HETEROPOLYSACCHARIDES: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2025

Các heteropolysaccharides hoặc heteroglycans là một nhóm các carbohydrate phức tạp được phân loại trong nhóm các polysaccharides, trong đó bao gồm tất cả các carbohydrate được thành lập với hơn 10 đơn vị monosaccharide các loại khác nhau của các loại đường.

Hầu hết các heteropolysaccharide được tổng hợp trong tự nhiên thường chỉ chứa hai monosaccharide khác nhau. Trong khi đó, các heteropolysaccharide tổng hợp thường có ba hoặc nhiều đơn vị monosaccharide khác nhau.

Ví dụ về đơn vị cơ bản của một heteropolysaccharide (Nguồn: Ccostell qua Wikimedia Commons)

Heteropolysaccharid là các đại phân tử thực hiện các chức năng cần thiết cho sự sống. Chúng bao gồm nhiều đơn phân đường khác nhau (monosaccharide), liên kết lặp đi lặp lại với nhau bằng các liên kết glycosidic của nhiều loại khác nhau.

Trong số các carbohydrate phức hợp được tìm thấy thường xuyên nhất trong tự nhiên là hemicellulose, pectins và agar-agar, và hầu hết trong số này là polysaccharide được quan tâm thương mại trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Trong bối cảnh y tế, các heteropolysaccharid được nghiên cứu nhiều nhất là của mô liên kết, của các nhóm máu, những chất liên kết với glycoprotein như γ-globulin và glycolipid bao phủ tế bào thần kinh trong hệ thần kinh trung ương.

Qua nhiều năm và với những tiến bộ khoa học, các kỹ thuật khác nhau đã được phát triển để nghiên cứu các heteropolysaccharide, thường liên quan đến sự phân hủy chúng thành các monosaccharide cấu thành và phân tích riêng lẻ của chúng.

Các kỹ thuật tách này khác nhau đối với từng loại carbohydrate và phụ thuộc vào các đặc tính vật lý và hóa học của từng loại carbohydrate. Tuy nhiên, sắc ký là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất để phân tích các heteropolysaccharide.

Đặc điểm và cấu trúc

Heteropolysaccharide là các polyme mạch thẳng hoặc phân nhánh bao gồm các đơn vị lặp lại của hai hoặc nhiều monosaccharide khác nhau. Cần phải lưu ý rằng các monosaccharid này có thể có hoặc không theo cùng một tỷ lệ.

Heteropolysaccharide có cấu trúc phức tạp, với cấu trúc liên kết phân nhánh nói chung và ở trạng thái ban đầu, chúng có hình thái không đối xứng và hơi vô định hình.

Các đơn vị lặp lại tạo nên các heteropolysaccharid (monosaccharid, disaccharid, hoặc oligosaccharid) được liên kết với nhau bằng liên kết α- hoặc β-glucosidic. Trong các đơn vị này, người ta thường quan sát thấy các biến đổi hoặc thay thế như các nhóm metyl và acetyl và các nhóm khác, đặc biệt là ở các nhánh.

Hơn nữa, sự liên kết của một số phân tử nhất định với các heteropolysaccharide có thể tạo ra điện tích ròng sau này, có chức năng sinh lý quan trọng trong các loại tế bào khác nhau.

Carbohydrate của vi khuẩn

Các heteropolysaccharide của vi sinh vật bao gồm các đơn vị lặp lại của ba đến tám monosaccharide có thể là mạch thẳng hoặc phân nhánh. Chúng thường bao gồm các monosaccharide D-glucose, D-galactose và L-rhamnose với tỷ lệ khác nhau.

Có thể thu được đường fucose, mannose, ribose, fructose, monosaccharide và monosaccharide được thay thế bằng glycerol và những chất khác, mặc dù ở mức độ thấp hơn.

Đặc trưng

Thông thường, các heteropolysaccharid có chức năng như hỗ trợ ngoại bào cho các sinh vật thuộc mọi giới, từ vi khuẩn đến con người. Những loại đường này, cùng với protein dạng sợi, là những thành phần quan trọng nhất của chất nền ngoại bào ở động vật và của lớp màng trung gian ở thực vật.

Heteropolysaccharid thường được tìm thấy khi kết hợp với protein để tạo thành proteoglycan, glycosaminoglycans và thậm chí mucopolysaccharid. Chúng thực hiện các chức năng khác nhau, từ điều chỉnh sự hấp thụ nước, hoạt động như một loại "xi măng" tế bào và hoạt động như một chất bôi trơn sinh học, trong số nhiều chức năng khác.

Heteropolysaccharid trong các mô liên kết có các nhóm axit trong cấu trúc của chúng. Chúng hoạt động như cầu nối giữa các phân tử nước và các ion kim loại. Dị trùng hợp phổ biến nhất trong các mô này là axit uronic với các chất thay thế sulfat.

Proteoglycan có thể được tìm thấy như các yếu tố cấu trúc của màng sinh chất, hoạt động như các cơ quan thụ cảm trong việc tiếp nhận các kích thích trên bề mặt của màng tế bào và kích thích các cơ chế phản ứng bên trong.

Globulin là glycoprotein là một phần của hệ thống miễn dịch của nhiều loài động vật và hệ thống nhận biết của chúng dựa trên phần của các heteropolysaccharid mà chúng có ở lớp ngoài cùng.

Heparin có chức năng chống đông máu và là mucoglacan sử dụng disaccharide với các nhóm thế sulfat để giảm điện tích âm của chúng và can thiệp vào sự kết hợp giữa thrombin và tiểu cầu, thúc đẩy sự liên kết của các antithrombins và bất hoạt prothrombins.

Ví dụ

Hemicellulose

Thuật ngữ này bao gồm một nhóm các heteropolysaccharide bao gồm các monosaccharide như glucose, xylose, mannose, arabinose, galactose và các axit uronic khác nhau trong cấu trúc của chúng. Tuy nhiên, cấu trúc phổ biến nhất là các polyme mạch thẳng của xylanes và xyloglycan được liên kết bằng liên kết β-1,4.

Những dị polysaccharid này có rất nhiều trong thành tế bào của thực vật. Chúng cũng có thể hòa tan trong các dung dịch kiềm đậm đặc và một số loại phát triển thành dạng sợi, nơi chúng hoạt động như chất xi măng trong mô thực vật.

Pectin

Pectin là polysaccharid của lớp giữa giữa thành tế bào có nguồn gốc sơ cấp ở thực vật. Thành phần chính của nó là axit D-galacturonic được liên kết bằng liên kết α-D-1,4, trong đó một số cacboxyl có thể được este hóa với các nhóm metyl.

Đây là loại đường có khả năng polyme hóa dễ dàng khi tiếp xúc với metyl este và các loại đường khác như galactose, rabbinose và rhamnose. Chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm để tạo độ cứng cho một số sản phẩm như mứt, chất ủ và kẹo cao su có đường.

Heparin

Nó là một chất chống đông máu được sản xuất trong máu và trong các cơ quan khác nhau như phổi, thận, gan và lá lách của động vật. Nó được tạo thành từ 12 đến 50 lần lặp lại của axit D-glucuronic hoặc axit L-iduronic và N -acetyl-D-glucosamine. Heparin là polysaccharid thuộc loại glycosaminoglycan có điện tích âm mạnh.

Heparin có tầm quan trọng lớn trong công nghiệp và được thu nhận nhân tạo từ kỹ thuật di truyền ở vi khuẩn hoặc tự nhiên từ phổi của gia súc hoặc niêm mạc ruột của lợn.

Axit hyaluronic

Đây là một trong những loại thuốc được sử dụng nhiều nhất trong ngành thẩm mỹ như một chất bôi trơn do đặc tính nhớt, đàn hồi và lưu biến của nó. Nó được sử dụng như một chất bôi trơn mắt, một chất giảm sốc trong các khớp và để trì hoãn quá trình lão hóa, vì nó làm giảm hoạt động của các tế bào trong chu kỳ tế bào.

Nó là một polyme thuộc nhóm glycosaminoglycans và bao gồm axit D-glucuronic và N -acetyl-D-glucosamine, được liên kết với nhau bằng liên kết β-1,3. Nó được tìm thấy trong hầu hết các tế bào nhân sơ và nhân thực, đặc biệt là trong các mô liên kết và da của động vật.

Người giới thiệu

1. Delgado, LL và Masuelli, M. (2019). Polysaccharides: Khái niệm và phân loại. Evolution in Polymer Technology Journal, 2 (2), 2–7.
2. Huber, KC và BeMiller, JN (2018). Carbohydrate. Trong Hóa học hữu cơ (trang 888-928). Elsevier Inc.
3. Davison, E. (1999). Bách khoa toàn thư Britannica. Truy cập ngày 14 tháng 8 năm 2019, từ www.britannica.com/science/carbohydrate/
4. Huber, KC và BeMiller, JN (2018). Carbohydrate. Trong Hóa học hữu cơ (trang 888-928). Elsevier Inc.
5. Đại học Maine. (nd). Truy cập ngày 14 tháng 8 năm 2019, từ www.umaine.edu