POLYSACCHARIDES: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-UURI, HALIMBAWA - BIOLOGY - 2026

Ang polysaccharides , na madalas na tinatawag na glycans, ay mga kemikal na compound ng mataas na timbang ng molekular na nabuo ng higit sa 10 mga yunit ng mga indibidwal na sugars (monosaccharides). Sa madaling salita, ang mga ito ay monosaccharide polymers na magkakaugnay sa pamamagitan ng mga glycosidic bond.

Ang mga ito ay napaka-pangkaraniwang mga molekula sa kalikasan, dahil matatagpuan ang mga ito sa lahat ng mga nilalang na buhay, kung saan nagsasagawa sila ng isang malawak na iba't ibang mga pag-andar, marami sa mga ito ay pinag-aaralan pa. Itinuturing silang pinakamalaking mapagkukunan ng nababago na likas na yaman sa mundo.

Istraktura ng selulusa, isang homopolysaccharide (Pinagmulan: http://www.monografias.com/trabajos46/celulosa-madera/celulosa-madera2.shtml / CC BY-SA (https://creativecommons.org/license/by-sa /4.0) sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang pader ng mga cell cells, halimbawa, ay binubuo ng isa sa mga pinaka-sagana na polysaccharides sa biosmos: selulusa.

Ang tambalang ito, na nabuo ng paulit-ulit na yunit ng isang monosaccharide na tinatawag na glucose, ay nagsisilbing pagkain para sa libu-libong mga microorganism, fungi at hayop, bilang karagdagan sa mga pag-andar na mayroon ito sa pagpapanatili ng istraktura ng mga halaman.

Ang tao, sa paglipas ng panahon, ay pinamamahalaang upang samantalahin ang selulusa para sa mga praktikal na layunin: gumagamit siya ng koton upang gumawa ng damit, ang "sapal" ng mga puno upang makagawa ng papel, at iba pa.

Ang isa pang napakaraming polysaccharide, na ginawa din ng mga halaman at may kahalagahan sa tao, ay almirol, dahil ito ay isa sa mga pangunahing mapagkukunan ng carbon at enerhiya. Ito ay nasa mga butil ng butil, sa mga tubers, atbp.

Mga katangian ng polysaccharides

- Ang mga ito ay macromolecules ng napakataas na timbang ng molekular

- Ang mga ito ay binubuo pangunahin ng mga carbon, hydrogen at oxygen atoms

- Ang mga ito ay napaka magkakaibang istruktura at functionally pagsasalita

- Nariyan sila sa halos lahat ng nabubuhay na nilalang sa mundo: halaman, hayop, bakterya, protozoa at fungi

- Ang ilang mga polysaccharides ay lubos na natutunaw sa tubig at ang iba ay wala, na karaniwang nakasalalay sa pagkakaroon ng mga sanga sa kanilang istraktura

- Nagtatrabaho sila sa pag-iimbak ng enerhiya, sa komunikasyon ng cellular, sa suporta sa istruktura ng mga cell at tisyu, atbp.

- Ang hydrolysis nito sa pangkalahatan ay nagreresulta sa pagpapakawala ng mga indibidwal na nalalabi (monosaccharides)

- Maaari silang matagpuan bilang bahagi ng mas kumplikadong mga macromolecules, tulad ng bahagi ng karbohidrat ng maraming glycoproteins, glycolipids, atbp.

Istraktura

Tulad ng nabanggit namin sa simula, ang mga polysaccharides ay polimer na higit sa 10 asukal o mga residu ng monosaccharide, na kung saan ay magkakaugnay sa pamamagitan ng mga bono ng glucosidic.

Bagaman ang mga ito ay lubos na magkakaibang mga molekula (mayroong isang walang-katapusang iba't ibang mga posibleng mga uri ng istruktura), ang pinakakaraniwang monosaccharides na matatagpuan sa istraktura ng isang polysaccharide ay mga pentose at hexoses sugars, iyon ay, mga asukal ng 5 at 6 na carbon atoms, ayon sa pagkakabanggit.

Pagkakaiba-iba

Ang pagkakaiba-iba ng mga macromolecule na ito ay namamalagi sa katotohanan na, bilang karagdagan sa iba't ibang mga sugars na maaaring bumubuo sa kanila, ang bawat nalalabi na asukal ay maaaring nasa dalawang magkakaibang sikolohikal na pormula: furanose o pyranose (tanging ang mga sugars na may 5 at 6 na carbon atoms).

Bukod dito, ang mga glycosidic bond ay maaaring nasa α- o β- na pagsasaayos at, na parang hindi sapat, ang pagbuo ng mga bonong ito ay maaaring kasangkot sa pagpapalit ng isa o higit pang mga hydroxyl group (-OH) sa katabing nalalabi.

Maaari rin silang mabuo ng mga asukal na may branched chain, sa pamamagitan ng mga asukal na walang isa o higit pang mga pangkat na hydroxyl (-OH) at sa pamamagitan ng mga asukal na may higit sa 6 na mga carbon atom, pati na rin ng iba't ibang mga derivatives ng monosaccharides (karaniwan o hindi).

Ang graphic na representasyon ng isang linear at isang branched polysaccharide (Pinagmulan: jphwang / Public domain, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons), binago ni Raquel Parada Puig

Ang mga linear-chain polysaccharides sa pangkalahatan ay mas mahusay na mag-pack ng mas mahigpit o hindi nababaluktot na mga istraktura at hindi matutunaw sa tubig, kumpara sa branched polysaccharides, na lubos na natutunaw sa tubig at bumubuo ng mga "pasty" na istruktura sa may tubig na mga solusyon.

Pag-uuri ng polysaccharides

Ang pag-uuri ng polysaccharides ay karaniwang batay sa kanilang likas na pangyayari, gayunpaman, ito ay nagiging pangkaraniwan upang maiuri ang mga ito ayon sa kanilang istraktura ng kemikal.

Isinasaalang-alang ng maraming mga may-akda na ang pinakamahusay na paraan upang maiuri ang polysaccharides ay batay sa uri ng mga sugars na bumubuo sa kanila, ayon sa kung saan tinukoy ang dalawang malalaking pangkat: na ang mga homopolysaccharides at ng heteropolysaccharides.

Homopolysaccharides o homoglycans

Kasama sa pangkat na ito ang lahat ng mga polysaccharides na binubuo ng magkaparehong mga yunit ng asukal o monosaccharide, samakatuwid nga, sila ay mga homopolymer ng parehong uri ng asukal.

Ang pinakasimpleng homopolysaccharides ay ang mga may isang guhit na pagbubuo, kung saan ang lahat ng mga natitirang asukal ay naka-link sa pamamagitan ng parehong uri ng bono ng kemikal. Ang cellulose ay isang mabuting halimbawa: ito ay isang polysaccharide na binubuo ng mga residue ng glucose na naka-link sa pamamagitan ng β bond (1 → 4).

Gayunpaman, mayroong mas kumplikadong homopolysaccharides at ang mga ito ay mayroong higit sa isang uri ng bono sa isang guhit na gulong at maaari ring magkaroon ng mga sanga.

Ang mga halimbawa ng homopolysaccharides na pangkaraniwan sa kalikasan ay cellulose, glycogen at starch, lahat ay binubuo ng paulit-ulit na mga yunit ng glucose; Kasama rin sa pangkat na ito ang chitin, na binubuo ng mga paulit-ulit na yunit ng N -acetyl-glucosamine, isang derivative ng glucose.

Pagkatapos ay may iba pa na hindi gaanong tanyag sa panitikan, tulad ng mga fructans (binubuo ng mga yunit ng fruktosa), mga pentosans (binubuo ng arabinose o xylose) at mga pectins (binubuo ng mga derivatives ng galacturonic acid, nagmula, sa turn, mula sa galactose).

Heteropolysaccharides o heteroglycans

Sa loob ng pangkat na ito, sa kabilang banda, ang lahat ng mga polysaccharides na binubuo ng dalawa o higit pang iba't ibang uri ng mga asukal ay inuri, iyon ay, sila ay mga heteropolymer ng iba't ibang mga sugars.

Ang pinakasimpleng heteropolysaccharides ay nabuo ng dalawang hindi magkatulad na mga nalalabi na asukal (o mga derivatives ng mga asukal), na maaaring (1) maging sa parehong linear chain o (2) maging isang bumubuo ng isang pangunahing linear chain at ang iba pang mga bumubuo ng mga kadena sa gilid.

Gayunpaman, maaari ding magkaroon ng heteropolysaccharides na binubuo ng higit sa 2 mga uri ng mataas na branched o hindi matamis na natitira.

Marami sa mga molekulang ito ay nauugnay sa mga protina o lipid, na bumubuo ng glycoproteins at glycolipids, na napakarami sa mga tisyu ng hayop.

Ang mga pangkaraniwang halimbawa ng heteropolysaccharides ay ang mga bahagi ng mucopolysaccharides tulad ng hyaluronic acid, na malawak na ipinamamahagi sa mga hayop at binubuo ng mga residue ng glucuronic acid na naka-link sa mga nalalabi na N -acetyl-D-glucosamine.

Ang cartilage, na naroroon sa lahat ng mga hayop ng vertebrate, ay mayroon ding masaganang heteropolysaccharides, lalo na ang chondroitin sulfate, na binubuo ng paulit-ulit na mga yunit ng glucuronic acid at N -acetyl-D-galactosamine.

Isang pangkalahatang katotohanan tungkol sa nomenclature

Ang mga polysaccharides ay pinangalanan na may pangkaraniwang term na glycan, kaya't ang pinaka-tumpak na mga nomenclature ay ginagamit, upang magbigay ng isang pangalan, ang prefix ng "magulang ng asukal" at ang pagtatapos ng "-ano". Halimbawa, ang isang polysaccharide batay sa mga yunit ng glucose ay maaaring tawaging isang glucan.

Mga halimbawa ng polysaccharides

Sa buong teksto ay binanggit namin ang mga pinaka-karaniwang halimbawa na walang alinlangan na kumakatawan sa malaking pangkat ng mga macromolecules. Susunod, bubuo tayo ng ilan sa kanila nang kaunti pa at babanggitin natin ang iba pang pantay na mahalaga.

Glycogen at selulosa, dalawang polysaccharides (Pinagmulan: Sunshineconnelly sa en.wikibooks / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5) sa pamamagitan ng Wikimedia Commons, na binago ni Raquel Parada Puig)

Cellulose at chitin

Ang Cellulose, isang polimer ng residue ng glucose, ay, kasama ang chitin, isang polymer ng mga nalalabi na N-acetyl-glucosamine, isa sa mga pinaka-sagana na polimer sa mundo.

Chitin molekula

Ang dating ay isang pangunahing bahagi ng dingding na sumasakop sa mga cell ng halaman at ang huli ay nasa cell wall ng fungi at ang exoskeleton ng mga arthropod, hindi kapani-paniwalang magkakaibang at masaganang mga hayop na invertebrate kabilang ang mga insekto at mga insekto. halimbawa, mga crustacean.

Ang parehong homopolysaccharides ay pantay na mahalaga, hindi lamang para sa tao, kundi para sa lahat ng mga ekosistema sa biosmos, dahil bumubuo sila ng isang istrukturang bahagi ng mga organismo na nasa base ng kadena ng pagkain.

Glycogen at almirol

Ang mga polysaccharides, bukod sa kanilang maraming mga function, ay nagsisilbing materyal na reserba ng enerhiya. Ang almirol ay ginawa sa mga halaman at glycogen ay ginawa sa mga hayop.

Parehong mga homopolysaccharides na binubuo ng mga residue ng glucose, na naka-link sa pamamagitan ng iba't ibang mga glycosidic bond, na nagtatanghal ng maraming mga sanga sa medyo kumplikadong mga pattern. Sa tulong ng ilang mga protina, ang dalawang uri ng mga molekula ay maaaring makabuo ng mas siksik na mga butil.

Ang almirol ay isang kumplikadong binubuo ng dalawang magkakaibang glucose polymer: amylose at amylopectin. Ang Amylose ay isang guhit na polimer ng mga residue ng glucose na naka-link sa pamamagitan ng mga bono ng α (1 → 4), habang ang amylopectin ay isang branched polymer na nagbubuklod sa amylose sa pamamagitan ng mga bono ng α (1 → 6).

Mga butil ng starch sa isang cell ng patatas. Pinagmulan: Ganymede / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Ang Glycogen, sa kabilang banda, ay isang polymer din ng mga yunit ng glucose na nauugnay sa mga bono ng α (1 → 4) at may maraming mga sanga na konektado ng mga bono ng α (1 → 6). Ito ay may makabuluhang mas mataas na bilang ng mga sanga kaysa sa almirol.

Istraktura ng glycogen

Heparin

Ang Heparin ay isang glycosaminoglycan na nauugnay sa mga grupo ng sulfate. Ito ay isang heteropolysaccharide na binubuo ng mga yunit ng acid na glucuronic, marami sa mga ito ay esterified, at mga yunit ng N -glucosamine sulfate na mayroong karagdagang grupo ng sulfate sa kanilang 6-carbon na naka-link sa pamamagitan ng mga bono na α (1 → 4).

Istraktura ng heparin. Pinagmulan ng larawan: Jü / CC0

Ang tambalang ito ay karaniwang ginagamit bilang isang anticoagulant, na karaniwang inireseta para sa paggamot ng mga atake sa puso at hindi matatag na angina pectoris.

Iba pang mga polysaccharides

Ang mga halaman ay gumagawa ng maraming mga sangkap na mayaman sa kumplikadong heteropolysaccharides, kabilang ang mga gilagid at iba pang malagkit o emulsifying compound. Ang mga sangkap na ito ay madalas na mayaman sa polymers ng glucuronic acid at iba pang mga sugars.

Gumagawa din ang mga bakterya ng heteropolysaccharides na, maraming beses, naglalabas sa kapaligiran na nakapaligid sa kanila, na ang dahilan kung bakit sila ay kilala bilang exopolysaccharides.

Marami sa mga sangkap na ito ay ginagamit bilang mga ahente ng gelling sa industriya ng pagkain, lalo na sa mga synthesized ng mga bakterya ng lactic acid.

Mga Sanggunian

1. De Vuyst, L., & Degeest, B. (1999). Ang Heteropolysaccharides mula sa bakterya ng lactic acid. Mga pagsusuri sa microbiology ng FEMS, 23 (2), 153-177.
2. Aspinall, GO (Ed.). (2014). Ang polysaccharides. Akademikong Press.
3. Ang Mga editor ng Encyclopaedia Britannica (2019). Encyclopaedia Britannica. Nakuha noong Abril 18, 2020, mula sa www.britannica.com/science/polysaccharide
4. Dische, ZACHABIAS (1955). Ang mga asukal sa polysaccharides. Sa Mga Paraan ng pagsusuri ng biochemical (Tomo 2, pp. 313-358). Interscience New York.
5. Brown Jr, RM (2004). Ang istruktura ng cellulose at biosynthesis: ano ang nasa tindahan para sa ika-21 siglo? Journal ng Polymer Science Bahagi A: Polymer Chemistry, 42 (3), 487-495.
6. Roach, PJ (2002). Glycogen at metabolismo nito. Kasalukuyang molekular na gamot, 2 (2), 101-120. Al ng Polymer Science Bahagi A: Polymer Chemistry, 42 (3), 487-495.