Sacharidy jsou chemické sloučeniny, které obsahují atomy kyslíku, vodíku a uhlíku. Skládají se z monosacharidových cukrů s různě dlouhými řetězci, které mají obecný chemický vzorec Cn(H2O)n nebo jsou jejich deriváty.
Některé sacharidy jsou důležitou zásobní a transportní formou energie u většiny organismů, včetně rostlin a živočichů. Sacharidy se dělí podle počtu cukerných jednotek na monosacharidy (např. glukóza a fruktóza), disacharidy (např. sacharóza a laktóza), oligosacharidy a polysacharidy (např. škrob, glykogen a celulóza).
Glukóza jako sacharid s přímým řetězcem (Fischerova projekce)
Fruktóza (Fischerova projekce)
Čisté sacharidy obsahují atomy uhlíku, vodíku a kyslíku v molárním poměru 1:2:1, což dává obecný vzorec Cn(H2O)n. (To platí pouze pro monosacharidy, viz níže, ačkoli všechny sacharidy mají obecnější vzorec Cn(H2O)m.) Mnoho důležitých „sacharidů“ se však od tohoto vzorce odchyluje, např. deoxyribóza a glycerol, ačkoli v přísném slova smyslu sacharidy nejsou. Někdy se mezi sacharidy počítají i sloučeniny obsahující jiné prvky (např. chitin, který obsahuje dusík).
Nejjednoduššími sacharidy jsou monosacharidy, což jsou malé aldehydy a ketony s přímým řetězcem a mnoha přidanými hydroxylovými skupinami, obvykle jednou na každém uhlíku kromě funkční skupiny. Ostatní sacharidy se skládají z monosacharidových jednotek a rozpadají se hydrolýzou. Ty lze klasifikovat jako disacharidy, oligosacharidy nebo polysacharidy podle toho, zda mají dvě, několik nebo mnoho monosacharidových jednotek.
Monosacharidy lze rozdělit na aldosy, které mají na prvním atomu uhlíku aldehydovou skupinu, a ketosy, které mají na druhém atomu obvykle ketonovou skupinu. Podle toho, kolik atomů uhlíku obsahují, je lze také dělit na triózy, tetrózy, pentózy, hexózy atd. Například glukóza je aldohexóza, fruktóza ketohexóza a ribóza aldopentóza.
Dále je každý atom uhlíku, který podporuje hydroxylovou skupinu (kromě prvního a posledního), opticky aktivní, což umožňuje vznik řady různých sacharidů se stejnou základní strukturou. Například galaktóza je aldohexóza, ale má jiné vlastnosti než glukóza, protože atomy jsou jinak uspořádány.
heterocyklická forma ribózy (Haworthova projekce)
Zde popsaná struktura přímého řetězce je pouze jednou z forem, které může monosacharid nabývat. Aldehydová nebo ketonová skupina může reagovat s hydroxylovou skupinou na jiném atomu uhlíku za vzniku hemiacetalu nebo hemiketalu, přičemž mezi oběma atomy uhlíku je kyslíkový můstek, který tvoří heterocyklický kruh. Kruhy s pěti a šesti atomy se nazývají furanosová a pyranosová forma a existují v rovnováze s přímou formou.
Je třeba poznamenat, že kruhová forma má o jeden opticky aktivní uhlík více než forma s přímým řetězcem, a má tedy alfa i beta formu, které se v rovnováze vzájemně přeměňují. Sacharid však může dále reagovat s alkoholem za vzniku acetalu nebo ketalu a v takovém případě se obě formy od sebe odlišují. Toto je základní typ vazby mezi monosacharidovými jednotkami větších sacharidů.
Disacharidy se skládají ze dvou monosacharidových jednotek spojených kovalentní glykosidovou vazbou. Vazba mezi dvěma cukry vede ke ztrátě atomu vodíku (H) z jedné molekuly a hydroxylové skupiny (OH) z druhé.
Nejběžnějšími disacharidy jsou sacharóza (třtinový nebo řepný cukr – z jedné glukózy a jedné fruktózy), laktóza (mléčný cukr – z jedné glukózy a jedné galaktózy) a maltóza (ze dvou glukóz). Vzorec těchto disacharidů je C12H22O11.
Oligosacharidy a polysacharidy
Oligosacharidy a polysacharidy se skládají z delších řetězců monosacharidových jednotek spojených glykosidickými vazbami. Rozdíl mezi nimi je založen na počtu monosacharidových jednotek přítomných v řetězci. Oligosacharidy obvykle obsahují tři až devět monosacharidových jednotek a polysacharidy obsahují více než deset monosacharidových jednotek. Definice toho, jak velký musí být sacharid, aby spadal do jednotlivých kategorií, se však liší.
Oligosacharidy jsou běžnou formou posttranslační modifikace proteinů. Polysacharidy představují důležitou třídu biologických polymerů. Mezi ně patří například škrob, celulóza a chitin. Stolní a moučkový cukr jsou některé z potravin, ve kterých se disacharidy nacházejí.
Na základě důkazů o riziku srdečních onemocnění a obezity doporučuje Institut medicíny dospělým Američanům a Kanaďanům, aby 40-65 % energie ve stravě pocházelo ze sacharidů. Organizace pro výživu a zemědělství a Světová zdravotnická organizace společně doporučují, aby národní výživové směrnice stanovily cíl 55-75 % celkové energie ze sacharidů.
Dieta s velmi nízkým obsahem sacharidů může zpomalit mozkové a nervové funkce, protože nervový systém je závislý zejména na glukóze.
U některých jedinců jsou uváděny určité problémy s dlouhodobými účinky bezsacharidové diety. Například u sportovců nebo těch, kteří se věnují aktivitám s vysokou intenzitou, dochází k výraznému snížení výkonnosti, protože ve svalové tkáni jsou uloženy jen malé nebo žádné zásoby glykogenu. Kromě toho může dojít k nefrotoxicitě, zejména u osob, které nejsou příliš dobře hydratované.
Příkladem různých potravin bohatých na sacharidy jsou fazole, chléb a těstoviny.
Existují dvě hlavní metabolické cesty katabolismu sacharidů: