ลักษณะโฮโมโพลีแซ็กคาไรด์โครงสร้างหน้าที่ตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2025

homopolysaccharidesหรือ homoglycans เป็นกลุ่มของคาร์โบไฮเดรตที่ซับซ้อนจัดอยู่ในกลุ่มของ polysaccharides ซึ่งรวมถึงคาร์โบไฮเดรตทั้งหมดที่มีน้ำตาลชนิดเดียวกันมากกว่า 10 หน่วย

โพลีแซ็กคาไรด์เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่จำเป็นซึ่งประกอบด้วยโมโนเมอร์น้ำตาลหลายตัว (โมโนแซ็กคาไรด์) เชื่อมโยงกันซ้ำ ๆ ด้วยพันธะไกลโคซิดิก โมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้เป็นแหล่งทรัพยากรธรรมชาติหมุนเวียนที่ใหญ่ที่สุดในโลก

ตัวอย่างหน่วยพื้นฐานของ glucan homopolysaccharide (ที่มา: Homopolysaccharide.svg: * Homopolysaccharide.jpg: Ccostellderivative work: Odysseus1479 (talk) งานอนุพันธ์: Odysseus1479 ผ่าน Wikimedia Commons)

ตัวอย่างที่ดีของโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์ ได้แก่ แป้งและเซลลูโลสที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อพืชและสัตว์เป็นปริมาณมากและไกลโคเจน

โฮโมพอลิแซ็กคาไรด์ที่พบมากที่สุดและสำคัญที่สุดในธรรมชาติประกอบด้วย D-glucose ตกค้างอย่างไรก็ตามมีโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยฟรุกโตสกาแลคโตสแมนโนสอาราบิโนสและน้ำตาลหรืออนุพันธ์อื่น ๆ ที่คล้ายคลึงกันเหล่านี้

โครงสร้างขนาดความยาวและน้ำหนักโมเลกุลมีความผันแปรสูงและสามารถกำหนดได้ทั้งตามประเภทของโมโนแซ็กคาไรด์ที่ประกอบขึ้นและโดยพันธะที่มอโนแซ็กคาไรด์เหล่านี้จับกันและการมีหรือไม่มีกิ่งก้าน

พวกมันมีหน้าที่หลายอย่างในสิ่งมีชีวิตที่พวกมันพบซึ่งการสำรองพลังงานและการจัดโครงสร้างของเซลล์และร่างกายขนาดมหึมาของพืชสัตว์เชื้อราและจุลินทรีย์หลายชนิดมีความโดดเด่น

ลักษณะและโครงสร้าง

สำหรับพอลิแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่โฮโมพอลิแซ็กคาไรด์เป็นโพลิเมอร์ชีวภาพที่มีความหลากหลายสูงทั้งในด้านหน้าที่และโครงสร้าง

เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่ขึ้นอยู่กับจำนวนโมโนเมอร์หรือโมโนแซ็กคาไรด์ที่ประกอบขึ้นเป็นหลักซึ่งอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่สิบถึงหลายพัน อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปน้ำหนักโมเลกุลไม่แน่นอน

โฮโมพอลิแซ็กคาไรด์ที่พบมากที่สุดในธรรมชาติประกอบด้วยกากน้ำตาลกลูโคสที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะกลูโคซิดิกชนิดαหรือชนิดβซึ่งหน้าที่ของพวกมันขึ้นอยู่อย่างมาก

พันธะα-glucosidic มีอิทธิพลเหนือกว่า homopolysaccharides สำรองเนื่องจากพวกมันถูกไฮโดรไลซ์ด้วยเอนไซม์ได้ง่าย ในทางกลับกันพันธะβ-glucosidic นั้นยากที่จะไฮโดรไลซ์และพบได้ทั่วไปในโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีโครงสร้าง

ลักษณะของโมโนแซ็กคาไรด์ที่เป็นส่วนประกอบ

เป็นเรื่องปกติที่จะพบว่าโพลีแซ็กคาไรด์รวมทั้งโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยน้ำตาลโมโนเมอร์ที่มีโครงสร้างเป็นวัฏจักรและอะตอมของวงแหวนตัวใดตัวหนึ่งเป็นอะตอมของออกซิเจนเกือบตลอดเวลาและอีกอะตอมเป็นคาร์บอน

น้ำตาลที่พบมากที่สุดคือเฮกโซสแม้ว่าจะสามารถพบเพนโทสได้และวงแหวนของมันก็แตกต่างกันไปตามโครงสร้างของมันขึ้นอยู่กับโพลีแซคคาไรด์ที่พิจารณา

การจำแนกประเภทของคาร์โบไฮเดรต

ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้โฮโมพอลิแซ็กคาไรด์เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน

โพลีแซ็กคาไรด์ที่ซับซ้อน ได้แก่ ไดแซ็กคาไรด์ (กากน้ำตาลสองชนิดที่เชื่อมโยงกันโดยปกติจะผ่านพันธะไกลโคซิดิก) โอลิโกแซ็กคาไรด์ (น้ำตาลตกค้างมากถึงสิบชิ้นที่เชื่อมโยงกัน) และโพลีแซ็กคาไรด์ (ซึ่งมีสารตกค้างมากกว่าสิบชนิด)

โพลีแซ็กคาไรด์แบ่งตามองค์ประกอบออกเป็นโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์และเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ Homopolysaccharides ประกอบด้วยน้ำตาลชนิดเดียวกันในขณะที่ heteropolysaccharides เป็นสารผสมที่ซับซ้อนของ monosaccharides

นอกจากนี้ยังสามารถจำแนกโพลีแซ็กคาไรด์ตามหน้าที่และมีสามกลุ่มหลักที่มีทั้งโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์และเฮเทอโรโพลีแซคคาไรด์ ได้แก่ (1) โครงสร้าง (2) สารองหรือ (3) การขึ้นรูปเจล

นอกจากคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนแล้วยังมีคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวซึ่ง ได้แก่ น้ำตาลโมโนแซคคาไรด์ (น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว)

ทั้ง homopolysaccharides, heteropolysaccharides, oligosaccharides และ disaccharides สามารถไฮโดรไลซ์ให้กับ monosaccharides ที่เป็นส่วนประกอบได้

คุณสมบัติ

เนื่องจากกลูโคสเป็นโมเลกุลพลังงานหลักในเซลล์โฮโมพอลิแซ็กคาไรด์ของน้ำตาลนี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งไม่เพียง แต่สำหรับการเผาผลาญในทันทีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสำรองหรือกักเก็บพลังงานด้วย

ตัวอย่างเช่นในสัตว์โฮโมพอลิแซ็กคาไรด์สำรองจะถูกเปลี่ยนเป็นไขมันซึ่งทำให้สามารถเก็บพลังงานไว้ได้ในปริมาณมากขึ้นต่อหนึ่งหน่วยมวลและมี "ของเหลว" ในเซลล์มากกว่าซึ่งมีผลต่อการเคลื่อนไหวของร่างกาย

ในอุตสาหกรรมโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีโครงสร้างเช่นเซลลูโลสและไคตินถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางเพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย

กระดาษฝ้ายและไม้เป็นตัวอย่างที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมสำหรับเซลลูโลสและสิ่งเหล่านี้ควรรวมถึงการผลิตเอทานอลและเชื้อเพลิงชีวภาพจากการหมักและ / หรือไฮโดรไลซิสด้วย

แป้งถูกสกัดและทำให้บริสุทธิ์จากพืชหลากหลายชนิดและใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันทั้งในด้านการทำอาหารและในการผลิตพลาสติกย่อยสลายทางชีวภาพและสารประกอบอื่น ๆ ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจและการค้า

ตัวอย่าง

แป้ง

แป้งเป็นโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์สำรองผักที่ละลายน้ำได้ซึ่งประกอบด้วยหน่วย D- กลูโคสในรูปของอะมิโลส (20%) และอะไมโลเพคติน (80%) มันฝรั่งข้าวถั่วข้าวโพดถั่วลันเตาและหัวต่างๆพบได้ในแป้ง

อะไมโลสประกอบด้วยโซ่เชิงเส้นของ D-glucoses ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะกลูโคซิดิกของชนิดα-1,4 อะไมโลเพคตินประกอบด้วยโซ่ของ D-glucoses ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะα-1,4 แต่ยังมีกิ่งก้านที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะα-1,6 ทุกๆ 25 กลูโคสที่ตกค้างโดยประมาณ

ไกลโคเจน

พอลิแซ็กคาไรด์สำรองของสัตว์เป็นโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์ที่เรียกว่าไกลโคเจน เช่นเดียวกับแป้งไกลโคเจนประกอบด้วยโซ่ D-glucoses เชิงเส้นที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะα-1,4 ที่แตกแขนงอย่างมากเนื่องจากมีพันธะα-1,6

เมื่อเทียบกับแป้งแล้วไกลโคเจนมีกิ่งก้านสำหรับทุก ๆ สิบ (10) กลูโคสตกค้าง การแตกแขนงระดับนี้มีผลทางสรีรวิทยาที่สำคัญในสัตว์

เซลลูโลส

เซลลูโลสเป็นโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์โครงสร้างที่ไม่ละลายน้ำซึ่งเป็นส่วนพื้นฐานของผนังเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในพืช โครงสร้างของมันประกอบด้วยโซ่เชิงเส้นของกากกลูโคส D ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะกลูโคซิดิกβ-1,4 แทนที่จะเป็นพันธะα-1,4

เนื่องจากมีพันธะβอยู่ในโครงสร้างโซ่เซลลูโลสจึงสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนเพิ่มเติมซึ่งกันและกันทำให้เกิดโครงสร้างที่แข็งสามารถทนต่อแรงกดดันได้

ไคติน

คล้ายกับเซลลูโลสไคตินเป็นโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์โครงสร้างที่ไม่ละลายน้ำซึ่งประกอบด้วยหน่วยการทำซ้ำของ N-acetyl-glucosamine ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะกลูโคซิดิกของชนิดβ-1,4

เช่นเดียวกับเซลลูโลสพันธะประเภทนี้ให้ไคตินที่มีลักษณะโครงสร้างที่สำคัญซึ่งทำให้เป็นส่วนประกอบในอุดมคติของโครงกระดูกภายนอกของสัตว์ขาปล้องและสัตว์จำพวกครัสเตเชียน นอกจากนี้ยังมีอยู่ในผนังเซลล์ของเชื้อราหลายชนิด

dextran

เด็กซ์ทรานเป็นโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์สำรองที่มีอยู่ในยีสต์และแบคทีเรีย เช่นเดียวกับรุ่นก่อน ๆ ทั้งหมดนี้ประกอบด้วย D-glucoses เช่นกัน แต่ส่วนใหญ่เชื่อมโยงด้วยพันธะα-1,6

ตัวอย่างทั่วไปของโพลีแซ็กคาไรด์ประเภทนี้คือสิ่งที่มีอยู่นอกเซลล์ในแบคทีเรียที่เป็นคราบฟัน

อ้างอิง

1. Aspinal, G. (1983). การจำแนกประเภทของโพลีแซ็กคาไรด์ ใน The Polysaccharides (Vol. 2, pp. 1–9) สำนักพิมพ์วิชาการ, Inc.
2. Clayden, J. , Greeves, N. , Warren, S. , & Wothers, P. (2001). เคมีอินทรีย์ (ฉบับที่ 1). นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด
3. Delgado, LL, & Masuelli, M. (2019). โพลีแซ็กคาไรด์: แนวคิดและการจำแนกประเภท Evolution in Polymer Technology Journal, 2 (2), 2–7.
4. Garrett, R. , & Grisham, C. (2010). ชีวเคมี (ฉบับที่ 4) บอสตันสหรัฐอเมริกา: Brooks / Cole CENGAGE การเรียนรู้
5. Huber, KC และ BeMiller, JN (2018) คาร์โบไฮเดรต สาขาเคมีอินทรีย์ (หน้า 888-928). Elsevier Inc.
6. Yurkanis Bruice, P. (2003). เคมีอินทรีย์. เพียร์สัน