- Raksturojums un uzbūve
- Sastāvdaļu monosaharīdu raksturojums
- Ogļhidrātu klasifikācija
- Iespējas
- Piemēri
- Ciete
- Glikogēns
- Celuloze
- Chitīns
- Dekstrāns
- Atsauces
The homopolysaccharides vai homoglycans ir grupa komplekso ogļhidrātu klasificēti grupas polisaharīdu laikā. Tajos ietilpst visi ogļhidrāti, kuriem ir vairāk nekā desmit viena veida cukura vienības.
Polisaharīdi ir būtiskas makromolekulas, kas sastāv no vairākiem cukuru monomēriem (monosaharīdiem), ko atkārtoti savieno glikozīdiskās saites. Šīs makromolekulas ir lielākais atjaunojamo dabas resursu avots uz zemes.
Glikāna homopolisaharīda pamatvienības piemērs (Avots: Homopolisaharīds.svg: * Homopolisaharīds.jpg: Ccostellderirative work: Odysseus1479 (talk) atvasinājuma darbs: Odysseus1479 via Wikimedia Commons)
Labi homopolisaharīdu piemēri ir ciete un celuloze, kas lielos daudzumos atrodas augu un dzīvnieku audos, un glikogēns.
Dabā visbiežāk sastopamos un vissvarīgākos homopolisaharīdus veido D-glikozes atlikumi, tomēr ir arī homopolisaharīdi, kas sastāv no fruktozes, galaktozes, mannozes, arabinozes un citiem līdzīgiem cukuriem vai to atvasinājumiem.
To struktūras, izmēri, garumi un molekulmasas ir ļoti mainīgas, un tos var noteikt gan pēc monosaharīdu veida, kas tos veido, gan pēc saitēm, ar kurām šie monosaharīdi saistās viens ar otru, un ar filiāļu esamību vai neesamību.
Organismos, kur tie atrodami, viņiem ir daudz funkciju, starp kuriem izceļas enerģijas rezerves un šūnu strukturēšana, kā arī daudzu augu, dzīvnieku, sēņu un mikroorganismu makroskopiskie ķermeņi.
Raksturojums un uzbūve
Tāpat kā lielākajā daļā polisaharīdu, homopolisaharīdi ir ļoti dažādi biopolimēri gan pēc funkcijas, gan pēc struktūras.
Tās ir makromolekulas, kuru lielā molekulmasa galvenokārt ir atkarīga no monomēru vai monosaharīdu skaita, kas tos veido, un tie var mainīties no desmit līdz tūkstošiem. Tomēr molekulmasa parasti nav noteikta.
Dabā visbiežāk sastopamos homopolisaharīdus veido glikozes atlikumi, kas savienoti kopā ar α vai β tipa glikozīdiskām saitēm, no kurām to darbība ir ļoti atkarīga.
Rezerves homopolisaharīdos dominē α-glikozīdiskās saites, jo tās fermentatīvi viegli hidrolizējas. No otras puses, β-glikozīdiskās saites ir grūti hidrolizējamas un ir raksturīgas strukturālos homopolisaharīdos.
Sastāvdaļu monosaharīdu raksturojums
Parasti dabā ir konstatēts, ka polisaharīdi, ieskaitot homopolisaharīdus, sastāv no cukura monomēriem, kuru struktūra ir cikliska un kur viens no gredzena atomiem gandrīz vienmēr ir skābekļa atoms, bet pārējie ir oglekļa atomi.
Visizplatītākie cukuri ir heksozes, lai gan var atrast arī pentozes, un to gredzeni atšķiras pēc to struktūras konfigurācijas atkarībā no aplūkotā polisaharīda.
Ogļhidrātu klasifikācija
Kā minēts iepriekš, homopolisaharīdi ietilpst polisaharīdu grupā, kas ir sarežģīti ogļhidrāti.
Kompleksie polisaharīdi ietver disaharīdus (divus cukura atlikumus, kas parasti ir savienoti kopā caur glikozīdiskām saitēm), oligosaharīdus (līdz desmit cukura atlikumus, kas savienoti kopā) un polisaharīdus (kuriem ir vairāk nekā desmit atlikumu).
Polisaharīdus pēc to sastāva sadala homopolisaharīdos un heteropolisaharīdos. Homopolisaharīdi sastāv no viena veida cukura, savukārt heteropolisaharīdi ir sarežģīti monosaharīdu maisījumi.
Polisaharīdus var klasificēt arī pēc to funkcijām, un ir trīs galvenās grupas, kurās ietilpst gan homopolisaharīdi, gan heteropolisaharīdi: (1) strukturālie, (2) rezerves vai (3), kas veido želejas.
Papildus sarežģītajiem ogļhidrātiem ir arī vienkārši ogļhidrāti, kas ir monosaharīdu cukuri (viena cukura molekula).
Gan homopolisaharīdus, heteropolisaharīdus, oligosaharīdus un disaharīdus var hidrolizēt līdz to veidojošajiem monosaharīdiem.
Iespējas
Tā kā glikoze ir galvenā enerģijas molekula šūnās, šī cukura homopolisaharīdi ir īpaši svarīgi ne tikai tūlītējām vielmaiņas funkcijām, bet arī enerģijas rezervēšanai vai uzglabāšanai.
Piemēram, dzīvniekos rezerves homopolisaharīdi tiek pārveidoti taukos, kas ļauj uzglabāt daudz lielāku enerģijas daudzumu uz masas vienību, un šūnās ir vairāk "šķidruma", kas ietekmē ķermeņa kustību.
Rūpniecībā strukturālos homopolisaharīdus, piemēram, celulozi un hitīnu, plaši izmanto dažādiem mērķiem.
Papīrs, kokvilna un koks ir visizplatītākie celulozes rūpnieciskās izmantošanas piemēri, un tajos jāiekļauj arī etanola un biodegvielu ražošana to raudzēšanas un / vai hidrolīzes rezultātā.
Cieti iegūst un attīra no dažādiem augiem, un to izmanto dažādiem mērķiem gan gastronomijas jomā, gan bioloģiski noārdāmas plastmasas un citu ekonomiski un komerciāli nozīmīgu savienojumu ražošanā.
Piemēri
Ciete
Ciete ir šķīstošs dārzeņu rezerves homopolisaharīds, kas sastāv no D-glikozes vienībām amilozes (20%) un amilopektīna (80%) veidā. Kartupeļi, rīsi, pupas, kukurūza, zirņi un dažādi bumbuļi ir atrodami miltos.
Amilozi veido lineāras D-glikozes ķēdes, kas savienotas ar α-1,4 tipa glikozīdiskām saitēm. Amilopektīns sastāv no D-glikozes ķēdēm, kas savienotas ar α-1,4 saitēm, bet tai ir arī filiāles, kas saistītas ar α-1,6 saitēm ik pēc 25 glikozes atlikumiem.
Glikogēns
Dzīvnieku rezerves polisaharīds ir homopolisaharīds, kas pazīstams kā glikogēns. Tāpat kā ciete, glikogēns sastāv no lineārām D-glikozes ķēdēm, kas savienotas ar α-1,4 saitēm, kuras ir ļoti sazarotas, pateicoties α-1,6 saišu klātbūtnei.
Salīdzinot ar cieti, glikogēnā ir zari uz katriem desmit (10) glikozes atlikumiem. Šai sazarošanās pakāpei ir svarīga fizioloģiska ietekme uz dzīvniekiem.
Celuloze
Celuloze ir nešķīstošs strukturāls homopolisaharīds, kas veido augu organismu šūnu sienu būtisku daļu. Tās struktūru veido lineāras D-glikozes atlikumu ķēdes, kuras α-1,4 saišu vietā savieno β-1,4 glikozīdiskās saites.
Pateicoties β saišu klātbūtnei to struktūrā, celulozes ķēdes spēj savstarpēji veidot papildu ūdeņraža saites, izveidojot stingru struktūru, kas spēj izturēt spiedienu.
Chitīns
Līdzīgi kā celulozei, hitīns ir nešķīstošs strukturāls homopolisaharīds, kas sastāv no atkārtotām N-acetil-glikozamīna vienībām, kas savienotas kopā ar β-1,4 tipa glikozīdiskajām saitēm.
Tāpat kā celulozes gadījumā, šāda veida saites nodrošina hitīnam svarīgas struktūras īpašības, kas padara to par ideālu posmkāju un vēžveidīgo eksoskeleta sastāvdaļu. Tas atrodas arī daudzu sēņu šūnu sienās.
Dekstrāns
Dekstrāns ir rezerves homopolisaharīds, kas atrodas raugā un baktērijās. Tāpat kā visi iepriekšējie, arī šis sastāv no D-glikozēm, bet pārsvarā ir saistīts ar α-1,6 saitēm.
Izplatīts šāda veida polisaharīdu piemērs ir tāds, kas ārpusšūnu atrodas zobu aplikuma baktērijās.
Atsauces
- Aspinal, G. (1983). Polisaharīdu klasifikācija. Rakstā Polisaharīdi (2. sēj., 1. – 9. Lpp.). Academic Press, Inc.
- Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organiskā ķīmija (1. red.). Ņujorka: Oxford University Press.
- Delgado, LL, & Masuelli, M. (2019). Polisaharīdi: jēdzieni un klasifikācija. Attīstība polimēru tehnoloģijas žurnālā, 2. (2), 2. – 7.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Bioķīmija (4. izdevums). Bostona, ASV: Brooks / Cole. CENGAGE mācīšanās.
- Huber, KC, & BeMiller, JN (2018). Ogļhidrāti. Organiskajā ķīmijā (888.-928. Lpp.). Elsevier Inc.
- Yurkanis Bruice, P. (2003). Organiskā ķīmija. Pīrsons.