DISACCHARIDES: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, VÍ DỤ, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Các disaccharide là carbohydrate còn được gọi là đường đôi. Chúng có chức năng quan trọng trong chế độ ăn uống của con người như là nguồn năng lượng chính. Chúng có thể có nguồn gốc thực vật, chẳng hạn như sucrose của đường mía và maltose hiện có, và có nguồn gốc động vật như lactose có trong sữa của động vật có vú, trong số những loại khác.

Carbohydrate hoặc đường là cái gọi là carbohydrate hoặc carbohydrate, là những chất hòa tan trong nước bao gồm carbon, oxy và hydro với công thức hóa học chung là (CH2O) n.

Biểu diễn cấu trúc của disaccharide Lactose (Nguồn: Telliott tại Wikipedia tiếng Anh qua Wikimedia Commons)

Carbohydrate là chất hữu cơ phong phú nhất trong tự nhiên và có trong tất cả các loại thực vật. Xenluloza tạo nên cấu trúc của thành tế bào thực vật là một loại carbohydrate, giống như tinh bột trong ngũ cốc và củ.

Chúng cũng được tìm thấy trong tất cả các mô động vật, chẳng hạn như máu và sữa của động vật có vú.

Carbohydrate được phân loại thành: (1) monosaccharide, không thể thủy phân thành carbohydrate đơn giản hơn; (2) trong các đisaccarit, khi thủy phân tạo ra hai monosaccarit; (3) trong oligosaccharide, cho 3-10 monosaccharide bằng cách thủy phân và (4) trong polysaccharide, mà sự thủy phân của chúng tạo ra hơn 10 monosaccharide.

Tinh bột, xenlulozơ và glycogen là polisaccarit. Các disaccharide có tầm quan trọng sinh lý ở người và các động vật khác là sucrose, maltose và lactose.

Đặc điểm và cấu trúc

Là carbohydrate, disaccharide bao gồm carbon, oxy và hydro. Nói chung, oxy và hydro trong cấu trúc của hầu hết cacbohydrat đều có tỷ lệ tương tự như trong nước, tức là cứ mỗi oxy thì có hai hydro.

Đó là lý do tại sao chúng được gọi là "carbohydrate hay chất đường bột." Về mặt hóa học, carbohydrate có thể được định nghĩa là aldehyde polyhydroxyl hóa (R-CHO) hoặc xeton (R-CO-R).

Anđehit và xeton có một nhóm cacbonyl (C = O). Trong anđehit, nhóm này được gắn với ít nhất một hydro và trong xeton, nhóm cacbonyl này không gắn với hydro.

Disaccharide là hai monosaccharide liên kết với nhau bằng một liên kết glycosidic.

Các disaccharide như maltose, sucrose và lactose, khi đun nóng với axit loãng hoặc bằng tác dụng của enzym, sẽ thủy phân và tạo ra các thành phần monosaccharide của chúng. Sucrose tạo ra glucose và fructose, maltose tạo ra hai glucose và lactose thành galactose và glucose.

Ví dụ

Saccharose

Sucrose là loại đường phong phú nhất trong tự nhiên và được tạo thành từ các monosaccharide glucose và fructose. Nó được tìm thấy trong nước ép của các loại thực vật như củ cải đường, mía, lúa miến, dứa, cây phong và ở mức độ thấp hơn quả chín và nước của nhiều loại rau. Disaccharide này dễ bị lên men do tác động của nấm men.

Đường lactose

Đường lactose, hay đường sữa, được tạo thành từ galactose và glucose. Sữa động vật có vú có nhiều đường lactose và cung cấp chất dinh dưỡng cho trẻ sơ sinh.

Hầu hết các động vật có vú chỉ có thể tiêu hóa đường lactose khi còn nhỏ, và chúng mất khả năng này khi trưởng thành. Trên thực tế, những người có thể tiêu hóa các sản phẩm từ sữa khi trưởng thành có một đột biến cho phép họ làm như vậy.

Đây là lý do tại sao rất nhiều người không dung nạp lactose; Con người, giống như các động vật có vú khác, không có khả năng tiêu hóa lactose trong thời kỳ sơ sinh cho đến khi đột biến này xuất hiện trong một số quần thể khoảng 10.000 năm trước.

Ngày nay, số người không dung nạp lactose rất khác nhau giữa các dân số, từ 10% ở Bắc Âu đến 95% ở các vùng của châu Phi và châu Á. Chế độ ăn uống truyền thống của các nền văn hóa khác nhau phản ánh điều này trong lượng sản phẩm sữa được tiêu thụ.

Maltose

Maltose bao gồm hai đơn vị glucose và được hình thành khi enzyme amylase thủy phân tinh bột có trong thực vật. Trong quá trình tiêu hóa, amylase nước bọt và amylase tuyến tụy (amylopepsin) phân hủy tinh bột, sinh ra sản phẩm trung gian là maltose.

Disaccharide này có trong xi-rô đường ngô, đường mạch nha và lúa mạch nảy mầm và có thể dễ dàng lên men nhờ tác dụng của nấm men.

Trehalose

Trehalose cũng được tạo thành từ hai phân tử glucose giống như maltose, nhưng các phân tử được liên kết khác nhau. Nó được tìm thấy trong một số loài thực vật, nấm và động vật như tôm và côn trùng.

Đường trong máu của nhiều loài côn trùng, chẳng hạn như ong, châu chấu và bướm, được tạo thành từ trehalose. Họ sử dụng nó như một phân tử lưu trữ hiệu quả cung cấp năng lượng nhanh chóng cho chuyến bay khi nó bị hỏng.

Chitobiosa

Nó bao gồm hai phân tử glucosamine liên kết. Về mặt cấu trúc, nó rất giống với cellobiose, ngoại trừ nó có một nhóm N-acetylamino trong đó cellobiose có một nhóm hydroxyl.

Nó được tìm thấy trong một số vi khuẩn, và nó được sử dụng trong nghiên cứu sinh hóa để nghiên cứu hoạt động của enzym.

Nó cũng được tìm thấy trong kitin, thành phần tạo nên các bức tường của nấm, bộ xương ngoài của côn trùng, động vật chân đốt và động vật giáp xác, và cũng được tìm thấy trong cá và động vật chân đầu như bạch tuộc và mực.

Cellobiose (glucose + glucose)

Cellobiose là sản phẩm của quá trình thủy phân cellulose hoặc các vật liệu giàu cellulose, chẳng hạn như giấy hoặc bông. Nó được hình thành bằng cách nối hai phân tử beta-glucose bằng liên kết β (1 → 4)

Lactulose (galactose + fructose)

Lactulose là một loại đường tổng hợp (nhân tạo) không được cơ thể hấp thụ mà phân hủy trong ruột kết thành các sản phẩm hấp thụ nước trong ruột kết, do đó làm mềm phân. Công dụng chính của nó là điều trị táo bón.

Nó cũng được sử dụng để giảm nồng độ amoniac trong máu ở những người bị bệnh gan, vì lactulose hấp thụ amoniac trong ruột kết (loại bỏ nó khỏi cơ thể).

Isomaltose (glucose + glucose Isomaltase)

Trehalulose là một loại đường nhân tạo, một disaccharide bao gồm glucose và fructose được liên kết bởi một liên kết glycosidic alpha (1-1).

Nó được tạo ra trong quá trình sản xuất isomaltulose từ sucrose. Trong lớp niêm mạc của ruột non, enzyme isomaltase phân hủy trehalulose thành glucose và fructose, sau đó được hấp thụ ở ruột non. Trehalulose có hiệu lực gây sâu răng thấp.

Chitobiosa

Nó là đơn vị lặp lại disaccharide trong chitin, khác với cellobiose chỉ ở chỗ có nhóm N-acetylamino trên carbon-2 thay vì nhóm hydroxyl. Tuy nhiên, dạng không acetyl hóa thường còn được gọi là chitobiose.

Lactitol

Nó là một rượu kết tinh C12H24O11 thu được bằng cách hydro hóa lactose. Nó là một chất tương tự disaccharide của lactulose, được sử dụng làm chất tạo ngọt. Nó cũng là một loại thuốc nhuận tràng và được sử dụng để điều trị táo bón.

Turanose

Một hợp chất hữu cơ khử disaccharide có thể được vi khuẩn và nấm sử dụng làm nguồn cacbon.

Melibiosa

Đường disaccharide (C12H22O11) được hình thành bằng cách thủy phân một phần raffinose.

Xylobiose

Một đisaccarit gồm hai chất dư xyloza.

Ngạt thở

Một disaccharide có trong một soforolipid.

Gentiobiosa

Gentiobiose là một disaccharide bao gồm hai đơn vị D-glucose được liên kết với nhau bằng liên kết glycosidic loại β (1 → 6). Gentiobiose có nhiều đồng phân khác nhau bởi bản chất của liên kết glycosidic nối hai đơn vị glucose.

Leucrose

Nó là một glycosylfructose bao gồm một gốc α-D-glucopyranosyl liên kết với D-fructopyranose thông qua một liên kết (1 → 5). Một đồng phân của sucrose.

Công viêc hằng ngày

Nó là một disaccharide có trong glycoside.

Caroliniaside A

Oligosaccharide chứa hai đơn vị monosaccharide liên kết với nhau bằng liên kết glycosidic.

Sự hấp thụ

Ở người, các disaccharid hoặc polysaccharid ăn vào như tinh bột và glycogen được thủy phân và hấp thụ dưới dạng monosaccharid trong ruột non. Các monosaccharid ăn vào được hấp thụ như vậy.

Ví dụ, đường fructose khuếch tán thụ động vào tế bào ruột và hầu hết được chuyển thành glucose trước khi đi vào máu.

Lactase, maltase và sucrase là các enzym nằm ở biên giới bên trong của các tế bào của ruột non, chịu trách nhiệm cho sự thủy phân của lactose, maltose và sucrose tương ứng.

Lactase được sản xuất bởi trẻ sơ sinh, nhưng trong một số quần thể, nó không còn được tổng hợp bởi tế bào ruột trong suốt cuộc đời trưởng thành.

Do không có men lactase, đường lactose vẫn tồn tại trong ruột và kéo theo nước bằng cách thẩm thấu vào lòng ruột. Khi đến ruột kết, lactose bị phân huỷ do lên men bởi vi khuẩn trong đường tiêu hoá, tạo ra CO2 và các axit khác nhau. Khi tiêu thụ sữa, sự kết hợp giữa nước và CO2 này gây ra tiêu chảy, và điều này được gọi là không dung nạp lactose.

Glucose và galactose được hấp thu theo cơ chế phụ thuộc natri chung. Đầu tiên, có một sự vận chuyển tích cực của natri để loại bỏ natri từ tế bào ruột qua màng đáy vào máu. Điều này làm giảm nồng độ natri trong tế bào ruột, tạo ra một gradient natri giữa lòng ruột và bên trong tế bào ruột.

Khi gradient này được tạo ra, lực sẽ đẩy natri cùng với glucose hoặc galactose vào tế bào. Trong thành ruột non, có một chất đồng vận chuyển Na + / glucose, Na + / galactose (một chất giao hưởng) phụ thuộc vào nồng độ natri cho sự xâm nhập của glucose hoặc galactose.

Nồng độ Na + trong lòng ống tiêu hóa càng cao thì dòng glucose hoặc galactose càng lớn. Nếu không có natri hoặc nồng độ của nó trong lòng ống rất thấp, glucose và galactose sẽ không được hấp thụ đầy đủ.

Ví dụ, ở vi khuẩn như E. Coli, thường lấy năng lượng từ glucose, khi không có carbohydrate này trong môi trường, chúng có thể sử dụng lactose và do đó chúng tổng hợp một loại protein chịu trách nhiệm vận chuyển tích cực lactose được gọi là lactose permease, do đó xâm nhập lactose mà không bị thủy phân trước đó.

Đặc trưng

Các disaccharide ăn vào cơ thể động vật tiêu thụ chúng dưới dạng monosaccharide. Trong cơ thể người, chủ yếu ở gan, mặc dù nó cũng xuất hiện ở các cơ quan khác, nhưng các monosaccharide này được tích hợp vào các chuỗi chuyển hóa tổng hợp hoặc dị hóa khi cần thiết.

Thông qua quá trình dị hóa (phân hủy), các carbohydrate này tham gia vào quá trình sản xuất ATP. Trong quá trình tổng hợp, chúng tham gia vào quá trình tổng hợp polysaccharid như glycogen và do đó tạo thành nguồn dự trữ năng lượng có trong gan, trong cơ xương và nhiều cơ quan khác.

Chúng cũng tham gia vào quá trình tổng hợp nhiều glycoprotein và glycolipid nói chung.

Mặc dù disaccharide, giống như tất cả các loại carbohydrate ăn vào, có thể là nguồn năng lượng cho con người và động vật, nhưng chúng tham gia vào nhiều chức năng hữu cơ khi tạo thành một phần cấu trúc của màng tế bào và glycoprotein.

Ví dụ, glucosamine là thành phần cơ bản của axit hyaluronic và heparin.

Của lactose và các dẫn xuất của nó

Đường lactose có trong sữa và các dẫn xuất của nó là nguồn cung cấp galactose quan trọng nhất. Galactose có tầm quan trọng lớn vì nó là một phần của cerebroside, ganglioside và mucoprotein, là những thành phần thiết yếu của màng tế bào thần kinh.

Lactose và sự hiện diện của các loại đường khác trong chế độ ăn uống hỗ trợ sự phát triển của hệ vi khuẩn đường ruột, rất cần thiết cho chức năng tiêu hóa.

Galactose cũng tham gia vào hệ thống miễn dịch vì nó là một trong những thành phần của nhóm ABO trong thành tế bào hồng cầu.

Glucose, sản phẩm của quá trình tiêu hóa lactose, sucrose hoặc maltose, có thể đi vào cơ thể theo con đường tổng hợp pentose, đặc biệt là tổng hợp ribose cần thiết cho quá trình tổng hợp axit nucleic.

Trong thực vật

Ở phần lớn thực vật bậc cao, disaccharid được tổng hợp từ triose photphat từ chu trình giảm cacbon quang hợp.

Những cây này chủ yếu tổng hợp sucrose và vận chuyển nó từ dịch bào đến rễ, hạt và lá non, tức là đến những vùng cây không sử dụng quang hợp một cách đáng kể.

Do đó, sucrose được tổng hợp theo chu trình giảm cacbon quang hợp và một đường có nguồn gốc từ sự phân giải tinh bột được tổng hợp bởi quá trình quang hợp và được tích lũy trong lục lạp, là hai nguồn năng lượng về đêm cho thực vật.

Một chức năng khác được biết đến của một số disaccharide, đặc biệt là maltose, là tham gia vào cơ chế truyền tín hiệu hóa học đến động cơ trùng roi của một số vi khuẩn.

Trong trường hợp này, đầu tiên maltose liên kết với một protein và phức hợp này sau đó liên kết với đầu dò; kết quả của sự liên kết này, một tín hiệu nội bào được tạo ra hướng đến hoạt động vận động của trùng roi.

Người giới thiệu

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Sinh học Tế bào cần thiết. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Fox, SI (2006). Sinh lý học con người (xuất bản lần thứ 9). New York, Mỹ: Nhà xuất bản McGraw-Hill.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Giáo trình Sinh lý Y học (xuất bản lần thứ 11). Elsevier Inc.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Hóa sinh minh họa của Harper (ấn bản thứ 28). McGraw-Hill y tế.
5. Rawn, JD (1998). Hóa sinh. Burlington, Massachusetts: Nhà xuất bản Neil Patterson.