ნახშირწყლები

ნახშირწყლები ორგანული ნაერთებია, რომლის მოლეკულის შემადგენლობაში ნახშირბადი, წყალბადი და ჟანგბადი შედის. ნახშირწყლების მოლეკულაში წყალბადისა და ჟანგბადის თანაფარდობა ისეთივეა, როგორიც წყლის მოლეკულაში სწორედ აქედან წარმოსდგება მათი სახელწოდება – ნახშირწყალი.

ნახშირწყლების რაოდენობა ცხოველური უჯრედის მშრალი წონის 2-5%-ს შეადგენს, მცენარეულ უჯრედებში  კი 90%-ზე მეტსაც კი აღწევს (განსაკუთრებით ნაყოფებსა და თესლებში).

ნახშირწყლები იყოფა მონოსაქარიდებად და პოლისაქარიდებად, ასევე განარჩევენ მესამე ჯგუფს დისაქარიდებს.
 

მონოსაქარიდებს მარტივ შაქრებსაც უწოდებენ. ისინი კრისტალური, წყალში ხსნადი, ტკბილი გემოს მქონე ნივთიერებებია. მათი ზოგადი ფორმულაა Cn(H2O)n. მონოსაქარიდებში ნახშირბადის ატომების რაოდენობის მიხედვით განარჩევენ: ტრიოზებს, ტეტროზებს, პენტოზებს, ჰექსოზებს და ჰეპტოზებს.

ტრიოზებიდან ცოცხალ სისტემებში მნიშვნელოვანია გლიცერინი, რძემჟავა და პიროყურძნის მჟავა. ისინი, როგორც შუალედური პროდუქტები გარკვეულ როლს თამაშობს გლიკოლიზისა და ფოტოსინთეზის სიბნელის ფაზის რეაქციებში.

ტეტროზებიდან აღსანიშნავია ერითროზა , რომელიც ფოტოსინთეზის ერთ-ერთი შუალედური პროდუქტია.

პენტოზებიდან აღსანიშნავია რიბოზა , დეზოქსირიბოზა და რიბულოზა. რობოზა შედის რიბონუკლეინის მჟავასა (რნმ) და ადენოზინტრიფოსფორმჟავას (ატფ), დეზოქსირიბოზა კი _ დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავასა (დნმ) შემადგენლობაში.რიბულოზა კი ფოტოსინთეზის პროცესში მონაწილეობს.

ჰექსოზებიდან ფართოდაა გავრცელებული გლუკოზა, ფრუქტოზა და გალაქტოზა . გლუკოზა გვხვდება როგორც მცენარეულ, ასევე ცხოველურ უჯრედებში. გლუკოზა უჯრედში ენერგიის უნივერსალურ
წყაროს წარმოადგენს. ფრუქტოზა დიდი რაოდენობითაა
ხილში, თაფლში, შაქრის ჭარხალში. გალაქტოზა შედის რძის შაქრის – ლაქტოზას შემადგენლობაში.

დისაქარიდები და პოლისაქარიდები ორი და მეტი მონოსაქარიდის შეერთების შედეგად წარმოქმნილი ნაერთებია. მონოსაქარიდის ორი მოლეკულის შეერთების შედეგად გამოიყოფა წყლის ერთი მოლეკულა და წარმოიქმნება დისაქარიდი. 

დისაქარიდებია: საქაროზა, ლაქტოზა და მალტოზა. დისაქარიდების ზოგადი ფორმულაა C12 H22 O11. 
 

საქაროზა ყველაზე გავრცელებული დისაქარიდია, შედგება გლუკოზისა და ფრუქტოზის მოლეკულებისაგან. ის წყალში ადვილად იხსნება და ცხოველებისა და ადამიანის მნიშვნელოვან საკვებს წარმოადგენს. ლაქტოზა, ანუ რძის შაქარი გლუკოზისა და გალაქტოზის თითო მოლეკულას შეიცავს. ის ძუძუმწოვარი ცხოველების ნაშიერების ენერგიის ძირითადი წყაროა.მალტოზა გლუკოზის ორი მოლეკულისაგან შედგება. ის პოლისაქარიდები სახამებლისა და გლიკოგენის ძირითადი სტრუქტურული ელემენტია.
 

პოლისაქარიდები მონოსაქარიდების დიდი რაოდენობის დაკავშირების შედეგად წარმოქმნილი ნაერთებია. მონომერების რაოდენობის ზრდასთან ერთად პოლისაქარიდების წყალში ხსნადობა
ქვეითდება; ბევრი მათგანი წყალში საერთოდ არ იხსნება; ქრება
ტკბილი გემო. პოლისაქარიდებია: სახამებელი, გლიკოგენი,
უჯრედისი (ცელულოზა), ქიტინი, მურეინი. სახამებელი და გლიკოგენი სარეზერვო, ხოლო ცელულოზა, ქიტინი და მურეინი სტრუქტურული ნახშირწყლებია.
 

სახამებლისა და გლიკოგენის მოლეკულები დატოტვილი პოლიმერებია . სახამებელი მცენარეების სამარაგო პოლისაქარიდია. ის დიდი რაოდენობითაა, მცენარეთა ნაყოფებსა და თესლებში. გლიკოგენს შეიცავს ცხოველების და სოკოების უჯრედები. ის დიდი რაოდენობით გროვდება ღვიძლის, კუნთებისა და გულის უჯრედებში. სისხლში გლუკოზის რაოდენობის შემცირებისას გლიკოგენი მონომერებამდე იშლება და სისხლს გლუკოზით ამარაგებს. გლიკოგენი გლუკოზის დაახლოებით 30000 ნაშთისაგან შედგება.
 

უჯრედისი (ცელულოზა) მცენარეების კედლის შედგენილობაში შემავალი ძირითადი სტრუქტურული პოლისაქარიდია. ცელულოზას მოლეკულები სახამებლისაგან განსხვავებით დატოტვილი არ არის. ბიოსფეროში არსებული ნახშირბადის დაახლოებით ნახევარი ცელულოზაშია აკუმულირებული.
 

ქიტინი და მურეინი აზოტის შემცველი პოლისაქარიდებია.
ის ფეხსახსრიანებისა და ზოგიერთი სხვა უხერხემლო ცხოველის გარეგანი ჩონჩხისა და სოკოებისა და ბაქტერიების უჯრედების კედლის ძირითადი კომპონენტია.

ცოცხალ ორგანიზმებში გვხვდება ნახშირწყლებისა
და ცილების კომპლექსები – ე.წ. გლიკოპროტეინები და
ნახშირწყლებისა და ლიპიდების კომპლექსები – გლიკოლიპიდები.
გლიკოპროტეინები ცილებია, რომლებთანაც კოვალენტური ბმით დაკავშირებულია ნახშირწყლები – ან მონოსაქარიდები, ანდა ოლიგოსაქარიდები. ცხოველთა უჯრედების პლაზმური მემბრანის გარეთა ზედაპირზე არსებული ცილების უმეტესობა გლიკოპროტეინებია. სწორედ ისინი ქმნის ცხოველური უჯრედის გლიკოკალიქსს. ნახშირწყლებს უდიდესი მნიშვნელობა აქვს ცოცხალი ორგანიზმებისათვის. მწვანე მცენარეები და ზოგიერთი მიკროორგანიზმი მზის ენერგიის გამოყენებით ნახშირორჟანგიდან და წყლიდან სახამებელსა და სხვა ნახშირწყლებს ასინთეზებენ. ეს ნივთიერებები წარმოადგენს ენერგიისა და ნახშირბადის ძირითად წყაროს ჰეტეროტროფული ორგანიზმებისათვის. ცხოველების საჭმლის მომნელებელ სისტემაში დისაქარიდები  და პოლისაქარიდები მონოსაქარიდებამდე იშლება. წვრილი ნაწლავების ეპითელური უჯრედების მიერ ხდება მონოსაქარიდების შეწოვა და, ამასთანავე გალაქტოზისა და ფრუქტოზის ნაწილის გლუკოზად გარდაქმნა. საჭმლის მომნელებელი სისტემიდან სისხლში მოხვედრილი მონოსაქარიდების ჭარბი რაოდენობა ღვიძლში გლიკოგენად გარდაიქმნება და ღვიძლსა და კუნთებში მარაგის სახით გროვდება. მცენარეებში ნახშირწყლები სახამებლის სახით მარაგდება            

ნახშირწყლების ძირითადი ფუნქციებია:

• ენერგეტიკული ფუნქცია. ნახშირწყლები ორგანიზმების ენერგიის ძირითადი წყაროა.
• სტრუქტურული ფუნქცია. ყველა ორგანოსა და ქსოვილების უჯრედები შეიცავს ნახშირწყლებს, ისინი უჯრედების გარსის შემადგენელი ნაწილებია.
• საკვები ნივთიერებების მარაგის ფუნქცია. ნახშირწყლები მცენარეულ უჯრედებში სახამებლის სახით, ცხოველებში კი – გლიკოგენის სახით მარაგდება და მოთხოვნილების შესაბამისად იხარჯება.
• დამცველობითი ფუნქცია. სხვადასხვა ჯირკვლის მიერ გამოყოფილი ლორწო დიდი რაოდენობით შეიცავს ნახშირწყლებსა და გლიკოპროტეინებს. ლორწო შინაგანი ორგანოების (საყლაპავი მილის,
კუჭის, ნაწლავების, ბრონქების) კედლებს მექანიკური დაზიანებისაგან და დაავადების გამომწვევი ბაქტერიებისა და ვირუსებისაგან იცავს.