Вуглеводи

Молекули усіх моносахаридів містять атоми вуглецю, водню і кисню в однаковій пропорції. Їх хімічна формула: CnH2nOn, де n – ціле число.  Але навіть моносахариди з однаковою формулою (однаковим n) суттєво різняться за своєю будовою і мають "просторові" варіації у побудові молекул. Наприклад, формули глюкози, фруктози і галактози однакові – C6H12O6, але це дуже різні речовини (хоча всі три солодкі).

Є й інші моносахариди. Серед них поширеними у живих істотах (включаючи рослини) є рибоза (основа рибонуклеїнової кислоти – РНК) і дезоксирибоза (основа дезоксирибонуклеїнової кислоти – ДНК). Одна молекула рибози входить також до ядра молекули АТФ. Ми отримуємо рибозу і дезоксирибозу із їжі, тому що наша їжа значною мірою складається із біологічних клітин, які містять генетичний код (ДНК і РНК), але також ми можемо виробляти молекули рибози і дезоксирибози із глюкози. Нам ці молекули потрібні для побудови копій наших власних молекул генетичного коду.

Дисахариди – це речовини, молекули яких утворюються із двох молекул моносахаридів. Найпоширеніші дисахариди:

●  Цукроза – складається із молекули глюкози і молекули фруктози. Цукор складається із молекул цукрози.
●  Лактоза – складається із молекули глюкози і молекули галактози. Є "молочним цукром".
●  Мальтоза – складається із двох молекул глюкози. Є "солодовим цукром". Присутня у солоді, де є продуктом ферментації крохмалю при пророщуванні зерен деяких злаків для виготовлення солоду.

Коли ми споживаємо дисахариди з їжею, вони розщеплюються спеціальними ензимами на моносахариди. Цей процес починається ще в роті, і продовжується у шлунку. 

Полісахариди – це вуглеводи, які складаються із великої кількості моносахаридів. Найчастіше у їжі ми споживаємо полісахариди, які складаються із багатьох молекул глюкози.

● Крохмаль. 

Цей полісахарид виробляють майже всі рослини для зберігання енергії на той час, коли отримання енергії від сонця неможливо (ніч) або обмежене (похмура погода, щільні хмари), або коли у рослин немає листя (взимку). Також крохмаль відкладається у зернах і насіннях рослин, як запас енергії для паростків нових рослин. Крохмаль становить 90% чи більше відсотків пшениці, жита, вівсу, рису, кукурудзи, та інших зернових, а також картоплі, і дещо менше 90% бобових – боби, квасоля, горох, чечевиця (у перерахунку на суху масу). Він також є у буряку, моркві, капусті,  фруктах, ягодах і взагалі у всіх рослинах, які ми споживаємо у їжу.

Молекула крохмалю є ланцюжком із молекул глюкози. Цей ланцюжок може бути нерозгалуженим (амілоза), або розгалуженим (амілопектин).  Амілоза становить приблизно чверть природного крохмалю, а  амілопектин – приблизно три чверті.

Коли ми споживаємо крохмаль із їжею, у нас виділяється спеціальний ензим, який розщеплює крохмаль на окремі молекули глюкози. Цей процес починається в роті при пережовуванні їжі і продовжується у шлунку і навіть у кишечнику. Із кишечника глюкоза потрапляє у кров. 

Їжа, яка не містить майже нічого, окрім легкозасвоюваного крохмалю (наприклад, варена картопля), підвищує рівень глюкози в крові навіть сильніше, ніж цукор, бо цукор містить лише 50% глюкози. Але це не значить, що картопля "шкідливіша" за цукор. Решта 50% цукру – це фруктоза, яка має багато негативних впливів на наш організм, якщо споживається у чистому виді (а не у складі цільних свіжих фруктів із клітковиною). І взагалі, глюкоза сама по собі не є шкідливою, а отже, не є шкідливим і крохмаль. Шкідливим є їх надмірне і надто часте споживання.

● Глікоген. 

Глікоген – це тваринний аналог крохмалю, тобто, полісахарид, який утворюється із молекул глюкози. І призначений він для тієї ж цілі, що й крохмаль – зберігати енергію. Утворення великої молекули глікогену запускає спеціальний білок глікогенін, а продовжує інший спеціальний білок–ензим.

Ми можемо отримувати якусь кількість глікогену, споживаючи м'ясо, оскільки глікоген накопичується у м'язах і печінці. Але у м'ясній їжі його набагато менше, ніж крохмалю у рослинах. 

Ми формуємо власний глікоген із молекул глюкози, які отримуємо із вуглеводів їжі, або виробляємо з жирів чи амінокислот (точніше, наша печінка виробляє). Ми накопичуємо глікоген переважно у м'язах і печінці. Але ми можемо накопичувати обмежений запас глікогену. Надлишок глюкози, який не має можливості перетворити на глікоген, наша печінка перетворює на жири, які накопичуються у жировій тканині.

● Клітковина. 

Це велика група речовин, які у рослинах утворюють стінки живих клітин а також механічну структуру рослин – стовбури і кору дерев, стеблі рослин і таке інше. Отже, вона присутня у будь-якій рослинній їжі, але у різній кількості і різних пропорціях. 

Як і у крохмалю, молекули клітковини також є ланцюжками із молекул глюкози, розгалуженими або нерозгалуженими. Але, на відміну від крохмалю, молекули клітковини більше, і молекули глюкози у них міцніше зв'язані. Тому ті ензими, якими ми розщеплюємо крохмаль на окремі молекули глюкози, не здатні розщепити молекули клітковини. Тобто, клітковина не є для нас джерелом енергії. Не зважаючи на це, клітковина є дуже важливим компонентом нашого харчування. Вона не є їжею для нас, але вона є їжею для корисних бактерій, які живуть у нашому кишечнику. І вона ж утворює масу, яку кишечник може проштовхувати вздовж себе, забезпечуючи всмоктування різних поживних речовин у спеціально пристосованих для цього відділів кишечнику, що з одного боку уповільнює засвоєння їжі (а отже, дозволяє нам довший час не хотіти їсти знову), а з іншого робить це засвоєння більш ефективним. Зокрема, клітковина уповільнює засвоєння глюкози, і забезпечує доставку значної частки фруктози до тих частин кишечнику, де її можуть спожити корисні бактерії.

Клітковина буває розчинна і нерозчинна. 

Розчинна клітковина. Її молекули не розчиняються, як, наприклад, молекули солі. Молекули розчинної клітковини оточують себе молекулами води, завдяки чому можуть "висіти" у воді, а не осідати на дно. Здебільшого це пектини. При достатній концентрації, вони можуть утворювати желеподібну масу, схожу на мармелад.

Нерозчинна клітковина. Її молекули не змішуються з водою і, зазвичай, з'єднані з іншими молекулами, утворюючи доволі тверді частки різного розміру, здебільшого у формі волокон. Здебільшого це целюлоза. Так, та сама, яка є у деревині і з якої роблять папір, але її волокна коротші і менш міцно пов'язані між собою, ніж волокна деревини.

● Інші полісахариди 

Полісахариди можуть утворюватися не тільки з глюкози. Наприклад, є галактоген – полісахарид, подібний до глікогену, який деякі види равликів використовують для зберігання енергії, як ми використовуємо глікоген. Галактоген утворюється із великої кількості молекул моносахариду галактози. 

Існують також гетерополісахариди, які утворюються із ланцюжків різних моносахаридів, на відміну від крохмалю, клітковини і галактогену, які утворюються із молекул моносахаридів одного виду і є гомополісахаридами.