Hoa sinh

HOÙA HOÏC GLUCID

ÑAÏI CÖÔNG

Ñònh nghóaGlucid (carbohydrat): dẫn xuất aldehyd hoặc ceton của polyalcol hoặc caùc chất tạo ra dẫn xuất naøy khi bị thủy phaân

Phaân loaïi: – Monosaccarid– Oligosaccarid – Polysaccarid

MONOSACCARID Glucid ñôn giaûn nhaát, khoâng theå thuûy

phaân thaønh caùc ñôn vò nhoû hôn

Coù 1 nhoùm carbonyl ( aldose / cetose), caùc C lieân keát vôùi –OH

(CH2O)n n 3

n = 4 : teùtrose, n = 5: pentose, n = 6: hexose, n = 7: heptose.

Caáu taïo thaúng: coù C baát ñoái (tröø dihydroxyaceton)coù tính quang hoïat, ñoàng phaân quang hoïc (N=2n, n: soá C*)

Caáu taïo voøng: Monosaccarid ≥ 5C, lieân keát giöõa –OH alcol vaø nhoùm carbonyl voøng baùn acetal noäi -OH baùn acetal

Nhoùm D-aldose töø 3C-6C

O

O

D-Allose D-Talose

D-Ribose

O

OO

O O O

O

D-Altrose D- D- D- D- D-Glucose Manose Gulose Idose Galactose

D-Arabinose D-Xylose D-Lyxose

D-Erythrose D-Threose

D-Glyceraldehyd

O O O O O O

Nhoùm D-cetose töø 3C-6C

O O O

O O

O

Dihydroxy aceton

D-Erythrulose

D-Ribulose D-Xyluose

D-Allulose D-Fructose D-Sorbose D-Tagalose

O

O

GLUCOSE

L_Glucose

HOHHOH

CCCCC

H

HHO

CH2OH

O

HHO

D_Glucose

HOHHOH

CCCCC

H

HH

HO

CH2OH

O

OH

OH

H

OHH

OHH

HOHO H

HOCH2

_D_Glucopyranose

OH

H

OH H

OHH

HOHO H

HOCH2

_D_Glucopyranose

_D_Glucopyranose

OHoOH

OHHO

CH2OH

_D_Glucopyranose

OH

oOH

OHHO

CH2OH

Caùc daïng ñoàng phaân

Ñoàng phaân D vaø L

Ñoàng phaân vaø

Ñoàng phaân epime

L_Glucose

HOHHOH

CCCCC

H

HHO

CH2OH

O

HHO

D_Glucose

HOHHOH

CCCCC

H

HH

HO

CH2OH

O

OH

_D_Glucopyranose

OHoOH

OHHO

CH2OH

_D_Glucopyranose

OH

oOH

OHHO

CH2OH

_D_Galactose _D_Mannose

OH

oOH

HO

CH2OH

HO

_D_Glucose

OH

oOH

OHHO

CH2OH

OH

oOH

OH

HOCH2OH

Caùc daïng ñoàng phaân Caáu truùc voøng pyranose vaø

furanose

Ñoàng phaân aldose vaø cetose

-Nhoùm carbonyl = -CHO aldose

-Nhoùm carbonyl = -CO- cetose

Glucose Fructose

Tính chaát

Taùc duïng vôùi acid voâ cô maïnh taïo Furfural

-D-Glucose Hydroxymetylfurfural

Ñònh tính vaø ñònh löôïng caùc monosaccarid (Molisch, Selivanoff)

H2SO4

Taùc duïng vôùi caùc base

Tính chaát

Tính chaát

Tính khöû

Taùc duïng vôùi phenyl hydrazin

_D_Glucopyranose

+ 5 OH- Cu2O H2O32Cu2++ + +o

OH

OHHO

CH2OH

CO

O-H

D_Gluconic acid

OHoOH

OHHO

CH2OH

NHH2N

Phenylhydrazin

3

GlucosazonKeát tuûa vaøng, hình choåi, boù maï

N NH

CH

CH

CH

CH

CH

CH2OH

OH

OH

OH

N NHC

CH

CH

CH

CH

CH2OH

OH

OH

OH

OHH

O

D-Glucose

Tính chaát Phaûn öùng oxy hoùa bôûi acid nitric

acid aldaric Ñònh tính vaø ñònh löôïng Galactose

Phaûn öùng taïo glycosid- Lieân keát O-glycosid: giöõa nhoùm –OH

baùn acetal (cetal) vôùi –OH alcol

- Lieân keát N-glycosid: giöõa nhoùm –OH baùn acetal (cetal) vôùi –NH2

Tính chaát

Phaûn öùng taïo este (vôùi caùc acid voâ cô)Este phosphat: chaát chuyeån hoùa trung gian/ daïng hoaït hoùa cuûa cô chaát

C=O

P

CHOH

CH2O

H

Glyceraldehyd 3__ phosphatDihydroxyaceton phosphat

CH2OH

CH2OC=O

P

Glucose 6 phosphat__OH

OHHOOH

oCH2O P

Fructose phosphat6__

o CH2OH

OHOH

HOOCH2P

DAÃN CHAÁT CUÛA MONOSACCARID

Daãn chaát alcol nhoùm carbonyl bò khöû. Glycerol, Sorbitol

Daãn chaát acid Acid aldonic: oxy hoùa chöùc aldehyd (dd Br2). Gluconic Acid aldaric: oxy hoùa chöùc aldehyd vaø chöùc röôïu

baäc I do söï oxy hoùa maïnh. Acid saccarid Acid uronic: oxy hoùa chöùc röôïu I. Glucuronic vaø

galacturonic ; Trong polysaccarid phöùc taïp, tham gia cô cheá khöû ñoäc, lieân hôïp bilirubin taïi gan.

Daãn chaát amin (osamin) Thay theá nhoùm –OH cuûa C2 baèng nhoùm -NH2. Caùc

osamin coù theå ñöôïc acetyl hoùa.

Glucosamin, galactosamin, muramic acid vaø neuramic acid …. trong caáu taïo polysaccrid phöùc taïp, glycolipid vaø glycoprotein.

HONH

CH2OH

OHo OH

_D_N_Acetylglucosamin

CCH3

ONH

CH2OHHO

OHo OH

_D_N_Acetylgalactosamin

CCH3

O

OHCOHHCOH

CH2OHH

H

HNCCH3

O H

H

COO-

OH

OH

N_Acetylneuraminic acid(sialic acid)Muramic acid

OH

NH2

HO

oCH2OH

OHC COO-

CH3N_Acetylmuramic acid

-OOC

NHHO

OHoCH2OH

OCHCH3

CCH3

O

MOÄT SOÁ MONOSACCARID THÖÔØNG GAËP COÙ VAI TROØ SINH HOÏC QUAN TROÏNG

Monosaccarid Xuaát hieän Vai troøsinh hoïc

D-Ribose Acid nucleic nucleic, caùc coenzym, ct pentose

D-Ribulose qt chuyeån hoùa pentose phosphat D-Arabinose Goâm arabic glycoprotein D-Xylose Proteoglycan glycoprotein D-Lyxose Cô tim lyxoflavin L-Xylulose con ñöôøng uronic acid

Monosaccarid Xuaát hieän Vai troøsinh hoïc

D-Glucose traùi caây, tinh boät, míamonosaccarid cô theå

D-Fructose traùi caây, mía, maät ong söû duïng, t.hôïp glucose

D-Galactose lactose söû duïng, t.hôïp glucose

söõa, glycolipid, lycoprotein

D-Manose goâm glycoprotein

ArabinoseFructoseGalactoseGlucoseMannoseRiboseXylose

AraFruGalGluManRibXyl

Glucuronic acidGalactosaminGlucosaminN-AcetylgalactosaminN-AcetylglucosaminMuramic acid

GlcAGalNGlcNGalNAcGluNAcMur

DISACCARID (oligosaccarid)

Hai monosaccarid Lieân keát glycosid Hai -OH baùn acetal tham gia: khoâng coøn

tính khöû Moät -OH baùn acetal tham gia: coøn tính

khöû Phoå bieán nhaát: Saccarose (Sucrose),

Lactose, Maltose

Maltose Caáu taïo: hai -D-glucopyranose, lieân keát

1,4- glycosid, Coù tính khöû trong maàm luùa, men bia, keïo maïch nha laø

saûn phaåm do söï thuûy phaân tinh boät.

1_4__D_Glucopyranosyl _D_glucopyranoseMaltose

oOH

OHHO

CH2OH

O OH

oOH

OH

CH2OH

Lactose Caáu taïo: moät -D-galactopyranose keát

hôïp moät -D-glucopyranose baèng lieân keát –1,4 glycosid.

Coù tính khöû. ñöôøng söõa, trong söõa caùc loaøi ñoäng

vaät. Lactose

_D_Galactopyranosyl _D_glucopyranose1_4_

oOH

OH

HOCH2OH

OOH

oOH

OH

CH2OH

Sucrose (saccarose): Do moät -D-glucopyranose keát hôïp vôùi

moät -D-fructofuranose baèng lieân keát –1,2.

Khoâng coù tính khöû Mía vaø cuû caûi ñöôøng.

1_2_ _D_fructofuranosyl _D_GlucopyranosylSucrose

oOH

OHHO

CH2OH

O

CH2OHOH

OHO

CH2OH

POLYSACCARID Phaàn lôùn glucid tìm thaáy trong thieân nhieân Thuûy phaân baèng acid hay baèng caùc enzym

ñaëc hieäu monosaccarid / daãn xuaát Khoâng coù vò ngoït, hoøa tan trong nöôùc taïo dung

dòch keo D-glucose laø chaát thöôøng gaëp nhaát trong thaønh

phaàn cuûa polysaccarid Caáu taïo: Homopolysaccarid (thuaàn) vaø

Heteropolysaccarid (taïp) Chöùc naêng: Polysaccarid döï tröõ (cung caáp naêng

löôïng) vaø polysaccarid caáu taïo (caáu töû teá baøo).

Polysaccarid thuaànTinh boät Laø glucid döï tröõ cuûa thöïc vaät vaø laø

thöùc aên glucid chính cuûa ngöôøi

Coù nhieàu trong caùc loaïi haït nguõ coác (luùa, ngoâ, …) trong caùc loaïi cuû (khoai taây, khoai lang,…)

Haøng ngaøn .D-glucopyranose , (C6H10O5)n

Tinh boät caáu taïo: amylose vaø amylopectin

Amylose:-Lieân keát -1,4-glycosid-Maïch thaúng Amylopectin-Lieân keát -1,4-glycosid vaø -1,6-glycosid -Nhieàu maïch nhaùnh (daøi khoâng quaù 24

glucose)

.... .....O

OH

OH

CH2OH

OO 14O

OH

OH

CH2OH

O14O

OH

OH

CH2OH

O14

O

OH

OH

CH2OH

OO 14O

OH

OH

CH2OH

O14O

OH

OH

CH2OH

14

O

OH

OH

CH2OH

OO 14O

OH

OH

CH2OH

O14O

OH

OH

CH2

O

O

14O

OH

OH

CH2OH

O14

Glycogen

Glucid döï tröõ cuûa ñoäng vaät

Coù nhieàu nhaát ôû gan vaø cô.

Caáu taïo gioáng amylopectin nhöng mang nhieàu nhaùnh hôn vaø caùc nhaùnh ngaén hôn (8-12 goác glucose)

Soá löôïng ñaàu khoâng coù tính khöû (cuoái moãi nhaùnh) baèng soá löôïng nhaùnh

Dextran Laø homopolysaccarid cuûa -

D-glucose Daây nhaùnh, nhöng söôøn

chính caáu taïo bôûi nhöõng phaân töû glucose noái baèng –1,6.

Vi khuaån Leuconostoe mesenteroides coù enzym dextransucrase bieán ñoåi saccarose thaønh dextran.

Dung dòch coù ñoä nhôùt cao, trong y hoïc laø chaát thay theá huyeát töông

Cellulose

Polysaccarid coù nhieàu trong thieân nhieân vì laø thaønh phaàn caáu taïo chính cuûa thöïc vaät.

Goã 50% cellulose vaø boâng cellulose gaàn nhö tinh khieát.

Cellulose goàm -D-glucose noái vôùi nhau chæ baèng noái –1,4, vì vaäy cellulose khoâng coù maïch nhaùnh..4

O

OH

OH

CH2OH

1 OO

OH

OH

CH2OH

1 OO

OH

OH

CH2OH

1 OO

Söï thuûy phaân hoaøn toaøn cho glucose (acid loaõng).

Vì cô theå ngöôøi khoâng coù enzym thuûy phaân lieân keát 1-4 glycosid neân cellulose khoâng coù giaù trò dinh döôõng.

Ôû ñoäng vaät aên coû trong oáng tieâu hoùa coù caùc vi sinh vaät coù theå saûn xuaát enzym thuûy phaân cellulose

Chitin Laø moät homopolysaccarid cuûa N-acetyl--

D-glucosamin Coù caáu truùc cô baûn gioáng nhö cellulose

tröø nhoùm –OH ôû C2 ñöôïc thay theá baèng nhoùm acetyl amin.

Chitin phaân boá nhieàu trong giôùi sinh vaät Naám, taûo: thay theá cho cellulose hay

caùc glucan. Caáu taïo lôùp voû cuûa ñoäng vaät chaân

ñoát nhö giaùp xaùc vaø thaân meàm.

Pectin

Laø moät homopolysaccarid cuûa D-galacturonic acid

Coù nhieàu trong traùi caây Coù giaù trò kinh teá vôùi khaû naêng taïo

gel.

POLYSACCARID PHÖÙC TAÏP Glycosaminoglycan (mucopolysaccarid) vaø

Proteoglycan Vai troø quan troïng trong caáu taïo cuûa ñoäng

vaät coù xöông soáng

Ñôn vò laø disaccarid: monosaccarid laø N-acetylglucosamin (N-acetyl galactosamin), monosaccarid coøn laïi laø uronic acid (D-glucuronic) hoaëc L-iduronic

Proteoglycan: glycosaminoglycan gaén vôùi protein ngoïai baøo

Nhöõng glycosaminoglycan quan troïng laø chondroitin sulfat vaø keratan sulfat cuûa moâ lieân keát, dermatan sulfat cuûa da, hyaluronic acid vaø heparin

Chondroitin sulfat: -trong caùc toå chöùc lieân keát: suïn, caùc moâ

lieân keát, moâ baûo veä, moâ naâng ñôõ nhö da, gaân, van tim vaø

thaønh ñoäng maïch

-acid .D-Glucuronic lieân keát N-acetyl -Galactosamin6-sulfat

Keratan sulfat:- N-acetyl -glucosamin 6-sulfat lieân keát -galactose-coù nhieàu trong moâ lieân keát.

Hyaluronic acid: polyme raát tan trong nöôùc, coù nhieàu trong hoaït dòch cuûa khôùp, taïo ñoä trôn nhôùt giuùp khôùp xöông vaän chuyeån deå daøng vaø trong dòch thuûy tinh theå -Acid D. Glucuronic (GlcUA), N-acetyl -Glucosamin (GlcNAc)-Lieân keát -1,3 vaø -1,4 glycosid

Heparin: chaát choáng ñoâng maùu töï nhieân coù maët ôû caùc moâ cuûa cô theå, trong teá baøo mast cuûa maïch maùu vaø ôû beà maët cuûa teá baøo noäi moâ.

Gaén vôùi protein antithrombin choáng ñoâng maùu

Heparin toång hôïp ñöôïc duøng nhö laø moät döôïc phaåm ngaên chaën söï taïo cuïc maùu ñoâng trong maïch maùu

COO-

o

OSO3-

OHO

CH2OSO3-

o

NHSO3-

OHOO

Heparin

Glycoprotein Laø caùc protein coù gaén nhöõng chuoãi oligosaccarid hay

polysaccarid. Glycoprotein coù nhöõng chöùc naêng sinh lyù quan troïng

nhö Tham gia vaøo thaønh phaàn caáu taïo moâ, maøng teá baøo. Thaønh phaàn cuûa caùc dòch nhaày (mucus) Moät soá hornome nhö LH, FSH, TSH coù baûn chaát laø

glycoprotein. Caùc thaønh phaàn mieãn dòch nhö immunoglobulin,

interferon cuõng coù baûn chaát laø glycoprotein. Haàu heát caùc loaïi protein huyeát töông ñeàu coù baûn

chaát hoùa hoïc laø glycoprotein. Caùc dòch sinh lyù trong cô theå nhö nöôùc tieåu, nöôùc boït,

maùu cuõng chöùa glycoprotein.

Khaùng nguyeân nhoùm maùu A, B, O ôû maøng teá baøo hoàng caàu laø caùc oligosaccarid gaén vaøo protein ôû beà maët cuûa maøng teá baøo

O

O

O

oSia

oGalNAc

NHCOCH 3

oGal

oooFuc

OR

Nhoùm O

O

oGalNAc

NHCOCH 3

OR

oooFuc

oGal

oGalNAc

NHCOCH 3

oSia

O

O

O

Nhoùm A

OOR

oooFuc

oGal

oGalNAc

NHCOCH3

oSia

O

O

Oo

Gal

Nhoùm B

Nhieàu loaïi teá baøo treân beà maët ñöôïc ñaùnh daáu (marker) ñeå nhaän bieát caùc teá baøo cuøng loaïi hay nhaän bieát caùc khaùc bieät mieãn dòch töø teá baøo laï ôû ngoaøi vaøo. Caùc taùc nhaân nhaän bieát thöôøng laø caùc saccarid gaén treân caùc thaønh phaàn protein hay lipid cuûa maøng teá baøo.

ooooo

oooooooooooo

oooooooooooo

Protein

Lipid

Oligosaccarid

Polysaccarid cuûa lôùp maøng teá baøo vi khuaån Vi khuaån Gram döông: thaønh teá baøo coù maët ngoaøi

caáu taïo bôûi nhieàu lôùp phöùc hôïp polysaccarid-peptid ( peptidoglycan), maët trong laø lôùp lipid.

Vi khuaån Gram aâm: caáu taïo cuûa vi khuaån Gram aâm laø lôùp lipid thöù nhaát bao maët ngoaøi moät lôùp peptidoglycan, maët trong laø lôùp lipid thöù hai.

Söï khaùc nhau naøy ñöa ñeán söï khaùc nhau veà phöông phaùp nhuoäm vaø söï khaùc nhau veà ñoä nhaïy vôùi khaùng sinh.

Moät soá khaùng sinh (ví duï nhö penicillin) ngaên chaën quaù trình taïo lôùp peptidoglycan thoâng qua vieäc ngaên chaën caùc con ñöôøng toång hôïp carbohydrat. Moät soá chaát taán coâng tröïc tieáp vaøo lôùp peptidoglycan ví duï nhö lysozym coù nhieàu trong thöïc baøo, loøng traéng tröùng, nöôùc maét.

Toùm taét Glucid: daãn xuaát aldehyd/ceton cuûa polyalcol

-Monosaccarid (ose): aldose, cetose-Oligosaccarid: 2-6 goác ñöôøng ñôn (disaccarid) lieân keát glycosid-Polysaccarid: caùc monosaccarid lieân keát osid

Monosaccarid coù caáu taïo thaúng vaø caáu taïo voøng

Tính chaát quan troïng: tính khöû, phaûn öùng taïo glycosid, taïo este (este phosphat)

3 Disaccarid hay gaëp: saccarose, lactose, maltose Homopolysaccarid: tinh boät, glycogen, cellulose,

dextran, chitin, pectin Heteropolysaccarid:

-Glycosaminoglycan (mucopolysaccarid): chondroitin sulfat, Keratan sulfat, Hyaluronic acid, heparin, dermatan sulfat-Glycoprotein: protein gaén chuoãi oligosaccarid hoaëc polysaccarid (dich nhaày mucus, moâ, maøng teá baøo, hormon LH, FSH, TSH, immunoglobulin, interferon, nöôùc tieåu, nöôùc boït, maùu…)-Polysaccarid lôùp maøng teá baøo vi khuaån