Chuong 1. Carbohydrate
Transcript of Chuong 1. Carbohydrate
![Page 1: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/1.jpg)
Chương 1CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG
CỦA CARBOHYDRATE
![Page 2: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/2.jpg)
1.1. CÁC MONOMER CỦA POLYSACCHARIDE
Carbon: Tất cả các phân tử sinh học đều chứa C Công thức tổng quát: (CH2O)n chứa các nguyên tố
C, H và O theo tỷ lệ 1:2:1 Là nguồn carbon và năng lượng của tế bào
![Page 3: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/3.jpg)
1.1.1 CẤU TRÚC MONOSACCHARIDE
Chứa một nhóm aldehyde (-CHO) hoặc keton (C=O) Hai hay nhiều nhóm hydroxy (-OH) Phân loại dựa vào số lượng carbon, và bản chất của
nhóm carbonyl
![Page 4: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/4.jpg)
Monosaccharide đơn giản nhất là triose: glyceraldehyd (aldose) và dihydroxyacetone (ketose)
Glyceraldehyd (aldo triose) Dihidroxyacetone (keto triose)
Đặc điểm của đường đơn: Có một carbon liên kết với oxygen bằng liên kết đôi (carbonyl), các carbon còn lại, mỗi carbon liên kết với một nhóm -OH
Đồng phân hóa học
![Page 5: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/5.jpg)
Sườn carbon thường từ 3 đến 7 carbon, một vài đường đơn phổ biến sau:
Loại đường Số carbon Ví dụ
Triose 3 Glyceraldehyde
Pentose 5 Ribose
Hexose 6 Glucose
![Page 6: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/6.jpg)
Glyceraldehyde có một carbon bất xứng (ký hiệu C*), có hai đồng phân dạng D và L
Công thức lập thể Fischer (Cầu oxy)
Số đồng phân lập thể: X = 2n (n là số C*)
![Page 7: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/7.jpg)
Đánh số thứ tự nguyên tử C trong phân tử monosaccharide bắt đầu từ nguyên tử C của nhóm C=O, hoặc C ở đầu gần với nhóm C=O của các ketose
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
D- Glucose D- Fructose
![Page 8: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/8.jpg)
Sự sắp xếp không gian xung quanh sườn carbon rất đa dạng, ví dụ glucose và galactose là hai đồng phân
Đồng phân epimer
![Page 9: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/9.jpg)
Cấu trúc vòng của monosaccharide (công thức Haworth)
Nhóm carbonyl hình thành liên kết cộng hóa trị với oxy của một nhóm hydroxyl dọc theo chuỗi carbon
Phản ứng giữa –OH và –CHO (hoặc C=O) tạo nên dẫn xuất hemiacetal hoặc hemiketal → chứa C bất xứng
![Page 10: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/10.jpg)
H OH
CH2OH
1
2
3
4
56
O
HHO
CH2OH
1
2
3
4
56
O
CH2OH
1
2
3
4
56
O
H OH HHO
CH2OH
1
2
3
4
56
O
H
H
OH
O
OH
H HO
H
HOCH
CH2OH CH2OH
H
OH
H
H
O
OH
H HOHOCH O
CH2OH
H
OHOH
H
HHO
HHOH
OCH2OH
OH
HOH
H
HHO
HHOH
Dạng thẳng
Dạng cầu oxy
Công thức Haworth
α- furan β- furan α- pyran β- pyran
CHO
CH2OH
1
2
3
4
56
C
C
C
C
OH
OH
HO
H
H
H
H
OH
CH2OH
CH O
![Page 11: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/12.jpg)
Một số đường aldose phổ biến
3 Carbon 4 Carbon
![Page 13: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/13.jpg)
5 Carbon
![Page 14: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/14.jpg)
6 Carbon
![Page 15: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/15.jpg)
Một số dạng đường ketose phổ biến
4 Carbon3 Carbon
![Page 16: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/17.jpg)
Sinh vật chứa nhiều dẫn xuất của đường hexose
Một nhóm hydroxyl được thay bằng nhóm khác Một nguyên tử C bị oxy hóa thành nhóm carboxyl
Dẫn xuất của monosaccharide
![Page 18: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/19.jpg)
Glucosamine: -OH ở C-2 được thay thế bằng nhóm amin, nhóm amin thường liên kết với acid acetic → N-acetylglucosamine là thành phần cấu trúc của vỏ tế bào vi khuẩn
![Page 20: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/20.jpg)
N-acetylmuramic acid trong đó acid lactic hình thành liên kết ether với oxy ở C-3 của N-acetylglucosamine
![Page 21: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/21.jpg)
Nhóm –OH ở C-6 của L-galactose hoặc L-mannose được thay thế bằng nhóm –CH3 tạo L-fucose hoặc L-rhamnose, những đường dehydro này được tìm thấy trong polysaccharides và trong glycoproteins và glycolipids.
![Page 22: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/22.jpg)
Sự oxy hóa carbon carbonyl (aldehyde) ở glucose tạo thành gluconic acid, những đường aldose khác tạo aldonic acid tương ứng khác
![Page 23: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/23.jpg)
Sự oxy hóa ở carbon khác của chuỗi carbon (C-6) của glucose, galactose, mannose tạo thành các uronic acid: glucuronic, galacturonic, mannuronic acid. Aldonic acid và uronic acid tạo thành chất trung gian ổn định gọi là lactone.
![Page 24: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/24.jpg)
1.1.2. Tính chất chung của các monosaccharide1.1.2.1. Monosaccharide là một chất khử
Monosaccharide có thể bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa như Fe3+ hoặc Cu2+. Carbon của nhóm carbonyl bị oxy hóa thành nhóm carboxyl. Glucose và những đường khác có khả năng khử ion sắt hoặc đồng được gọi là đường khử.
![Page 25: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/25.jpg)
Khi oxy hóa bằng HNO3 đặc, cả hai nhóm chức –CHO và –OH bậc 2 của monosaccharide đều bị oxy hóa tạo thành acid có chứa hai nhóm carboxyl gọi là acid saccharic.
CHO
HCOH
HOCH
HCOH
HCOH
CH2OH
COOH
HCOH
HOCH
HCOH
HCOH
COOH
HNO3
D-Glucose Acid Glucaric (Acid Saccharide)
![Page 26: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/26.jpg)
1.1.2.2. Monosaccharide là một chất oxy hóa
Dưới tác dụng của các chất khử, nhóm carbonyl của monosaccharide bị khử tạo thành các polyhydroxy alcohol tương ứng, với tên gọi có đuôi “-itol” thêm vào tên của aldose ban đầuCHO
CH2OH
CH2OH
CH2OH CH2OH
C O
CH2OH CHO
CH2OH
D-Glucose D-Sorbitol D-Fructose
CH2OH
CH2OH
D-Manitol D-Mannose
![Page 27: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/27.jpg)
Trong cơ thể sinh vật dưới tác dụng của enzyme, glucose bị khử tạo thành polyol vòng gọi là myo-inositol.
OH
H
OH
OH
OH
H
OHH
H HOH H
O
H
O
O
O
H
OH
H HO H
P
P
P
P
P
P
Ester phosphoric của myo-inositol (Fitin) là nguồn dự trữ phospho trong hạt
Myo-inositol Fitin
![Page 28: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/28.jpg)
Phản ứng tạo ester thường xảy ra với nhóm alcohol bậc 1 và –OH glucoside của monosaccharide. Quan trọng nhất là phản ứng tạo thành ester phosphate của monosaccharide là những sản phẩm trung gian của nhiều quá trình trao đổi chất trong cơ thể.
Ví dụ: D-Glyceraldehyd 3-phosphate D-Glucose 1-phosphate D-Glucose 1,6-diphosphate D-Fructose 1,6-diphosphae
1.1.2.3. Phản ứng tạo ester
![Page 29: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/29.jpg)
Nhóm hydroxyl glycoside có thể phản ứng với rượu khan tạo thành ether tương ứng gọi là glycoside. Các glycoside tạo thành có thể là α- glycoside hoặc β-glycoside
1.1.2.4. Phản ứng của nhóm glycoside
O
OH
CH2OH
H
H
OCH3
OH
H
H
OH
HO
OH
CH2OH
H
OCH3
H
OH
H
H
OH
H
D-GlucoseCH3OH
HCl
α-Methyl-D-Glucose β-Methyl-D-Glucose
![Page 30: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/30.jpg)
Trong phân tử glycoside, phần không phải là saccharide gọi là aglycone. Liên kết saccharide và aglycone gọi là liên kết glycoside.
Liên kết glycoside cũng được tạo thành giữa các monosaccharide để tạo nên các di-, oligo-, polysaccharide
1.1.2.4. Phản ứng của nhóm glycoside
![Page 31: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/32.jpg)
-O-glycoside: Gốc aglycone (A) kết hợp với saccharide (X) qua O -S-glycoside: Gốc aglycone được kết hợp qua S -N-glycoside: Gốc aglycone được kết hợp qua N -C-glycoside: Carbon của aglycone kết hợp với C của saccharide
Phân biệt các kiểu liên kết glycoside khác nhau
![Page 33: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/33.jpg)
Đun sôi pentose, hexose với acid nồng độ cao, các monosacchride này loại đi 3 phân tử H2O tạo thành furfurol, oxymethylfurfurol.
Các sản phẩm này ngưng tụ với các hợp chất phenol tạo thành hợp chất màu đặc trưng, các phản ứng này thường được sử dụng để định tính, định lượng các monosaccharide.
1.1.2.5. Phản ứng với acid
![Page 34: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/34.jpg)
Trong những điều kiện xác định, 1 phân tử saccharide có thể phản ứng với 3 phân tử phenylhydrazine tạo thành tinh thể osazone.
1.1.2.6. Phản ứng với phenylhydrazine
![Page 35: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/35.jpg)
1.2. OLIGOSACCHARIDE
2-10 monosaccharide Monosaccharide liên kết bằng liên kết O-glycoside
![Page 36: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/36.jpg)
1.2.1. Disaccharide
Công thức tổng quát C12H22O11
Monosaccharide liên kết bằng liên kết O-glycoside Disaccharide có thể có tính khử hoặc không Phổ biến Lactose, Maltose α(1→4), Isomaltose
α(1→6) isomer, Cellobiose β (1→4) isomer
![Page 37: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/37.jpg)
Kiểu liên kết glycoside trong disaccharide
Kiểu 1: Liên kết giữa 2 nhóm –OH hemiacetal, loại bỏ 1 phân tử nước. Disaccharide trong trường hợp này không còn –OH hemiacetal tự do nên không còn tính khử (non reducing end).
Non reducing end
![Page 38: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/38.jpg)
Kiểu liên kết glycoside trong disaccharide
Kiểu 2: Liên kết giữa 1 nhóm –OH hemiacetal của một monosacchride này với 1 nhóm –OH nào đó (không phải hemiacetal) của monosaccharide khác, kết quả tạo một disaccharide vẫn còn tính chất khử (reducing end).
Reducing end
![Page 39: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/39.jpg)
Maltose (đường mạch nha), được cấu tạo từ 2 phân tử α-D- Glucose. Maltose vẫn có chứa một nhóm –OH tự do nên vẫn còn tính khử Maltose bị thủy phân bởi maltase, hoặc acid ở nhiệt độ cao tạo thành 2 gốc α-D-Glucose
![Page 40: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/40.jpg)
Lactose được cấu tạo từ 1 phân tử β-D- Galactose và α-D-Glucose. Lactose vẫn có chứa một nhóm –OH tự do nên vẫn còn tính khử
![Page 41: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/41.jpg)
Lactose: Gal-β-1,4-Glc; chỉ hiện diện ở sữa, bị thủy phân bởi lactase Sucrose: Glc-α-1,2-Fru; được thực vật xanh tổng hợp; enzyme thủy phân là sucrase Maltose: Glc-α-1,4-Glc; sản phẩm thủy phân bởi tinh bột bởi amylase Cellobiose: Glc-β-1,4-Glc; có nguồn gốc từ cellulose
Các loại disaccharid phổ biến
Disaccharide Monomer (đường đơn) Đặc điểm chung
Maltose Glucose + Glucose Lên men rượu
Lactose Glucose + Galactose Hiện diện trong sữa
Sucrose Glucose + Fructose do thực vật tổng hợp
![Page 42: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/42.jpg)
1.2.2. Trisaccharide
Là oligosaccharide có chứa 3 gốc monosaccharide Trisaccharide phổ biến là raffinose, raffinose được cấu tạo từ 3 monosaccharide là galactose, glucose, fructose Raffinose không có tính khử
![Page 43: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/43.jpg)
1.2.2. Tetrasaccharide
Là oligosaccharide có chứa 4 gốc monosaccharide Tetrasaccharide phổ biến là stachyose, stachyose được cấu tạo từ 4 monosaccharide là 2 gốc galactose, 1 gốc α-D-Glucose, 1 gốc β-D-fructose Stachyose không có tính khử
![Page 44: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/44.jpg)
Polysacchride là polymer của các monosaccharide, có từ 10-15 gốc monosaccharide, liên kết với nhau bằng liên kết glycoside
Chuỗi phân nhánh hoặc không phân nhánh dạng sợi hay hạt
1.3. Cấu trúc và chức năng của polysaccharide
![Page 45: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/45.jpg)
Hai loại polysaccharide: Đồng thể và dị thể
Phân loại polysaccharide theo số loại monosaccharide
![Page 46: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/46.jpg)
1.3.1. Polysaccharide đồng thể (homopolysaccharide)
Gồm một loại monomerTên gọi dựa theo tên gọi của monomer nhưng đổi –ose
thành –anPolysaccharide đồng thể có vai trò dự trữ (tinh bột,
glycogen) hay cấu trúc (cellulose, chitin)
![Page 47: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/47.jpg)
Tinh bột Amylose: Do các -D-glucose liên kết nhau bằng cầu nối
(1→4) glycoside tạo thành sợi không chia nhánh. Amylopectin: Do các glucose liên kết nhau bằng cầu nối
(1→4) glycosidic và (1→6) glycosidic tạo thành sợi chia nhánh.
10- 30% amylose và 70- 90% là amylopectin Mỗi nhánh ở amylopectin là 12-30 phân tử đường glucose Tinh bột được dự trữ ở tế bào thực vật Tế bào động vật có enzyme thủy phân tinh bột
![Page 48: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/48.jpg)
Amylopectin
![Page 49: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/49.jpg)
Phytoglycogen (glycan)Polymer của các α-D-Glucose, có cấu trúc tương tự amylopectin nhưng phân nhánh nhiều hơn.Phytoglycogen chỉ mới tìm được trong một số ít thực vật như bắp đường
![Page 50: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/50.jpg)
![Page 51: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/51.jpg)
Glycogen Do các glucose kết nhau bằng cầu nối (1→4) glycosidic
và (1→6) glycosidic tạo thành sợi chia nhánh. Được dự trữ ở cơ và gan của tế bào động vật
![Page 52: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/52.jpg)
Tinh bột
Glycogen
![Page 53: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/53.jpg)
Dextran Do các glucose kết nhau bằng cầu nối (1→6) glycoside
và các nhánh với liên kết (1→3) glycoside và đôi khi (1→2) và cả (1→4) glycoside, khối lượng phân tử có thể đến vài triệu.
Dextran là polysaccharide của vi khuẩn, nấm men… Ứng dụng của dextran:
Thay thế huyết tương Chống đông máu, thay thế heparin Dextran tổng hợp không tan, có các liên kết chéo (sephadex) → lỗ
→ tách riêng các phân tử protein
![Page 54: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/54.jpg)
Cellulose
Cellulose: Do nhiều phân tử β-glucose liên kết với nhau bằng liên kết (1→4) glycoside, tạo thành sợi dài không chia nhánh
Cellulose có nhiều ở tế bào thực vật
Cellulose
![Page 55: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/55.jpg)
Your site here
Cellulose kết thành sợi ở vỏ tế bào
![Page 56: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/56.jpg)
Cấu trúc ba chiều của các polysacchride
Chuỗi polysaccharide bao gồm các vòng pyranose có thể cuộn lại nhờ các tương tác yếu như liên kết hydro do trong chuỗi còn nhiều gốc –OH tự do, tương tác kỵ nước, tương tác van der Waals và cả tương tác tĩnh điện nếu polysaccharide có tích điện.
![Page 57: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/57.jpg)
Sự thủy phân liên kết glycoside trong polysaccharide
Glycogen và tinh bột được động vật tiêu hóa do enzyme -amylase được tuyến nước bọt và ruột tiết ra cắt liên kết -1,4 glycoside giữa hai glucose.
Đa số động vật không thể tiêu hóa cellulose vì thiếu enzyme thủy phân liên kết β-1,4 glycoside giữa hai glucose.
Một số động vật có vi sinh vật Trichonympha cộng sinh tiết cellulase, thủy phân liên kết β-1,4. Một số nấm và vi khuẩn cũng có thể tạo enzyme này.
![Page 58: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/58.jpg)
![Page 59: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/59.jpg)
Chitin:Dẫn xuất của glucose (N-acetyl glucosamine) nối nhau bằng cầu nối -1,4 thành sợi như cellulose.Có nhiều ở vỏ giáp xác, nấmSợi chitin có thể là song song hoặc đối song song
![Page 60: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/60.jpg)
1.3.2. Polysaccharide dị thể (heteropolysaccharide)
Thường có trong chất nền (matrix) tế bào thực vật, vi khuẩn, tảo, trong gian bào (extracellulose space) của các mô liên kết , đặc biệt là sụn, gân, dây chằng.
Chất nền ngoại bào (extracellulose matrix, ECM) có tính chất như “gel”, là hệ thống chằng chịt các heteropolysaccharide và các protein hình sợi, choán đầy khoảng không gian ngoại bào ở các mô động vật, giúp các tế bào gắn kết với nhau, là môi trường để O2 và các chất dinh dưỡng để đi vào mỗi tế bào.
Một số heteropolysaccharide phổ biến có vai trò quan trọng trong thực vật là agar, hemicellulose, pectin, và ở động vật là các glucosaminoglycan.
![Page 61: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/61.jpg)
1.3.2.1. Agar - Agarose
Là polymer bao gồm 600-700 đơn vị cấu trúc lập lại (repeating unit, RU) kết hợp với nhau qua liên kết α(1→3) glycoside.
Mỗi RU bao gồm D-Galactose kết hợp với 3,6 anhydroαLGalactose.
![Page 62: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/62.jpg)
Một loại tảo đỏ vách tế bào chứa agar được cấu tạo từ sulfated heteropolysaccharide của D-galactose với một dẫn xuất của L-galactose bằng liên kết ether giữa C-3 và C-6
Agar có hai dạng chính Agarose (Mr ~120.000): Polymer không phân nhánh Agaropectin có một nhánh
Trạng thái lỏng Dạng gel ban đầu Cấu trúc gel cuối cùng
![Page 63: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/63.jpg)
Vách tế bào vi khuẩn và tảo cấu tạo từ polysaccharide dị thể
Thành phần của vỏ tế bào vi khuẩn gồm N-acetylglucosamine và N-acetylmuramic acid liên kết nhau bằng liên kết β (1-4)
Các sợi polymer nằm cạnh nhau liên kết nhau bằng sợi peptide ngắn: giúp các sợi polysaccharide ở dạng phiến và ngăn cản sự teo bào và vở tế bào do sự thẩm thấu của nước
![Page 64: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/64.jpg)
Enzyme lysozyme giết vi khuẩn do thủy phân liên kết β (1-4) glycoside giữa N-acetylglucosamine và N-acetylmuramic acid
Penicillin và các kháng sinh liên quan giết vi khuẩn do ngăn cản quá trình tổng hợp các polypeptid, nên vỏ tế bào yếu đối với quá trình thẩm thấu
![Page 65: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/65.jpg)
Glycosaminoglycan là một polysaccharide dị thể của chất ngoại bào
Chất ngoại bào gồm polysaccharide dị thể và các protein dạng sợi như collagen, elastin, fibronectin và laminin
Polysaccharide là glycosaminoglycan là một polymer do sự lập lại của hai đơn vị disaccharide Một monosaccharide luôn luôn là N-acetylglucosamine hoặc N-
acetylgalactosamine Monosaccharide còn lại phần lớn là một trong các uronic acid
như D-glucoronic acid hoặc L-iduronic acid
Một hoặc nhiều nhóm –OH của đường amino được ester hóa với sulfate
Sự kết hợp của nhóm sulfate và carboxyl của uronic acid làm cho glycosaminoglycan có tỷ trọng cao và tích điện âm
![Page 66: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/66.jpg)
Sự chuyên biệt của đường được sulfate hóa hoặc không trong glycosaminoglycan dẫn đến sự nhận diện chuyên biệt của nhiều loại protein phối tử (ligand)
Glycosaminoglycan gắn với protein ngoại bào để thành lập proteoglycans
![Page 67: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/67.jpg)
Hyaluronic acid
Chứa một gốc biến đổi của D-glucuronic acid và N-acetylglucosamine
Hyaluronate cũng là thành phần quan trọng của chất ngoại bào ở gân và sụn
![Page 68: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/68.jpg)
Your site here
Hyaluronidase là enzyme do một số vi khuẩn gây bệnh tiết ra có thể thủy phân liên kết glycosidic của hyaluronate → mô dễ bị vi khuẩn xâm nhiễm
Nhiều sinh vật có enzyme tương tự trong tinh trùng thủy phân lớp glycosaminoglycan của tế bào trứng giúp tinh trùng xâm nhập dễ dàng
![Page 69: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/69.jpg)
Chondroitin sulfate
Tạo sức căng cho dây chằng, sụn, gân và thành động mạchDermatan sulfate tạo nên tính dẻo của da, hiện diện trong
mạch máu và van tim. Nhiều glucuronate (GlcA) hiện diện trong chondroitin sulfate được thay thế bởi các epimer của nó như iduronate (IdoA)
![Page 70: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/70.jpg)
Keratan sulfate
Không có uronic acidKeratan sulfate hiện diện trong giác mạc, gân, xương và
những cấu trúc sừng như sừng, tóc, móng, vuốt.
![Page 71: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/71.jpg)
Heparin
Là một chất chống đông máu tự nhiên do tế bào mast tiết và phóng thích vào trong máu.
Heparin liên kết với protein antithrombin và ức chế sự đông máu
![Page 72: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/72.jpg)
Proteoglycan, Glycoprotein, và Glycolipid
Tóm tắt một số vai trò quan trọng của carbohydrate Dự trữ: tinh bột, glycogen, dextran Cấu trúc: cellulose, chitin, peptidoglycans Chất mang thông tin: polysaccharide và oligosaccharide
Như nhãn cho một số protein chuyên chở Chất trung gian (mediator) trong sự tương tác giữa các tế bào chuyên
biệt, giữa tế bào và chất ngoại bào Những phân tử chứa carbohydrate chuyên biệt hoạt động trong sự
nhận diện tế bào, sự kết dính tế bào trong suốt quá trình phát triển, đông máu, đáp ứng miễn dịch…
Phần lớn carbohydrate có chức năng thông tin, liên kết cộng hóa trị với lipid hoặc protein tạo glycoconjugate
![Page 73: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/73.jpg)
Proteoglycan
Đại phân tử của bề mặt tế bào hoặc chất ngoại bàoMột hoặc nhiều sợi glycosaminoglycan liên kết với protein
màng hoặc protein tiết bằng liên kết cộng hóa trịProteoglycan là thành phần chính của mô liên kết như sụn.Tế bào động vật có thể tạo ít nhất 30 phân tử thuộc họ
proteoglycanProteoglycan ảnh hưởng đến sự phát triển của các mô
chuyên hóa, liên quan đến nhiều yếu tố tăng trưởng, điều hòa các yếu tố của chất ngoại bào
![Page 74: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/74.jpg)
Cấu trúc cơ bản của một proteoglycan
Your site here
Glycosaminoglycan Cầu nối triglyceride
Một proteoglycan gồm một “lõi protein” liên kết cộng hóa trị với glycosaminoglycan
![Page 75: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/75.jpg)
Proteoglycan
Nhiều proteoglycan được tiết vào bên trong chất ngoại bào, một số khác có protein hội nhập với màng
Ví dụ: syndecan là lõi protein (Mr 56.000), có một domain xuyên màng và một domain bên ngoài tế bào Domain bên ngoài tế bào mang 3 sợi heparan sulfate và hai sợi
chondroitin sulfate, mỗi sợi gắn với một gốc serin
Heparan sulfate trong proteoglycan gắn với nhiều loại ligand bên ngoài tế bào → điều chỉnh sự tương tác giữa ligand với các thụ thể trên bề mặt tế bào
![Page 76: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/76.jpg)
Cấu tạo của một heparan sulfate trong proteoglycan
[N-acetylglucosamine (GlcNAc) + Glucuronic acid (GlcA)]50 -200 lần
![Page 77: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/77.jpg)
Enzyme epimase biến đổi GlcA→ IdoA
Enzyme sulfotransferase gắn gốc sulfate ở C-2 của IdoA và C-6 của N-sulfated glucosamin → 1 polymer với nhiều domain được gắn gốc sulfate (S domain), 1 domain chỉ gồm GlcNAc và GlcA gọi là NA domain
Enzyme N-deacetylase, N-sulfotransferase thay thế một số nhóm acetyl bằng nhóm sulfate → N-sulfated glucosamin (GlcN)
![Page 78: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/78.jpg)
S domain của heparan sulfate gắn một cách chuyên biệt với protein ngoại bào và ảnh hưởng đến hoạt
động của các protein này
![Page 79: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/79.jpg)
![Page 80: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/80.jpg)
![Page 81: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/81.jpg)
Glycoprotein
Carbohydrate liên kết ở carbon anomeric với nhóm –OH của Ser hoặc Thr (O-linked) hoặc liên kết N-glycosyl gắn ở N của gốc amin của Asn (N-linked).
![Page 82: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/82.jpg)
![Page 83: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/83.jpg)
Glycolipid và Lipopolysaccharide là thành phần của màng
Lipid liên kết với một hoặc nhiều oligosaccharide bằng liên kết cộng hóa trị
Gangliosides là lipid màng của tế bào chân hạch, có đầu phân cực phía bên ngoài màng là một oligosaccharide chứa sialic acid và những gốc monosaccharide khác. Một số gốc oligosaccharide của ganglioside giúp xác định nhóm máu.
Glycolipids
![Page 84: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/84.jpg)
Lipopolysaccharide
Lipopolysaccharide là thành phần của vỏ tế bào vi khuẩn Gram âm như Escherichia coli và Salmonella typhimurium
Lipopolysaccharide của Salmonella typhimurium chứa 6 acid béo liên kết với hai gốc glucosamine
![Page 85: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/85.jpg)
Carbohydrate như một phân tử mang thông tin: mã đường (the sugar code)
Tế bào sử dụng những oligosaccharide chuyên biệt để mã hóa những thông tin quan trọng của các quá trình bên trong tế bào, bao gồm: Sự tương tác tế bào Sự phát triển mô Tín hiệu bên ngoài tế bào
![Page 86: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/86.jpg)
Lectin là protein đọc mã đường và tham gia nhiều quá trình sinh học
Lectin là protein có thể gắn với carbohydrate với một ái lực lớn và chuyên biệt.
Lectin có vai trò lớn trong sự nhận diện tế bào (cell-cell recognition), sự đánh dấu (signaling), sự gắn (adhesion) tế bào và sự tổng hợp các phân tử protein mới.
![Page 87: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/87.jpg)
Một số hormone có chuỗi oligosaccharide ảnh hưởng đến sự tuần hoàn của máu: Luteinizing và thyrotropin (vỏ thượng thận) có liên kết N-linked oligosaccharide liên kết đầu cuối của oligosaccharide với hai đường đơn GalNAc4S (β1→4)GlcNAc, phần này được nhận diện bởi lectin (thụ thể) của tế bào gan.
Sự tương tác của thụ thể và hormone xảy ra dẫn đến sự giảm của hormone này trong máu (hormone này tăng lên trong máu là do vùng vỏ thượng thận tiết ra, và giảm hoặc bị phá hủy là do tế bào gan).
![Page 88: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/88.jpg)
Selectin
Cũng là họ lectin trên màng nguyên sinh cũng có vai trò trong sự nhận diện và sự gắn tế bào.
Ví dụ: Bệnh loét dạ dày do vi khuẩn Helicobacter pylori gắn mặt phía trong của dạ dày do sự tương tác lectin của màng vi khuẩn và của oligosaccharide chuyên biệt của glycoprotein màng của tế bào biểu mô dạ dày Vị trí gắn được H. pylori nhận diện là oligosaccharide Leb là một
phần trong cấu trúc của nhóm máu O → những người mang nhóm máu O bị loét dạ dày nhiều hơn máu A và B
![Page 89: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/89.jpg)
Ví dụ: độc tố cholera do vi khuẩn Vibrio cholerae gây bệnh tiêu chảy. Độc tố này gắn lên một oligosaccharide của phospholipid màng là ganglioside GM1 trên bề mặt tế bào biểu mô ruột → nước không được hấp thu.
Độc tố pertussis do vi khuẩn Bordetella pertussis, gây nên bệnh ho khúc khắc. Độc tố này sẽ tương tác với một hoặc nhiều oligosaccharide có đầu tận cùng là sialic acid → sự xâm nhiễm của vi khuẩn vào tế bào.
![Page 90: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/90.jpg)
Hiểu biết về những oligosaccharide này giúp tổng hợp ra những đồng phân tương tự với độc tố (lectin) sử dụng trong vaccine. Những vaccine này thiếu vị trí gắn của carbohydrate → không thể đi vào bên trong tế bào nhưng có thể kích thích hệ miễn dich tạo ra kháng thể.
Hoặc tổng hợp những oligosaccharide giống với bề mặt tế bào, những oligosaccharide này sẽ gắn với lectin hoặc độc tố của tế bào vi khuẩn → ngăn cản sự xâm nhập của vi khuẩn vào tế bào
![Page 91: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/91.jpg)
![Page 92: Chuong 1. Carbohydrate](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062408/55cf9cb0550346d033aab15e/html5/thumbnails/92.jpg)
CHÂN THÀNH CAM ƠN