Peran dalam nutrisi manusia
Total kebutuhan kalori, atau energi, untuk seseorang tergantung pada usia, pekerjaan, dan faktor-faktor lain tetapi umumnya berkisar antara 2.000 dan 4.000 kalori per periode 24 jam (satu kalori, karena istilah ini digunakan dalam nutrisi, adalah jumlah panas diperlukan untuk menaikkan suhu 1.000 gram air dari 15 menjadi 16 ° C [59 hingga 61 ° F]; dalam konteks lain jumlah panas ini disebut kilokalori). Karbohidrat yang dapat digunakan oleh manusia menghasilkan empat kalori per gram dibandingkan dengan sembilan kalori per gram lemak dan empat per gram protein. Di daerah-daerah di dunia di mana nutrisi bersifat marjinal, proporsi tinggi (sekitar satu hingga dua pon) dari kebutuhan energi harian seseorang dapat dipasok oleh karbohidrat, dengan sebagian besar sisanya berasal dari berbagai sumber lemak.
sistem pencernaan manusia: Karbohidrat
Karbohidrat diserap sebagai monosakarida (gula sederhana seperti glukosa, fruktosa, dan galaktosa yang tidak bisa lebih jauh
Meskipun karbohidrat dapat menyusun sebanyak 80 persen dari total asupan kalori dalam makanan manusia, untuk makanan tertentu, proporsi pati terhadap karbohidrat total cukup bervariasi, tergantung pada kebiasaan yang berlaku. Di Asia Timur dan di wilayah Afrika, misalnya, di mana beras atau umbi-umbian seperti manioc menyediakan sumber makanan utama, pati dapat mencapai sebanyak 80 persen dari total asupan karbohidrat. Dalam makanan khas Barat, 33 hingga 50 persen dari asupan kalori adalah dalam bentuk karbohidrat. Sekitar setengah (yaitu, 17 hingga 25 persen) diwakili oleh pati; sepertiga lainnya dari gula meja (sukrosa) dan gula susu (laktosa); dan persentase yang lebih kecil oleh monosakarida seperti glukosa dan fruktosa, yang umum pada buah, madu, sirup, dan sayuran tertentu seperti artichoke, bawang, dan bit gula. Sisanya yang kecil terdiri dari jumlah besar, atau karbohidrat yang tidak bisa dicerna, yang terutama terdiri dari penutup luar selulosa dari biji dan tangkai serta daun sayuran. (Lihat juga nutrisi.)
Peran dalam penyimpanan energi
Pati, polisakarida cadangan energi-tanaman utama yang digunakan oleh manusia, disimpan dalam tanaman dalam bentuk butiran yang hampir bulat yang diameternya bervariasi dari sekitar tiga hingga 100 mikrometer (sekitar 0,0001 hingga 0,004 inci). Kebanyakan pati tanaman terdiri dari campuran dua komponen: amilosa dan amilopektin. Molekul glukosa yang menyusun amilosa memiliki struktur rantai lurus, atau linier. Amilopektin memiliki struktur rantai bercabang dan merupakan molekul yang agak lebih kompak. Beberapa ribu unit glukosa dapat hadir dalam molekul pati tunggal. (Dalam diagram, setiap lingkaran kecil mewakili satu molekul glukosa.)
Selain butiran, banyak tanaman memiliki sejumlah besar sel khusus, yang disebut sel parenkim, fungsi utamanya adalah penyimpanan pati; contoh tanaman dengan sel-sel ini termasuk sayuran akar dan umbi. Kandungan pati tanaman sangat bervariasi; konsentrasi tertinggi ditemukan dalam biji dan biji-bijian sereal, yang mengandung hingga 80 persen dari total karbohidrat mereka sebagai pati. Komponen amilosa dan amilopektin dari pati terjadi dalam proporsi yang bervariasi; kebanyakan spesies tanaman menyimpan sekitar 25 persen dari pati mereka sebagai amilosa dan 75 persen sebagai amilopektin. Proporsi ini dapat diubah, bagaimanapun, dengan teknik pemuliaan selektif, dan beberapa varietas jagung telah dikembangkan yang menghasilkan hingga 70 persen dari pati mereka sebagai amilosa, yang lebih mudah dicerna oleh manusia daripada amilopektin.
Selain pati, beberapa tanaman (misalnya, artichoke Yerusalem dan daun rumput tertentu, terutama rumput gandum) membentuk polisakarida penyimpanan yang terdiri dari unit fruktosa daripada glukosa. Meskipun fruktosa polisakarida dapat dipecah dan digunakan untuk menyiapkan sirup, mereka tidak dapat dicerna oleh hewan yang lebih tinggi.
Pati tidak dibentuk oleh hewan; sebaliknya, mereka membentuk polisakarida yang terkait erat, glikogen. Hampir semua sel hewan vertebrata dan invertebrata, serta banyak jamur dan protozoa, mengandung beberapa glikogen; konsentrasi tinggi zat ini ditemukan di sel hati dan otot hewan tingkat tinggi. Struktur keseluruhan glikogen, yang merupakan molekul sangat bercabang yang terdiri dari unit glukosa, memiliki kemiripan dangkal dengan komponen amilopektin pati, meskipun rincian struktur glikogen berbeda secara signifikan. Dalam kondisi stres atau aktivitas otot pada hewan, glikogen dengan cepat dipecah menjadi glukosa, yang kemudian digunakan sebagai sumber energi. Dengan cara ini, glikogen bertindak sebagai cadangan karbohidrat langsung. Selain itu, jumlah glikogen yang hadir pada waktu tertentu, terutama di hati, secara langsung mencerminkan keadaan gizi hewan. Ketika persediaan makanan yang cukup tersedia, baik cadangan glikogen dan lemak tubuh meningkat, tetapi ketika persediaan makanan menurun atau ketika asupan makanan turun di bawah kebutuhan energi minimum, cadangan glikogen habis cukup cepat, sedangkan cadangan lemak digunakan pada tingkat lebih lambat.
Peran dalam struktur tumbuhan dan hewan
Sedangkan pati dan glikogen merupakan cadangan utama polisakarida makhluk hidup, sebagian besar karbohidrat yang ditemukan di alam terjadi sebagai komponen struktural dalam dinding sel tanaman. Karbohidrat dalam dinding sel tanaman umumnya terdiri dari beberapa lapisan berbeda, salah satunya mengandung konsentrasi selulosa yang lebih tinggi daripada yang lain. Sifat fisik dan kimia selulosa sangat berbeda dari komponen amilosa pati.
Pada sebagian besar tanaman, dinding sel setebal 0,5 mikrometer dan mengandung campuran selisosa, polisakarida yang mengandung pentosa (pentosa), dan bahan mirip plastik inert (secara kimia tidak reaktif) yang disebut lignin. Jumlah selulosa dan pentosan dapat bervariasi; kebanyakan tanaman mengandung antara 40 dan 60 persen selulosa, meskipun jumlah yang lebih tinggi terdapat dalam serat kapas.
Polisakarida juga berfungsi sebagai komponen struktural utama pada hewan. Kitin, yang mirip dengan selulosa, ditemukan pada serangga dan arthropoda lainnya. Polisakarida kompleks lainnya mendominasi dalam jaringan struktural hewan yang lebih tinggi.
