Sinh học tế bào ( phần 27 ) Đại cương về Glucid Glucid là hợp chất phổ biến trong tự nhiên và trong cơ thể sinh vật. Thành phần mô bào thực vật gồm trên dưới 80%, chất khô là glucid, mô bào động vật có ít hơn, khoảng trên dưới 2%. Đây là loại chất hữu cơ phổ biến bậc nhất. Glucid ở thực vật có dưới dạng chất xơ (cellulose dạng tinh bột dự trữ, dạng đường (sacarose, fructose ). Ở động vật, glucid có nhiều trong gan dưới dạng glycogen dự trữ, hoặc có trong huyết thanh dưới dạng glucose. 1. Định nghĩa về glucid Glucid là hợp chất hữu cơ mang năng lượng, nó là sản phẩm của quá trình quang hợp: cây xanh nhờ diệp lục đã biến CO2 và H2O thành glucid dưới ánh sáng của mặt trời: Có thể nói glucid là những hợp chất mà ở đó quang năng đã chuyển sang dạng hoá năng dễ sử dụng đối với đa số sinh vật. 2. Vai trò của glucid trong sự sống Cung cấp năng lượng cho hoạt động sống, hàng ngày nhu cầu năng lượng của động vật được bảo đảm 60 - 80% là do glucid. - Tham gia vào cấu trúc của các mô bào (nhất là mô chống đỡ). Đó là vai trò tạo hình của glucid. Ví dụ: nhóm chất quan trọng của cơ thể là acid nucleic có thành phần đường ribose và desoxyribose. - Ngoài ra, trong đời sống hàng ngày của người và gia súc, những glucid như tinh bột, đường, cellulose (rơm, cỏ, rau) chiếm một tỷ lệ quan trọng trong thực phẩm. 3. Các tính chất của glucid 3.1. Tính chất lý học của monosacand - Tính hoà tan và quay mặt phẳng phân cực Các monosacarid dễ tan trong nước, ít tan trong rượu, không tan trong các dung môi hữu cơ (như đe, benzen) và có khả năng làm quay mặt phẳng phân cực. - Tính chất oxy hoá khử Các monosacand thể hiện tính khử mạnh do sự có mặt các nhóm chức aldchyd và đon tự do. Trong môi trường kiềm và đun nóng, các monosacand có thể khử các con tám loại (ví dụ Cu 2+ -> cuối Tính chất này được sử dụng để định lượng đường khử nói chung và glucose nói riêng trong các mẫu thực vật và động vật. Khi khử các monosacand ta thu được các rượu đa nguyên tử tương ứng. Các rượu socbit, ribit vốn được tạo thành khi khử glucose (hoặc fructose), ribose thường gặp trong cơ thể sống và đóng vai trò quan trọng. - Phản ứng tạo este Khi phản ứng với các acid, các monosacand tạo thành các este, trong đó có ý nghĩa quan trọng nhất là các este phosphonc của monosacand. Các monosacand tham gia vào các quá trình trao đổi chất quan trọng nhất (như quang hợp, hô hấp) đều ở dạng este phosphoric: aldehyd-3-phosphoglyceric, phosphodioxyaceton, glucose-6- photphat, fructose-1,6-diphotphat, riboso-5-photphat Phản ứng với hydrazin (NH 2 - NH 2 ) hoặc phenylhydrazin (C 3 H 5 - NH- NH 2 ) Monosacand tác dụng với phenythydrazin tạo thành sản phẩm không tan - phenylozazon màu vàng. Phenylozazon được sử dụng để nhận biết đường khi phân tích. Sơ đồ hình thành ozazon của monosacand có thể biểu diễn như sau: - Tác dụng với acid phosphonic 4. Vấn đề đồng phân và mạch vòng của monosacarid 4.1. Vấn đề đồng phân Một trong những đặc điểm của glucid (ví dụ như glucose và nhiều monosacand khác) là tồn tại dưới nhiều dạng đồng phân. Mỗi phân tử monosacand, từ loại có 3 carbon trở lên đều chứa ít nhất một nguyên tử carbon bất đối (nghĩa là 4 hoá trị carbon được bão hoà bởi 4 nhóm hoá học khác nhau). Vì vậy nó có khả năng tồn tại ở 3 dạng đồng phân. - Đồng phân quay phải tia phân cực (+) - Đồng phân quay trái tia phân cực (-) - Chất không có hoạt tính quang học (raxemat) Hai đồng phân đầu là 2 chất đối kháng về mặt quang học. Dựa.vào các đồng phân của triose là glycerylaldehyd người ta chia các mơnose làm 2 hàng tương ứng: D và L. Vị trí để nhận xét hàng D và L cho các đường là H và OH ở nguyên tử carbon nằm cạnh nhóm rượu bậc nhất (CH2OH) - Nếu OH nằm bên phải là hàng D - Nếu OH nằm bên trái là hàng L Hàng D và L giống nhau về nhiều đặc tính lý hóa, chúng chỉ khác nhau về khả năng làm quay mặt phảng tia phân cực. Ngoài ra, về mặt dinh dưỡng của động vật giá trị của hai loại cũng khác nhau. Trong cơ thể chủ yếu có đường hàng D. 4.2. Vấn đề mạch vòng của monosacarid Trong cấu trúc của monosacand ta thấy có những gốc hoạt động ở cạnh nhau như aldchyd và alcol. Do đó chúng có khả năng phản ứng với nhau tạo thành dạng dẫn xuất nửa acetal (hemiacetal) theo sơ đồ sau: Khi phản ứng xảy ra trong phân tử monosacand, một cầu nối oxy sẽ được thành lập và monosacand sẽ hoá dạng vòng. Dạng vòng của monosacand có thể là 6 cạnh hay 5 cạnh. Haworth đã đề nghị gọi monosacand có dạng vòng 6 cạnh là pứanose và monosacand có dạng vòng 5 cạnh là furanose. Vì có thể cơi 2 dạng này như là dẫn xuất của phần và furan. Cầu nối oxy có thể xuất hiện giữa nguyên tử C1 - C5 (dạng Piranose) hoặc C1- C4 dạng furanose) Ví dụ: Haworth cũng đã đề ra công thức phối cảnh để biểu diễn monosacand. ở dạng vòng glucose (hoặc các monosacand khác) có khả năng tồn tại dưới dạng đồng phân không gian a và β Hai loại này khác nhau do vị trí H và OH ở nguyên tử C1. Đối với monosacand lớp cetose như fructose cũng có thể ở dạng nửa acetal, nhưng cầu nối oxy sẽ xuất hiện giữa C2 - C5 hoặc C2 - C6 . Sinh học tế bào ( phần 27 ) Đại cương về Glucid Glucid là hợp chất phổ biến trong tự nhiên và trong cơ thể sinh vật. Thành phần mô bào thực vật gồm trên dưới 80%, chất khô là glucid, mô bào. cực (+ ) - Đồng phân quay trái tia phân cực (- ) - Chất không có hoạt tính quang học (raxemat) Hai đồng phân đầu là 2 chất đối kháng về mặt quang học. Dựa.vào các đồng phân của triose là glycerylaldehyd. 80% là do glucid. - Tham gia vào cấu trúc của các mô bào (nhất là mô chống đ ). Đó là vai trò tạo hình của glucid. Ví dụ: nhóm chất quan trọng của cơ thể là acid nucleic có thành phần đường