תפקיד בתזונה אנושית
דרישת הקלוריות או האנרגיה הכוללת לאדם תלויה בגיל, בעיסוק ובגורמים אחרים, אך בדרך כלל נע בין 2,000 ל -4,000 קלוריות לתקופה של 24 שעות (קלוריה אחת, כפי שמונח זה משמש בתזונה, היא כמות החום הכרחי להעלאת הטמפרטורה של 1,000 גרם מים מ- 15 ל- 16 מעלות צלזיוס; בהקשרים אחרים כמות החום הזו נקראת קילוקלוריה). פחמימות שיכולות לשמש בני אדם מייצרות ארבע קלוריות לגרם לעומת תשעה קלוריות לגרם שומן וארבע לגרם חלבון. באזורים בעולם בהם התזונה היא שולית, יכול להיות שמספר גבוה של פחמימות יעמוד על כמות גבוהה (בערך קילוגרם לשני קילוגרם) מצריכת האנרגיה היומית של האדם, כאשר מרבית השאר מגיעים ממגוון מקורות שומן.
מערכת העיכול האנושית: פחמימות
פחמימות נספגות כמונוסכרידים (סוכרים פשוטים כמו גלוקוז, פרוקטוז וגלקטוז שלא יכולים להיות רחוקים יותר
למרות שפחמימות עשויות להרכיב עד 80 אחוז מכלל הצריכה הקלורית בתזונה האנושית, עבור תזונה מסוימת, שיעור העמילן לסך הפחמימות הוא משתנה למדי, תלוי במנהגים השוררים. במזרח אסיה ובאזורים באפריקה, למשל, בהם אורז או פקעות כמו מניוק מספקים מקור מזון עיקרי, עמילן עשוי להוות עד 80 אחוז מכלל צריכת הפחמימות. בתזונה מערבית טיפוסית, 33 עד 50 אחוז מצריכת הקלוריות הם בצורת פחמימה. כמחצית (כלומר 17 עד 25 אחוזים) מיוצגת על ידי עמילן; שליש נוסף על ידי סוכר שולחן (סוכרוז) וסוכר חלב (לקטוז); ואחוזים קטנים יותר על ידי מונוסכרידים כמו גלוקוז ופרוקטוז, הנפוצים בפירות, דבש, סירופים וירקות מסוימים כמו ארטישוק, בצל וסלק סוכר. השארית הקטנה מורכבת מפחמימות בתפזורת, או בלתי ניתנת לעיכול, הכוללת בעיקר את החיפוי התאית של הזרעים ואת הגבעולים והעלים של הירקות. (ראה גם תזונה.)
תפקיד באחסון אנרגיה
עמילנים, הפוליסכרידים העיקריים בשמורת אנרגיה המשמשת בני אדם, מאוחסנים בצמחים בצורה של גרגירים כמעט כדוריים המשתנים בקוטר שלהם כשלושה עד 100 מיקרומטר (בערך 0.0001 עד 0.004 אינץ '). רוב העמילנים הצמחיים מורכבים מתערובת של שני מרכיבים: עמילוזה ועמילופקטין. מולקולות הגלוקוז המרכיבות אמילוזה הן בעלות מבנה ישר או או ליניארי. אמילופקטין הוא בעל מבנה מסועף והינו מולקולה מעט יותר קומפקטית. כמה אלפי יחידות גלוקוז עשויות להימצא במולקולת עמילן אחת. (בתרשים, כל עיגול קטן מייצג מולקולת גלוקוז אחת.)
בנוסף לגרגירים, בצמחים רבים יש מספר רב של תאים מיוחדים, המכונים תאים parenchymatous, שתפקידם העיקרי הוא אגירת עמילן; דוגמאות לצמחים עם תאים אלה כוללות ירקות שורש ופקעות. תכולת העמילן של הצמחים משתנה במידה ניכרת; הריכוזים הגבוהים ביותר נמצאים בזרעים ובדגני דגנים המכילים עד 80 אחוז מכלל הפחמימות שלהם כעמילן. מרכיבי העמילוזה והעמילופקטין של עמילן מתרחשים בפרופורציות משתנות; מרבית מיני הצמחים מאחסנים כ 25 אחוז מהעמילן שלהם כעמילוזה ו 75 אחוז כעמילופקטין. עם זאת, ניתן לשנות את הפרופורציה על ידי טכניקות רבייה בררניות, ופותחו כמה סוגים של תירס המייצרים עד 70 אחוז מהעמילן שלהם כעמילוז, שמתעכל על ידי בני אדם ביתר קלות מאשר אמילופקטין.
בנוסף לעמילנים, ישנם צמחים (למשל הארטישוק הירושלמי ועלים של עשבים מסוימים, במיוחד עשב שיפון), מהווים פוליסכרידים אחסון המורכבים מיחידות פרוקטוז ולא גלוקוזה. למרות שניתן לפרק את הפוליסכרידים של הפרוקטוז ולהשתמש בהם להכנת סירופים, לא ניתן לעכל אותם על ידי בעלי חיים גבוהים יותר.
עמילנים אינם נוצרים על ידי בעלי חיים; במקום זאת הם יוצרים פוליסכריד שקשור קשר הדוק, גליקוגן. כמעט כל תאי בעלי החיים בעלי החוליות וחסרי החוליות, כמו גם אלה של פטריות רבות ופרוטוזואנים, מכילים מעט גליקוגן; ריכוזים גבוהים במיוחד של חומר זה נמצאים בכבד ובתאי השריר של בעלי חיים גבוהים יותר. למבנה הכללי של הגליקוגן, שהוא מולקולה מסועפת ביותר המורכבת מיחידות גלוקוז, יש דמיון שטחי לזה של מרכיב העמילופקטין בעמילן, אם כי הפרטים המבניים של הגליקוגן שונים באופן משמעותי. בתנאים של לחץ או פעילות שרירית בבעלי חיים, הגליקוגן מתפרק במהירות לגלוקוז, שמשמש לאחר מכן כמקור אנרגיה. באופן זה הגליקוגן משמש כשמורת פחמימות מיידית. יתר על כן, כמות הגליקוגן הקיימת בכל זמן נתון, במיוחד בכבד, משקפת ישירות את מצבו התזונתי של בעל חיים. כאשר זמינים אספקת מזון מספקת, הן גליקוזן והן רזרבות השומן בגוף גדלות, אך כאשר אספקת המזון פוחתת או כאשר צריכת המזון יורדת מתחת לדרישות האנרגיה המינימליות, עתודות הגליקוגן מתרוקנות די מהר, ואילו אלו של שומן משמשות ב קצב איטי יותר.
תפקיד במבנה הצמח ובעלי החיים
בעוד עמילנים וגליקוגן מייצגים את הפוליסכרידים העיקריים של היצורים החיים, רוב הפחמימות שנמצאות בטבע מתרחשות כמרכיבים מבניים בדפנות התא של צמחים. פחמימות בדפנות התא הצמחיות בדרך כלל מורכבות מכמה שכבות שונות, שאחת מהן מכילה ריכוז גבוה יותר של תאית לעומת האחרות. התכונות הפיזיקליות והכימיות של התאית שונות באופן שונה מאלה של רכיב העמילוז בעמילן.
ברוב הצמחים עובי דופן התא בעובי של 0.5 מיקרומטר ומכיל תערובת של תאית, פוליסכרידים המכילים פנטוזה (פנטוזנים), וחומר אינרטי (שאינו ריאקטיבי מבחינה כימית), דמוי פלסטיק המכונה ליגנין. כמויות התאית והפנטוסאן עשויות להשתנות; מרבית הצמחים מכילים בין 40 ל 60 אחוז תאית, אם כי כמויות גדולות יותר קיימות בסיבי הכותנה.
פוליסכרידים מתפקדים גם כמרכיבים מבניים עיקריים בבעלי חיים. צ'יטין, הדומה לתאית, נמצא בחרקים ובפרוקי רגליים אחרים. פוליסכרידים מורכבים אחרים שולטים ברקמות המבניות של בעלי חיים גבוהים יותר.
