炭水化物とは？

炭水化物は細胞内の主なエネルギー源であり、核酸や細胞壁の組成の一部でもある。 糖質、炭水化物、糖類とも呼ばれ、一般にイモ類や豆類など植物由来の食品に含まれる物質で、組成は炭素、水素、酸素である。 炭水化物は生物学的に重要な分子であり、地球上で最も豊富な生体分子群を形成しています。 この分子は基本的に炭素、水素、酸素から構成されているため、炭水化物と呼ばれています。 ただし、節足動物の外骨格を形成するキチンのように、他の原子が分子内に存在する場合もあることは注目に値する。

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糖質の機能

糖質はいくつかの機能を持っているが、生体分子としての主機能はエネルギー供給である。 また、糖質は体内の情報伝達物質として働き、細胞壁の構造、節足動物の外骨格の構造、核酸の形成に関与していることも特筆すべきことである。

炭水化物の原料

炭水化物といえば、パン、ケーキ、麺類、お菓子などの食品しか思い出さない人が多いのではないでしょうか？ しかし、これらの生体分子が含まれているのは、これらの食品だけではありません。 ご存知のように、野菜は光合成を行い、その最後に植物のエネルギー源として炭水化物を蓄えます。 したがって、果物を含む植物由来の食品はすべて炭水化物を含んでいます。

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糖質の分類

糖質は、炭素鎖の大きさを基準に、単糖類、二糖類、多糖類の大きく3つに分類される。

• Monosaccharides

最も単純な糖質は単糖類と呼ばれ、より複雑な糖質を構成する単量体（ポリマーを形成するユニット）である。 単糖類は単糖とも呼ばれ、分子の炭素数によって分類され、一般式は(CH2O)nである。 単糖の例として、DNAとRNAの形成に関与する2つのペントース（それぞれデオキシリボースとリボース）を取り上げる必要がある。 さらに、グルコースとフルクトースという、生物にとって非常に重要なヘキソースを有しています。 C6H12O6という式を持つブドウ糖は、私たちの体内で細胞がエネルギーとして使う主な炭水化物です。

• 二糖類

二糖類は、グリコシド結合でつながった2つの単糖分子で形成される糖質で、水に溶けるのが特徴です。 主な例としては、グルコース1分子とフルクトース1分子が結合したスクロースがあげられる。 ショ糖のほか、乳糖（グルコース＋ガラクトース）、麦芽糖（グルコース＋グルコース）がある。

二糖類の重要な特徴は、単糖類と違ってエネルギー源として使うために分解される必要がある。

• 多糖類

単糖類を数百、数千個結合させてできる多糖類である。 二糖類とは異なり、水には溶けない。 この不溶性は、例えば節足動物のように、多糖類（キチン）で形成された外骨格を持ち、解剖から身を守る様々な生物にとって重要である。 キチン以外の多糖類としては、

• セルロース：植物細胞の細胞壁を構成する主成分。 自然界に最も多く存在する炭水化物と言われています。 人間には消化されないが、セルロースは食物繊維として重要である。
• 澱粉：植物の主なエネルギー貯蔵物である。 4075>
• グリコーゲン：動物に含まれる予備の炭水化物で、グルコース分子が結合して形成される。 グリコーゲンは肝臓や筋肉に貯蔵され、体がエネルギーを必要とするときに、グルコース分子に分解されます。 4075>

多糖類のうち、単糖が1種類だけ結合したものをホモ多糖といい、デンプンやグリコーゲンはこれにあたります。 多糖類が2つ以上の異なる単糖を持つ場合、ヘテロ多糖と呼ばれる。 ヘテロ多糖の例としては、バクテリアの細胞壁を形成するペプチドグリカンがあります。

By Vanessa dos Santos
Biology Professor

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