1.4 Structural classification of Carbohydrates based on simple sugar units in them [Elementary Concept] (সরল শর্করার সংখ্যার উপর ভিত্তি করে কার্বোহাইড্রেটের ঘঠনগত শ্রেণীবিভাগের প্রাথমিক ধারণা )

 কার্বোহাইড্রেটগুলি তাদের গঠন এবং সরল শর্করার (মোনোস্যাকারাইড) সংখ্যা অনুযায়ী শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। এই শ্রেণীবিভাগে প্রধানত চারটি বিভাগ রয়েছে: মোনোস্যাকারাইড, ডিস্যাকারাইড, অলিগোস্যাকারাইড, এবং পলিস্যাকারাইড। নিচে প্রতিটি শ্রেণীর প্রাথমিক ধারণা দেওয়া হলো:

১. একশর্করা বা মোনোস্যাকারাইড (Monosaccharides)

মোনোস্যাকারাইড হলো সবচেয়ে সরল কার্বোহাইড্রেট, যা একক শর্করা অণু নিয়ে গঠিত। এগুলি দ্রুত হজম হয় এবং রক্তে সরাসরি শোষিত হয়। প্রধান মোনোস্যাকারাইডগুলি হলো:

• গ্লুকোজ (Glucose): শরীরের প্রধান জ্বালানির উৎস।
• ফ্রুকটোজ (Fructose): ফলের চিনি, যা মিষ্টি স্বাদযুক্ত।
• গ্যালাকটোজ (Galactose): দুধে পাওয়া যায়।

সাধারণ মনোস্যাকারাইডের রাসায়নিক সংকেত হল Cn​H2n​On, যেখানে n হল ৩ থেকে ৭ এর মধ্যে একটি সংখ্যা।

মনোস্যাকারাইডের রাসায়নিক গঠন:

মনোস্যাকারাইড গঠিত হয় হাইড্রক্সিল গ্রুপ (-OH) এবং একটি কার্বোনাইল গ্রুপ (C=O) সমন্বয়ে। যদি কার্বোনাইল গ্রুপটি একটি অ্যালডিহাইড গ্রুপ হয়, তবে এটিকে অ্যাল্ডোজ বলা হয়; আর যদি এটি একটি কিটোন গ্রুপ হয়, তবে এটিকে কিটোজ বলা হয়।

গ্লুকোজের গঠন:

গ্লুকোজের (𝐶6𝐻12𝑂6) একটি শৃঙ্খলীয় (লিনিয়ার) এবং একটি রিং আকৃতি রয়েছে। নিচের গঠনটি গ্লুকোজের একটি সাধারণ চিত্র:

লিনিয়ার গঠন:
HOCH2-(CH(OH))4-CHO 
রিং গঠন:

   O
  / \
 /   \
HO-CH2 \
 |     |
 HO    OH
 |     |
HO     H
 \    /
  C
   \
   OH 

ফ্রুক্টোজের গঠন:

ফ্রুক্টোজের লিনিয়ার এবং রিং গঠন:

লিনিয়ার গঠন:
HOCH2-CHOH-CHOH-CHOH-CO-CH2OH

রিং গঠন:

  O
 / \
HO-C  H
 | |  |
HO-C- C-CH2OH
 |     |
 H     OH

গ্যালাকটোজের গঠন:
গ্যালাকটোজের রাসায়নিক সংকেত হল $C_6H_{12}O_6$, যা গ্লুকোজ এবং ফ্রুক্টোজের মতো একই।
লিনিয়ার গঠন:
গ্যালাকটোজের লিনিয়ার গঠন নিম্নরূপ:

HOCH2-(CH(OH))4-CHO

HO-CH2
    |
   H-C-OH
    |
   HO-C-H
    |
   H-C-OH
    |
   H-C-OH
    |
    CHO
রিং গঠন:
গ্যালাকটোজের রিং গঠনটি সাধারণত পিরানোজ (pyranose) রূপে থাকে, যা একটি ছয় সদস্যবিশিষ্ট রিং:

      O
     / \
HO-C    C-H
 |        |
H-C      C-OH
 |        |
HO-C    C-H
 |        |
 H-C    C-H
  \     /
   C
    \
    OH

২. দ্বিশর্করা বা ডিস্যাকারাইড (Disaccharides)

ডিস্যাকারাইড দুটি মোনোস্যাকারাইড একত্রিত হয়ে গঠিত হয়। এগুলি হজম হওয়ার সময় মোনোস্যাকারাইডে বিভক্ত হয়। প্রধান ডিস্যাকারাইডগুলি হলো:

• সুক্রোজ [𝐶12𝐻22𝑂11] (Sucrose): গ্লুকোজ + ফ্রুকটোজ; সাধারণ চিনি।
• ল্যাকটোজ [𝐶12𝐻22𝑂11] (Lactose): গ্লুকোজ + গ্যালাকটোজ; দুধের চিনি।
• ম্যালটোজ [𝐶12𝐻22𝑂11] (Maltose): গ্লুকোজ + গ্লুকোজ; শস্যে পাওয়া যায়।

ডিস্যাকারাইডের সাধারণ রাসায়নিক সংকেত হল $C_{12}{H}_{22}{O}_{11}$, কারণ দুটি মনোস্যাকারাইডের সংযুক্তির সময় একটি পানির অণু ($H_2O$) বেরিয়ে যায়।

সুক্রোজের গঠন

সুক্রোজের গঠনে একটি গ্লুকোজ এবং একটি ফ্রুক্টোজ অণু থাকে। এদের সংযোগ গ্লাইকোসিডিক বন্ধনের মাধ্যমে হয়:

Glucose: HOCH2-(CH(OH))4-CHO
         |
Fructose: HOCH2-(CH(OH))3-CO-CH2OH

গ্লুকোজের ১ নম্বর কার্বন এবং ফ্রুক্টোজের ২ নম্বর কার্বনের মধ্যে গ্লাইকোসিডিক বন্ধন।

ল্যাক্টোজের গঠন

ল্যাক্টোজের গঠনে একটি গ্লুকোজ এবং একটি গ্যালাকটোজ অণু থাকে:

Galactose: HOCH2-(CH(OH))4-CHO
           |
           |
Glucose:   HOCH2-(CH(OH))4-CHO

গ্যালাকটোজের ১ নম্বর কার্বন এবং গ্লুকোজের ৪ নম্বর কার্বনের মধ্যে গ্লাইকোসিডিক বন্ধন।

মাল্টোজের গঠন

মাল্টোজের গঠনে দুটি গ্লুকোজ অণু থাকে:

Glucose: HOCH2-(CH(OH))4-CHO
         |
         |
Glucose: HOCH2-(CH(OH))4-CHO

প্রথম গ্লুকোজের ১ নম্বর কার্বন এবং দ্বিতীয় গ্লুকোজের ৪ নম্বর কার্বনের মধ্যে গ্লাইকোসিডিক বন্ধন।

৩. স্বল্পযৌগ শর্করা বা অলিগোস্যাকারাইড (Oligosaccharides)

অলিগোস্যাকারাইড ৩ থেকে ১০টি মোনোস্যাকারাইডের সমন্বয়ে গঠিত। এদের হজম করা কিছুটা 
কঠিন এবং সাধারণত প্রোবায়োটিক হিসেবে কাজ করে। অলিগোস্যাকারাইডের রাসায়নিক সংকেত হল Cx​(H2​O)y​, যেখানে $x$ এবং y হল মনোস্যাকারাইডের সংখ্যা এবং তাদের পারস্পরিক সম্পর্ক।

• রাফিনোজ (Raffinose): গ্যালাকটোজ + গ্লুকোজ + ফ্রুকটোজ; শিম, বাঁধাকপি, ব্রাসেলস স্প্রাউটস।
• স্ট্যাকিওজ (Stachyose): দুটি গ্যালাকটোজ + গ্লুকোজ + ফ্রুকটোজ; সয়া এবং অন্যান্য মটরশুঁটি।

উদাহরণস্বরূপ

1. দ্বিশর্করা বা ডাইস্যাকারাইড:

   • সুক্রোজ (Sucrose): গ্লুকোজ এবং ফ্রুক্টোজের সংমিশ্রণে গঠিত।
     • রাসায়নিক সংকেত: $C_{12}{H}_{22}{O}_{11}$

2. ত্রিশর্করা বা ট্রাইস্যাকারাইড:

   • রাফিনোজ (Raffinose): গ্লুকোজ, ফ্রুক্টোজ এবং গ্যালাকটোজের সংমিশ্রণে গঠিত।
     • রাসায়নিক সংকেত: $C_{18}{H}_{32}{O}_{16}$

3. চতুঃশর্করা বা টেট্রাস্যাকারাইড:

   • স্ট্যাকিওজ (Stachyose): গ্লুকোজ, ফ্রুক্টোজ এবং দুইটি গ্যালাকটোজের সংমিশ্রণে গঠিত।
     • রাসায়নিক সংকেত: $C_{24}{H}_{42}{O}_{21}$

রাসায়নিক গঠন:

অলিগোস্যাকারাইডগুলি সাধারণত গ্লাইকোসিডিক বন্ধন দ্বারা সংযুক্ত থাকে, যেখানে একটি মনোস্যাকারাইডের একটি অণু একটি অ্যানোমেরিক কার্বন দিয়ে অন্য মনোস্যাকারাইডের হাইড্রক্সিল গ্রুপের সাথে যুক্ত হয়।

উদাহরণস্বরূপ:

• সুক্রোজের গঠন:

গ্লুকোজ - ফ্রুক্টোজ
  C12H22O11 

• রাফিনোজ-র গঠন:

গ্যালাকটোজ - গ্লুকোজ - ফ্রুক্টোজ
  C18H32O16

৪. বহুযৌগ শর্করা বা পলিস্যাকারাইড (Polysaccharides)

পলিস্যাকারাইড বহু সংখ্যক মোনোস্যাকারাইডের সমন্বয়ে গঠিত বৃহৎ অণু। এদের হজম ও শোষিত হতে দীর্ঘ সময় লাগে। প্রধান পলিস্যাকারাইডগুলি হলো:

• স্টার্চ (Starch): উদ্ভিদের শক্তি সংরক্ষণের মাধ্যম, যা শস্য ও কন্দে পাওয়া যায়।
• গ্লাইকোজেন (Glycogen): প্রাণীদের শক্তি সংরক্ষণের মাধ্যম, যা যকৃত এবং পেশীতে সংরক্ষিত হয়।
• সেলুলোজ (Cellulose): উদ্ভিদের কোষ প্রাচীরের উপাদান, যা মানুষের হজম প্রক্রিয়ায় অবশোষিত হয় না তবে আঁশ হিসেবে কাজ করে।

সমরূপ বহুশর্করা বা হোমোগ্লাইক্যান বা হোমোপলিস্যাকারাইড  (Homopolysaccharides):  পলিস্যাকারাইডের একটি শ্রেণী, যা একই ধরনের মনোস্যাকারাইড ইউনিট দ্বারা গঠিত। সমরূপ বহুশর্করার কিছু সাধারণ উদাহরণ হল সেলুলোজ, স্টার্চ, এবং গ্লাইকোজেন, যেগুলি সকলেই গ্লুকোজ মনোস্যাকারাইড দ্বারা গঠিত।

উদাহরণ ও তাদের রাসায়নিক সংকেত:

1. সেলুলোজ (Cellulose)

   • সেলুলোজ প্রধানত উদ্ভিদের কোষ প্রাচীরে পাওয়া যায়।
   • এটি β-ডি-গ্লুকোজ দ্বারা গঠিত এবং β(1→4) গ্লাইকোসিডিক বন্ধন দ্বারা সংযুক্ত।
   • রাসায়নিক সংকেত: $(C_6{H}_{10}{O}_5{)}_n$, যেখানে $n$ হল গ্লুকোজ ইউনিটের সংখ্যা।

2. স্টার্চ (Starch)

   • স্টার্চ উদ্ভিদে শক্তি সংরক্ষণের জন্য ব্যবহৃত হয়।
   • এটি α-ডি-গ্লুকোজ দ্বারা গঠিত এবং দুটি প্রধান উপাদান আছে: অ্যামাইলোজ এবং অ্যামাইলোপেকটিন।
   • অ্যামাইলোজ: α(1→4) গ্লাইকোসিডিক বন্ধন।
   • অ্যামাইলোপেকটিন: α(1→4) এবং α(1→6) গ্লাইকোসিডিক বন্ধন।
   • রাসায়নিক সংকেত: $(C_6{H}_{10}{O}_5{)}_n$

3. গ্লাইকোজেন (Glycogen)

   • গ্লাইকোজেন প্রাণীদের মধ্যে প্রধান শক্তি সংরক্ষণের মাধ্যম।
   • এটি α-ডি-গ্লুকোজ দ্বারা গঠিত এবং α(1→4) এবং α(1→6) গ্লাইকোসিডিক বন্ধন দ্বারা সংযুক্ত।
   • রাসায়নিক সংকেত: $(C_6{H}_{10}{O}_5{)}_n$

রাসায়নিক গঠন:

সেলুলোজের গঠন:

... -O-β-D-Glucose-β(1→4)-β-D-Glucose-β(1→4)-...

স্টার্চের গঠন:

• অ্যামাইলোজ: লিনিয়ার শৃঙ্খল

... -O-α-D-Glucose-α(1→4)-α-D-Glucose-α(1→4)-...

• অ্যামাইলোপেকটিন: শাখাযুক্ত শৃঙ্খল

            α(1→6)
             |
... -O-α-D-Glucose-α(1→4)-α-D-Glucose-...

গ্লাইকোজেনের গঠন:

            α(1→6)
             |
... -O-α-D-Glucose-α(1→4)-α-D-Glucose-...

বিসমরূপ বহুশর্করা বা হেটেরোগ্লাইক্যান বা হেটেরোপলিস্যাকারাইড (Heteropolysaccharides): পলিস্যাকারাইডের একটি শ্রেণী, যা দুটি বা ততোধিক ভিন্ন ধরনের মনোস্যাকারাইড ইউনিট দ্বারা গঠিত। এই ধরনের পলিস্যাকারাইড বিভিন্ন জৈবিক ভূমিকা পালন করে, যেমন কোষের গঠন, সুরক্ষা, সঙ্কেত প্রেরণ এবং অন্যান্য বিভিন্ন কাজ।

উদাহরণ ও তাদের রাসায়নিক সংকেত:

1. হেমিসেলুলোজ (Hemicellulose)

   • উদ্ভিদের কোষ প্রাচীরে সেলুলোজের সাথে মিশ্রিত হয়ে থাকে।
   • এটি বিভিন্ন ধরনের শর্করা যেমন গ্লুকোজ, মানোজ, গ্যালাকটোজ, জাইলোজ এবং আরো অনেকগুলো দ্বারা গঠিত।
   • রাসায়নিক সংকেত নির্দিষ্ট নয় কারণ এটি বিভিন্ন মনোস্যাকারাইড দ্বারা গঠিত।

2. পেকটিন (Pectin)

   • উদ্ভিদের কোষ প্রাচীরের মধ্যে উপস্থিত থাকে এবং কোষের মধ্যে আঠালো পদার্থ হিসেবে কাজ করে।
   • এটি মূলত গ্যালাকটিউরোনিক অ্যাসিড এবং র্যামনোস মনোস্যাকারাইড দ্বারা গঠিত।
   • রাসায়নিক সংকেত নির্দিষ্ট নয় কারণ এটি বিভিন্ন মনোস্যাকারাইড দ্বারা গঠিত।

3. গ্লাইকোসামিনোগ্লাইকান (Glycosaminoglycan)

   • প্রাণীদের জৈবিক টিস্যুর মধ্যে পাওয়া যায় এবং এটি বিশেষত সংযোগকারী টিস্যুর মধ্যে গুরুত্বপূর্ণ।
   • এটি বিভিন্ন মনোস্যাকারাইড যেমন গ্লুকুরোনিক অ্যাসিড এবং এন-অ্যাসিটাইলগ্লুকোসামিন দ্বারা গঠিত।
   • উদাহরণ: হায়ালুরোনান, কন্ড্রয়টিন সালফেট
   • রাসায়নিক সংকেত নির্দিষ্ট নয় কারণ এটি বিভিন্ন মনোস্যাকারাইড দ্বারা গঠিত।

রাসায়নিক গঠন:

হেমিসেলুলোজের গঠন:

গ্লুকোজ-(1→4)-মানোজ-(1→4)-জাইলোজ-(1→4)-গ্যালাকটোজ-...

এটি একটি উদাহরণ মাত্র, কারণ হেমিসেলুলোজের গঠন বিভিন্ন হতে পারে।

পেকটিনের গঠন:

গ্যালাকটিউরোনিক অ্যাসিড-(1→4)-র্যামনোস-(1→4)-গ্যালাকটিউরোনিক অ্যাসিড-...

গ্লাইকোসামিনোগ্লাইকানের গঠন:

গ্লুকুরোনিক অ্যাসিড-(1→3)-এন-অ্যাসিটাইলগ্লুকোসামিন-(1→4)-গ্লুকুরোনিক অ্যাসিড-...

নিম্নলিখিত চার্টে সরল শর্করার সংখ্যা অনুযায়ী কার্বোহাইড্রেটের গঠনগত শ্রেণীবিভাগ দেখানো হলো:

কার্বোহাইড্রেটের শ্রেণী	সরল শর্করার সংখ্যা	উদাহরণ
মনোস্যাকারাইড (Monosaccharides)	১	গ্লুকোজ, ফ্রুকটোজ, গ্যালাকটোজ
ডিস্যাকারাইড (Disaccharides)	২	সুক্রোজ (গ্লুকোজ + ফ্রুকটোজ), ল্যাকটোজ (গ্লুকোজ + গ্যালাকটোজ), ম্যালটোজ (গ্লুকোজ + গ্লুকোজ)
অলিগোস্যাকারাইড (Oligosaccharides)	৩-১০	রাফিনোজ, স্ট্যাকিওজ
পলিস্যাকারাইড  (Polysaccharides)	১০ বা তার       বেশি	স্টার্চ, গ্লাইকোজেন

গ্লুকোজ ও সুক্রোজের প্রধান পার্থক্য:

গ্লুকোজ এবং সুক্রোজ হল দুটি ভিন্ন ধরনের শর্করা, যা তাদের রাসায়নিক গঠন, উৎস, হজম প্রক্রিয়া এবং ব্যবহারের পদ্ধতিতে পার্থক্য রয়েছে। নিচে একটি চার্টের মাধ্যমে গ্লুকোজ ও সুক্রোজের প্রধান পার্থক্যগুলো দেখানো হল:

বৈশিষ্ট্য	গ্লুকোজ (Glucose)	সুক্রোজ (Sucrose)
রাসায়নিক গঠন	মনোস্যাকারাইড (একক শর্করা)	ডিস্যাকারাইড (দ্বৈত শর্করা)
রাসায়নিক সূত্র	C₆H₁₂O₆	C₁₂H₂₂O₁₁
উপাদান	একক গ্লুকোজ অণু	একক গ্লুকোজ এবং একক ফ্রুক্টোজ অণু
প্রাকৃতিক উৎস	ফল, শাকসবজি, মধু, রক্তে	চিনি বীট, আখ, ফল, এবং অন্যান্য উদ্ভিজ্জ
স্বাদ	মিষ্টি	খুব মিষ্টি
শোষণ	সরাসরি অন্ত্রে শোষিত হয়	এনজাইমের মাধ্যমে গ্লুকোজ এবং ফ্রুক্টোজে ভাঙা হয়
হজম প্রক্রিয়া	সরাসরি রক্তে মিশে যায়	হজমের সময় গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজে বিভক্ত হয়
ব্যবহার	দ্রুত শক্তির উৎস, কোষের মেটাবলিজমে	সাধারণত টেবিল চিনি হিসাবে ব্যবহৃত হয়
গ্লাইসেমিক ইনডেক্স (GI)	উচ্চ (১০০)	মাঝারি (৬৫)
বিপাক প্রক্রিয়া	সরাসরি শক্তি উৎপাদনে ব্যবহার হয়	প্রথমে গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজে ভেঙে তারপর বিপাক হয়
স্বাস্থ্য প্রভাব	দ্রুত শক্তি সরবরাহ, ইনসুলিন স্পাইকের কারণ হতে পারে	অতিরিক্ত গ্রহণ ওজন বৃদ্ধি, দাঁতের সমস্যা এবং ডায়াবেটিসের ঝুঁকি বাড়াতে পারে

শ্বেতসার (Starch) এবং গ্লাইকোজেন (Glycogen) এর মধ্যে পার্থক্য:

শ্বেতসার (Starch) এবং গ্লাইকোজেন (Glycogen) এর মধ্যে পার্থক্যগুলি নিচের চার্টে তুলে ধরা হলো:

বৈশিষ্ট্য	শ্বেতসার (Starch)	গ্লাইকোজেন (Glycogen)
রাসায়নিক গঠন	পলিস্যাকারাইড, গ্লুকোজ মনোমার দিয়ে গঠিত	পলিস্যাকারাইড, গ্লুকোজ মনোমার দিয়ে গঠিত
প্রধান ফাংশন	উদ্ভিদের শক্তি সংরক্ষণ	প্রাণীর শক্তি সংরক্ষণ
গঠন	সরল শৃঙ্খল (Amylose) এবং শাখাযুক্ত (Amylopectin)	বেশি শাখাযুক্ত (Highly branched)
সংরক্ষণের স্থান	উদ্ভিদের শস্য ও মূল	প্রাণীর যকৃত ও পেশীতে
শাখার সংখ্যা	কম শাখাযুক্ত	উচ্চ শাখাযুক্ত
হাইড্রোলাইসিস	অ্যামাইলেস দ্বারা ভাঙা যায়	গ্লাইকোজেন ফসফরাইলেস দ্বারা ভাঙা যায়
দ্রাব্যতা	কম দ্রাব্য	বেশি দ্রাব্য
গুরুত্বপূর্ণ উদাহরণ	চাল, গম, আলু	মানব ও অন্যান্য প্রাণীদের দেহ