Совершенно очевидно, что когда вы видите или слышите слово «углеводы», первое, о чем вы думаете, это «еда» и, возможно, более конкретно: «что-то в еде, от которой многие люди хотят избавиться». «Lo-carb» и «no-carb» стали модными словечками для похудения в начале 21-го века, а термин «карбоновая нагрузка» существует в сообществе выносливых видов спорта с 1970-х годов. Но на самом деле углеводы - это гораздо больше, чем просто источник энергии для живых существ.

Все молекулы углеводов имеют формулу (CH2O) n, где n - число присутствующих атомов углерода. Это означает, что соотношение C: H: O составляет 1: 2: 1. Например, простые сахара глюкоза, фруктоза и галактоза имеют формулу C6H12O6 (атомы этих трех молекул, конечно, расположены по-разному).

Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды. Моносахарид является мономерной единицей углеводов, но некоторые углеводы состоят только из одного мономера, такого как глюкоза, фруктоза и галактоза. Обычно эти моносахариды наиболее устойчивы в форме кольца, которое схематически изображено в виде шестиугольника.

Дисахариды - это сахара с двумя мономерными единицами или пара моносахаридов. Эти субъединицы могут быть такими же (как в мальтозе, которая состоит из двух соединенных молекул глюкозы) или разными (как в сахарозе, или столовом сахаре, который состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Связи между моносахаридами называются гликозидными связями.

Полисахариды содержат три или более моносахаридов. Чем длиннее эти цепи, тем больше вероятность того, что они будут иметь ответвления, то есть не просто будут цепью моносахаридов от конца к концу. Примеры полисахаридов включают крахмал, гликоген, целлюлозу и хитин.

Крахмал имеет тенденцию образовываться в форме спирали или спирали; это часто встречается в высокомолекулярных биомолекулах. Целлюлоза, напротив, является линейной, состоящей из длинной цепи мономеров глюкозы с водородными связями, равномерно распределенными между атомами углерода. Целлюлоза является компонентом растительных клеток и придает им жесткость. Люди не могут переваривать клетчатку, и в рационе ее обычно называют «клетчаткой». Хитин - это еще один структурный углевод, который содержится во внешних частях членистоногих, таких как насекомые, пауки и крабы. Хитин является модифицированным углеводом, так как он «фальсифицирован» с достаточным количеством атомов азота. Гликоген - это форма накопления углеводов в организме; отложения гликогена обнаруживаются как в печени, так и в мышечной ткани. Благодаря адаптации ферментов в этих тканях, тренированные спортсмены могут хранить больше гликогена, чем сидячие люди, в результате их высоких энергетических потребностей и практики питания.