HOMOPOLIZAHARIDE: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, FUNCȚII, EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

The homopolizaharide sau homoglycans sunt un grup de glucide complexe clasificate în grupul de polizaharide. Acestea includ toate carbohidrații care au mai mult de zece unități din același tip de zahăr.

Polizaharidele sunt macromolecule esențiale compuse din mai mulți monomeri de zahăr (monosacharide) legate în mod repetat între ele prin legături glicozidice. Aceste macromolecule reprezintă cea mai mare sursă de resurse naturale regenerabile de pe Pământ.

Exemplu de unitate de bază a unui homopolizaharid glucan (Sursa: Homopolysaccharide.svg: * Homopolysaccharide.jpg: Lucrare costellderivativă: Odysseus1479 (discuție) lucrare derivată: Odysseus1479 prin Wikimedia Commons)

Exemple bune de homopolizaharide sunt amidonul și celuloza prezenți în cantități mari în țesuturile vegetale și animale și glicogen.

Cele mai frecvente și mai importante homopolizaharide din natură sunt formate din reziduuri de glucoză D, cu toate acestea, există homopolizaharide compuse din fructoză, galactoză, manoză, arabinoză și alte zaharuri similare sau derivați ai acestora.

Structurile, dimensiunile, lungimile și greutățile lor moleculare sunt foarte variabile și pot fi determinate atât de tipul de monosacharide care le compune, cât și de legăturile cu care aceste monosacharide se leagă între ele și de prezența sau absența ramurilor.

Acestea au multe funcții în organismele în care se găsesc, printre care se evidențiază rezerva de energie și structurarea celulelor și corpurile macroscopice ale multor plante, animale, ciuperci și microorganisme.

Caracteristici și structură

În ceea ce privește majoritatea polizaharidelor, homopolizaharidele sunt biopolimeri extrem de diferiți atât în ​​funcție cât și în structură.

Sunt macromolecule a căror masă moleculară mare depinde în esență de numărul de monomeri sau monosacharide care le compun și acestea pot varia de la zece la mii. Cu toate acestea, greutatea moleculară este în general nedeterminată.

Cele mai frecvente omopolizaharide din natură sunt compuse din reziduuri de glucoză legate între ele prin legături glucozidice de tip α sau β, de care depinde foarte mult funcția lor.

Legăturile α-glucozidice predomină în omopolizaharidele de rezervă, deoarece acestea sunt ușor hidrolizate enzimatic. Legăturile β-glucozidice, pe de altă parte, sunt greu de hidrolizat și sunt frecvente în omopolizaharidele structurale.

Caracteristicile monosacaridelor constitutive

Este obișnuit în natură să constatăm că polizaharidele, inclusiv homopolizaharidele, sunt compuse din monomeri de zahăr a căror structură este ciclică și unde unul dintre atomii de inel este aproape întotdeauna un atom de oxigen, iar ceilalți sunt carboni.

Cele mai frecvente zaharuri sunt hexozele, deși pot fi găsite și pilozele, iar inelele lor variază în funcție de configurația lor structurală, în funcție de polizaharida luată în considerare.

Clasificarea carbohidraților

Așa cum am menționat anterior, homopolizaharidele fac parte din grupul polizaharidelor, care sunt carbohidrați complecși.

Polizaharidele complexe includ dizaharide (două reziduuri de zahăr legate între ele, de obicei prin legături glicozidice), oligozaharide (până la zece reziduuri de zahăr legate între ele) și polizaharide (care au mai mult de zece reziduuri).

Polizaharidele sunt împărțite, în funcție de compoziția lor, în homopolizaharide și heteropolizaharide. Homopolizaharidele sunt compuse din același tip de zahăr, în timp ce heteropolizaharidele sunt amestecuri complexe de monosacharide.

Polizaharidele pot fi, de asemenea, clasificate în funcție de funcțiile lor și există trei grupuri principale care includ atât homopolizaharide, cât și heteropolizaharide: (1) structurale, (2) rezervă sau (3) formând geluri.

Pe lângă carbohidrații complexi, există carbohidrați simpli, care sunt zaharuri monosacharide (o singură moleculă de zahăr).

Atât homopolizaharidele, heteropolizaharidele, oligozaharidele, cât și dizaharidele pot fi hidrolizate la monosacharidele lor constitutive.

Caracteristici

Deoarece glucoza este molecula principală de energie din celule, homopolizaharidele acestui zahăr sunt deosebit de importante nu numai pentru funcțiile metabolice imediate, ci și pentru rezerva sau stocarea de energie.

La animale, de exemplu, homopolizaharidele de rezervă sunt transformate în grăsimi, ceea ce permite stocarea unor cantități mult mai mari de energie pe o unitate de masă și sunt mai „fluide” în celule, ceea ce are implicații pentru mișcarea corpului.

În industrie, homopolizaharidele structurale, cum ar fi celuloza și chitina, sunt exploatate pe scară largă în diverse scopuri.

Hârtia, bumbacul și lemnul sunt cele mai frecvente exemple de utilizări industriale pentru celuloză, iar acestea ar trebui să includă și producția de etanol și biocombustibili din fermentația și / sau hidroliza lor.

Amidonul este extras și purificat dintr-o mare varietate de plante și este utilizat în scopuri diferite, atât în ​​domeniul gastronomic, cât și la fabricarea materialelor plastice biodegradabile și a altor compuși de importanță economică și comercială.

Exemple

Amidon

Amidonul este o homopolizaharidă de rezervă vegetală solubilă care este compusă din unități de D-glucoză sub formă de amiloză (20%) și amilopectină (80%). Cartofi, orez, fasole, porumb, mazăre și diferiți tuberculi se găsesc în făină.

Amiloza este compusă din lanțuri liniare de D-glucoze legate între ele prin legături glucozidice de tip α-1,4. Amilopectina este compusă din lanțuri de D-glucoze legate prin legături α-1,4, dar are și ramuri legate prin legături α-1,6 la fiecare 25 de resturi de glucoză, aproximativ.

Glicogen

Polizaharida de rezervă a animalelor este un homopolizaharid cunoscut sub numele de glicogen. Ca și amidonul, glicogenul este compus din lanțuri liniare de D-glucoze legate între ele prin legături α-1,4, care sunt foarte ramificate datorită prezenței legăturilor α-1,6.

Față de amidon, glicogenul are ramuri pentru fiecare zece (10) reziduuri de glucoză. Acest grad de ramificare are efecte fiziologice importante la animale.

Celuloză

Celuloza este un omopolizaharid structural insolubil care face parte fundamentală din pereții celulari ai organismelor vegetale. Structura sa constă din lanțuri liniare de reziduuri de glucoză D legate între ele prin legături β-1,4 glucozidice în loc de legături α-1,4.

Datorită prezenței legăturilor β în structura lor, lanțurile de celuloză sunt capabile să formeze legături suplimentare de hidrogen între ele, creând o structură rigidă capabilă să reziste la presiune.

Chitină

Similar cu celuloza, chitina este un omopolizaharid structural insolubil compus din unități repetate de N-acetil-glucozamină legate între ele prin legături glucozidice de tip β-1,4.

Ca și în cazul celulozei, acest tip de legătură oferă chitinei caracteristici structurale importante care o fac o componentă ideală a exoscheletului artropodelor și crustaceelor. Este prezent și în pereții celulari ai multor ciuperci.

dextran

Dextran este un homopolizaharid de rezervă prezent în drojdie și bacterii. Ca și toate cele anterioare, acesta este, de asemenea, compus din D-glucoze, dar legate în principal de legături α-1,6.

Un exemplu obișnuit al acestui tip de polizaharidă este unul care este prezent extracelular în bacteriile cu plăci dentare.

Referințe

1. Aspinal, G. (1983). Clasificarea polizaharidelor. În Polizaharidele (Vol. 2, pp. 1–9). Academic Press, Inc.
2. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wother, P. (2001). Chimie organică (ediția I). New York: Oxford University Press.
3. Delgado, LL, & Masuelli, M. (2019). Polizaharide: concepte și clasificare. Evoluția în Jurnalul tehnologic al polimerilor, 2 (2), 2–7.
4. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochimie (ediția a 4-a). Boston, SUA: Brooks / Cole. CENGAGE Învățare.
5. Huber, KC, & BeMiller, JN (2018). Hidrati de carbon. În chimie organică (pp. 888-928). Elsevier Inc.
6. Yurkanis Bruice, P. (2003). Chimie organica. Pearson.