HOMOPOLYSACHARIDY: VLASTNOSTI, STRUKTURA, FUNKCE, PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Tyto homopolysacharidy nebo homoglycans jsou skupina komplexních sacharidů klasifikovaných ve skupině polysacharidů. Patří sem všechny uhlohydráty, které mají více než deset jednotek stejného typu cukru.

Polysacharidy jsou esenciální makromolekuly složené z několika cukerných monomerů (monosacharidů) opakovaně spojených glykosidickými vazbami. Tyto makromolekuly představují největší zdroj obnovitelných přírodních zdrojů na Zemi.

Příklad základní jednotky glukan homopolysacharidu (Zdroj: Homopolysaccharide.svg: * Homopolysaccharide.jpg: Ccostellderivative work: Odysseus1479 (talk) derivation work: Odysseus1479 via Wikimedia Commons)

Dobrým příkladem homopolysacharidů je škrob a celulóza přítomná ve velkém množství v rostlinných a živočišných tkáních a glykogenu.

Nejběžnější a nejdůležitější homopolysacharidy v přírodě jsou tvořeny zbytky D-glukózy, existují však homopolysacharidy vyrobené z fruktózy, galaktózy, manózy, arabinózy a dalších podobných cukrů nebo jejich derivátů.

Jejich struktury, velikosti, délky a molekulové hmotnosti jsou velmi variabilní a lze je určit jak podle typu monosacharidů, který je tvoří, a podle vazeb, se kterými se tyto monosacharidy váží k sobě navzájem, a podle přítomnosti nebo nepřítomnosti větví.

Mají mnoho funkcí v organismech, kde se nacházejí, mezi nimiž vyniká zásoba energie a strukturování buněk a makroskopická těla mnoha rostlin, zvířat, hub a mikroorganismů.

Vlastnosti a struktura

Pokud jde o většinu polysacharidů, homopolysacharidy jsou vysoce rozmanitými biopolymery, pokud jde o funkci i strukturu.

Jsou to makromolekuly, jejichž velká molekulová hmotnost závisí v podstatě na počtu monomerů nebo monosacharidů, které je tvoří, a ty se mohou měnit od deseti do tisíců. Molekulová hmotnost je však obecně neurčitá.

Nejběžnější homopolysacharidy v přírodě se skládají z glukózových zbytků spojených glukosidickými vazbami typu a nebo p, na nichž jejich funkce do značné míry závisí.

A-glukosidické vazby převažují v rezervních homopolysacharidech, protože se snadno enzymaticky hydrolyzují. Naproti tomu p-glukosidické vazby jsou obtížně hydrolyzovatelné a jsou běžné u strukturních homopolysacharidů.

Vlastnosti monosacharidů, které jsou součástí

V přírodě je běžné, že polysacharidy, včetně homopolysacharidů, jsou složeny z cukerných monomerů, jejichž struktura je cyklická a kde jeden z atomů kruhu je téměř vždy atom kyslíku a ostatní jsou uhlíky.

Nejběžnějšími cukry jsou hexózy, ačkoliv pentózy lze také nalézt a jejich kruhy se liší, pokud jde o jejich strukturální konfiguraci, v závislosti na uvažovaném polysacharidu.

Klasifikace uhlovodíků

Jak bylo uvedeno výše, homopolysacharidy jsou součástí skupiny polysacharidů, což jsou komplexní uhlovodíky.

Komplexní polysacharidy zahrnují disacharidy (dva cukrové zbytky spojené dohromady obvykle prostřednictvím glykosidických vazeb), oligosacharidy (až deset cukrových zbytků spojených dohromady) a polysacharidy (které mají více než deset zbytků).

Polysacharidy se podle svého složení dělí na homopolysacharidy a heteropolysacharidy. Homopolysacharidy jsou složeny ze stejného typu cukru, zatímco heteropolysacharidy jsou komplexní směsi monosacharidů.

Polysacharidy lze také klasifikovat podle jejich funkcí a existují tři hlavní skupiny, které zahrnují homopolysacharidy a heteropolysacharidy: (1) strukturní, (2) rezervní nebo (3) formující gely.

Kromě komplexních uhlohydrátů existují i ​​jednoduché uhlohydráty, což jsou monosacharidové cukry (jedna molekula cukru).

Homopolysacharidy, heteropolysacharidy, oligosacharidy a disacharidy mohou být hydrolyzovány na své monosacharidy.

Funkce

Protože glukóza je hlavní molekula energie v buňkách, jsou homopolysacharidy tohoto cukru zvláště důležité nejen pro okamžité metabolické funkce, ale také pro rezervu nebo ukládání energie.

Například u zvířat se rezervní homopolysacharidy přeměňují na tuky, které umožňují ukládání mnohem většího množství energie na jednotku hmotnosti a jsou více „tekuté“ v buňkách, což má důsledky pro pohyb těla.

V průmyslu jsou strukturální homopolysacharidy, jako je celulóza a chitin, široce využívány pro různé účely.

Papír, bavlna a dřevo jsou nejčastějšími příklady průmyslového využití celulózy, a to by mělo zahrnovat také výrobu ethanolu a biopaliv z jejich fermentace a / nebo hydrolýzy.

Škrob se získává a čistí z celé řady rostlin a používá se pro různé účely, a to jak v gastronomické oblasti, tak při výrobě biologicky rozložitelných plastů a dalších sloučenin ekonomického a obchodního významu.

Příklady

Škrob

Škrob je rozpustný rostlinný rezervní homopolysacharid, který se skládá z jednotek D-glukózy ve formě amylózy (20%) a amylopektinu (80%). V mouce se nacházejí brambory, rýže, fazole, kukuřice, hrášek a různé hlízy.

Amylóza je složena z lineárních řetězců D-glukóz spojených vzájemně glukosidickými vazbami typu a-1,4. Amylopektin je složen z řetězců D-glukóz vázaných vazbami a-1,4, ale také má větve spojené vazbami α-1,6 každých 25 zbytků glukózy, přibližně.

Glykogen

Rezervní polysacharid zvířat je homopolysacharid známý jako glykogen. Podobně jako škrob je glykogen složen z lineárních řetězců D-glukos, spojených dohromady vazbami a-1,4, které jsou díky přítomnosti a-1,6 vazeb vysoce rozvětvené.

Ve srovnání se škrobem má glykogen větve pro každých deset (10) zbytků glukózy. Tento stupeň větvení má u zvířat důležité fyziologické účinky.

Celulóza

Celulóza je nerozpustný strukturální homopolysacharid, který tvoří základní součást buněčných stěn rostlinných organismů. Jeho struktura se skládá z lineárních řetězců D-glukózových zbytků spojených dohromady p-1,4 glukosidickými vazbami místo a-1,4 vazeb.

Díky přítomnosti β vazeb ve své struktuře jsou celulózové řetězce schopny spolu vytvářet další vodíkové vazby a vytvářet tak tuhou strukturu, která vydrží tlak.

Chitin

Podobně jako celulóza je chitin nerozpustný strukturální homopolysacharid složený z opakujících se jednotek N-acetylglukosaminu spojených glukosidickými vazbami typu P-1,4.

Stejně jako u celulózy poskytuje tento typ vazby chitin s důležitými strukturálními vlastnostmi, díky kterým je ideální součástí exoskeletu členovců a korýšů. Je také přítomen v buněčných stěnách mnoha hub.

Dextran

Dextran je rezervní homopolysacharid přítomný v kvasnicích a bakteriích. Stejně jako všechny předchozí, i tento je složen z D-glukos, ale převážně vázaných a-1,6 vazbami.

Běžným příkladem tohoto typu polysacharidu je ten, který je přítomen extracelulárně v bakteriích zubního plaku.

Reference

1. Aspinal, G. (1983). Klasifikace polysacharidů. In The Polysaccharides (Vol. 2, str. 1-9). Academic Press, Inc.
2. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organic Chemistry (1st ed.). New York: Oxford University Press.
3. Delgado, LL, a Masuelli, M. (2019). Polysacharidy: Koncepty a klasifikace. Evolution in Polymer Technology Journal, 2 (2), 2–7.
4. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochemie (4. vydání). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Učení.
5. Huber, KC, & BeMiller, JN (2018). Sacharidy. V Organic Chemistry (str. 888-928). Elsevier Inc.
6. Yurkanis Bruice, P. (2003). Organická chemie. Pearson.