8.1. Sahhariidid, valgud, rasvad

Kõik elusorganismid koosnevad väga paljudest erinevatest süsinikuühenditest, millest eriti olulised on sahhariidid (vanema nimega süsivesikud), rasvad ja valgud.  Ülevaate nendest saad allolevast videost.

Allikas: https://youtu.be/WZEq5i-Llsk

Sahhariidid

Sahhariidid on orgaanilised ühendid, mis koosnevad süsinikust, vesinikust ja hapnikust ning enamasti on nende molekulides vesiniku ja hapniku aatomite suhe täpselt sama nagu vee molekulis (2 osa vesiniku aatomeid ja 1 osa hapniku aatomeid). Asjaolust, et sahhariidid näivad koosnevat justkui süsinikust ja veest, tuleneb ka nende kohta kasutatav mõiste süsivesikud. Sahhariidide molekulides on palju -OH ehk hüdroksüülrühmi, mis põhjustab nende head vees lahustuvust ehk nad on hüdrofiilsed ained. Väiksemamolekulilised sahhariidid on magusa maitsega ja neid nimetatakse igapäevaelus ka suhkruteks. Tuntuimad suhkrud on glükoos, fruktoos ja sahharoos.

Glükoos ehk rahvapäraselt viinamarjasuhkur on üks tähtsamaid sahhariide. Tema summaarne valem on C₆H₁₂O₆. Glükoosi molekulis on 5 süsiniku aatomit ja 1 hapniku aatom moodustanud 6-lülilise tsükli, kusjuures üks süsiniku aatom jääb tsüklist välja.

Glükoosi leidub kõigis rohelistes taimedes, kuna ta tekib taimedes fotosünteesi käigus. Glükoos on tähtis toitaine, mida püsisoojased organismid kasutavad kiire energiaallikana. Tema oksüdeerumisel organismis vabaneb suur hulk energiat ja protsessi lõppsaadusteks on CO₂ ja H₂O.

Teine väga levinud ja ka kõige magusam suhkur on fruktoos ehk rahvapäraselt puuviljasuhkur. Fruktoos on sama summaarse valemiga kui glükoos (C₆H₁₂O₆), kuid tal on hoopis erinev struktuur ehk fruktoos ja glükoos on omavahel isomeerid. Isomeerid on ained, millel on sama elemendiline koostis, kuid erinev struktuur. Fruktoosi molekulis on 4 süsiniku aatomit ja 1 hapniku aatom moodustanud 5-lülilise tsükli, mille korral 2 süsiniku aatomit jäävad tsüklist välja.

Fruktoosi leidub puuviljades: viigimarjades, viinamarjades, pirnides, õuntes. Kõige fruktoosirikkam toit on mesi.

Sahharoos ehk lauasuhkur on meie igapäevaelus kõige olulisem suhkur. Sahharoos kuulub disahhariidide hulka. Disahhariidid on sellised süsivesikud, mis moodustuvad kahe monosahhariidi ehk lihtsuhkru ühinemisel, mille korral on eraldunud vee molekul. Sahharoos tekib glükoosi ja fruktoosi molekulidest ning tema summaarne valem on C₁₂H₂₂O₁₁. Teda leidub paljudes taimedes, kõige rohkem suhkruroos ja suhkrupeedis, millest sahharoosi toodetaksegi.

Sahharoosi tekkimine

Omavahel võivad ühineda aga ka väga paljud glükoosi molekulid ja nii tekivad polümeerid ehk antud juhul polüsahhariidid. Polümeerid on ühendid, mille väga suured molekulid koosnevad enamasti ühesugustest väiksemate molekulide lülidest. Tähtsamad polüsahhariidid on tärklis ja tselluloos. Nii tärklis kui ka tselluloos koosnevad üksteisega seotud glükoositsüklitest, kuid glükoositsüklite paigutus ja nende ahelate arv on erinev.

Tärklise korral on kõik glükoositsüklid seotud omavahel ühes ja samas asendis ning glükoositsüklite arv ahelas jääb saja ja mõne tuhande vahele.

Tärklise struktuur

Tärklis on valge tahke aine, mis ei lahustu külmas vees ja kuumas vees moodustab kliistri. Kõige rohkem leidub teda taimede mugulates (kartul) ja seemnetes (teraviljad). Taimedele on tärklis oluline varuaine ja inimestele tähtis toitaine, mis lagundatakse organismides glükoosiks. Tärklist saame toiduga peamiselt teraviljadest, jahutoodetest (makaronid) ning kartulist.

Tselluloosi korral on aga kaks järjestikust glükoositsüklit üksteise suhtes pööratud 180 kraadi ning tsüklite arv küündib kuni 10 000ni.

Tselluloosi struktuur

Tselluloos on kiulise ehitusega, tugev ja painduv aine. Ta on keemiliselt väga vastupidav ega lahustu üheski tavalises lahustis. Tselluloos on taimerakukestade koostises ja  eriti palju on teda puidus, kust eraldatud tselluloosist toodetakse muuhulgas näiteks paberit. Samuti on puuvill peaaegu puhas tselluloos. Kuigi tärklis ja tselluloos tunduvad ehituselt sarnased, on nende omadused vägagi erinevad. Näiteks tärklis laguneb seedimisel kergesti glükoosiks, kuid tselluloosi loomad, seega ka inimene, seedida ei suuda.

Rasvad

Teine oluline orgaaniliste ühendite liik on rasvad. Rasvad on ühendid, mis on tekkinud glütserooli ja rasvhapete liitumisel. Glütserool on alkohol, mille molekulis on kolm süsiniku aatomit seotud kolme hüdroksüülrühmaga. Rasvhapped on pikema süsivesinikahelaga karboksüülhapped, milles tavapäraselt on paarisarv süsinikke.

Rasvade moodustumine

Rasvu leidub kõigis organismides ning nad on olulised varuained, mida organism kasutab toidupuuduse korral, kuna rasvad on kõige energiarikkamad toitained. Lisaks on rasvad olulised püsisoojastel loomadel sooja hoidmisel, kuna rasvad on halvad soojusjuhid. Inimese jaoks on rasvad olulised veel seetõttu, et nad kaitsevad mitmeid elundeid (neerud) põrutuse eest ning mõningad olulised vitamiinid (D-vitamiin) lahustuvad rasvades.

Rasvad on hüdrofoobsed ained, kuna nende molekulides on pikad süsivesinikahelad, mis ei oma vastastiktoimet veega, seetõttu ei lahustu rasvad vees, kuid neid saab lahustada mitmetes orgaanilistes lahustites (bensiin). Kuna rasvad on veest väiksema tihedusega, siis rasva ja vee segus jääb rasvakihti veekihi peale. Oma agregaatolekult on osad rasvad tahked ja teised vedelad. Loomsed rasvad on enamasti tahked (searasv) ning taimsed rasvad on vedelad ning neid nimetatakse ka õlideks (rapsiõli). Taimeõlides olevad rasvhapped sisaldavad süsinike aatomite vahel mõningaid kaksiksidemeid. Toiduainetööstus on aga õppinud muutma tahkeks taimseid rasvasid, mis on tavaliselt vedelad. Selle jaoks pannakse taimsed rasvad reageerima vesinikuga ning tekib tahke taimne rasv, millest toodetakse margariini.

Valgud

Valgud on looduslikud polümeerid, mis koosnevad erinevate aminohapete jääkidest. Valkude molekulid tekivad aminohapete ühinemisel. Aminohapped on karboksüülhapped, mis sisaldavad oma struktuuris ka aminorühma.

Aminohappe struktuur

Organismides leidub 20 erinevat aminohapet  ja sellest tulenevalt on ka väga palju erinevaid võimalusi, kuidas valkude molekule nendest kokku panna. Valgud on elusorganismides kõige tähtsamad ühendid, kuna nad täidavad väga paljusid erinevaid ülesandeid. Valgud on organismis ehitusmaterjaliks, näiteks meie nahk ja juuksed koosnevad valkudest. Hemoglobiin, mis on samuti valk, transpordib meie kehas hapnikku. Ka ensüümid on valgud, mis hoolitsevad selle eest, et keemilised reaktsioonid meie kehas toimuksid kiiremini. Liikumise tagavad sellised valgud nagu müosiin ja aktiin, mis on meie lihastes. Valgulised antikehad kaitsevad meie organismi võõraste ainete eest jne. Valke saame peamiselt loomsest toidust: lihast, munast, piimast ja kalast, aga ka näiteks pähklitest. Seedimisel lagundatakse toidust saadud valgud aminohapeteks ja neist ehitatakse juba uuesti üles meie kehaomased valgud.