- Характеристика та структура
- Характеристика складових моносахаридів
- Класифікація вуглеводів
- Особливості
- Приклади
- Крохмаль
- Глікоген
- Клітковина
- Хітин
- Декстран
- Список літератури
У homopolysaccharides або homoglycans представляють собою групу складних вуглеводів , що класифікуються в групі полісахаридів. Сюди входять усі вуглеводи, у яких більше десяти одиниць одного типу цукру.
Полісахариди - це незамінні макромолекули, що складаються з декількох мономерів цукрів (моносахаридів), багаторазово пов'язаних між собою глікозидними зв’язками. Ці макромолекули є найбільшим джерелом відновлюваних природних ресурсів на землі.
Приклад основної одиниці гомополісахариду глюкана (Джерело: Homopolysaccharide.svg: * Homopolysaccharide.jpg: Ccostellderivative work: Odysseus1479 (розмова) похідна робота: Odysseus1479 via Wikimedia Commons)
Хорошими прикладами гомополісахаридів є крохмаль та целюлоза, присутні у великій кількості в тканинах рослин та тварин та глікоген.
Найбільш поширені та найважливіші гомополісахариди в природі складаються із залишків D-глюкози, проте є гомополісахариди, що складаються з фруктози, галактози, маннози, арабінози та інших подібних цукрів або похідних із них.
Їх структура, розміри, довжина та молекулярні ваги дуже мінливі і можуть бути визначені як за типом моносахариду, який їх складає, так і за зв’язками, з якими ці моносахариди зв’язуються один з одним та наявністю чи відсутністю гілок.
Вони мають багато функцій в організмах, де їх знаходять, серед яких виділяються запас енергії та структурування клітин та макроскопічні тіла багатьох рослин, тварин, грибів та мікроорганізмів.
Характеристика та структура
Що стосується більшості полісахаридів, гомополісахариди - це дуже різноманітні біополімери як за функцією, так і за структурою.
Це макромолекули, велика молекулярна маса яких значною мірою залежить від кількості мономерів або моносахаридів, що їх складають, і вони можуть змінюватися від десяти до тисяч. Однак молекулярна маса, як правило, невизначена.
Найбільш поширені в природі гомополісахариди складаються з залишків глюкози, з’єднаних між собою глюкозидними зв’язками типу α або β, від яких значною мірою залежить їх функція.
В запасних гомополісахаридах переважають α-глюкозидні зв’язки, оскільки вони легко гідролізуються ферментативно. З іншого боку, β-глюкозидні зв'язки важко гідролізуються і є загальними в структурних гомополісахаридах.
Характеристика складових моносахаридів
У природі поширене виявлення, що полісахариди, включаючи гомополісахариди, складаються з мономерів цукру, структура яких циклічна, і де один з атомів кільця майже завжди є атомом кисню, а інші - вуглецем.
Найпоширеніші цукри - це гексози, хоча пентози також можуть бути знайдені і кільця їх змінюються за структурною конфігурацією залежно від розглянутого полісахариду.
Класифікація вуглеводів
Як було сказано раніше, гомополісахариди входять до групи полісахаридів, які є складними вуглеводами.
До складних полісахаридів відносяться дисахариди (два залишки цукру, пов'язані зазвичай через глікозидні зв’язки), олігосахариди (до десяти залишків цукру, зв'язані між собою) та полісахариди (у яких більше десяти залишків).
Полісахариди поділяються за своїм складом на гомополісахариди та гетерополісахариди. Гомополісахариди складаються з однотипного цукру, тоді як гетерополісахариди - це складні суміші моносахаридів.
Полісахариди також можна класифікувати за своїми функціями, і є три основні групи, які включають як гомополісахариди, так і гетерополісахариди: (1) структурний, (2) резервний або (3) утворюючи гелі.
Крім складних вуглеводів, існують прості вуглеводи, які є моносахаридними цукрами (єдиною молекулою цукру).
Як гомополісахариди, гетерополісахариди, олігосахариди, так і дизахариди можна гідролізувати до складових моносахаридів.
Особливості
Оскільки глюкоза є основною молекулою енергії в клітинах, то гомополісахариди цього цукру особливо важливі не тільки для негайних метаболічних функцій, але і для резерву або зберігання енергії.
Наприклад, у тварин резервні гомополісахариди перетворюються на жири, які дозволяють зберігати набагато більшу кількість енергії на одиницю маси і є більш «рідиною» в клітинах, що має наслідки для руху тіла.
У промисловості структурні гомополісахариди, такі як целюлоза та хітин, широко використовуються для різних цілей.
Папір, бавовна та деревина - найпоширеніші приклади промислового використання целюлози, і вони також повинні включати виробництво етанолу та біопалива в результаті їх бродіння та / або гідролізу.
Крохмаль видобувають і очищають із широкого спектру рослин і використовують для різних цілей, як у гастрономічній галузі, так і у виробництві біологічно розкладаються пластмас та інших сполук, що мають господарське та комерційне значення.
Приклади
Крохмаль
Крохмаль - це розчинний гомополісахарид рослинного запасу, який складається з D-глюкозних одиниць у вигляді амілози (20%) та амілопектину (80%). Картопля, рис, квасоля, кукурудза, горох та різні бульби містяться у борошні.
Амілоза складається з лінійних ланцюгів D-глюкоз, з'єднаних між собою глюкозидними зв’язками типу α-1,4. Амілопектин складається з ланцюгів D-глюкоз, пов'язаних α-1,4 зв'язками, але він також має гілки, пов'язані α-1,6 зв'язками кожні 25 залишків глюкози.
Глікоген
Резервний полісахарид тварин - гомополісахарид, відомий як глікоген. Як і крохмаль, глікоген складається з лінійних ланцюгів D-глюкоз, пов'язаних між собою α-1,4 зв’язками, які сильно розгалужуються завдяки наявності α-1,6 зв’язків.
Порівняно з крохмалем, глікоген має гілки на кожні десять (10) залишків глюкози. Ця ступінь розгалуження має важливий фізіологічний вплив на тварин.
Клітковина
Целюлоза - це нерозчинний структурний гомополісахарид, який становить основну частину клітинних стінок рослинних організмів. Її структура складається з лінійних ланцюгів залишків D-глюкози, з'єднаних між собою β-1,4 глюкозидними зв’язками замість α-1,4 зв’язків.
Завдяки наявності β-зв’язків у їх структурі целюлозні ланцюги здатні утворювати додаткові водневі зв’язки між собою, створюючи жорстку структуру, здатну витримувати тиск.
Хітин
Подібно до целюлози, хітин - це нерозчинний структурний гомополісахарид, що складається з повторюваних одиниць N-ацетил-глюкозаміну, пов'язаних між собою глюкозидними зв’язками типу β-1,4.
Як і целюлоза, цей тип зв’язку надає хітину важливі структурні характеристики, які роблять його ідеальним компонентом екзоскелету членистоногих і ракоподібних. Він також присутній у клітинних стінках багатьох грибів.
Декстран
Декстран - це резервний гомополісахарид, присутній у дріжджах та бактеріях. Як і всі попередні, цей також складається з D-глюкози, але переважно пов'язаний α-1,6 зв'язками.
Поширений приклад цього типу полісахаридів - той, який присутній позаклітинно в бактеріях зубного нальоту.
Список літератури
- Аспінал, Г. (1983). Класифікація полісахаридів. У Полісахаридах (т. 2, с. 1–9). Academic Press, Inc.
- Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Органічна хімія (1-е видання). Нью-Йорк: Оксфордський університетський прес.
- Дельгадо, Л.Л. та Масуеллі, М. Полісахариди: поняття та класифікація. Еволюція в журналі «Полімерні технології», 2 (2), 2–7.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Біохімія (4-е видання). Бостон, США: Брукс / Коул. CENGAGE Навчання.
- Huber, KC, & BeMiller, JN (2018). Вуглеводи. В органічній хімії (с. 888-928). Elsevier Inc.
- Юрканіс Брюс, П. (2003). Органічна хімія. Пірсон.