HOMOPOLISAHARIDI: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, FUNKCIJE, PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2025

U homopolysaccharides ili homoglycans su skupina složenih ugljikohidrata klasificirani u skupine polisaharida. Tu spadaju svi ugljikohidrati koji sadrže više od deset jedinica iste vrste šećera.

Polisaharidi su esencijalne makromolekule sastavljene od višestrukih šećera (monosaharida) koji su uzastopno povezani glikozidnim vezama. Te makromolekule predstavljaju najveći izvor obnovljivih prirodnih resursa na zemlji.

Primjer osnovne jedinice gluponskog homopolisaharida (Izvor: Homopolysaccharide.svg: * Homopolysaccharide.jpg: Ccostellderivativni rad: Odysseus1479 (razgovor) derivatni rad: Odysseus1479 putem Wikimedia Commons)

Dobri primjeri homopolisaharida su škrob i celuloza u velikim količinama u biljnim i životinjskim tkivima i glikogen.

Najčešći i najvažniji homopolizaharidi u prirodi sastoje se od D-glukoznih ostataka, međutim, postoje i homopolizaharidi sastavljeni od fruktoze, galaktoze, manoze, arabinoze i drugih sličnih šećera ili njihovih derivata.

Njihove strukture, veličine, duljine i molekularne težine vrlo su promjenjive i mogu se odrediti kako vrstom monosaharida koji ih čine, tako i vezom kojim se ti monosaharidi vežu jedni za druge i prisutnošću ili odsutnošću grana.

Oni imaju mnoge funkcije u organizmima u kojima se nalaze, a među njima se ističu rezerva energije i strukturiranje stanica i makroskopska tijela mnogih biljaka, životinja, gljivica i mikroorganizama.

Karakteristike i struktura

Kao i za većinu polisaharida, homopolysaharidi su visoko raznoliki biopolimeri i u funkciji i u strukturi.

Oni su makromolekule čija velika molekulska masa bitno ovisi o broju monomera ili monosaharida koji ih čine, a oni mogu varirati od deset do tisuća. Međutim, molekulska masa općenito je neodređena.

Najčešći homopolizaharidi u prirodi sastoje se od ostataka glukoze povezane glikozidnim vezama tipa α ili β, o kojima njihova funkcija uvelike ovisi.

A-glukozidne veze prevladavaju u rezervnim homopolizaharidima, jer se lako enzimski hidroliziraju. S druge strane, β-glukozidne veze teško je hidrolizirati i uobičajene su u strukturnim homopolizaharidima.

Karakteristike sastavnih monosaharida

U prirodi je uobičajeno otkriti da su polisaharidi, uključujući homopolisaharide, sastavljeni od šećera monomera čija je struktura ciklička i gdje je jedan od atoma u prstenu gotovo uvijek atom kisika, a drugi ugljik.

Najčešći šećeri su heksoze, iako se mogu naći i pentoze i njihovi prstenovi variraju u odnosu na njihovu strukturnu konfiguraciju, ovisno o razmatranom polisaharidu.

Klasifikacija ugljikohidrata

Kao što je prethodno spomenuto, homopolisaharidi su dio skupine polisaharida, koji su složeni ugljikohidrati.

Složeni polisaharidi uključuju disaharide (dva ostatka šećera povezana obično putem glikozidnih veza), oligosaharide (do deset ostataka šećera povezanih) i polisaharide (koji imaju više od deset ostataka).

Polisaharidi se prema njihovom sastavu dijele na homopolisaharide i heteropolisaharide. Homopolisaharidi se sastoje od iste vrste šećera, dok su heteropolisaharidi složene mješavine monosaharida.

Polisaharidi se također mogu klasificirati prema njihovim funkcijama i postoje tri glavne skupine koje uključuju i homopolizaharide i heteropolizaharide: (1) strukturni, (2) rezervni ili (3) formirajući gelovi.

Uz složene ugljikohidrate postoje i jednostavni ugljikohidrati, koji su monosaharidni šećeri (jedna jedina molekula šećera).

Oba homopolisaharida, heteropolisaharidi, oligosaharidi i disaharidi mogu se hidrolizirati u njihove sastavne monosaharide.

Značajke

Kako je glukoza glavna molekula energije u stanicama, homopolisaharidi ovog šećera osobito su važni ne samo za neposredne metaboličke funkcije, već i za rezervu ili skladištenje energije.

Primjerice, u životinjama rezervni homopolisaharidi pretvaraju se u masti koje omogućuju pohranjivanje mnogo veće količine energije po jedinici mase i više "tekućine" u stanicama, što ima posljedice za kretanje tijela.

U industriji se strukturni homopolizaharidi kao što su celuloza i hitin široko koriste u različite svrhe.

Papir, pamuk i drvo najčešći su primjeri industrijske uporabe celuloze, a oni bi trebali uključivati ​​i proizvodnju etanola i biogoriva iz fermentacije i / ili hidrolize.

Škrob se ekstrahira i pročišćava iz različitih biljaka i koristi se u različite svrhe, kako u gastronomskom polju, tako i u proizvodnji biorazgradive plastike i drugih spojeva od gospodarskog i komercijalnog značaja.

Primjeri

Škrob

Škrob je topljivi biljni rezervni homopolisaharid koji se sastoji od D-glukoznih jedinica u obliku amiloze (20%) i amilopektina (80%). U brašnu se nalaze krumpir, riža, grah, kukuruz, grašak i razni gomolji.

Amiloza se sastoji od linearnih lanaca D-glukoze povezanih zajedno glukozidnim vezama tipa α-1,4. Amilopektin se sastoji od lanaca D-glukoze povezanih α-1,4 vezama, ali također ima grane povezane α-1,6 vezama, svakih 25 ostataka glukoze.

glikogen

Rezervni polisaharid životinja je homopolisaharid poznat kao glikogen. Poput škroba, i glikogen se sastoji od linearnih lanaca D-glukoze povezanih zajedno α-1,4 vezama koje su visoko razgranate zahvaljujući prisutnosti α-1,6 veza.

U usporedbi s škrobom, glikogen ima grane za svakih deset (10) ostataka glukoze. Ovaj stupanj grananja ima važne fiziološke učinke na životinjama.

Celuloza

Celuloza je netopljivi strukturni homopolisaharid koji čini temeljni dio staničnih zidova biljnih organizama. Njegova se struktura sastoji od linearnih lanaca ostataka D-glukoze spojenih zajedno β-1,4 glukozidnim vezama umjesto α-1,4 veza.

Zahvaljujući prisutnosti β veza u njihovoj strukturi, celulozni lanci mogu međusobno stvarati dodatne vodikove veze, stvarajući krutu strukturu koja može podnijeti pritisak.

hitina

Slično kao i celuloza, hitin je netopljivi strukturni homopolizaharid sastavljen od ponavljajućih jedinica N-acetil-glukozamina, povezanih zajedno glukozidnim vezama tipa β-1,4.

Kao i kod celuloze, ova vrsta veze pruža hitinu važne strukturne karakteristike koje ga čine idealnim dijelom egzoskeleta člankonožaca i rakova. Prisutan je i u staničnim zidovima mnogih gljivica.

dekstran

Dekstran je rezervni homopolisaharid prisutan u kvascima i bakterijama. Kao i sve prethodne, i ova je sastavljena od D-glukoze, ali pretežno povezana α-1,6 vezama.

Uobičajeni primjer ove vrste polisaharida je onaj koji je prisutan izvanstanično u bakterijama zubnog plaka.

Reference

1. Aspinal, G. (1983). Klasifikacija polisaharida. U polisaharidima (svezak 2, str. 1–9). Academic Press, Inc.
2. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organska kemija (1. izd.). New York: Oxford University Press.
3. Delgado, LL i Masuelli, M. (2019). Polisaharidi: pojmovi i klasifikacija. Evolucija u časopisu Polymer Technology Journal, 2 (2), 2–7.
4. Garrett, R., i Grisham, C. (2010). Biokemija (4. izd.). Boston, SAD: Brooks / Cole. CENGAGE Učenje.
5. Huber, KC, i BeMiller, JN (2018). Ugljikohidrata. U organskoj kemiji (str. 888-928). Elsevier Inc.
6. Yurkanis Bruice, P. (2003). Organska kemija. Pearson.