ХОМОПОЛИЗАХАРИДИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2024

На хомополизахариди или homoglycans са група от сложни въглехидрати, класифицирани в групата на полизахариди. Те включват всички въглехидрати, които имат повече от десет единици от един и същ вид захар.

Полизахаридите са основни макромолекули, съставени от множество захарни мономери (монозахариди), многократно свързани помежду си чрез гликозидни връзки. Тези макромолекули представляват най-големият източник на възобновяеми природни ресурси на земята.

Пример за основната единица на глюканов хомополизахарид (Източник: Homopolysaccharide.svg: * Homopolysaccharide.jpg: Ccostellderivative work: Odysseus1479 (беседа) производна работа: Odysseus1479 via Wikimedia Commons)

Добри примери за хомополизахариди са нишестето и целулозата, присъстващи в големи количества в растителните и животинските тъкани и гликогена.

Най-често срещаните и най-важни хомополизахариди в природата се състоят от D-глюкозни остатъци, но има хомополизахариди, съставени от фруктоза, галактоза, маноза, арабиноза и други подобни захари или производни на тях.

Техните структури, размери, дължини и молекулни тегла са силно променливи и могат да се определят както от вида на монозахарида, който ги прави, така и от връзките, с които тези монозахариди се свързват един с друг и наличието или отсъствието на клони.

Те имат много функции в организмите, където се намират, сред които се открояват запасът от енергия и структурирането на клетките и макроскопските тела на много растения, животни, гъби и микроорганизми.

Характеристики и структура

Що се отнася до повечето полизахариди, хомополизахаридите са много разнообразни биополимери както по функция, така и по структура.

Те са макромолекули, чието голямо молекулно тегло зависи основно от броя на мономерите или монозахаридите, които ги съставят, и те могат да варират от десет до хиляди. Въпреки това, молекулното тегло обикновено е неопределено.

Най-разпространените хомополизахариди в природата са съставени от глюкозни остатъци, свързани заедно с глюкозидни връзки от тип α или β, от които зависи много тяхната функция.

В резервните хомополизахариди преобладават α-глюкозидните връзки, тъй като те лесно се хидролизират ензимно. Β-глюкозидните връзки, от друга страна, са трудни за хидролиза и са често срещани в структурни хомополизахариди.

Характеристики на съставните монозахариди

Обичайно в природата е да се установи, че полизахаридите, включително хомополизахаридите, са съставени от захарни мономери, чиято структура е циклична и където един от пръстеновидните атоми почти винаги е кислороден атом, а другите са въглеродни атоми.

Най-често срещаните захари са хексози, въпреки че могат да се намерят и пентози и техните пръстени варират по отношение на тяхната структурна конфигурация, в зависимост от разглеждания полизахарид.

Класификация на въглехидратите

Както бе споменато по-горе, хомополизахаридите са част от групата на полизахаридите, които са сложни въглехидрати.

Сложните полизахариди включват дизахариди (два захарни остатъка, свързани обикновено чрез гликозидни връзки), олигозахариди (до десет остатъци от захар, свързани заедно) и полизахариди (които имат повече от десет остатъка).

Полизахаридите се разделят, според техния състав, на хомополизахариди и хетерополизахариди. Хомополизахаридите са съставени от един и същ вид захар, докато хетерополизахаридите са сложни смеси от монозахариди.

Полизахаридите също могат да бъдат класифицирани според техните функции и има три основни групи, които включват както хомополизахариди, така и хетерополизахариди: (1) структурна, (2) резервна или (3), които образуват гелове.

В допълнение към сложните въглехидрати има прости въглехидрати, които са монозахаридни захари (една единствена молекула захар).

И хомополизахаридите, хетерополизахаридите, олигозахаридите и дизахаридите могат да бъдат хидролизирани до техните съставни монозахариди.

Характеристика

Тъй като глюкозата е основната енергийна молекула в клетките, хомополизахаридите в тази захар са особено важни не само за непосредствените метаболитни функции, но и за запаса или съхраняването на енергия.

При животни, например, резервните хомополизахариди се превръщат в мазнини, които позволяват да се съхраняват много по-големи количества енергия на единица маса и са по-"течни" в клетките, което има отражение върху движението на тялото.

В промишлеността структурните хомополизахариди като целулоза и хитин се използват широко за различни цели.

Хартия, памук и дърво са най-често срещаните примери за промишлена употреба за целулоза, като те трябва да включват и производството на етанол и биогорива от тяхната ферментация и / или хидролиза.

Нишестето се извлича и пречиства от голямо разнообразие от растения и се използва за различни цели, както в гастрономическата област, така и в производството на биоразградими пластмаси и други съединения от икономическо и търговско значение.

Примери

нишесте

Нишестето е разтворим зеленчуков резерв хомополизахарид, който се състои от D-глюкозни единици под формата на амилоза (20%) и амилопектин (80%). Картофи, ориз, боб, царевица, грах и различни клубени се намират в брашно.

Амилозата е съставена от линейни вериги от D-глюкози, свързани заедно с глюкозидни връзки от α-1,4 тип. Амилопектинът е съставен от вериги от D-глюкози, свързани с α-1,4 връзки, но той също има клони, свързани с α-1,6 връзки на всеки 25 глюкозни остатъци.

Гликогенът

Резервният полизахарид на животни е хомополизахарид, известен като гликоген. Подобно на нишестето, гликогенът се състои от линейни вериги от D-глюкози, свързани заедно с α-1,4 връзки, които са силно разклонени, благодарение на наличието на α-1,6 връзки.

В сравнение с нишестето, гликогенът има клони за всеки десет (10) глюкозни остатъка. Тази степен на разклоняване има важни физиологични ефекти при животни.

целулоза

Целулозата е неразтворим структурен хомополизахарид, който представлява основна част от клетъчните стени на растителните организми. Структурата му се състои от линейни вериги от остатъци от D-глюкоза, свързани заедно с β-1,4 глюкозидни връзки вместо α-1,4 връзки.

Благодарение на наличието на β връзки в тяхната структура, целулозните вериги са в състояние да образуват допълнителни водородни връзки помежду си, създавайки твърда структура, способна да издържа на налягане.

Хитин

Подобно на целулозата, хитинът е неразтворим структурен хомополизахарид, състоящ се от повтарящи се единици от N-ацетил-глюкозамин, свързани заедно с глюкозидни връзки от типа β-1,4.

Както при целулозата, този тип връзка осигурява хитин с важни структурни характеристики, които го правят идеален компонент на екзоскелета на членестоногите и ракообразните. Той също присъства в клетъчните стени на много гъбички.

Декстран

Dextran е резервен хомополизахарид, присъстващ в дрождите и бактериите. Подобно на всички предишни, и този е съставен от D-глюкози, но предимно свързан с α-1,6 връзки.

Често срещан пример за този вид полизахарид е този, който присъства извънклетъчно в бактериите на зъбната плака.

Препратки

1. Аспинал, Г. (1983). Класификация на полизахаридите. В Полисахаридите (том 2, стр. 1–9). Academic Press, Inc.
2. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Органична химия (1-во издание). Ню Йорк: Oxford University Press.
3. Delgado, LL, & Masuelli, M. (2019). Полизахариди: понятия и класификация. Evolution in Polymer Technology Journal, 2 (2), 2–7.
4. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Биохимия (4-то изд.). Бостън, САЩ: Брукс / Коул. CENGAGE Обучение.
5. Huber, KC, & BeMiller, JN (2018). Въглехидрати. В органичната химия (стр. 888-928). Elsevier Inc.
6. Yurkanis Bruice, P. (2003). Органична химия. Пиърсън.