เคมีพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต

เคมีที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต บทที่ 2

เคมีพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต 1. อะตอมและธาตุ 3. น ้ำ 2. สารประกอบ 4. สำรประกอบ คำร์บอนในสิ่งมีชีวิต 5. ปฏิกิริยำเคมีใน เซลล์ของสิ่งมีชีวิต

เคมีพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากสิ่งมีชีวิตมีธาตุคาร์บอน (C) กับไฮโดรเจน (H) เป็น องค์ประกอบหลักและยังมีธาตุอื่นๆ ที่เป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตจึงจ าเป็น อย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจเกี่ยวกับเคมีพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตเสียก่อน ธาตุต่างๆ ประกอบขึ้นจากอะตอมหลายตัวที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะเคมี เกิดเป็นโมเลกุล โมเลกุลหลายๆ โมเลกุลมารวมกัน เกิดเป็นเซลล์ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต เมื่อเซลล์หลายๆ เซลล์มารวมตัวกันเกิดเป็นชิ้นเนื้อขึ้นมาเรียกว่า เนื้อเยื่อ เนื้อเยื่อที่ท าหน้าที่ๆ เหมือนกันรวมตัวอยู่ด้วยกันเกิดเป็นรูปร่างของกลุ่มก้อนเนื้อเยื่อ เรียกว่า อวัยวะ หากอวัยวะ หลายๆ อวัยวะ ท างานผสานกันอย่างเป็นระบบ เรียกว่า ระบบอวัยวะ ระบบอวัยวะหลายๆ ระบบ มาอยู่รวมกันเกิดเป็นรูปร่าของสิ่งมีชีวิต หรือเรียกว่าร่างกาย

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ 1

อะตอม อะตอม ประกอบด้วยโปรตอน (proton) นิวตรอน (neutron) และอิเล็กตรอน (electron) ซึ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียส ตัวเลขที่แสดงจ านวนโปรตอนในอะตอม เรียกว่า เลขอะตอม ผลรวมของจ านวนโปรตอนกับนิวตรอนเรียกว่า เลขมวล โดย โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวก ส่วนอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าลบ ขณะที่นิวตรอนไม่มีประจุ อะตอมมีจ านวนอิเล็กตรอนเท่ากับจ านวนโปรตอนจะเป็นกลางทางไฟฟ้า

โปรตอนและนิวตรอนจัดเรียงตัวอยู่บริเวณกึ่งกลางของอะตอมเป็นนิวเคลียส ส่วน อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในระดับพลังงานต่าง ๆ อิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับ พลังงานนอกสุดเรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน (valence electron)

พืชประกอบด้วยธาตุหลักอีก 3 ชนิด คือ คาร์บอน ออกซิเจน และไฮโดรเจน ซึ่งธาตุ 3 ชนิดนี้ได้มาจากน้ าและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งมาจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วย แสงเพื่อสร้างอาหาร พืชเปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ให้อยู่ในรูปของน้ าตาลซึ่งเป็น คาร์โบไฮเดรต ซึ่งพืชสลายเพื่อให้ได้พลังงานหรือสารตั้งต้นในการสร้างสารอินทรีย์อื่นๆ ธาตุและสารประกอบ

เกิดจากธาตุมากกว่า 1 ชนิดมาอยู่รวมกัน เช่น Na กับ Cl เมื่อรวมกันจะได้ NaCl นั่นคือ โซเดียมคลอไลน์ (เกลือแกงนั่นเอง) โดยสารประกอบนั้นมีหลายชนิดมาก ที่ใกล้ตัวเราที่สุดคือ Co2 หรือคาร์บอนไดออกไซด์ เกิดจาก คาร์บอน 1 อะตอม และออกซิเจน 2 อะตอม มายึดกันด้วยพันธะเคมี แน่นอนว่าจะเกิดเป็นสารประกอบได้จะต้องมีการยึดกันด้วยพันธะเคมี ซึ่งพันธะนี้จะเกิดจากอิเล็กตรอนวง ที่อยู่นอกสุด ร่วมสร้างพันธะกัน โดยการใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน เรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่จะมีธาตคาร์บอน และไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก แต่มี ปริมาณที่แตกต่างกันแล้วแต่ชนิดของสิ่งมีชีวิต

หากมีการให้และรับเวเลนซ์อิเล็กตรอนระหว่างอะตอมเป็นการยึดเหนี่ยว ระหว่างประจุไฟฟ้าของไอออนบวกและไอออนลบเกิดเป็น พันธะไอออนิก การเกิดพันธะยังสามารถเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลของธาตุได้อีกด้วย เช่น พันธะไฮโดรเจน จากการยึดเหนี่ยวของอะตอม และโมเลกุลต่างๆ ส่งผลให้เกิดสารประกอบหลายชนิด เช่น น้้า โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต โดยสารแต่ละชนิดมีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน

การหมุนเวียนของคาร์บอน พืชและสัตว์ตาย สิ่งมีชีวิตหายใจปล่อย CO2 เข้าสู่บรรยากาศ พืชใช้คาร์บอนในการ เผาไหม้เชื้อเพลิง สังเคราะห์ด้วยแสง ปล่อยสู่บรรยากาศ สัตว์ได้รับคาร์บอนจากการกิน

ธาตุเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของไอออน เช่น โซเดียมไอออน (Na+) โพแทสเซียมไอออน (K + ) และแคลเซียมไอออน (Ca+ ) และไนเทรตไอออน (NO3 ) ไอออนเหล่านี้ละลายอยู่ในน้ าซึ่งพืชสามารถดูดซึมเข้าสู่รากได้ ธาตุโซเดียม ก๊าชคลอรีน

พันธะเคมี สารที่พบในสิ่งมีชีวิตมีหลายประเภท ซึ่งเกิดจากการรวมกันของอะตอมหรือ ไอออนด้วยแรงยึดเหนี่ยวที่เรียกว่า พันธะเคมี (chemical..bone)..: ซึ่งพันธะเคมี เกี่ยวข้องกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของคู่อะตอมที่ร่วมสร้างพันธะ การยึดเหนี่ยวระหว่าง อะตอมธาตุ 2 อะตอม โดยการใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมเกิดเป็นพันธะโคเวเลนซ์ การให้และรับเวเลนซ์อิเล็กตรอนระหว่างอะตอมยึดเหนี่ยวระหว่างประจุ ไฟฟ้าของไอออนบวกและไอออนลบเกิดเป็นพันธะไอออนิก

นอกจากนี้โมเลกุลยังเกิดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลได้ อาจเกิดจากโมเลกุลชนิด เดียวกันหรือต่างชนิดกัน เช่น พันธะไฮโดรเจน (hydrogen bond)

จากการยึดเหนี่ยวกันของอะตอมและโมเลกุลต่าง ๆ ท าให้เกิดสารหลายประเภทซึ่ง เป็นองค์ประกอบภายในสิ่งมีชีวิต ร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยสารต่าง ๆ เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ลิพิด กรดนิวคลีอิก และน้ า

น้ า

เป็นสำรประกอบที่มีมำกถึง 65% ของสำรทั งหมดในร่ำงกำยของเรำ น ้ำเกิดจำก ไฮโดรเจน (H) 2 อะตอม มำยึดกับ ออกซิเจน (O) 1 อะตอม ด้วยพันธะโคเวเลนต์ เกิดเป็นน ้ำ 1 โมเลกุล ดังภำพ อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะอยู่บริเวณอะตอมของออกซิเจนมากกว่าอะตอมของไฮโดรเจน จึง ท้าให้โมเลกุลของน้้าเป็น โมเลกุลมีขั ว (polar molecule) น ้ำ

น้ า น้ าประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจน มีสูตรเคมี เป็น H2 O อะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโค เวเลนซ์ แต่อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะอยู่บริเวณอะตอมของออกซิเจน มากกว่าอะตอมของไฮโดรเจนจึงท าให้โมเลกุลของน้ ามีขั้ว (polar molecule)

น ้ำ หากโมเลกุลแต่ละโมเลกุลของน้้าอยู่ห่างกันมากๆ จะมีลักษณะเป็นไอน้้า แต่เมื่อโมเลกุลเหล่านี้ขยับเข้ามาสร้างพันธะกันจึงจะเกิดเป็นน้้าที่มีสถานะเป็น ของเหลว โดยแต่ละโมเลกุลจะสร้าง พันธะไฮโดรเจน ต่อกัน ดังภาพ

น้ ากับการเป็นตัวท าละลาย สมบัติการมีขั้วและเกิดพันธะไฮโดรเจนของน้ ากับโมเลกุลสารต่างๆ ท าให้สาร ที่มีขั้วสามารถละลายน้ าได้ดี มีประโยชน์ต่อการน าสารเข้าและออกจากเซลล์ การ ก าจัดของเสีย สารทีมีขั้วละลายในน้ าได้ และแตกตัวเป็นไอออน เช่น โซเดียมคลอไรด์ โซเดียมไอออน (Na+) เกาะกับอะตอมของ ออกซิเจนเป็นขั้วลบ ส่วนคลอไรด์ไอออน (CI-) เกาะกับอะตอมไฮโดรเจนซึ่งเป็นขั้วบวก

น้ ากับสารที่มีสมบัติไฮโดรฟิลิกและไฮโดรโฟบิก ส า ร ที่ มี ขั้ ว ที่ ล ะ ล า ย น้ าไ ด้ ดี จั ด เ ป็ น ส า ร ที่ มี ส ม บั ติไ ฮโ ด รฟิ ลิ ก (hydrophilic)..หมายถึงชอบน้ า เช่น โซเดียมคลอไรด์ (เกลือแกง) ซูโครส (น้ าตาล ทราย) น้ าผึ้ง ด่างทับทิม สารส้ม ส่วนสารไม่มีขั้วละลายน้ าได้น้อยจัดเป็นสารที่มี สมบัติไฮโดรโฟบิก (hydrophobic)..หมายถึงไม่ชอบน้ า เช่น น้ ามันพืช น้ ามันสัตว์ ขี้ผึ้ง เนย ไม่สามารถแตกตัวได้ไม่สามารถยึดเกาะกับโมเลกุลน้ าได้

น้ ากับความเป็นกรด - เบส ในภาวะปกติโมเลกุลของน้ าสามารถแตกตัวได้เล็กน้อยให้ไฮโดรเจนไอออน (H + ) และไฮ ดรอกไซดไอออน (OH- ) ซึ่งอยู่ในสมดุล ดังสมการ H2 O H + + OHถ้าสารละลายที่มีน้ าเป็นตัวท าละลาย มีความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน (H+) มี ค่า PH ต่ า เป็นกรด ถ้าไฮโดรเจนไอออนต่ ามีค่า PH สูงเป็นเบส เซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิต ท างานได้ดีมี PH ใกล้เคียงกับ 7 หรือมีค่าเป็นกลาง

น้ ากับการดูดซับพลังงานความร้อน โมเลกุลของน้ ามีพันธะไฮโดรเจนยึดเหนี่ยวระหว่างกัน ในการ ท าลายพันธะของน้ าต้องใช้พลังงานสูง เช่น ท าน้ า 1 กรัม ให้มีอุณหภูมิ เพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียสต้องใช้พลังงานความร้อน 1 แคลอรี น้ ามีความจุ ความร้อนจ าเพาะ สูง ดูดซับความร้อนได้ดีน้ าเป็นองค์ประกอบของ ร่างกาย

น้ ากับแรงฮีโคชันและแรงแอดฮีชัน การล าเลียงน้ าในพืชเกิดขึ้นเมื่อมีแรงดึงจากการคายน้ า เมื่อโมเลกุลของน้ าไม่ขาดตอน เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ า เรียกว่า แรงโคฮีชัน (cohesion) และแรงยึดเหี่ยวโมเลกุลน้ ากับพื้นผิว เช่น ผนังเซลล์ เรียกว่า แรงแอดฮี ชัน (adhesion)

รักษาสมดุลของอุณหภูมิใน ร่างกาย และเก็บความร้อน ได้ดี เป็นตัวท าละลาย ที่ดี ช่วยล าเลียงสารเคมี ไปยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (hydrolysis) และช่วยให้กระบวนการเม แทบอลิซึมเป็นไปอย่างปกติ ป้องกันการเสียดสี หรือการ กระทบกระเทือนของอวัยวะภายใน ร่างกาย เช่น สมอง ปอด เป็นต้น ความส าคัญของน้ าต่อสิ่งมีชีวิต โครงสร้างโมเลกุลประกอบด้วย ไฮโดรเจน 2 อะตอม และออกซิเจน 1 อะตอม ซึ่งมีสูตรโมเลกุล คือ H2O โดยอะตอมของไฮโดรเจนและ ออกซิเจนยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเว เลนต์ (covalent bond) โมเลกุลของน้ าสามารถเกิดพันธะ ไฮโดรเจนกับโมเลกุลของสารอื่น ๆ ได้ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารที่มี ขั้ ว และส าม า รถแตกตั วเป็น ไอออนได้ ด้วยสมบัตินี้น้ าจึงนับว่า เป็นตัวท าละลายที่ดี สารอนินทรีย์ น้ า

สารประกอบคาร์บอนส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ เช่น คาร์โบไฮเดรต กรดแอมิโน โปรตีน ยูเรีย มีเทน ลิพิด และกรดนิวคลิอิก ซึ่งจัดเป็นสารประกอบอินทรีย์เนื่องจากพบในสิ่งมีชีวิต อะตอมของคาร์บอนมี เวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 4 (วงนอกสุดมี 4 อิเล็กตรอน) จึงสามารถสร้าง พันธะโคเวเลนซ์ได้มาก สุด 4 พันธะ และอาจมีการสร้างพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนด้วยกันเองได้ 3 แบบ ดังนี้ สำรประกอบคำร์บอน 1. พันธะเดี่ยว เกิดจากคาร์บอนแต่ละ ตัวมีการสร้างพันธะแล้ว 3 พันธะ จึง สร้างพันธะต่อกันได้อีกแค่ 1 พันธะ เกิดจากคาร์บอนแต่ละตัวมี การสร้างพันธะแล้ว 3 พันธะ จึงสร้างพันธะต่อกัน ได้อีกแค่ 1 พันธะ 1. พันธะเดี่ยว 1. พันธะเดี่ยว เกิดจากคาร์บอนแต่ละ ตัวมีการสร้างพันธะแล้ว 3 พันธะ จึง สร้างพันธะต่อกันได้อีกแค่ 1 พันธะ เกิดจากคาร์บอนแต่ละตัวมี การสร้างพันธะแล้ว 2 พันธะ จึงสร้างพันธะต่อกันได้อีก 2 พันธะ 2. พันธะคู่ 1. พันธะเดี่ยว เกิดจากคาร์บอนแต่ละ ตัวมีการสร้างพันธะแล้ว 3 พันธะ จึง สร้างพันธะต่อกันได้อีกแค่ 1 พันธะ เกิดจากคาร์บอนแต่ละตัวมี การสร้างพันธะเพียง 1 พันธะ จึงสร้างพันธะต่อกันได้อีกถึง 3 พันธะ 3. พันธะสำม

สารประกอบคาร์บอนส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ เช่น คาร์โบไฮเดรต กรดแอมิโน โปรตีน ยูเรีย มีเทน ลิพิด และกรดนิวคลิอิก ซึ่งจัดเป็นสารประกอบอินทรีย์เนื่องจากพบในสิ่งมีชีวิต อะตอมของคาร์บอนมี เวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 4 (วงนอกสุดมี 4 อิเล็กตรอน) จึงสามารถสร้าง พันธะโคเวเลนซ์ได้มาก สุด 4 พันธะ และอาจมีการสร้างพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนด้วยกันเองได้ 3 แบบ ดังนี้ สำรประกอบคำร์บอน 1. พันธะเดี่ยว เกิดจากคาร์บอนแต่ละ ตัวมีการสร้างพันธะแล้ว 3 พันธะ จึง สร้างพันธะต่อกันได้อีกแค่ 1 พันธะ เกิดจากคาร์บอนแต่ละตัวมี การสร้างพันธะแล้ว 3 พันธะ จึงสร้างพันธะต่อกัน ได้อีกแค่ 1 พันธะ 1. พันธะเดี่ยว 1. พันธะเดี่ยว เกิดจากคาร์บอนแต่ละ ตัวมีการสร้างพันธะแล้ว 3 พันธะ จึง สร้างพันธะต่อกันได้อีกแค่ 1 พันธะ เกิดจากคาร์บอนแต่ละตัวมี การสร้างพันธะแล้ว 2 พันธะ จึงสร้างพันธะต่อกันได้อีก 2 พันธะ 2. พันธะคู่ 1. พันธะเดี่ยว เกิดจากคาร์บอนแต่ละ ตัวมีการสร้างพันธะแล้ว 3 พันธะ จึง สร้างพันธะต่อกันได้อีกแค่ 1 พันธะ เกิดจากคาร์บอนแต่ละตัวมี การสร้างพันธะเพียง 1 พันธะ จึงสร้างพันธะต่อกันได้อีกถึง 3 พันธะ 3. พันธะสำม

หมู่ฟังก์ชัน โดยหมู่ฟังก์ชันที่พบในสารประกอบคาร์บอน เช่น

สารประกอบคาร์บอนขนาดใหญ่ส่วนมากเป็นพอลิเมอร์ (polymer) ที่ เรียกว่ามอโนเมอร์(monomer) หลายโมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี เช่น การ เชื่อมต่อกันของกลูโคสกลายเป็นแป้ง การเชื่อมต่อกันของนิวคลีโอไทด์เกิดเป็นสาย DNA ซึ่งสารเหล่านี้เป็นองค์ประกอบภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

สารประกอบคาร์บอนหน่วยเล็กๆ เรียกว่า มอโนมอร์ (monomer) แต่หาก มอโนเมอร์มาต่อกันด้วยพันธะเคมีท้าให้เกิดเป็นหน่วยใหญ่ๆ เรียกว่า พอลิเมอร์ (polymer) ตัวอย่างดังตาราง

สำรประกอบคำร์บอน ในสิ่งมีชีวิต โปรตีน ไขมัน (Lipid) กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) คำร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรต คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วย คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน พบทั่วไปเช่น น้ าตาล แป้ง เซลลูโลส และไกลโคเจน พบแป้งและเซลลูโลสในพืช ส่วนไกลโคเจนพบ ในเซลล์ตับและกล้ามเนื้อของสัตว์คาร์โบไฮเดรตแบ่งตามขนาดของโมเลกุลเป็น มอโน แซ็กคาไรด์ (monosaccharide) ไดแซ็กคาไรด์ (Disaccharide) และ พอลิ แซ็กคาไรด์(polysaccharide)

เป็นสารอาหารหลักที่ให้พลังงานในสิ่งมีชีวิต ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของแป้ง และ เซลลูโลสในพืช และยังพบในรูปของไกลโคเจนในเซลล์ตับและกล้ามเนื้อของสัตว์ สามารถ แบ่งตามขนาดได้ดังนี้ 1.1 มอโนแซ็กคำไรด์ (monosaccharide) หรือน้้าตาลโมเลกุลเดี่ยว (ค้าว่า มอโน “mono” แปลว่า 1) มีเพียงแค่โมเลกุลเดียวโดดๆ ที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ คือ ไรโบส ไรบูโลส กลูโคส ฟรักโทส และกำแล็กโทส 1. คำร์โบไฮเดรต ****หำกพูดถึงน ้ำตำลโมเลกุลเดี่ยวมักจะ นึกถึง กลูโคส ฟรักโทส และกำแล็กโทสเป็น หลัก เพรำะมีคำร์บอน 6 อะตอมเป็นที่นิยมใน กำรพูดถึง ส่วน ไรโบส และ ไรบูโลส มี คำร์บอน 5 อะตอม

**โครงสร้ำงกลูโคสจำกแบบสำยยำว ไปเป็นแบบวง คำร์บอนต้ำแหน่งที่ 5 จะไป จับกับคำร์บอนต้ำแหน่งที่ 1 โดยมี O เชื่อมคำร์บอนทั ง 2 ด้วยพันธะเดียว แล้วห้อย คำร์บอนต้ำแหน่งที่ 6 ทิ งออกไป (หำกเป็นน ้ำตำล 5 คำร์บอน ไอ้เจ้ำคำร์บอนต้ำแหน่งที่ 4 จะมำจับกับคำร์บอนต้ำแหน่งที่ 1 แล้วห้อยคำร์บอนต้ำแหน่งที่ 5 ออกไป) โครงสร้างของการจัดเรียงตัวของคาร์บอน เช่น กลูโคส มีคาร์บอน 6 อะตอม อาจเรียงเป็น สายยาว หรือเป็นวงก็ได้

มอโนแซ็กคาไรด์ มอโนแซ็กคาไรด์ เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีขนาดเล็กที่สุด มีรสหวาน ละลายได้ใน น้ า โมเลกุลของมอโนแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยอะตอมของธาตุคาร์บอนตั้งแต่ 3-7 อะตอม เพนโทส และเฮกโทส เป็นมอโนแซ็กคาไรด์โดยเพนโทสเป็นน้ าตาลที่มี คาร์บอน 5 อะตอม เช่น ไรโบส ส่วนเฮ็กโซสเป็นน้ าตาลที่มีคาร์บอน 6 อะตอม เช่น กลูโคส ฟรักโทส และกาแลกโทส

มอโนแซ็กคาไรด์แบ่งออกเป็น 2 ประเภท 1. มอโนแซ็กคาไรด์ที่มีหมู่คาร์บอนกลุ่มแอลดีไฮด์ ได้แก่ ไรโบส กลูโคส และกาแล็กโทส 2. มอโนแซ็กคาไรด์ที่มีหมู่คาร์บอนิลกลุ่มคีโตน ได้แก่ ไรบูโลสและฟรักโทส

1. คำร์โบไฮเดรต 1.2 ไดแซ็กคำไรด์ (disaccharide) หรือที่เรียกกันติดปากว่าน้้าตาลโมเลกุลคู่ (ค้าว่า Di “ได” แปลว่า สอง) เกิดจาก มอโนเซ็กคาไรด์2 โมเลกุล มาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก ท้าให้มีขนาดที่ใหญ่กว่า น้้าตาลโมเลกุลเดี่ยว เช่น ซูโครส มอลโทส และแล็กโทส >> เพิ่มเติม น้้าตาลกลูโคสจะมีโครงสร้างแบบ อัลฟ่า และแบบ เบต้า ขึ้นอยู่กับ ต้าแหน่งของหมู่ไฮดรอกซิล (หำกชี ลงเป็น “อัลฟ่ำ” หำกชี ขึ นเป็น “เบต้ำ”) ตามภาพ

**การเชื่อมต่อกันจะมีการปล่อย ไฮโดรเจน ออกมา 2 อะตอม และออกซิเจน 1 อะตอม (H2O = น้้า) เกิดขึ้นได้ 2 แบบ ตามต้าแหน่งของหมู่ไฮดรอกซิล ดังภาพ เป็นการเชื่อมต่อกันของน้้าตาลกลูโคส โดยโครงสร้างที่เชื่อมต่อกันเป็นโครงสร้างแบบ “อัลฟ่ำ + อัลฟ่ำ” จะมีการปล่อยน้้าออกมา 1 โมเลกุล พันธะที่ใช้เชื่อมต่อกันคือ พันธะไกลโคซิดิก แบบ อัลฟ่า 1,4 (อัลฟ่า คือชี้ไปในทางเดียวกัน ส่วนเลข 1 และเลข 4 คือต้าแหน่งคาร์บอน)

ไดแซ็กคาไรด์ ไดแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยมอโนแซ็กคาไรด์ 2 โมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยพันธะ โคเวเลนต์เรียกว่าพันธะไกลโคซิดิก (glycosidic bond) ไดแซ็กคาไรด์ที่พบมาก ได้แก่ ซูโครส (sucrose) มอลโทส (maltose) และแล็กทส (lactose)

ซูโครส ประกอบด้วยกลูโคส และฟรักโทส เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แบบ − 1,2 (คาร์บอนต าแหน่งที่1 ของกลูโคสเชื่อมต่อกับคาร์บอนต าแหน่งที่ 2 ของ ฟรักโทส) ซูโครสเป็นน้ าตาลที่พบในผลไม้ และพืชต่าง ๆ เช่น น้ าตาลจากอ้อย มะพร้าว และตาลโตนด

มอลโทส มอลโทสประกอบด้วยกลูโคส โมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แบบ − 1,4 (คาร์บอนต าแหน่งที่ 1 ของกลูโคสเชื่อมต่อกับคาร์บอนต าแหน่งที่ 4 ของกลูโคสอีก โมเลกุล) มอลโทสเป็นน้ าตาลที่พบในผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่า มอลต์(malt) เช่น ข้าวมอลต์ มอลต์ข้าวกล้อง

แลกโทส แลกโทสประกอบด้วยกาแล็กโทสรวมกับกลูโคส เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกโคซิดิก แบบ β − 1,4 (คาร์บอนต าแหน่งที่ 1 ของกาแล็กโทสเชื่อมต่อคาร์บอนต าแหน่งที่ 4 ของ กลูโคส) แล็กโทสเป็นน้ าตาลที่พบในน้ านมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ านม

พอลิแซ็กคาไรด์ พอลิแซ็กคาไรด์ เป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ เกิดจากมอโนเมอร์แซ็กคา ไรด์หลายโมเลกุลเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว จ านวน บางชนิดเป็นโซ่ยาวตรง เช่น อะ ไมโลส เซลลูโลส บางชนิดมีกิ่งก้าน เช่น อะไมโลเพกทิน ไกลโคเจน

แป้ง (starch) เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยโมเลกุล 2 แบบ คือ อะไมโลส (amylose) และอะไมโลเพกทิน (Amylopectin) ซึ่งเกิดจากกลูโคสเชื่อมต่อกันเป็น สายยาว อะไมโลสเป็นพอลิเมอร์ของกลูโคสเรียงต่อกันเป็นสายยาว ไม่มีการแตกแขนง เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แบบ − 1,4 (คาร์บอนต าแหน่งที่ 1 ของกลูโคส เชื่อมต่อกับคาร์บอนต าแหน่งที่ 4 ของกลูโคสโมเลกุลถัดไป) อะไมโลสละลายน้ าได้ไม่ดี ท าปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีนให้สีน้ าเงิน

อะไมโลเพกทินเป็นพอลิเมอร์ของกลูโคสเรียงต่อกันเป็นสายยาว และมีการ แตกแขนง ส่วนที่เป็นสายยาวเกิดจากกลูโคสเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แบบ -1,4 ส่วนที่แตกแขนงเกิดจากกลูโคสเชื่อต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิกแบบ – 1,6 เมื่อท าปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีนให้ สีม่วงแดง

ไกลโคเจน เป็นพอลิแซ็กคาไรดที่เก็บสะสมในเซลล์ตับและกล้ามเนื้อของสัตว์ ประกอบด้วยกลูโคสที่ต่อกันเป็นสายยาวมีแขนงแตกกิ่งก้านเป็นสายสั้นๆ จ านวน มาก โครงสร้างของไกลโคเจนคล้ายกับอะไมโลเพกทินแต่แขนงของไกลโคเจน มากกว่า

เซลลูโลส เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยกลูโคสจ านวนที่มากมาต่อกันเป็นสายโซ่ยาวตรง คล้ายกับอะไมโลส แต่เชื่อมกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แบบ–1,4 (คาร์บอนต าแหน่ง ที่ 1 ของงกลูโคสเชื่อมต่อกันด้วยคาร์บอนต าแหน่งที่ 4 ของกลูโคสโมเลกุลต่อไป) แต่ ละสายยึดกันด้วยพันธะไฮโดรเจน เซลลูโลสไม่ละลายน้ า แต่สามารถดูดซับน้ าได้ เซลล์ลูโลสท าหน้าที่เป็นโครงสร้างของผนังเซลล์พืช

นอกจากนี้ยังมีพอลิแซ็กคาไรด์อื่น เช่น ไคทิน (chitin) พบในเปลือกกุ้ง ปู แมลง หรือ แพกทิน (pectin) พบในผนังเซลล์ เช่น ด้านในเปลือกส้มโอ ยังมีคาร์โบไฮเดรตที่มีสาย เพปไทด์เป็นส่วนประกอบ เช่น เพปทิโดไกลแคน (peptidiglycan) ซึ่งเป็น คาร์โบไฮเดรตที่ผนังเซลล์ของแบคทีเรีย

แป้งเป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่พบในเซลล์พืช โดยพืชจะเปลี่ยนกลูโคสได้จาก กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงให้อยู่ในรูปของแป้งเก็บสะสมไว้ตามส่วนต่าง ๆ เช่น เมล็ดข้าว ล าต้นสาคู รากมันส าปะหลัง รากเท้ายายม่อม