3 phân loại chính của carbohydrate và ý nghĩa của nó

Một số nhóm chính theo đó các carbohydrate được phân chia với các cấu trúc và chức năng hóa học của nó như sau:

Các carbohydrate, hoặc sacarit được định nghĩa đơn giản nhất là polyhydroxy aldehydes hoặc ketone và các dẫn xuất của chúng.

Các hợp chất hữu cơ trong nhóm này được gọi như vậy vì chúng bao gồm hydro hydro và oxy, hai hợp chất cuối cùng theo tỷ lệ 2: 1.

Các carbohydrate được phân phối rộng rãi cả trong các mô động vật và thực vật. Trong các tế bào động vật, chúng xuất hiện chủ yếu dưới dạng glucose và glycogen, trong khi đó ở thực vật, cellulose và tinh bột là đại diện chính của chúng.

Phân loại:

Carbohydrate được chia thành ba nhóm chính:

(I) Monosacarit,

(II) Disacarit và

(III) Polysacarit.

I. Monosacarit (Đường đơn giản):

Monosacarit là những loại đường không thể bị thủy phân thành dạng đơn giản hơn. Chúng có công thức thực nghiệm (CH ₂ O) n. Các monosacarit đơn giản nhất là ba carbon triosesglyceraldehyd và dihydroxyacetone.

Tùy thuộc vào số lượng nguyên tử carbon mà chúng sở hữu, các loại đường đơn giản có thể được phân chia thành các lớp khác nhau như bộ ba, tetroses, pentose, hexose hoặc heptose; và như aldoses hoặc ketoses, dựa trên việc các nhóm aldehyd hoặc ketone có mặt. Ví dụ là:

Trong mỗi loại, đường được phân biệt rõ hơn theo sự liên kết trái hoặc phải của các nhóm H và OH xung quanh nguyên tử carbon tiếp giáp với rượu nguyên sinh cacbon cuối cùng {ví dụ carbon 5 trong glucose). Khi nhóm OH trên carbon này ở bên phải, đường là thành viên của chuỗi D (Dextrorotatory); khi nó ở bên trái, nó là một thành viên của loạt L (Laevorotatory).

Hầu hết các monosacarit xảy ra trong chuyển hóa động vật có vú là cấu hình D. Các hợp chất có cùng công thức cấu trúc nhưng khác nhau về cấu hình nguyên tử được gọi là các đồng phân lập thể.

Monosacarit của Tầm quan trọng sinh lý:

A. Bộ ba:

Chúng được hình thành trong cơ thể trong quá trình trao đổi chất của các hexose. Ví dụ là glyceraldehyd và dihydroxyacetone.

B. Ngũ giác:

Chúng là thành phần quan trọng của axit nucleic và nhiều coenzyme. Chúng cũng được hình thành như các chất trung gian trong các quá trình trao đổi chất nhất định. Ví dụ là Ribose là thành phần cấu trúc của ATP, axit nucleic và coenzyme NAD, NADP và flavo-protein; Ribulose; Arabinose và Xyloza.

C. Hexose:

Chúng là sinh lý quan trọng nhất trong số các mono-sacarit, ví dụ, Glucose, Fructose, Galactose và Mannose.

(i) Glucose:

Nó được tìm thấy bình thường trong các loại nước ép trái cây và được hình thành trong cơ thể bằng cách thủy phân tinh bột, đường mía, maltose và đường sữa. Glucose là đường Sugar của cơ thể. Cấu trúc của glucose có thể được mô tả dưới dạng chuỗi hoặc dạng vòng (cấu trúc -pyranose-hexagon với năm nguyên tử cacbon và một oxy; và furanose - có cấu trúc ngũ giác với bốn nguyên tử cacbon và một oxy).

(ii) Fructose:

Nó xảy ra tự nhiên trong nước ép trái cây và mật ong. Thủy phân đường mía trong cơ thể cũng thu được fructose.

(iii) Galactose:

Một thành phần của glycolipids và glycoprotein, nó được tổng hợp trong các tuyến vú và thủy phân để tạo ra đường sữa.

(iv) Mannose:

Nó thu được khi thủy phân mannosans và nướu thực vật. Mannose là một thành phần của polysacarit giả của albumin, globulin và mucoprotein.

Pentoses và hexoses tồn tại trong cả chuỗi mở cũng như dạng vòng.

Monosacarit có nguồn gốc:

Monosacarit được biến đổi khác nhau để tạo thành một số chất khác nhau. Các dẫn xuất quan trọng là:

(i) Đường Deoxy:

Khử oxy của ribose tạo ra deoxyribose. Loại thứ hai là thành phần của deoxyribotide được tìm thấy trong DNA.

(ii) Đường Amino:

Các monosacarit có nhóm amin (NH ₂ ). Glucosamine tạo thành chitin, nấm cellulose, axit hyaluronic và chondriotin sulphate. Galactosamine tương tự là một thành phần của chondriotin sulphate.

(iii) Axit đường:

Axit ascoricic là một axit đường. Axit Glucuronic và axit galacturonic xảy ra trong mucopolysacarit.

(iv) Rượu đường:

Glycerol có liên quan đến tổng hợp lipid; Mannitol là rượu lưu trữ trong một số loại trái cây và tảo nâu.

II. Disacarit:

Disacarit bao gồm hai monosacarit nối với nhau bằng liên kết glycosid (COC). Công thức chung của chúng là C _n (H ₂ O) _n-1 Các disacarit phổ biến nhất là maltose, lactose và sucrose.

(i) Maltose:

Nó được hình thành như một sản phẩm trung gian của hoạt động của amylase trên tinh bột và chứa hai dư lượng D-glucose trong liên kết 1, 4. Nó được tìm thấy với số lượng có thể phát hiện được trong hầu hết các hạt và mô nảy mầm nơi tinh bột đang bị phá vỡ.

(ii) Lactose:

Nó được tìm thấy trong sữa nhưng mặt khác không xảy ra trong tự nhiên. Nó mang lại D-galactose và D-glucose khi thủy phân. Vì nó có carbon anomeric tự do trên dư lượng glucose, nên đường sữa là một chất khử disacarit.

(iii) Sucrose, hoặc đường mía là một disacarit của glucose và fructose. Sự thủy phân sucrose thành D-glucose và D-fructose thường được gọi là đảo ngược vì nó đi kèm với sự thay đổi quang trong chuyển động quang học từ dextro sang levo khi hỗn hợp glucose và fructose được tạo thành (hỗn hợp này thường được gọi là đường nghịch đảo) . Phản ứng này được xúc tác bởi các enzyme gọi là invertase. Sucrose vô cùng phong phú trong thế giới thực vật và quen thuộc như đường ăn.

(iv) Trehalose:

Nó chứa hai dư lượng D-glucose và là một disacarit không khử như sucrose. Đây là loại đường chính được tìm thấy trong haernolymph của nhiều loài côn trùng.

III. Trisacarit:

Một số trisacarit xảy ra tự do trong tự nhiên. Raffinose được tìm thấy rất nhiều trong củ cải đường và nhiều loại thực vật bậc cao khác. Melezitose được tìm thấy trong nhựa cây của một số cây lá kim.

IV. Polysacarit:

Hầu hết các carbohydrate được tìm thấy trong tự nhiên xảy ra dưới dạng polysacarit có trọng lượng phân tử cao. Chúng là carbohydrate phức tạp được hình thành bằng cách trùng hợp số lượng lớn các monome monosacarit. Polysacarit cũng được gọi là glycans.

Chúng bị xiềng xích dài có thể phân nhánh hoặc không phân nhánh. Khi thủy phân hoàn toàn bằng axit hoặc các enzyme cụ thể, các polysacarit này tạo ra monosacarit và / hoặc các dẫn xuất monosacarit đơn giản. Tùy thuộc vào thành phần, polysacarit có hai loại: homopolysacarit và heteropolysacarit.

(i) Homopolysacarit hoặc homoglycan là những carbohydrate phức tạp được hình thành bằng cách trùng hợp chỉ một loại monome monosacarit. Ví dụ, tinh bột, glycogen và cellulose được tạo thành từ một loại monosacarit duy nhất gọi là glucose.

Tùy thuộc vào đơn vị monosacarit có liên quan, polysacarit được gọi là glucan (làm từ glucose), fructan (làm từ fructose), xylan (có xyloza), araban (làm từ arabinose), galactan (được tạo thành từ galactose), v.v.

(ii) Heterpolysacarit hoặc heteroglycan là những carbohydrate phức tạp được tạo ra bởi sự ngưng tụ của các dẫn xuất monosacarit hoặc nhiều hơn một loại monome monosacarit, ví dụ, chitin, agar, peptidoglycan, arabanogalactans, araban

Tùy thuộc vào chức năng sinh học của chúng, polysacarit có ba loại chính - lưu trữ, cấu trúc và mucopolysacarit.

A. Polysacarit lưu trữ:

Những polysacarit phục vụ như là thực phẩm dự trữ. Tinh bột, có nhiều nhất trong thực vật và glycogen ở động vật thường được lắng đọng dưới dạng hạt lớn trong tế bào chất của tế bào.

1. Tinh bột:

Tinh bột (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) x là nguồn thực phẩm quan trọng nhất của carbohydrate và được tìm thấy trong ngũ cốc, khoai tây, các loại đậu và các loại rau khác. Tinh bột tự nhiên không hòa tan trong nước và cho màu xanh lam với dung dịch iốt. Nó là một homosacarit polyglucan. Tinh bột bao gồm hai thành phần, amyloza và amylopectin.

(a) Amyloza (15-20%):

Nó là một cấu trúc xoắn ốc không phân nhánh, bao gồm dư lượng glucose trong liên kết-l, 4.

(b) Amylopectin (80-85%):

Nó bao gồm các chuỗi phân nhánh cao có dư lượng glucose 24-30 mỗi chuỗi. Dư lượng glucose được thống nhất bởi liên kết glycosid ∞ (1>> 4) trong chuỗi và bởi liên kết ∞ (1>> 16) tại các điểm nhánh.

2. Glycogen:

Nó là polysacarit lưu trữ chính của tế bào động vật, là đối tác của tinh bột trong tế bào thực vật. Glycogen đặc biệt có nhiều ở gan, nơi nó có thể đạt tới 10% trọng lượng ướt. Giống như amyl-pectin, glycogen là một polysacarit của D- glucose trong liên kết ∞ (1 lá> 4). Tuy nhiên, nó phân nhánh cao hơn; các nhánh xảy ra khoảng 8 đến 12 dư lượng glucose.

Các liên kết nhánh là (l -> 6). Phần thẳng được xoắn xoắn với mỗi lượt có sáu đơn vị glucose. Khoảng cách giữa hai điểm phân nhánh là 10-14 dư lượng glucose. Glycogen dễ dàng bị thủy phân bởi ∞-và β amylase để tạo ra glucose và maltose tương ứng.

3. Inulin:

Nó là một polysacarit lưu trữ fructan của rễ và củ của Dahlia và các nhà máy liên quan. Inulin không được chuyển hóa trong cơ thể người và dễ dàng được lọc qua thận. Do đó, nó được sử dụng trong kiểm tra chức năng thận, đặc biệt là lọc cầu thận.

B. Polysacarit cấu trúc:

Chúng là các polysacarit tham gia vào việc hình thành khung cấu trúc của các thành tế bào trong thực vật và bộ xương của động vật. Polysacarit cấu trúc có hai loại chính; chitin và cellulose.

1. Chít:

Nó là một loại carbohydrate phức tạp thuộc loại heteropolysacarit được tìm thấy như là thành phần cấu trúc của thành nấm (cellulose nấm) và exoskeleton của côn trùng và giáp xác. Chitin là một chất đồng nhất của N-acetyl-D-glucosamine trong liên kết β (1 → 4) với cấu hình không phân chia.

2. Cellulose:

Thành phần tế bào và polysacarit cấu trúc phong phú nhất trong thế giới thực vật là cellulose, một polymer tuyến tính của D-glucose trong liên kết β (1 → 4). Cellulose, cũng được tìm thấy ở một số động vật không xương sống thấp hơn. Nó gần như hoàn toàn xảy ra ngoại bào. Khi thủy phân hoàn toàn bằng axit mạnh, xenluloza chỉ tạo ra D-glucose, nhưng thủy phân một phần sẽ tạo ra sự khử độc tố disacarit trong đó liên kết giữa các đơn vị D-glucose là β (1 → 4).

Cellulose không được gắn bởi α hoặc β- amylase. Các enzyme có khả năng thủy phân các liên kết β (1 → 4) của cellulose không được tiết ra trong đường tiêu hóa của hầu hết các động vật có vú; và do đó họ không thể sử dụng cellulose cho thực phẩm. Tuy nhiên, động vật nhai lại, ví dụ, bò có thể sử dụng cellulose làm thức ăn vì vi khuẩn trong dạ cỏ tạo thành enzyme cellulose thủy phân cellulose thành D-glucose.

Các phân tử cellulose không xảy ra đơn lẻ thay vào đó một số chuỗi được sắp xếp theo kiểu chống song song chặt chẽ. Các phân tử được giữ với nhau bằng liên kết hydro liên phân tử giữa nhóm hydroxyl ở vị trí 6 dư lượng glucose của một phân tử và oxy glycosid giữa hai dư lượng glucose của phân tử liền kề. Ngoài ra còn có sự tăng cường nội phân tử của chuỗi bằng cách hình thành các liên kết hydro giữa nhóm hydroxyl ở vị trí ba và nguyên tử oxy của dư lượng tiếp theo.

C. Mucopolysacarit:

Mucopolysacarit hoặc chất nhầy khá phổ biến ở cả thực vật và động vật. Các mucopolysacaride axit dồi dào nhất là axit hyaluronic có trong áo tế bào và trong chất ngoại bào của các mô liên kết của động vật có xương sống.

Đơn vị lặp lại của axit hyaluronic là một hợp chất disacarit của axit D-glucoronic và N-acetyl-D glucosamine trong liên kết β (1>> 3). Một mucopolysacarit axit khác là chondroitin có dẫn xuất axit sunfuric chondroitin -4-sulfate và chondroitin 6 sulfate là thành phần cấu trúc chính của áo tế bào, sụn, xương và các cấu trúc mô liên kết khác ở động vật có xương sống.

Ý nghĩa sinh học của carbohydrate:

1. Nguồn năng lượng chính:

Carbonhydrate rất cần thiết cho động vật vì chúng sử dụng chúng làm nhiên liệu hô hấp. Trong các tế bào động vật, carbohydrate dưới dạng glucose và glycogen đóng vai trò là nguồn năng lượng quan trọng cho các hoạt động quan trọng.

2. Thành phần cấu trúc của tế bào:

Carbonhydrate đóng vai trò là vật liệu cấu trúc quan trọng ở một số động vật và thực vật, nơi chúng tạo thành khung cellulose.

3. Vai trò chính trong quá trình trao đổi chất:

Carbonhydrat đóng vai trò chính trong quá trình chuyển hóa axit amin và axit béo.

4. Chức năng đặc biệt:

Một số carbohydrate có chức năng đặc biệt cao, ví dụ, ribose trong nucleoprotein của các tế bào và galactose trong một số lipid nhất định.