Hôm nay mình sẽ giới thiệu cho các bạn một loại hợp chất quen thuộc có tên là Polysaccharides. Nói đến đây chắc hẳn các bạn nghe cũng quen quen phải không? Vậy Polysaccharides là gì? Polysaccharides có ích hay có hại cho con người. Liệu rằng khi thiếu nó con người có bị làm sao hay không? Polysaccharides được ứng dụng trong công việc gì?

Không để các bạn chờ lâu nữa, sau đây xin mời các bạn cùng mình đọc những thông tin dưới đây để tìm hiểu kỹ hơn về nó nhé.

Polysaccharides là gì?

Một Polysaccharides là một phân tử lớn được tạo thành từ nhiều monosacarit nhỏ hơn. Monosacarit là các loại đường đơn giản, giống như glucose. Các enzyme đặc biệt liên kết các monome nhỏ này với nhau tạo ra các polyme đường lớn, hoặc polysacarit. Một polysacarit cũng được gọi là glycan.

Một polysacarit có thể là một homopolysacarit, trong đó tất cả các monosacarit đều giống nhau, hoặc là một heteropolysacarit trong đó có các monosacarit khác nhau. Tùy thuộc vào loại monosacarit nào được kết nối và loại cacbon nào trong các monosacarit được kết nối với nhau, polysacarit có nhiều dạng khác nhau. Một phân tử có chuỗi monosacarit thẳng được gọi là polysacarit tuyến tính, trong khi chuỗi có cánh tay và vòng quay được gọi là polysacarit phân nhánh.

Chức năng của một Polysaccharides

Tùy thuộc vào cấu trúc của chúng, Polysaccharides có thể có nhiều chức năng trong tự nhiên. Một số polysacarit được sử dụng để lưu trữ năng lượng, một số để gửi thông điệp và một số khác để cung cấp hỗ trợ cho các tế bào và mô.

Lưu trữ năng lượng

Nhiều polysacarit được sử dụng để lưu trữ năng lượng trong sinh vật. Trong khi các enzyme sản xuất năng lượng chỉ hoạt động trên các monosacarit được lưu trữ trong một polysacarit, các polysacarit thường gấp lại với nhau và có thể chứa nhiều monosacarit trong một khu vực dày đặc.

Hơn nữa, vì các chuỗi bên trong của các monosacarit được hình thành bởi nhiều liên kết hydro nên nước không thể xâm nhập vào các phân tử, khiến chúng trở nên kỵ nước. Tính chất này cho phép các phân tử ở lại với nhau và không hòa tan vào cytosol. Điều này làm giảm nồng độ đường trong một tế bào và sau đó có thể lấy thêm đường. Không chỉ lưu trữ năng lượng, mà chúng còn cho phép thay đổi độ dốc nồng độ, có thể ảnh hưởng đến sự hấp thu tế bào của các chất dinh dưỡng và nước.

Truyền thông tin

Nhiều polysacarit trở thành glycoconjugates khi chúng liên kết cộng hóa trị với protein hoặc lipid. Glycolipids và glycoprotein có thể được sử dụng để gửi tín hiệu giữa và trong các tế bào. Các protein hướng đến một cơ quan cụ thể có thể được gắn thẻ bởi một số polysacarit nhất định giúp tế bào di chuyển nó đến một cơ quan cụ thể.

Các Polysaccharides có thể được xác định bởi các protein đặc biệt, sau đó giúp liên kết protein, túi hoặc chất khác với một vi ống. Hệ thống các vi ống và các protein liên quan trong các tế bào có thể đưa bất kỳ chất nào đến vị trí nó muốn một khi được gắn thẻ bởi các polysacarit cụ thể.

Hơn nữa, các sinh vật đa tế bào có hệ thống miễn dịch được thúc đẩy bởi sự công nhận glycoprotein trên bề mặt tế bào. Các tế bào của một sinh vật sẽ tạo ra các polysacarit cụ thể để tô điểm cho các tế bào của nó. Khi hệ thống miễn dịch nhận ra các polysacarit khác và các glycoprotein khác nhau, nó được thiết lập để hành động và phá hủy các tế bào xâm lấn.

Hỗ trợ tế bào

Cho đến nay, một trong những vai trò lớn nhất của polysacarit là hỗ trợ. Các sinh vật khác như côn trùng và nấm, sử dụng kitin để hỗ trợ lớp ngoại bào xung quanh các tế bào của chúng. Một polysacarit có thể được trộn với các thành phần khác để tạo ra các mô cứng hơn, ít cứng hơn hoặc thậm chí là các vật liệu có tính chất đặc biệt.

Ví dụ: kitin và cellulose, cả hai polysacarit này đều làm từ glucose monosacarit. Tất cả mọi thứ từ gỗ trên cây, đến vỏ của các sinh vật biển đều được làm từ một số dạng polysacarit. Đơn giản bằng cách sắp xếp lại cấu trúc, polysacarit có thể đi từ các phân tử lưu trữ đến các phân tử sợi mạnh hơn nhiều. Cấu trúc vòng của hầu hết các monosacarit hỗ trợ quá trình này.

Cấu trúc của một Polysaccharides

Tất cả các Polysaccharides được hình thành bởi cùng một quá trình cơ bản: monosacarit được kết nối thông qua các liên kết glycosid. Khi ở trong một polysacarit, các monosacarit riêng lẻ được gọi là dư lượng. Hình dưới đây chỉ là một số trong nhiều monosacarit được tạo ra trong tự nhiên. Tùy thuộc vào polysacarit, bất kỳ sự kết hợp nào của chúng có thể được kết hợp thành chuỗi.

Cấu trúc của các phân tử được kết hợp sẽ xác định cấu trúc và tính chất của polysacarit. Sự tương tác phức tạp giữa các nhóm hydroxyl của chúng (OH), các nhóm bên khác, cấu hình của các phân tử và các enzyme liên quan đều ảnh hưởng đến polysacarit tạo ra.

Một polysacarit được sử dụng để lưu trữ năng lượng sẽ giúp truy cập dễ dàng vào các monosacarit, trong khi vẫn duy trì cấu trúc nhỏ gọn. Một polysacarit được sử dụng để hỗ trợ thường được lắp ráp thành một chuỗi dài các monosacarit, giống như một sợi. Nhiều sợi cùng nhau tạo ra liên kết hydro giữa các sợi giúp củng cố cấu trúc tổng thể của vật liệu, như được thấy trong hình dưới đây.

Các liên kết glycosid giữa các monosacarit bao gồm một phân tử oxy bắc cầu qua hai vòng carbon. Liên kết được hình thành khi một nhóm Hydroxyl bị mất khỏi carbon của một phân tử, trong khi hydro bị mất bởi nhóm hydroxyl của một monosacarit khác.

Carbon trên phân tử thứ nhất sẽ thay thế oxy từ phân tử thứ hai như chính nó, và liên kết glycosid được hình thành. Vì hai phân tử hydro và một oxy bị trục xuất, phản ứng cũng tạo ra một phân tử nước. Loại phản ứng này được gọi là phản ứng khử nước vì nước được loại bỏ khỏi các chất phản ứng.

Ví dụ về một loại Polysaccharides

Cellulose và Kitin

Cellulose và kitin đều là các polysacarit cấu trúc bao gồm nhiều nghìn monome glucose kết hợp trong các sợi dài. Sự khác biệt duy nhất giữa hai polysacarit là chuỗi bên gắn vào các vòng carbon của monosacarit. Trong kitin, các monosacarit glucose đã được biến đổi với một nhóm chứa nhiều carbon, nitơ và oxy. Chuỗi bên tạo ra một lưỡng cực, làm tăng liên kết hydro. Trong khi cellulose có thể tạo ra các cấu trúc cứng như gỗ, kitin có thể tạo ra các cấu trúc thậm chí cứng hơn, như vỏ, đá vôi và thậm chí là đá cẩm thạch khi nén.

Cả hai polysacarit tạo thành chuỗi dài, tuyến tính. Các chuỗi này tạo thành các sợi dài, được lắng đọng bên ngoài màng tế bào. Một số protein và các yếu tố khác giúp các sợi dệt thành một hình dạng phức tạp, được giữ cố định bởi các liên kết hydro giữa các chuỗi bên.

Do đó, các phân tử glucose đơn giản đã từng được sử dụng để lưu trữ năng lượng có thể được chuyển đổi thành các phân tử có độ cứng. Sự khác biệt duy nhất giữa các polysacarit cấu trúc và polysacarit lưu trữ là các monosacarit được sử dụng. Bằng cách thay đổi cấu hình của các phân tử glucose, thay vì một polysacarit cấu trúc, phân tử sẽ phân nhánh và lưu trữ nhiều liên kết hơn trong một không gian nhỏ hơn. Sự khác biệt duy nhất giữa cellulose và tinh bột là cấu hình của glucose được sử dụng.

Glycogen và tinh bột

Có lẽ chúng là các polysacarit lưu trữ quan trọng nhất trên hành tinh, glycogen và tinh bột được sản xuất bởi động vật và thực vật. Các polysacarit này được hình thành từ một điểm bắt đầu trung tâm, và xoắn ốc ra bên ngoài, do các mẫu phân nhánh phức tạp của chúng. Với sự trợ giúp của các protein khác nhau gắn vào các polysacarit riêng lẻ, các phân tử phân nhánh lớn tạo thành các hạt hoặc cụm. Điều này có thể được nhìn thấy trong hình ảnh dưới đây của các phân tử glycogen và các protein liên quan, nhìn thấy ở giữa.

Khi một phân tử glycogen hoặc tinh bột bị phá vỡ, các enzyme chịu trách nhiệm bắt đầu ở đầu xa nhất từ ​​trung tâm. Điều này rất quan trọng, vì bạn sẽ nhận thấy rằng vì sự phân nhánh rộng lớn chỉ có 2 điểm bắt đầu, nhưng nhiều kết thúc. Điều này có nghĩa là các monosacarit có thể được chiết xuất nhanh chóng từ polysacarit và được sử dụng làm năng lượng.

Sự khác biệt duy nhất giữa tinh bột và glycogen là số lượng nhánh trên mỗi phân tử. Điều này được gây ra bởi các phần khác nhau của các monosacarit tạo thành liên kết và các enzyme khác nhau tác động lên các phân tử. Trong glycogen, một nhánh xuất hiện cứ sau 12 dư lượng, trong khi trong tinh bột, một nhánh chỉ xảy ra sau mỗi 30 dư lượng.

Các vấn đề liên quan

• Monosacarit – Đơn vị nhỏ nhất của các phân tử đường, hoặc một monome đường
• Monome – Một thực thể duy nhất có thể được kết hợp để tạo thành một thực thể lớn hơn hoặc polymer.
• Polyme – Bao gồm protein, polysacarit và nhiều phân tử khác tồn tại của các đơn vị nhỏ hơn kết hợp với nhau.
• Polypeptide – Một polymer của các monome axit amin, còn được gọi là protein.