HOMOPOLISZACHARIDOK: JELLEMZŐK, SZERKEZET, FUNKCIÓK, PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2025

A homopoliszacharidok vagy homoglikánok a poliszacharidok csoportjába sorolt ​​komplex szénhidrátok csoportját képezik. Ide tartoznak az összes olyan szénhidrát, amelyek több mint tíz egység azonos típusú cukrot tartalmaznak.

A poliszacharidok nélkülözhetetlen makromolekulák, amelyek több cukrok monomeréből (monoszacharidokból) állnak, amelyek glikozidos kötésekkel ismételten kapcsolódnak egymáshoz. Ezek a makromolekulák jelentik a megújuló természeti erőforrások legnagyobb forrását a Földön.

Példa egy glükán-homopoliszacharid alapegységére (Forrás: Homopolysaccharide.svg: * Homopolysaccharide.jpg: Ccostellderivatív munka: Odysseus1479 (talk) származékos munka: Odysseus1479 a Wikimedia Commons segítségével)

A homopoliszacharidok jó példái a keményítő és a cellulóz, amely nagy mennyiségben van jelen a növényi és állati szövetekben, valamint a glikogén.

A természetben a leggyakoribb és legfontosabb homopoliszacharidok D-glükózmaradványokból állnak, azonban vannak olyan homopoliszacharidok, amelyek fruktózból, galaktózból, mannózból, arabinózból és ezek más hasonló cukrokból vagy származékaiból állnak.

Szerkezetük, méretük, hosszuk és a molekulatömegük nagymértékben változóak, és mind az őket alkotó monoszacharid típusa, mind az a kötés, amely által ezek a monoszacharidok egymással kötődnek, és az ágak jelenléte vagy hiánya alapján meghatározhatók.

Számos funkciója van azokban a szervezetekben, ahol megtalálják őket, amelyek közül kiemelkedik az energiatartalék, a sejtek felépítése és sok növény, állat, gombák és mikroorganizmus makroszkopikus teste.

Jellemzők és felépítés

A legtöbb poliszacharidhoz hasonlóan a homopoliszacharidok funkciós és szerkezeti szempontból is nagyon változatos biopolimerek.

Ezek olyan makromolekulák, amelyek nagy molekulatömege alapvetően függ az azokat alkotó monomerek vagy monoszacharidok számától, és ezek tízezre és ezreire változhatnak. A molekulatömeg azonban általában meghatározatlan.

A természetben a leggyakoribb homopoliszacharidok glükózmaradékokból állnak, amelyeket α-vagy β-típusú glükozidkötések kötnek össze, amelyek működése nagymértékben függ.

A tartalék homopoliszacharidokban az α-glükozid kötések dominálnak, mivel enzimatikusan könnyen hidrolizálódnak. A β-glükozid kötések viszont nehezen hidrolizálódnak, és gyakoriak a szerkezeti homopoliszacharidokban.

Az alkotó monoszacharidok jellemzői

A természetben gyakori, hogy a poliszacharidok, beleértve a homopoliszacharidokat, cukor-monomerekből állnak, amelyek szerkezete ciklikus, és ahol az egyik gyűrűatom szinte mindig oxigénatom, a többi pedig szénatom.

A leggyakoribb cukrok a hexózok, bár pentózok is megtalálhatók, és gyűrűik szerkezeti konfigurációjukban változnak, a figyelembe vett poliszacharidtól függően.

A szénhidrátok osztályozása

Mint korábban említettük, a homopoliszacharidok a poliszacharidok csoportjába tartoznak, amelyek komplex szénhidrátok.

A komplex poliszacharidok magukban foglalják a diszacharidokat (két cukormaradékot, amelyek általában glikozidos kötéseken keresztül kapcsolódnak egymáshoz), az oligoszacharidokat (legfeljebb tíz cukormaradékot összekapcsolva) és a poliszacharidokat (amelyeknek tíznél több aminosava van).

A poliszacharidokat összetételük szerint homopoliszacharidokra és heteropoliszacharidokra osztják. A homopoliszacharidok azonos típusú cukrot tartalmaznak, míg a heteropoliszacharidok monoszacharidok komplex keverékei.

A poliszacharidokat funkciójuk szerint is lehet besorolni, és három fő csoport létezik, amelyek tartalmazzák mind a homopoliszacharidokat, mind a heteropoliszacharidokat: (1) szerkezeti, (2) tartalék vagy (3), amelyek géleket képeznek.

A komplex szénhidrátokon kívül vannak egyszerű szénhidrátok is, amelyek monoszacharid cukrok (egyetlen cukor molekula).

Mind a homopoliszacharidok, a heteropoliszacharidok, oligoszacharidok és diszacharidok hidrolizálhatók alkotó monoszacharidjaikká.

Jellemzők

Mivel a glükóz a sejtek fő energiamolekulája, ennek a cukornak a homopoliszacharidjai különös jelentőséggel bírnak nemcsak az azonnali anyagcseréhez, hanem az energiatartalékhoz vagy -tároláshoz is.

Például az állatokban a tartalék homopoliszacharidok zsírokká alakulnak, amelyek sokkal nagyobb mennyiségű energiát tárolnak tömegegységenként, és sokkal "folyékonyabbak" a sejtekben, ami kihatással van a test mozgására.

Az iparban a strukturális homopoliszacharidokat, például a cellulózt és a kitint széles körben használják fel különféle célokra.

A papír, a gyapot és a fa a cellulóz ipari felhasználásának leggyakoribb példája, és ezekbe bele kell foglalni az etanol és a bioüzemanyagok előállítását erjesztésük és / vagy hidrolízisük révén is.

A keményítőt sokféle növényből extrahálják és tisztítják, és különféle célokra használják fel mind a gasztronómiai területen, mind a biológiailag lebontható műanyagok és más gazdasági és kereskedelmi szempontból fontos vegyületek gyártása során.

Példák

Keményítő

A keményítő oldható növényi tartalék homopoliszacharid, amely D-glükóz egységekből áll amilóz (20%) és amilopektin (80%) formájában. Burgonya, rizs, bab, kukorica, borsó és különféle gumók megtalálhatók a lisztben.

Az amilóz a D-glükózok lineáris láncaiból áll, amelyeket az α-1,4 típusú glükozid kötések kötnek össze. Az amilopektin D-glükóz-láncokból áll, amelyeket az α-1,4-kötések kötnek, de elágazásait kb. 25 glükózmaradékonként α-1,6-kötések kötik össze.

A glikogén

Az állatok tartalék poliszacharidja egy glikogén néven ismert homopoliszacharid. A keményítőhöz hasonlóan a glikogén lineáris D-glükóz-láncokból áll, amelyeket α-1,4 kötések kötnek össze, amelyek az α-1,6 kötések jelenlétének köszönhetően erősen elágazóak.

A keményítőhöz képest a glikogén minden tíz (10) glükózmaradéknak elágazik. Ennek az elágazási foknak fontos élettani hatása van az állatokban.

Cellulóz

A cellulóz oldhatatlan szerkezetű homopoliszacharid, amely a növényi organizmusok sejtfalának alapvető részét képezi. Szerkezete a D-glükózmaradékok lineáris láncaiból áll, amelyek α-1,4 kötések helyett β-1,4-glükozidkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz.

A szerkezetükben lévő β-kötéseknek köszönhetően a cellulózláncok képesek további hidrogénkötéseket képezni egymással, és így merev szerkezetet képeznek, amely képes ellenállni a nyomásnak.

A kitin

A cellulózhoz hasonlóan a kitin is oldhatatlan szerkezetű homopoliszacharid, amely N-acetil-glükozamin ismétlődő egységeiből áll, összekapcsolva β-1,4 típusú glükozid kötésekkel.

A cellulózhoz hasonlóan, az ilyen típusú kötés fontos kitin tulajdonságokkal bír a kitinnel, amely ideális alkotóeleme az ízeltlábúak és rákfélék exoskeletonjának. Sok gombák sejtfalában is jelen van.

dextrán

A dextrán tartalék homopoliszacharid jelen van élesztőben és baktériumokban. Az összes előzőhöz hasonlóan, ez is D-glükózokból áll, de túlnyomórészt α-1,6 kötések kötik össze.

Az ilyen típusú poliszacharidok általános példája az, amely extracellulárisan van jelen a fogplakk baktériumokban.

Irodalom

1. Aspinal, G. (1983). A poliszacharidok osztályozása. A Poliszacharidokban (2. kötet, 1-9. Oldal). Academic Press, Inc.
2. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Szerves kémia (1. kiadás). New York: Oxford University Press.
3. Delgado, LL és Masuelli, M. (2019). Poliszacharidok: Fogalmak és osztályozás. Evolution in Polymer Technology Journal, 2 (2), 2–7.
4. Garrett, R. és Grisham, C. (2010). Biokémia (4. kiadás). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Tanulás.
5. Huber, KC, és BeMiller, JN (2018). Szénhidrátok. In Organic Chemistry (888-928. Oldal). Elsevier Inc.
6. Yurkanis Bruice, P. (2003). Szerves kémia. Pearson.