Glukoza jest ważnym źródłem energii dla wielu komórek, w tym mózgu i czerwonych krwinek. Jest również wykorzystywany przez niektóre komórki wątroby i tkankę tłuszczową do magazynowania energii.
Glukoza powstaje w roślinach podczas fosyntezy, a u ludzi w procesie glukoneogenezy wątrobowej. Ulega rozkładowi w organizmie w wyniku szeregu reakcji komórkowych, począwszy od glikolizy.
Energia
Glukoza jest głównym źródłem energii dla większości żywych organizmów. Jest prekursorem kilku ważnych związków, w tym skrobi, celulozy i glikogenu (a także oligosacharydów).
Kilka enzymów wykorzystuje fosforylowaną glukozę do dodawania grupy cukrowej do innych cząsteczek w organicznym procesie chemicznym zwanym glikozylacją. Może to być bardzo ważne dla funkcjonowania białek i lipidów.
Glukoza występuje w dwóch naturalnie występujących formach: L-glukozy i D-glukozy. Obydwa zawierają identyczne cząsteczki glukozy, ale ułożone w lustrzane odbicia. Forma D-glukozy polaryzuje światło w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, a forma L-glukozy polaryzuje je w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
Węglowodany
Glukoza jest głównym źródłem energii dla organizmów żywych. Jest także podstawą wielu procesów komórkowych. Do najważniejszych należy produkcja polimerów glukozy (polisacharydów), takich jak skrobia, celuloza i glikogen; lipidy; oraz oligosacharydy składające się z glukozy i innych cukrów.
Ponadto glukoza jest dodawana do białek i lipidów w procesie zwanym glikozylacją, aby nadać im strukturę. Wykorzystywany jest także jako substrat w procesie fermentacji do produkcji etanolu, czyli alkoholu.
Węglowodany występują w szerokiej gamie produktów spożywczych i występują w różnych postaciach i rodzajach. Jedzenie węglowodanów pochodzących ze zdrowych źródeł, takich jak produkty pełnoziarniste, warzywa, owoce i fasola, jest kluczem do dobrej diety.
Węglowodany dostarczają paliwa dla centralnego układu nerwowego i energii dla pracujących mięśni w ciągu dnia. Jednak spożywane w nadmiarze mogą być szkodliwe. Dieta wysokoglikemiczna może zwiększać ryzyko chorób serca, cukrzycy i otyłości.
Glikogen
Glikogen jest głównym mechanizmem magazynowania energii w organizmie. Jest magazynowana głównie w wątrobie i mięśniach i rozprowadzana do innych tkanek w postaci wolnej glukozy.
Glikogen ma strukturę polimerową z długimi liniowymi łańcuchami reszt glukozy połączonymi wiązaniami a-1,4-glikozydowymi. Te jednostki glukozy tworzą spiralny polimer, w którym mniej więcej co dziesięć reszt tworzy rozgałęzienie z innym łańcuchem reszt glukozy.
Gałęzie te są połączone wiązaniem alfa-acetalowym, -C(OH)H-O-, które występuje, gdy 2 grupy alkoksylowe wiążą się z tym samym atomem węgla (C-1 i C-4 lub C-5). W roztworach formy glukozy o otwartym łańcuchu występują w równowadze z kilkoma cyklicznymi izomerami, z których każdy zawiera pierścień grup hydroksylowych zamknięty przez jeden atom tlenu.
Glikogen mięśniowy stanowi około 1-2% masy mięśni i jest zlokalizowany głównie w obszarach międzymiofibrylarnych. Kiedy glikogen mięśniowy się wyczerpie, białko transportowe zwane heksokinazą rozbije go i uwolni glukozę do krwioobiegu.
Polisacharydy
Polisacharydy to złożone, rozgałęzione węglowodany, które powstają, gdy monosacharydy lub disacharydy łączą się ze sobą wiązaniami glikozydowymi. Wiązania te tworzone są przez atom tlenu pomiędzy dwoma pierścieniami węglowymi.
Łańcuchy polisacharydowe mają unikalne właściwości, które różnią się między sobą m.in. składem, wiązaniem, stopniem rozgałęzienia i masą cząsteczkową. Te cechy strukturalne są ważne dla zrozumienia ich aktywności fizykochemicznej i biologicznej.
Prawie wszystkie polisacharydy są połączone wiązaniami glikozydowymi. Wiązania te powstają podczas reakcji odwodnienia, kiedy cząsteczka wody zostaje usunięta z reszty cukrowej, a grupa hydroksylowa zostaje utracona z węgla.
Polisacharydy są stosowane jako składniki strukturalne ścian komórkowych i struktur zewnątrzkomórkowych u roślin, owadów i grzybów. Niektóre z nich pełnią także funkcję magazynów energii. Przykładami są celuloza i chityna. Występują także w kwasie hialuronowym, substancji istotnej dla płynu stawowego i tkanki łącznej.
