HOMOPOLYSACCHARIDES: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, VÍ DỤ - SINH HỌC - 2025

Các homopolysaccharides hoặc homoglycans là một nhóm các carbohydrate phức tạp được phân loại trong nhóm các polysaccharides. Chúng bao gồm tất cả các loại carbohydrate có hơn mười đơn vị của cùng một loại đường.

Polysaccharid là các đại phân tử thiết yếu bao gồm nhiều đơn phân đường (monosaccharid) liên kết nhiều lần với nhau bằng các liên kết glycosidic. Các đại phân tử này đại diện cho nguồn tài nguyên thiên nhiên tái tạo lớn nhất trên trái đất.

Ví dụ về đơn vị cơ bản của homopolysaccharide glucan (Nguồn: Homopolysaccharide.svg: * Homopolysaccharide.jpg: Ccostellderin Sản phẩm dẫn xuất: Odysseus1479 (nói chuyện) sản phẩm dẫn xuất: Odysseus1479 qua Wikimedia Commons)

Các ví dụ điển hình về homopolysaccharid là tinh bột và xenlulo có một lượng lớn trong mô động thực vật và glycogen.

Các homopolysaccharid phổ biến nhất và quan trọng nhất trong tự nhiên được tạo thành từ các gốc D-glucose, tuy nhiên, có các homopolysaccharid được tạo thành từ fructose, galactose, mannose, arabinose và các loại đường tương tự khác hoặc các dẫn xuất của chúng.

Cấu trúc, kích thước, chiều dài và trọng lượng phân tử của chúng rất thay đổi và có thể được xác định bằng cả loại monosaccharide tạo nên chúng, cũng như các liên kết mà các monosaccharide này liên kết với nhau và sự hiện diện hay vắng mặt của các nhánh.

Chúng có nhiều chức năng trong các sinh vật nơi chúng được tìm thấy, trong đó nổi bật là dự trữ năng lượng và cấu trúc tế bào và cơ quan vĩ mô của nhiều loài thực vật, động vật, nấm và vi sinh vật.

Đặc điểm và cấu trúc

Đối với hầu hết các polysaccharid, homopolysaccharid là các chất tạo màng sinh học rất đa dạng cả về chức năng và cấu trúc.

Chúng là những đại phân tử có trọng lượng phân tử lớn phụ thuộc chủ yếu vào số lượng monome hoặc monosaccharide tạo nên chúng, và chúng có thể thay đổi từ hàng chục đến hàng nghìn. Tuy nhiên, trọng lượng phân tử nói chung là không xác định.

Các homopolysaccharid phổ biến nhất trong tự nhiên bao gồm các gốc glucose liên kết với nhau bằng các liên kết glucosidic loại α hoặc loại β, mà chức năng của chúng phụ thuộc rất nhiều.

Các liên kết α-glucosidic chiếm ưu thế trong các homopolysaccharid dự trữ, vì chúng dễ dàng bị thủy phân bằng enzym. Mặt khác, các liên kết β-glucosidic khó bị thủy phân và thường gặp trong các homopolysaccharid có cấu trúc.

Đặc điểm của các monosaccharide cấu thành

Trong tự nhiên, người ta thường thấy rằng các polysaccharid, bao gồm homopolysaccharid, được cấu tạo từ các đơn phân đường có cấu trúc mạch vòng và trong đó một trong các nguyên tử vòng hầu như luôn luôn là nguyên tử oxy và các nguyên tử khác là nguyên tử cacbon.

Các loại đường phổ biến nhất là đường hexose, mặc dù cũng có thể tìm thấy đường pentose và các vòng của chúng khác nhau về cấu trúc cấu trúc, tùy thuộc vào polysaccharide được xem xét.

Phân loại cacbohydrat

Như đã đề cập trước đây, homopolysaccharid là một phần của nhóm polysaccharid, là những carbohydrate phức tạp.

Các polysaccharid phức tạp bao gồm disaccharid (hai gốc đường liên kết với nhau thường thông qua các liên kết glycosidic), oligosaccharid (có đến 10 gốc đường liên kết với nhau) và polysaccharid (có hơn 10 gốc).

Polysaccharid được chia, theo thành phần của chúng, thành homopolysaccharid và heteropolysaccharid. Homopolysaccharid được cấu tạo từ cùng một loại đường, trong khi heteropolysaccharid là hỗn hợp phức tạp của các monosaccharid.

Polysaccharid cũng có thể được phân loại theo chức năng của chúng và có ba nhóm chính bao gồm cả homopolysaccharid và heteropolysaccharid: (1) cấu trúc, (2) dự trữ, hoặc (3) tạo gel.

Ngoài cacbohydrat phức tạp, còn có các cacbohydrat đơn giản là đường monosaccharid (một phân tử đường đơn).

Cả homopolysaccharid, heteropolysaccharid, oligosaccharid, và disaccharid đều có thể bị thủy phân thành monosaccharid cấu thành của chúng.

Đặc trưng

Vì glucose là phân tử năng lượng chính trong tế bào, nên các homopolysaccharid của đường này đặc biệt quan trọng không chỉ đối với các chức năng trao đổi chất tức thì mà còn đối với việc dự trữ hoặc tích trữ năng lượng.

Ví dụ, ở động vật, các homopolysaccharide dự trữ được chuyển hóa thành chất béo, cho phép dự trữ một lượng lớn năng lượng hơn nhiều trên một đơn vị khối lượng và có nhiều "chất lỏng" hơn trong tế bào, điều này có ý nghĩa đối với chuyển động của cơ thể.

Trong công nghiệp, các homopolysaccharid cấu trúc như cellulose và kitin được khai thác rộng rãi cho nhiều mục đích khác nhau.

Giấy, bông và gỗ là những ví dụ phổ biến nhất về việc sử dụng xenlulo trong công nghiệp và chúng cũng nên bao gồm sản xuất etanol và nhiên liệu sinh học từ quá trình lên men và / hoặc thủy phân của chúng.

Tinh bột được chiết xuất và tinh chế từ nhiều loại thực vật và được sử dụng cho các mục đích khác nhau, cả trong lĩnh vực ẩm thực và sản xuất chất dẻo phân hủy sinh học và các hợp chất khác có tầm quan trọng về kinh tế và thương mại.

Ví dụ

Tinh bột

Tinh bột là một homopolysaccharide dự trữ thực vật có thể hòa tan được bao gồm các đơn vị D-glucose ở dạng amylose (20%) và amylopectin (80%). Khoai tây, gạo, đậu, ngô, đậu Hà Lan và các loại củ khác nhau được tìm thấy trong bột.

Amylose được cấu tạo bởi các chuỗi D-glucoza thẳng liên kết với nhau bằng các liên kết glucosidic của loại α-1,4. Amylopectin bao gồm các chuỗi D-glucoza được liên kết bởi các liên kết α-1,4, nhưng nó cũng có các nhánh được liên kết bởi các liên kết α-1,6 cứ khoảng 25 gốc glucoza.

Glycogen

Polysaccharide dự trữ của động vật là một homopolysaccharide được gọi là glycogen. Giống như tinh bột, glycogen được cấu tạo bởi các chuỗi D-glucoza mạch thẳng liên kết với nhau bằng các liên kết α-1,4 có độ phân nhánh cao nhờ sự hiện diện của các liên kết α-1,6.

So với tinh bột, glycogen có nhánh cứ mười (10) gốc glucose. Mức độ phân nhánh này có tác dụng sinh lý quan trọng ở động vật.

Xenlulo

Xenlulo là một homopolysaccharide cấu trúc không hòa tan, tạo thành một phần cơ bản của thành tế bào của sinh vật thực vật. Cấu trúc của nó bao gồm các chuỗi thẳng của gốc D-glucose được liên kết với nhau bằng các liên kết β-1,4 glucosidic thay vì liên kết α-1,4.

Nhờ sự hiện diện của liên kết β trong cấu trúc của chúng, các chuỗi xenlulo có khả năng tạo liên kết hydro bổ sung với nhau, tạo ra một cấu trúc cứng có khả năng chịu áp lực.

Chitin

Tương tự như cellulose, chitin là một homopolysaccharide cấu trúc không hòa tan bao gồm các đơn vị lặp lại của N-acetyl-glucosamine liên kết với nhau bằng các liên kết glucosidic loại β-1,4.

Giống như với cellulose, loại liên kết này cung cấp cho kitin những đặc điểm cấu trúc quan trọng khiến nó trở thành thành phần lý tưởng của bộ xương ngoài của động vật chân đốt và giáp xác. Nó cũng có trong thành tế bào của nhiều loại nấm.

Dextran

Dextran là một homopolysaccharide dự trữ có trong nấm men và vi khuẩn. Giống như tất cả những cái trước, cái này cũng được cấu tạo từ D-glucoza, nhưng chủ yếu được liên kết bằng liên kết α-1,6.

Một ví dụ phổ biến của loại polysaccharide này là một loại polysaccharide hiện diện ngoại bào trong vi khuẩn mảng bám răng.

Người giới thiệu

1. Aspinal, G. (1983). Phân loại Polysaccharid. Trong The Polysaccharides (Tập 2, trang 1–9). Academic Press, Inc.
2. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Hóa hữu cơ (xuất bản lần 1). New York: Nhà xuất bản Đại học Oxford.
3. Delgado, LL và Masuelli, M. (2019). Polysaccharides: Khái niệm và phân loại. Evolution in Polymer Technology Journal, 2 (2), 2–7.
4. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Hóa sinh (xuất bản lần thứ 4). Boston, Hoa Kỳ: Brooks / Cole. CENGAGE Học tập.
5. Huber, KC và BeMiller, JN (2018). Carbohydrate. Trong Hóa học hữu cơ (trang 888-928). Elsevier Inc.
6. Yurkanis Bruice, P. (2003). Hóa học hữu cơ. Lề.