กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญสำหรับเซลล์หลายชนิด รวมถึงสมองและเซลล์เม็ดเลือดแดง นอกจากนี้ยังใช้โดยเซลล์ตับและเนื้อเยื่อไขมันเพื่อกักเก็บพลังงาน
กลูโคสถูกผลิตขึ้นในระหว่างการสังเคราะห์ฟอสซิลในพืช และผลิตในมนุษย์โดยการสร้างกลูโคโนเจเนซิสในตับ มันถูกย่อยสลายในร่างกายโดยชุดปฏิกิริยาของเซลล์ โดยเริ่มจากไกลโคไลซิส
พลังงาน
กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ เป็นสารตั้งต้นของสารประกอบสำคัญหลายชนิด เช่น แป้ง เซลลูโลส และไกลโคเจน (รวมถึงโอลิโกแซ็กคาไรด์)
เอนไซม์หลายชนิดใช้กลูโคสฟอสโฟรีเลตเพื่อเพิ่มกลุ่มน้ำตาลให้กับโมเลกุลอื่นๆ ในกระบวนการเคมีอินทรีย์ที่เรียกว่าไกลโคซิเลชัน สิ่งนี้มีความสำคัญมากต่อการทำงานของโปรตีนและไขมัน
กลูโคสพบได้ในสองรูปแบบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ คือ แอล-กลูโคส และ ดี-กลูโคส ทั้งสองมีโมเลกุลกลูโคสเหมือนกัน แต่จัดเรียงอยู่ในการสะท้อนของกระจก รูปแบบ D-กลูโคสจะโพลาไรซ์แสงตามเข็มนาฬิกา และรูปแบบ L-กลูโคสจะโพลาไรซ์ตามเข็มนาฬิกา
คาร์โบไฮเดรต
กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ยังเป็นพื้นฐานสำหรับกระบวนการระดับเซลล์หลายอย่างอีกด้วย สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการผลิตกลูโคสโพลีเมอร์ (โพลีแซ็กคาไรด์) เช่น แป้ง เซลลูโลส และไกลโคเจน ไขมัน; และโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยกลูโคสและน้ำตาลอื่นๆ
นอกจากนี้กลูโคสจะถูกเติมเข้าไปในโปรตีนและไขมันในกระบวนการที่เรียกว่าไกลโคซิเลชั่นเพื่อให้มีโครงสร้าง นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารตั้งต้นในกระบวนการหมักเพื่อผลิตเอทานอลซึ่งเป็นแอลกอฮอล์
คาร์โบไฮเดรตมีอยู่ในอาหารหลายประเภท และมีอยู่ในรูปแบบและประเภทที่แตกต่างกัน การรับประทานคาร์โบไฮเดรตจากแหล่งที่ดีต่อสุขภาพ เช่น ธัญพืช ผัก ผลไม้ และถั่ว ถือเป็นกุญแจสำคัญในการรับประทานอาหารที่ดี
คาร์โบไฮเดรตเป็นเชื้อเพลิงสำหรับระบบประสาทส่วนกลางและเป็นพลังงานสำหรับการทำงานของกล้ามเนื้อตลอดทั้งวัน อย่างไรก็ตาม อาจเป็นอันตรายได้หากบริโภคในปริมาณที่มากเกินไป อาหารที่มีระดับน้ำตาลในเลือดสูงสามารถเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคหัวใจ เบาหวาน และโรคอ้วนได้
ไกลโคเจน
ไกลโคเจนเป็นกลไกการเก็บพลังงานหลักของร่างกาย มันถูกเก็บไว้ในตับและกล้ามเนื้อเป็นหลัก และกระจายไปยังเนื้อเยื่ออื่นๆ ในรูปของกลูโคสอิสระ
ไกลโคเจนมีโครงสร้างโพลีเมอร์ที่มีสายโซ่ยาวของกลูโคสตกค้างเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก a-1,4 หน่วยกลูโคสเหล่านี้ก่อตัวเป็นโพลีเมอร์แบบเกลียวโดยมีสารตกค้างประมาณ 10 ตัวก่อตัวเป็นกิ่งก้านโดยมีกลูโคสตกค้างอีกสายหนึ่ง
สาขาเหล่านี้ถูกเชื่อมเข้าด้วยกันด้วยการเชื่อมโยงอัลฟาอะซีตัล -C(OH)H-O- ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อหมู่อัลคอกซี 2 หมู่เกาะกันกับอะตอมคาร์บอนเดียวกัน (C-1 และ C-4 หรือ C-5) ในสารละลาย กลูโคสในรูปแบบสายโซ่เปิดอยู่ในภาวะสมดุลโดยมีไอโซเมอร์ไซคลิกหลายตัว แต่ละอะตอมมีวงแหวนของไฮดรอกซิลปิดด้วยอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอม
ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อคิดเป็นประมาณ 1-2% ของน้ำหนักกล้ามเนื้อ และส่วนใหญ่อยู่ในบริเวณระหว่างไมโอไฟบริลลาร์ เมื่อไกลโคเจนในกล้ามเนื้อหมดลง โปรตีนขนส่งที่เรียกว่าเฮกโซไคเนสจะสลายไกลโคเจนในกล้ามเนื้อและปล่อยกลูโคสเข้าสู่กระแสเลือด
โพลีแซ็กคาไรด์
โพลีแซ็กคาไรด์เป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนที่แตกแขนงซึ่งเกิดขึ้นเมื่อโมโนแซ็กคาไรด์หรือไดแซ็กคาไรด์เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก พันธะเหล่านี้เกิดขึ้นจากอะตอมออกซิเจนระหว่างวงแหวนคาร์บอนสองวง
สายโซ่โพลีแซ็กคาไรด์มีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่แตกต่างกัน รวมถึงองค์ประกอบ พันธะ ระดับการแตกแขนง และน้ำหนักโมเลกุล ลักษณะโครงสร้างเหล่านี้มีความสำคัญในการทำความเข้าใจกิจกรรมเคมีกายภาพและชีวภาพ
โพลีแซ็กคาไรด์เกือบทั้งหมดเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก พันธะเหล่านี้ก่อตัวขึ้นในระหว่างปฏิกิริยาคายน้ำ เมื่อโมเลกุลของน้ำถูกกำจัดออกจากกากน้ำตาล และหมู่ไฮดรอกซิลสูญเสียไปจากคาร์บอน
โพลีแซ็กคาไรด์ถูกใช้เป็นส่วนประกอบโครงสร้างของผนังเซลล์และโครงสร้างภายนอกเซลล์ในพืช แมลง และเชื้อรา บางส่วนยังทำหน้าที่กักเก็บพลังงานอีกด้วย ตัวอย่างของสิ่งเหล่านี้รวมถึงเซลลูโลสและไคติน นอกจากนี้ยังพบในกรดไฮยาลูโรนิกซึ่งเป็นสารที่มีความสำคัญต่อของเหลวในข้อต่อและเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน
