kulhydratet α- eller β-, det ringformede glukosemolekyle i bilag 3 s.1 er β-D-glucose. Galaktose bliver en sekskantet ring ligesom glukose, eftersom den er en hexose og en aldose.
Oligosakkarider er sakkarid-polymerer, der indeholder et mindre antal monosakkarider, typisk fra to til ti sukkerenheder. Oligosakkarider kan have mange biokemiske funktioner, f.eks. træffer vi dem påoverfladen af animalske celler, hvor de spiller en rolle som celle-markører og fungerer i cellernes kommunikation, somblodtype-markører og vævstype-markører.Generelt holdes oligosakkariderne fast til cellerne bundet til oxygen eller nitrogen iproteiner oglipider som en del afglycoproteiner og glycolipider (O- eller N-koblede). Cirkulerendeproteiner er næsten alle glykosylerede somblodproteinerne. I planter findes oligosakkarider som mange slags derivater, for eksempel i de vidt udbredte farvestofferflavonoider oganthocyanider.
Oligosakkarider og polysakkarider benævnes tilsammen glycaner.
Stivelse omfatter to slagspolymerer af glukose, hhv. amylose og amylopektin.Amylose består af en lineær kæde af adskillige hundrede glukoseenheder.Amylopektin er et forgrenet molekyle sammensat af mange kortere, lineære kæder af glukoseenheder som et forgrenet træ. Glucoseenhederne i amylose er forbundet med α-1,4-glykosidbindinger, ligesom de lige stykker af et amylopektin-molekyle. Forgreningspunkterne i amylopektin fremkommer som resultat af α-1,6-glykosidbindinger.
Stivelse er tungtopløselig i koldtvand. For at stivelse skal kunne opløses i vand, skal det varmes op til omkringkogepunktet.Kartofler,ris,hvede ogmajs er menneskers hovedkilder til stivelse.
Idyr og mennesker lagres overskudsglukose somglykogen i depoter i muskler. Glykogen er grundliggende set glukosepolysakkarider med hyppige kovalente bindinger mellem lagene. Bindingerne er mellem metanolgrene og de modsatte hydroxylgrene på carbonringen.Glykogen kan igen nedbrydes til glukose via en enzymatisk proces (glykogenelyse).
Planters strukturkomponenter er primærtcellulose.Træ er mest cellulose, menspapir ogbomuld næsten kun består af cellulose. Cellulose er enpolymer lavet af glukoseenheder. Molekylet er meget langt og stift, og er en vigtig del af planternes cellevægge. Cellulose kan ikke nedbrydes i menneskets tarm.
Agar er et naturligt forekommende polysakkarid og udvindes af noglearter afrødalger ellertang. Det er en ugrenet kæde af disakkaridet agarobiose, D-galaktose og 3,6-anhydro-L-galaktose med et mindre indhold af galaktose forestret medsvovlsyre. Agarose er kemisk modificeret agar, hvor svovlsyren er delvis fjernet. Agar fungerer som primær strukturel støtte for algernes cellevægge, og hverken agar eller agarose kan nedbrydes i menneskets tarmkanal.
.svg)
