PHAM THI TRAN CHAU (Chu bién)
DO NGOC LIEN — NGUYEN HUYNH MINH QUYEN
HOA SINH HOC
CAC CHAT PHAN TU LON TRONG HE THONG SONG
Trang 3LỜI NĨI ĐẦU
Cac phan tu lén (Macromolecules) protein, acid nucleic, polysacccharide là những
thành phần chủ yếu cấu tạo nên tế bào và cơ thể sống, giữ vai trị chủ chốt đối với nhiều quá trình sống như lưu giữ, truyền thơng tín đi truyền; nhận và xử là các tín hiệu; xúc tác cho hầu hết các phản ứng hĩa học của các quá trình trao đổi chất, bảo vệ, dự trữ
vận chuyển, vận động
Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu Hĩa sinh học và đặc biệt là hĩa học của
các chất phân tử lớn phát triển rất nhanh chĩng và đạt được nhiều thành tựu lớn, làm sáng td thêm cơ chế phân tử của nhiều quá trình sống, quá trình bệnh lý; làm cơ sở cho
sự phát triển cơng nghệ sinh học, phục vụ cho sự phát triển Nơng-Lâm—Ngư nghiệp, chăm sĩc sức khỏe cộng đồng
_ Những thành tựu nghiên cứu các chất phân tử lớn đã tạo điều kiện cho sự phát triển các ngành khoa học mới như Sinh học hệ thống Mơ phịng sinh học, Nano sinh
học Mặt khác, nĩ cũng giúp phát triển các phương pháp chấn đốn sớm, nhanh và chính xác, nhằm nâng cao chất lượng điểu trị bệnh, kể cả các bệnh hiểm nghèo
Những kiến thức trình bày trong sách này bao gồm những vấn dé co ban nhất của
Hĩa sinh học, cĩ nâng cao, đi sâu và cập nhật những thành tựu mới, đặc biệt là đối với một số nội dung cĩ tính thời sự của hố sinh học Tuy nhiên, do khuơn khổ của cuốn sách cĩ hạn, nên cũng khơng thể trình bày quá chi tiết mọi vấn đề
Để tiện việc tra cứu tên các chất, Lên các enzyme được viết theo tiếng Anh hoặc ghi
chú tiếng Anh trong ngoặc đơn; cuối sách cịn cĩ phần mục từ (ndex) Sách bao gồm 8 chương
Chương 1 Cấu trúc và chức năng của các Polysaccharide Chương 2 Cấu trúc và chức năng của cac Acid nucleic Chương 3 Cấu trúc và chức năng của Protein
Chương 4 Các chất xúc tác sinh học
Chương 5 Những nguyên lý Năng lượng sinh học Chương 6 Quá trình phân giải và tổng hợp Saccharide Chương 7 Quá trình phân giải và tổng hợp Acid nucleic Chương 8 Quá trình phân giải và tổng hợp Protein
Các chương 1, 2, 3, 4 và 8 do G8 TSKH Phạm Thị Trân Châu biên soạn Các chương ð và 6 do G8 T8 Đỗ Ngọc Liên biên soạn
Chương 7 do TS Nguyễn Huỳnh Minh Quyên biên soạn
Chúng tơi hy vọng sách sẽ phục vụ thiết thực cho việc học tập của sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh thuộc nhiều chuyên ngành khác nhau và đơng đảo bạn
đọc quan tâm tới Khoa học sự sống
Các tác giả xin chân thành cảm ơn những ý kiến đĩng gĩp của bạn đọc để chúng tơi cĩ thể sửa chữa, bổ sung, hồn thiện sách phục vụ bạn đọc ngày càng tốt hơn
Trang 4MỤC LỤC 8 r n CA .alaaai 1 3
Chương 1 Cấu trúc và chức năng của các polysaccharide
1.1 Các monomer của polysaccharide: Monosaccharlde và các dẫn xuất của chúng 7 1.1.1 Cấu trúc của các monosaccharrld© ch HT ng tk TT g9 8
1.1.2 Tính chất chung của các monosaccharlde cành thhhhhhhhhhhhHờ Hư 14 1.1.8 Vai trị của các monosaccharlde -cccccc c nnnnnhn ng n nen c1 18
I0 HO cu e6 ố ố ố 18 1.2.1 Disaccharide 19 I5 o7 ơỐốỐỐỐốỐƠơƠƠ 20
1.3 Cấu trúc và chức năng của các polysaccharld@ . các nhàn HH ng khe 21 1.3.1 Homopolysacchar1d6 ‹ sc kvktknhnnHnnnH*nn HH nh ng Hà Hà tk nhe th khen 1411 11 22 - 1.3.2 Heteropolysaccharlde sec chà hen Hà nàng 202121 11t to Hàn Hà go non 111 r 28 1.4 Các saccharide liên kết (kết hợp với peptide, protein, lipid) 34 1.4.1 Proteoglycan và peptidogÌycan e2 84 1.4.2 Glycoproteim c sec 40 In .ằằ.ằằằne 46
1.5 Chức năng sinh học và ứng dung của các polysaccharide cchhhhhneehhhhhhhreeh 47
Chương 2._Cấu trúc và chức năng của acid nucleic
- 9,1 Khái quát về hai loại acid nuCÏÌ@1€ các ác chan TH Ha HH tk ket 49
9.2 Các monomer của acid nuelelc là nucÌeOEIe c án nh nen nà tk mg th re 50
2.2.1 Base nitrogen (bazƠ HÌE): uc nàn nh nh ng HH tà nh HH 0 2 T911 1k ke 50
L8 xa .^ 51
2.9.3 Cách liên kết giữa các thành phần cấu tạo của mononucleotide cà 52
2.2.4 Chức năng chính của các nucleoEid® cv nh» nhe kg
2.2.5 Liên kết phosphodiester giữa các nucleotide
9.2.6 Cấu trúc của acid deoxyribonuclele (ĐNA)
2.2.7 Cấu trúc và chức năng của acid ribonucleic (RNA) 2.3 Một số tính chất của acid nucÌ6lC «cà
2.3.1 Phổ hấp thụ của DNA ở vùng tỬ ngOẠi cv HH nv nh nen ke hiên
2.3.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cấu trúc xoắn kép của DNA,
sự biến tính và sự hồi phục cấu trúc xoắn kép DNA chàng eHhHưưe 79
Chương 3 Cấu trúc và chức năng của Protein
Khái quát về cấu tạo và chức năng chung của CAC Protein uc cv nhàng nhe ret 82 3.1 Các monomer của protein: "gnino qcidl ChUẨTN TT ác ng HT nàn 84 3.1.1 Cơng thức cấu tạo và phân loại các amino acid chuẩn c co series 84
3.1.2 Tính chất của các amino acid chuẩn cĩc Qn HT TT TH TH 1 ng HH 88
3.1.3 Các amino acid là dẫn xuất của các amino acid chuẩn và amino acid
khơng cĩ trong protein nhưng được tìm thấy trong cơ thể sống .- 91
3.1.4 Các amino acid "khơng chuẩn” ch T ng KT ng kg kg ky 92
3.2 Liên kết peptide giữa các monomer amino acid của protein
3.2.1 Sự tạo thành liên kết peptide 9d 3.2.2 Đặc tính của liên kết peptide: cứng, phẳng 94 3.3 Một số peptide tự nhiên cĩ vai trị sinh học quan tYỌNE co cong, 96 bố - 98
3.4.1 Các liên kết trong phân tử protein, vai trị làm bền cấu trúc protein 99
3.4.2 Các bậc cấu trúc của phân tử protein ccc ceceessscnesccceeeccecceeccesececeseteceesenenens 100
Chương 4 Các chất xúc tác sinh học
"" nh 151
Trang 54.3 Phân loại và đặt tên Ï cà cành eee eee EEE ee tr tr nh th ng 4.4 Cấu trúc phân tử enzyme
4.4.1 Các bậc cấu trúc và hoạt tính xúc tác của enZyme -.ceeeeerrererrrrrrrrnen 1ã5
4.4.2 Cac holoenzyme, coenzymo, COŸAGEOY cà nàng nhHhighhhHhdenrrrrrrnrrrriirrr 156
4.5 Trung tâm hoạt động của enzYm© eee eer ret tne eset neste sents etter eset 160 4.6 Hé thong nhiéu E (multi E) oo ccc cece ee ee eee erne rere reees teeter tiene set eaten: 163
4.7 Enzyme allosteric (E di lập thể hoặc E điểu hồ) cà ehreeerrrree 164
4.8 Tinh dc hiéu cua E hay tinh chuyén hod (specificity) cuaE 165
Nnt to nh ố 165
4.8.2 Nguyên tắc lực xúc tác và giải thích tính đặc hiệu của E 169 4.8.3 Dong học phan ting enzyme 175
4.8.4 Điều hồ hoạt độ enzyme
Chương 5 Những nguyên lý Năng lượng sinh học
5.1 Năng lượng sinh học và những nguyên lý nhiệt động I0 204
5.2 Các tế bào sống cần nguễn năng lượng tự do 206
5.3 ATP và sự biến đổi năng lượng tự d0 cà creiehrerhrdrdrrrrdrrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrdin 207 5.4 Sự biến đổi năng lượng tự do tiêu chuẩn của các phản ứng hố sinh
trong tế bào sống là sự cộng gộp bù trừ hhrrrredtrrdrrrrrrrtrrrrrrdrtrlirrrrlndtririre 208 5.5 Sự oxy hố — phosphoryl] hố sinh học TH g1 cv 4c 2 880 3: 4 chì kh 0 68018 9801 11 .209
5.6 Thế năng oxy hố khử và sự biến đổi năng lượng tự do 209
Chương 6 Quá trình phân giải và tổng hợp saccharide
6.1 Tidu hod saccharide 3 simh Vat e cee secsecenee eters rete ee nares seen eetr ene renerer tree eeee 212 6.2 Su phan giai polysaccharide va disaccharide 212
6.3 Su chuyển hố các monosaccharide va các oligosaccharide 214 6.3.1 Chuyển hố fruct0Se ven nhhhhrhhddrHhrrrrrdrrrdrrirrrrrrrrre 214 6.3.2 Chuyén hoa galactose vo cece teen sterner terre ctne ere teeeees 215 6.3.3 Chuyén hod Mannose oo eee eerste ener ere tenes sere trees 215 6.4 Su phan giai ky khi glucose (glycoÌysl) eeneeneensnrrssetrrre 216
6.4.1 Sự phân giải ky khí glucose (quá trình đường phân) 216 6.4.2 Hiệu quả năng lượng trong đường phân .-ccccceeec 222 6.4.3 Các chức năng khác của con đường đường phân c.c 223 6.4.4 Sự chuyển hố pyruvate trong điều kiện hiếu khí 223
6.5 Chu trinh citrate (chu trình Krebse) -eeneheeherrreere 1224
6.5.1 Chuyén hoa pyruvate thanh acetyl-CoA (hiếu khí) «re 224 6.5.2 Cac phan ting chi tiết của con đường đường phân ky khí - 225 6.5.3 Ý nghĩa của quá trình đường phân và chu trình Krebs wel 6.6 Con đường tân tạo glucose .ccceecesetee sere rseeneeeeseeteenenetntnea teen ences een t et tg gees 228
6.6.1 Vai trị của quá trình tân tạo gÌUCOS€ eenihrrrrrrrrrrrrrrdrrrrrrrrddrrtrtrne 228
6.6.3 Các giai đoạn của quá trình tân tạo glucose
6.6.3 Ý nghĩa của con đường tân tạo gluc0s©
6.7 Chu trình glyoxylate 232
6.8 Con đường pentose phosphate 233
6.8.1 Cơ chế của chu trình oxy hố -eceehrrrrrrtrrrerrrrrrre 233 6.8.2 Tổng kết năng lượng - -coneeenrrrere 237
6.8.3 Ÿ nghĩa của chu trình pentose phosphate 237 6.9 Điều hồ trao đổi saccharide chien 238
6.9.1 Điều hồ đường phân bởi nhu cầu ATP 238 6.9.2, Diéu hod enzyme hexokinase oo eerste tees 238
6.9.3 Diéu hồ phosphofructokinase—l (PFK -]) -. - 238
6.9.4 Điều hồ dị lập thể PFK—1 bởi AMP và ATP 239
Trang 66.9.7 Điều hồ pyruvate KÍnA§ nhe HH 240 6.9.8 Điều hồ pyruvate dehydrogenase và đường phân 241
6.10 Rối loạn chuyển hố saccharide .ceccằe in 241
6.10.1 Phân loại các rối loạn chuyển hố saccharide 241
6.10.2 Rối loạn tiêu hố và hấp thu saccharide 241
6.10.3 Rối loạn tổng hợp và thối hố glycogen vane 242 6.10.4 Rối loạn chuyển hố trung gian saccharide .„ 242 6.10.5 Bệnh tăng glucose mắu cà nsehhhhherree wee 242 6.10.6 Bệnh đái tháo đường wee 243 6.10.7 Bệnh giảm gÌucose mắu chén 246 6.10.8 Các biểu hiện bệnh: fructose niệu, galactose niệu, pentose niệu eee 247 Chương 7 Quá trình phân giải va tống hợp acid nucleic
7.1 Sinh tổng hợp và phân giải nucleotide ccccensenrenhư nga thư 248
7.1.1 Tổng hợp mới các nucleotide purine
7.1.9, Tổng hop mới các nueleotide pyrimidine c chien 251 7.1.3 Cac nucleoside monophosphate dude chuyển thành nucleoside triphosphate 252 7.1.4 CAc ribonucleotide 1 tién chat của deoxyribonucleotide «cài 252
7.1.5 Thymidylate cé nguén gốc từ dCDP và dUMP rerrrrererree 253 7.1.6 Phân giai purine VA pyrimidine eee ee eects eeeeeteessenseeseeeereeenesenerenenents 253
7.1.7 Tái sử dụng các base purine và pyrImIdin© cuc nhhhhhHiimrrnidrrrrrdde 255
7.1.8 Một số tiếp cận liên quan đến trao đổi nueleotiđe ceceenherrerrrrre 255
ru 0/1 15 256 7.2.1, Sao Chép DNA 20 ẻhốe6e ố.ốằằốắố 257 7.2.2 Stta chita DNA occcccccccccescesscssscececeeeeeeeeeeeeeeeeeeseesaneeeenececnueeesassgeasaaeeaeaeeeeeseenss 259
r7:19/ 119.10) 260
rễ: 80/0 261
7.3.1 Tổng hợp RNA phụ thuộc DNA (sự phiên mầi) nà nhhneerHirrhHerire 262 7.3.2 Cai DIS RNA wo — 265 7.3.3 Tổng hợp RNA và DNA phụ thuộc RNA uc nhe Hye 270 Chương 8 Quá trình phân giải và tổng hợp protein
8.1 Sự phân giải protein thành các amino acid được tiến hành theo các con đường khác nhau 274
8.1.1 Phân giải protein của thỨc ĂT co nàng HT KH kh kh Hư 275
8.1.2 Phân giải protein nội bào trong ÌysoSOmG cát HH» nghe ke 275 8.1.3 Phân giải protein nội bào trong hệ thống proteasome là quá trình phân giải
protein phụ thuộc ẤTP (ATP-dependent proteoÌySI8) sành re 276 8.2 Su phan giai amino acid 280
8.2.1 Quá trình loại aminO uc eeerey 8.2.2 Chuyển hố bộ khung carbon của amino acid
8.2.3 Sự loại nhém carboxy] cha amino acid w 286 8.3 Sinh tổng hợp protein cover 288 8.3.1 Mã đi truyền 289 S8 | oi NNGH:aađđdđdaiiiiiiiiiiÝẢŸÝŸẢẢ 292
8.3.3 Vai trị các phần cấu trúc phân ti tRNA trong quế trình tổng hợp protein 296
8.3.4 AminoacyltRNA synthetase, xuc tác cho quá trình hoạt hố amino acid, tạo thành aminoacy]_-tRNA, Enzyme này cĩ vai trị quyết định sự kết hợp
đúng giữa-amino acid và CRNA tương thích của nĩ 8.3.5 Các yếu tố tham gia vào quá trình tổng hợp protein
Trang 7Chương Í
CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC POLYSACCHARIDE
Saccharide (cịn gọi là glucid hoặc carbohydrate) là nhĩm chất hữu cơ phổ biến
khá rộng rãi trong co thể sinh vật Nhìn chung, lượng saccharide ở thực vật cao hơn động vật
Ỏ thực vật, saccharide tập trung ở thành tế bào thực vật, mơ nang dd, mơ dy tru
tuy nhiên, hàm lượng saccharide thay đổi nhiều tuỳ lồi, tuỳ giai đoạn sinh trưởng,
phát triển của thực vật, Trong cơ thể động vật và người, saccharide tập trung chủ yếu trong gan Trong máu cd thể bình thường, hàm lượng saccharide là hằng số
Thực vật xanh cĩ khả nang sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp saccharide từ CO; và H;O Động vật và người khơng cĩ khả năng này, vì vậy thực
vật là nguồn đính dưỡng thiết yếu của động vật và người
Saccharide giữ nhiều vai trị quan trọng trong cở thể sống như:
~ Cung cấp năng lượng cho cơ thé, saccharide dam bảo 60% năng lượng cho các quá trình sống
— Cĩ vai trị cấu trúc tạo hình (ceHulose, peptidoglycan, pentose )
— Cĩ vai trị bảo vệ (mucosaccharide)
- Gĩp phần đảm bảo tương tác đặc hiệu của tế bào (polysaccharide trên màng tế
bào hồng cầu, thành tế bào một số vi sinh vật, )
Saccharide được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O Trong phân tử của đa số saccharide, tỷ lệ H và Ơ giống như ở phân tử nước (C,H„O,) Vì vậy trước đây saccharide thường được gọi 14 carbohydrate Tuy nhiên, một số chất khơng phải là saccharide cũng cĩ tỷ lệ giữa O và H như trên Ví dụ acid acetic (C;H,O,), acid lactic (C,H,O;) Vi vay ngay nay, tén carbohydrate chỉ cịn cĩ tính chất lịch sử
Để phân loại saccharide, người ta thường dựa vào cấu tạo, tính chất của chúng Cĩ một số cách phân loại khác nhau nhưng nĩi chung đều chia saccharide thanh 2 nhém
lớn lA monosaccharide va polysaccharide (bao gồm từ 2 gốc monosaccharide trở lên), mỗi nhĩm này lại chia thành các nhĩm nhỏ
Trong phần tiếp theo sẽ lần lượt trình bày về monosaccharide, oligosaccharide
(bao gồm cả disaccharide) vA polysaccharide (polymer cua hơn 10 monomer)
4.1 CAC MONOMER CUA POLYSACCHARIDE: Monosaccharide và các dẫn xuất của chúng Monosaccharide (Tiéng Hy Lap: sakcharon — đường) cịn gọi la đường đơn, phân tử cĩ chứa một nhĩm aldehyde hoặc ketone va hai hay nhiều nhĩm hydroxy (-OH) Cac monosaccharide dude phan theo bản chất hố học của nhĩm carbony] và số nguyên tử carbon trong phân tử của chúng Do đĩ thường phân thành hai nhĩm lớn
Trang 8theo số nguyên tử carbon trong phân tử là 3, 4, 5ð, 6, 7 sẽ cĩ các tên tương ứng là
triose, tetrose, pentose, hexose, heptose (bang 1.1) Cấu trúc hố học lập thể của các
aldose và ketose biểu diễn theo Emil Fischer được trình bày trên hình 1.1 và 1.2 Từ các monosaccharide cĩ thể tạo thành nhiều dẫn xuất khác nhau (bảng 1.2, hình 1.3)
là thành phần cấu tạo của nhiều polymer quan trọng trong hệ thống sống Bảng 1.1 Một số monosaccharide thường gặp Số nguyên tử carbon
trong phân tử (tên gọi) Aldose Ketose
3 (triose) D-Glyceraldehyde Dihydroxyacetone —_| 4 (tetrose) D-Erythrose D-Erythrulose D-Threose 5 (pentose) D-Ribose D-Ribulose D-Arabinose D-Xylose D-Xylulose D-Lyxose 6 (hexose) D-Allose D-Psicose D-AItrose D-Gluose D-Fructose D-Mannose D-Gulose D-Sorbose D-ldose D-Galactose D-Tagatose D-Talose
1.1.1 Cau trac cla cac monosaccharide
Sau đây sẽ trình bày chi tiết hơn về cấu trúc, tính chất của các monosaccharide
phổ biến
Monosaccharide đơn giản nhất là triose: glyceraldehyde (aldose) và dihydroxyacetone (ketose) cĩ cơng thức như sau:
© H Oo
< v - CHạOH
HOC*H HC*OH c=o
CH;OH CH;OH CH;OH
L~glyceraldehyde D-glyceraldehyde Dihydroxyacetone Aldose Ketose
Glyceraldehyde cĩ chứa một carbon bất đối (ký hiệu C*), cĩ hai đồng phân dạng D
va L, con dihydroxyacetone khơng chứa carbon bất đối Số lượng carbon bất đối trong
phân tử aldose lớn hơn ketose tương ứng Số đồng phân lập thể của monosaccharide (X) tính theo cơng thức X = 2" (n là số carbon bất đối trong phân tử)
Trang 9Đánh số thứ tự nguyên tử carbon trong phân tử monosaccharide bắt đầu từ nguyên tii carbon cua nhĩm carbonyl ở các aldose, hoặc carbon ở đầu gần với nhĩm carbonyl của
các ketose
Dạng đồng phân D hoặc L là dạng khơng gian tuyệt đối, căn cứ vào vị trí của H và
OH ở carbon bất đối mang số thứ tự lớn nhất (carbon bất đối 6 xa nhém carbonyl) giống
với D hoặc L — glyceraldehyde Vi du, déi véi hexose, khi biểu dién ở dang thang, dang
đồng phân D, nhém —OH ở Cõ ở bên phải, đồng phân L nhĩm —OH này ở bên trái
Các monosaccharide cĩ khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực về phía
bên phải (ký hiệu dấu "+") hoặc bên trái (ký hiệu dấu "—")
CHO CHO
Hm—C—oH HOE—C—H
GH,OH CHạOH
(D-Glyceraldehyde) (L—Glyceraldehyde)
D- và L — glyceraldehyde cé thể trình bày ở dạng khơng gian hai chiều theo cách của Emil Pischer như sau:
Ta hinh dung C-2 ở trên mặt phẳng giấy, nhĩm aldehyde và nhém hydroxymethyl
ở mặt sau tờ giấy, H và nhĩm ~OH ở trên tờ giấy (gạch đậm) D-Aldose CHO CH;OH D-Glyceraldchyde CHO CHO te _—— — — ~— CH20H CH;OH D-Erythrose oN CHO CHO CHO CHO — — —— —_— — oe ———— —— ao + te ¬—
CHạOH CH;OH CHạOH CHạOH
D-Ribose D-Arabinose D-Xylose D-Lyxose
CHO CHO CHO CHO CHO CHO CHO CHO
tee — =>
CHOH CHOH CHrOH CH;OH CHOH CH;OH CHrOH CH:OH
D-AIlose D-Altrose D-GlueoseD-Manose D-Gulose D-IdoseD-Galactose D-Taloso
Hình 1.1 Các Aldose cĩ từ 3 - 6 nguyên tử carbon
Trang 10D-Ketose CH20H C= \ 0 CHạOH Dihydroxyacetone CH20H | C= oO te CH20H D-Erythrulose GrzoH _— C=O + CHạOH D-Ribulose puốn quon C=O C=O se —~L— a — se => CH20H CHạOH T)-Psicose D-Fructose “——*CH,OH C=0 TT CH;OH D-Xylulose CH;OH CH;OH C=o b=o — —_— ef ae | — CHạOH CH;OH D-Sorbose D-Tagatose
Hình 1.2 Các ketose cĩ từ 3 - 6 nguyên tử carbon
Sắp xếp theo mối liên q uan hố học lập thể
Bảng 1.2 Các dẫn xuất của monosaccharide (dẫn xuất của đường) thường gặp
Tên dan xuất Các dẫn xuất thường gặp Ghi chú
Deoxy-monosaccharide (nhĩm -OH được thay
B-D—2 deoxyribose œ-LRhamnose
Nhĩm —OH ở C~2 của ribose thay bằng -H Nhĩm —OH ở C-6 của L~ mannose thay bằng -H
thế bằng -H) œ-L-Fucose Nhĩm —OH ở C~6 của L— galactose thay bằng —H Glucoside a—Methyl-glucoside Nhĩm OH của đường phản ứng thuận nghịch với
B-Methyl-glucoside alcohol, tao thanh o— va B— glucoside
Acid đường
~ Acid aldonic Acid gluconic Oxy hố nhĩm aldehyde ~-CHO (ở C,) tạo thành — COOH
— Acid uronic Acid glucuronic Oxy hoa nhém CH,OH (C,) tao thanh -COOH — Acid saccharide Acid glucaric Oxy hố cả hai nhĩm aldehyd (C,) va -CH,OH Alcohol đường (Polyol) † Glycerol Khử nhĩm carbonyl của monosaccharide tạo thành
Inositol alcohol Tên gọi thường cĩ đuơi "-itol” Sorbitol Amino đường œ-D-glucosamine œ—D-galactosamine Một hay nhiều nhĩm ~OH của đường được thay thế bằng nhĩm amino (—NH;) Các dẫn xuất khác N-acetyl-D-glucosamine N—-acetylmuramic acid
N~acetyl neuraminic acid va cac
dẫn xuất của chúng thường
được gọi là acid sialic
Acetyl hố nhĩm amin đường
N~acetyl-D-glucosamine kết hợp với acid D-lactic qua liên kết ether
N-acetyl mannosamine kết hợp với gốc acid pyruvic
Trang 11
CHO CHO CHO | _|> ———— CHạ — —T>= > —— — — <j ~—-— CHạOH CHs CH; 2-Deoxy-D-Riibose JRhamnose L-Fucose (6-Deoxy—D-Mannose) (6-Deoxy-lL-Galactose) Hình 1.3 Một số Deoxy-monosaccharide thường gặp L~Rhamnose và L-Fucose là thành phần quan trọng của thành tế bào một sé vi khuẩn CH;ạOH CH;OH Đ 9 H H NH2 NH, a—-D—Glucosamine œ-D-Galactosamine (2-amino-2~deoxy-œ-D-Ơlucopyranose) (2-amino~2—deoxy—o—D-Galactopyranose) CH;ạOH oO 4H Q a HN—C-CHạ HạC———C———COCH] Acid D—Lactic H
Acid N-acetylmuramic (NAM)
Các monosaccharide thường cĩ cấu trúc khơng phân nhánh, tuy nhiên cũng cĩ một vai monosaccharide được xem là cĩ cấu trúc phân nhánh: apiose, hamamelose, acid œceric (cĩ trong thành phần pectin) và một số khác như: cladinose, streptose, evalose,
Trang 12HOH,C H,OH H,OH COOH oO H\CH2OH n H HOHC OH HạC OH OH OH OH OH OH H
D-Apiose Hamamelose Acid Aceric
(3-C—hydroxymethyl)— a— (2-C—hydroxymethyl— (8-C-carboxy —5—deoxy— D-Erythrofuranose) D-Ribose) L-Xylose)
Ngồi ra, cịn cĩ một sế monosaccharide khơng bình thường cĩ trong các O-antigen Ví dụ zbeguose (Abe) cơ cơng thức sau:
CHạ
Các O-antigen là các polysaccharide khơng bình thường, cĩ ở bề mặt ngồi của các vi khuẩn Gram âm
Các dạng cấu trúc khép vịng phổ biến của pentose va hexose: furanose (vịng 5 cạnh) và pyranose (vịng 6 cạnh) O HO OR, | HOR =———- \ ⁄ Jv oN R < H R H Aldehyde Alcohol Hemiacetal O l HO OR C \ 7% /\ + HQ ==== X R OR» R OR;
Ketone Alcohol Hemiacetal
Vi du: hai hexose phé bién 14 D-Glucose (aldose) va D—Fructose (ketose) Trong dung dich, chúng tổn tại chủ yếu khơng phải là cấu trúc mở mà là dạng khép vịng
Quá trình vịng hố là do phản ứng giữa nhĩm carbonyl và nhĩm OH trong phân tử của chúng tạo thành hemiaeetal Trong trường hợp glucose, phản ứng thường xây ra giữa nhĩm aldehyde (C-1) với OH ở vị trí C-B5 tạo thành vịng 6 cạnh, gọi là pyranose (vì tương tự với pyran); cịn đối với fructose, phản ứng thường xảy ra giữa nhĩm ke$ose (C-9) với OH ở C-õ tạo thành vịng năm cạnh gọi là furanose (vì nĩ cĩ cấu trúc tương tự furan, hình 1.4)
Trang 13] are CHạOH ~<a OH y 3 +" Sj nk 9 5 CH„OH 6 œ-D-Glucopyranose D-Glucose o CH.OH 2 (Cấu trúc "chuỗi m3") ⁄ / 9 Pyran 8-D-€lucopyranose ICHạOH bio HOH;C Tự OH -——— 3 =——— —> Ị 4 —k~> H 5 CH OH 6 a-D—Fructofuranose D—Fructose ° OH (Cấu trúc "chuỗi mở") \ Í 1 O H Furan CH;OH B-D-Fructofuranose Hình 1.4 Dạng cấu trúc "chuỗi mở" và cấu trúc vịng
theo Haworth của D-Glucose và D-Fructose
Tương quan giữa hai cách biểu diễn monosaccharide dạng chuỗi mở theo Fischer va dang vong theo Haworth: theo cach biểu dién của Haworth, viét phan tu trén mot mat phang (kể cả oxy) các cạnh của vịng ở gần người quan sát được vẽ nét đậm, nhĩm thế ở bên phải (trong cấu trúc Fisher) thì đặt dưới mặt phẳng của vịng đo đĩ vẽ nhạt Theo cách biểu diễn này, carbon của vịng cũng khơng ghi trên hình
Trang 14Dé don giản, nhiều khi người ta dùng mũi tên để biểu diễn H và OH: đầu mũi
tên là OH Ví dụ H—C-OH biéu dién IA "5"
Khi tạo vịng, ở vị trí C—1 của glucose hoặc fruetose cĩ thêm một nhĩm OH, goi la nhĩm OH glucoside, cdc carbon này trở thành carbon bất đối tạo thành cap diastereomer gọi là anomer (chỉ khác nhau về đạng khơng gian ở C~1) Như vậy, khi tạo thành vịng đã làm tăng thêm một carbon bất đối trong phân tử, do đĩ cĩ thêm hai đồng phân mới là œ và 8, cịn gọi là œ-anomer và Ø@ anomer (hình 1.4) Gọi là œ~ nếu OH—glycoside ở phía dưới vịng (nghĩa là cùng phía với OH ở C-ư của hexose này), gọi là B-nếu OH glycoside ở phía trên vịng (nghĩa là khác phía với OH ở C-B) Hai dạng a và | cĩ gĩc quay cực riêng khác nhau [œ]?) của œ-D-glucopyranose là +112,2?, cịn cua B—D- glucopyranose 14 +18,7° Tuy nhiên, khi hồ tan một trong hai dạng vào nước, sau một thời gian ngắn, gĩc quay cực của dung dịch đều đạt +52,7° và sau đĩ khơng thay đổi nữa Kết quả nghiên cứu cho thấy, lúc bấy giờ trong dung dịch cĩ chứa 63% dang B va 36% dang a Dạng chuỗi mở chỉ chiếm khoảng 1% Như vậy khi hoa tan glucose vao
dung dịch đã hình thành cân bằng giữa các dạng
Monosaccharide trong phân tử polysaccharide tơn tại ở đạng vịng Vịng pyranose
sáu cạnh khơng phải là phẳng mà cĩ dạng ghế (chair) hoặc thuyền (boat) Các nhĩm
thế được sắp xếp theo trục thẳng hoặc theo vị trí nằm ngang:
Dạng ghế Dạng thuyền
a~ (axial) nhĩm thế xếp theo trục thẳng đứng 6= (equatorial) nhĩm thế xếp theo vị trí nằm ngang 1.1.2 Tinh chat chung của các monosaccharide
Cac monosaccharide 1A những chất khơng màu, phần lớn cĩ vị ngọt Monosaccharide hồ tan tốt trong nước, khơng hồ tan trong dung mơi hữu cơ khơng phân cực, tan trong dung dịch ethanol 80%
Tính chất lý học đặc trưng của các monosaccharide là tính quang hoạt của chúng, nghĩa là khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang phải hoặc sang trái Cĩ thể đo được gĩc quay nhờ máy phân cực kế (polarimeter)
Hoa tinh quan trong cua cdc monosaccharide IA những tính chất của nhĩm chức aldehyde hoặc ketose, điển hình là tính khử
a) Dưới tác dụng của các chết oxy hố (tuỳ điều hiện oxy hố) sẽ nhận được các acid khác nhau
Trang 15kiểm hoặc dung dịch kiểm của các ion kim loại nhĩm chức aldehyde của các monosaccharide bi oxy hố, lon kim loại bị khử thành dạng cĩ hố trị thấp hơn hoặc
dén kim loai tu do (Vi du Cu?*—» Cu’; Agt> Ag’) CHO COOH _ 2Cu?† 2Cu'—* Cu,0 ¬ ——= ` ⁄ Oxy hố nhẹ “*Ƒ† —— —+> —k—> H,0, OH" Ta —+—-> CHạOH CHạOH
D-Glucose Acid Gluconic
Nếu bảo vệ nhĩm OH glueoside (bằng cách methyl] hố hoặc acety] hố) trước khi oxy hố nhĩm alcohol bậc 1 của monosaccharide, acid được tạo thành gọi là acid
uronic Vi du, ttt glucose nhan duge acid glucuronic; galactose — galacturonic, mannose — manuronic, Các acid uronie cĩ vai trị sinh học quan trọng
CH;OH CH,OH COOH COOH Br H H H H | y OR OR ROH
Glucose Acid Glucuronic
Decarboxyl hod acid uronic cua glucose sẽ nhận được các pentose tudng ting Vi dụ loai carboxyl của acid glucuronic tao thank xylose
Khi oxy hoa bang HNO, đặc, cả hai nhĩm chức aldehyde và alcohol bậc 1 của
monosaccharide déu bi oxy hố tạo thành acid cĩ chứa hai nhĩm ecarboxyl gọi là aeid saccharic CHO COOH —T*~ — _~— HNOa <i Te — + + ——> CH;OH COOH
D-Glucose Acid Glucaric (acid Sacchanic)
b) Dưới tac dung cua cdc chat khv, nhém carbonyl cia monosaccharide bi bhử tạo thành các polyhydroxy gÌcohol tương ứng, uới tên gọi cĩ đuơi '-itol"
Trang 16Vi dụ: Ribose ~» Ribitol (thanh phan cua coenzyme flavin)
Xylose — Xylitol (cĩ vị ngọt, được dùng trong sản xuất gơm "khơng đường" như extraxylitol)
Để tiến hành phản ứng khử, cĩ thể dùng khí hydro, cĩ kim loại xúc tác (hỗn hợp
Ag và Na) Khi bị khử, fructose (ketose) tao thanh 2 polyol đồng phân là sorbitol và
manitol Sorbitol cũng là sản phẩm của phản ứng khử glucose Manitol cũng nhận được khi khử mannose reece ee eeeee CHO ; CHẠOH ! CH;OH :— CHẠOH CHO —_—— ———— : _— !_=&T—— : =_— > (>t ——k—>- a ——>- ‘ —T—>~ —> ‘ , S— —> : 1 <+— — —- ›——> : —+> ¡:: ——> ‘ —
CH, OH :— CHạOH ! CH;OH :— CHẠOH ¡ CH,OH D-Glucose D-Sorbitol D-Fructose D-Manitol D-Mannose
Trong cơ thể sinh vật, dưới tác dụng của enzyme, glueose cĩ thể bị khử tạo thành polyol uịng gọi là myo—inositol Inositol như myo-insitol là yếu tố sinh trưởng của các mơ thực vật nuơi cấy Ester phosphoric của nĩ (fđitin) là nguồn dự trữ phospho trong hạt O-CÐ o-CÐ o-€Œ Œ-ưXx o-CÐ ư-CÐ Myo-insitol Fitin
c) Phan tng tao thanh ester thường xảy ra uới nhĩm alcohol bac 1 vad OH glucoside cua monosaccharide
Quan trọng nhất là phản ứng tạo thanh ester phosphate của monosaccharide Cac ester phosphate cua monosaccharide là những sản phẩm trung gian của nhiều
quá trình trao đổi chất trong cơ thể Ví dụ:
HạOH HạOPO¿2
CHO oO 0
20,POH,C CH;OPO;?-
H H
CH;ạOPO¿?- PO,?" OPO,* D-Glyceraldehyde D-—Glucose D-Glucose
D-—Fructose
3-phosphate 1-phosphate 1,6-diphosphate
1,6-diphosphate
Trang 17d) Phản ứng của nhĩm hydroxyl giycoside tao thanh cac hop chat glycoside Nhém hydroxyl glycoside cĩ thể phản ứng với rượu khan tạo thành ether tương ứng goi la glycoside Cac glycoside dude tạo thành cĩ thể là œ- glycoside hoặc B- glycoside CH,0H CH;OH © o CH:OH I OCH, D-Glucose ——————> H HCI OCH, o-~-Methyl-D-Glycoside B—Methyl-D-Glycoside
Trong phân tử glycoside, phần khơng phải IA saccharide goi lA aglycone Lién két saccharide va aglycone gọi là liên kết glycoside Liên kết glueoside cũng được tạo
thành giữa các monosaccharide để tạo nên các di—, oligo-, polysaccharide: CHạOH CH;OH CHạOH CHạOH O O S oO H + H Ho H OH OH j O OH
œ-D-Glucose œ-D-Glucose (Disaccharide) Maltose
Cĩ thể phân biệt các kiểu liên két glycoside khdc nhau:
-O-glycoside: Gốc aglycone (A) kết hợp với saccharide (X) qua O -8-glycoside: Gốc aglycone được kết hợp qua 8
—N-glycoside: Gốc aglycone được kết hợp qua N
~-glycoside: — Carbon của aglycone kết hợp với carbon của saccharide
Liên kết glucoside khơng bền với acid, tương đối bền với kiểm Dưới tác dụng của
acid hoặc các enzyme tương ứng, glucoside bị thuy phân tạo thành các
monosaccharide và các aglycone
Các glucoside thường cĩ vị đắng, mùi thơm đặc biệt, cĩ tác dụng trợ tim e) Tác dụng của acid
Trang 18Ð Phỏủn ứng uới phenylhydrazine
Trong những điều kiện xác định, 1 phân tử saccharide cĩ thể phản ứng với 3 phân tử phenylhydrazine tạo thành tỉnh thể osazone Phản ứng cĩ thể viết tĩm tắt như sau: , H H c< HC—=N———N———C;Hs J`o | H CHOH + 3C,H,NH-NH, — ` +C,HsNH, + NH, + H,0 | A Saccharide Osazone
Phản ứng này xảy ra đối với các saccharide cĩ tính khử Các osazone được tạo thành cĩ thể khác nhau về hình dạng tỉnh thể, nhiệt độ nĩng chảy Vì vậy cĩ thể căn cứ vào tính chất của osazone để phân biệt, nhận biết các saccharide khác nhau Dễ đàng thấy rằng, các monosaccharide chỉ khác nhau ở C—1 và C-2 (như glucose, fructose, mannose) sẽ tạo thành cùng một loại osazone
Bảng 1.3 Nhiệt độ nĩng chảy (melting point-MP) cua một số osazone Monosaccharide MP của monosaccharide khan (°C) MP của osazone (°C) Glucose 146 205 Mannose 132 205 Galactose 165-168 201 Talose 128-130 201
1.1.3 Vai trị cla cac monosaccharide
Monosaccharide là thành phần cấu tao quan trong của nhiều chất phân tử lớn,
cĩ vai trị sinh học quan trọng
~ D-Ribose là thành phần cấu tạo của acid nucleie, các nucleoside, nueleotide
(AMP, ADP, ATP, GTP, DỦMP, ), các coenzyme của một sd enzyme oxy hố khử như
NAD", NADP', FMN, EAD, (xem chương 2)
— Một số pentose khác như D-arabinose, D-xylose là thành phần cấu tạo của một số polysaccharide cĩ trong chất gơm thực vật, chất nền (matrix) của thành tế
bào, gian bào Một số pentose, hexose là những sản phẩm trung gian quan trọng của
nhiều quá trình tổng hợp, chuyển hố các chất Ví dụ như quá trình quang hợp, Xylitol là chất đường khơng lên men, khơng gây hà răng (anticarlogenic}, được dùng trong sản xuất kẹo gơm khơng sâu răng
Hàm lượng một sO monosaccharide trong mau, trong nước tiểu là một trong những
chỉ tiêu quan trọng gĩp phần chẩn đốn bệnh
1.2 OLIGOSACCHARIDE
Theo định nghĩa thơng thường, oligosaccharide bao gồm từ 2 đến khơng quá 10 gốc monosaccharide Các monosaccharide này kết hợp với nhau qua liên kết O-glucoside Oligosaccharide phé bién nhat 1A disaccharide
Trang 191.2.1 Disaccharide
Do géc monosaccharide két hop véi nhau qua liên kết O—glucoside, cơng thức chung cua disaccharide là C,,H,,0,, Tuy theo cách kết hợp giữa 2 monosaccharide,
disaccharide cĩ thể khơng cĩ tính khử Các disaccharide phổ biến là: Lactose; Maltose a (1—4); Isomaltose a (1-6) isomer; Cellobiose B (1—4) isomer CH;OH CH,OH y———-— C) H——— O H H Wa O—— \j OH a—Maltose [O-a —D-Glucopyranosyl—(1->4)—D-Glucopyranose] CH;OH HạOH oO Ị H A H H O ] OH œ—lactose [O-B-D-Galactopyranosyl-(1->4)-D-Glucopyranose]
Maltose (cịn gọi là đường mạch nha), được cấu tao từ 2 phân tử œ-D-Glucose Liên két glycoside dude tao thanh gitta OH glucoside với OH của C—4 của gốc glucose thứ hai Do đĩ phân tử maltose vẫn cĩ chứa một nhĩm OH glucoside tự do nên vẫn
giữ được tính chất khử nhưng chỉ bằng một nửa của glucose
Maltose là đường chủ yếu của mạch nha Từ trước người ta vẫn cho rang maltose được tạo thành khi thuỷ phân tỉnh bột Tuy nhiên, trong thời gian gần đây đã xác nhận rằng maltose là thành phần thường trực (mặc dầu với lượng khơng nhiều)
trong nhiều cơ quan của thực vật bậc cao, đặc biệt là rễ cây
Dưới tác dụng của enzyme (maltase), hoặc acid ở nhiệt độ cao, maltose bị thuỷ phân thành hai gốc œ =D— Glucose
Lactose 1A disaccharide cĩ chứa một gốc -D-Galactose và 1 gốc œ-D-Glueose
Hai gốc này kết hợp với nhau qua liên kết glucoside được tạo thành giữa OH
glucoside cia galactose véi OH 6 C—4 cua glucose Vi vay lactose van cé tinh khu Lactose con gọi là đường sữa vì trước đây người ta chỉ tìm thấy nĩ trong sữa người và động vật (ð — 8%) và hầu như khơng tìm thấy một lượng nào đáng kể ở thực vật và các eđ quan khác của động vật
Tuy nhiên, gần đây đã phát hiện được lactose trong hoa của Forsythia suspensa
Hàm lượng lactose tu do trong hoa nay chiếm khoảng 25% chất khơ Trong một số
Trang 20w ` ` CH;OH
Sucrose (saccharose) được cấu tao tt a-D-Glucose va B- 2
D-Fructose (O-c—D-Glucopyranosyl(1->2)-8-D—Fructopyranoside) , Hai monosaccharide này kết hợp với nhau qua liên kết h
glucoside được tạo thành giữa hai nhĩm OH glueoside của chúng Vì vay, khac véi maltose va lactose, sucrose khéng cé tinh khu Sucrose hồ tan tốt trong nước, ở 0°C, độ hồ tan
là 62% Đặc biệt, trong mía, củ cải đường cĩ khoảng 20 — 235% Ị sucrose, vi vay chúng được sử dụng làm nguyên liệu để sản
xuất đường Gần đây, cũng phát hiện được một số thực vật HOH;C o
khác cĩ hàm lượng đường khá cao Hiện nay người ta cũng xác định được rằng sucrose tổn tại với lượng khơng lớn lắm
trong các mơ cĩ chứa chlorophyl] và thực hiện các chức năng CHạOH vận chuyển trong các mơ này Suerose cĩ vai trị quan trọng
đối với đinh dưỡng con người Sucrose
Sucrose dé bị thuỷ phân hơn các đisaccharide khác Dưới tác dụng của enzyme
(saccharase) hoặc acid, surcose bị thuỷ phân thành glueose và fructose, gĩc quay cực của dung địch thay đổi từ phải sang trái Đĩ là vì [a] 2 của sucrose là +66°, con fructose cĩ gĩc quay trái lớn hơn nhiều so với glucose, [a] 3) cua fructose 1A -92,5° va cua glucose
là +ð2,5° Hỗn hợp cĩ chứa 50% glueose và 50% fructose được tạo thành khi thuỷ phân sucrose gọi là đường nghịch đảo (invert sugar)
Độ ngọt của các mono — và disaccharide: Hầu hết các monosaccharide và đisaccharide
đều cĩ vị ngọt Tuy nhiên, vị ngọt của chúng khơng giống nhau, cĩ thể sắp xếp độ ngọt
các mono- và disaccharide theo thứ tự giảm dần như sau: Fructose, đường nghịch đảo (ivert sugar) sucrose, glucose, glycerin, xylose, maltose và rhamose, galactose réi dén lactose
1.2.2 Trisaccharide
; Trisaccharide 1a oligosaccharide cé chtia 3 gdc monosaccharide Trisaccharide phé biến và được biết rõ hơn cả là raffinose Raffinose được cấu tao tit 3 monosaccharide là
galactose, glucose, fructose Các nhĩm OH glucoside cua chúng đều tham gia tạo
Trang 21Raffinose lan dau tiên tách được từ gi đường thu được khi sản xuất đường từ củ cải đường Về sau người ta cũng tách được raffinose từ các thực vật khác như: hạt
bơng, lúa mỳ nảy mầm, lá và quả của một số cây khác
Raffinose tinh thể khơng cĩ vị ngọt Rafinose khơng bển với nhiệt, khi hồ tan trong nước ở nhiệt độ khơng cao, dưới tác dụng của acid dé đàng bị thuỷ phân hồn
tồn tạo thành các monosaccharide,
Stachyose là một tetrasaccharide được cấu tạo từ 4 gốc monosaccharide, trong đĩ cĩ 3 gốc galactose, 1 gốc œ-D-Glucose và 1 gốc B-D-Glueose Stachyose khơng cĩ tính khử vì tất cả các nhĩm OH glucoside đều tham gia tạo thành liên két glucoside CH,OH CH, Oo 2 © a O 4 H ° H 9 h A Oo HOH,C o H CH,OH Stachyose [O-œ—D-Galactopyranosyl~-(1->8)-œ—D-Galactopyranosy]-(1->8)-œ-D— Glucopyranosyl—(1>2)-B-D—Fructofuranoside] Stachyose phổ biến ở các cây họ Đậu và cũng tìm thấy ở một số cây khác Nĩ thường tập trung ở hạt, củ, rễ
Ngồi các oligosaccharide kể trên, cịn cĩ các oligosaecharide được tạo thành do
các pentose kết hợp với các hexose
4.3 CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CUA CAC POLYSACCHARIDE
Polysaccharide là polymer của các monosaccharide, thường cĩ từ hơn 10 (hoặc 1ð)
gốc monosaccharide (kết hợp với nhau qua các liên kết glycoside điên kết œ- hoặc B—))
tạo thành chuỗi khơng phân nhánh hoặc phân nhánh, cĩ dạng sợi hay dạng hạt
Một số polysaccharide cĩ các monomer là các dẫn xuất của monosaccharide
(nhĩm OH được thay thế bằng các nhĩm sulfate, phosphate, amino—acetyl )
Các polysaccharide cĩ thể khác nhau về thành phần cấu tạo (bản chất monomer), số lượng các monomer, monosaccharide, kiều liên kết giữa chúng và mức độ phân nhánh
Phân loại: Cĩ hai cách phân loai polysaccharide:
— Theo sé loai monosaccharide
~ Theo chức năng của các polysaccharide
Trang 22của glucose cĩ tên là glyean; polymer của fructose hay galactose cĩ tên tương ứng là uctan
và galactan
e Heteropolysaccharide: dudc tao thanh tt 2 hay m6t sé loai monosaccharide khác nhau Chúng thường cĩ ở mặt ngồi tế bào của hầu hết các sinh vật, trong thành phần chất nền (matrix) của thành tế bào, mơ động vat
Cách phân loạt thứ 2: Cũng phân thành hai nhĩm lớn:
s® Polysaccharide đự trữ (tình bột, glycogen, dextran, Inulin, )
e Polysaccharide cdéu tric (bang 1.3)
Theo cách phân loại này, cĩ thể gặp khĩ khăn khi phát hiện thêm các chức năng mdi cua polysaccharide
Cac polysaccharide thanh t€ bao thường bao gồm một số ít loại aldopentose, aldohexose và dẫn xuất của chúng, cĩ cấu trúc thẳng, dạng sợi (cellulose), hoặc phân nhánh
Cac polysaccharide là thành phần "nền" (“matrix") phần lớn là heteropolysaccharide
Liên kết giữa các monomer thường la B-glycoside
Sau đây sẽ trình bày chỉ tiết về các polysaccharide thường gặp 1.3.1 Homopolysaccharide
Cĩ thể cĩ vai trị dự trở (tình bét, glycogen) hay cấu tric (cellulose, chitin) a) Tinh bét (glycan)
Đại phân tử tỉnh bột bao gồm hai kiéu polymer glucose lA: amylose và
amylopectin Amylose 1a m6t chudi polymer khéng phân nhánh, dài khoảng gần 300 đến 1000 gốc glucose, chỉ cĩ liên kết œ(1 -> 4) glyeoside, cĩ khối lượng phân tử từ vài
nghìn đến hơn một triéu Da (dalton) Chuỗi amylose xoắn theo kiểu lị xo, một vịng xoắn cĩ 6 gốc glucose, mỗi gốc tạo thành gĩc 60°so với gốc phía trước (hình 1.5) Cấu trúc xoắn được làm bền nhờ liên kết hydrogen giữa các nhĩm -OH tự do của các gốc glucose Bên trong vịng xoắn cĩ thể kết hợp với các nguyên tử khác, ví dụ như với iodine (lơt), tạo thành màu xanh đặc trưng Khi đun nĩng, liên kết hydrogen bị cắt
đứt, chuỗi amylose duỗi thẳng, iơt bị tách ra, dung địch mất màu xanh Hoy — 8 o em N “CH;OH § 2 ° 8 f CH2OH HỒ ý fc ca sit HO NU @ œ(1->4)—linded Ẳ | a) b)
Hình 1.5 Cấu trúc của chuỗi amylose
a) Các gốc glucose ở dạng ghế là dạng bền nhất; b) Chuỗi polysaccharide của amylose cũng như các phần
liên kết với nhau qua liên kết œ(1—› 4) glycoside thường cĩ cấu trúc xoắn chặt Cấu trúc này tạo thành các hạt tỉnh bột dự trữ, hạt glycogen đặc thường gặp trong nhiều tế bào
Trang 23
Amylopectin cĩ cấu trúc phân nhánh, ngồi liên kết œ(1 —> 4) gÌycoside, cịn cĩ cả liên kết œ(1 —> 6) glyeoside ở điểm phân nhánh (hình 1.6 Phân tử bao gầm một
nhánh trung tâm (cĩ các liên kết œ(1 > 4) glycoside), tty nhanh nay, cứ cách 24 đến 30 gốc lại cĩ một điểm phân nhánh qua liên kết œ(1 —> 6) glycoside Phân tử amylopectin cĩ khối lượng phân tử cao hơn amylose, cĩ thể bao gồm đến một triệu gốc glucose
CH;OH
Nhánh
Chuỗi chính 0
Cấu trúc ở điểm phân nhánh của amylopectin
Dung dich tỉnh bột cĩ độ nhớt cao, khi-đun nĩng làm thay đổi màu sắc và khơng
thuận nghịch cấu trúc phân tử amylopectin, hiện tượng hồ hố tình bột Tỷ lệ % giữa amylose và amylopectin thay
đổi tuỳ theo loại tỉnh bột
Thuy phan gidi han tinh bét bang enzyme tạo thành các sản phẩm trung gian cĩ khối lượng phân tử thấp hơn gọi là dextrin Tuy theo độ lớn của phân tử, khi kết hợp với lơt, các
dextrin tao thanh các màu khác nhau, từ màu tím (amylodextrin) đến màu đỏ nâu (erythrodextrin)
hoặc khơng cĩ màu (maltodextrin)
Tỉnh bột là polysaccharide dự trữ phổ biến ở
thực vật, là chất dinh dưỡng chủ yếu của người và nhiều động vật Ở thực vật, tỉnh bột được
tích luỹ chủ yếu trong các loại hạt, đặc biệt là các loại hạt hồ thảo và các loại củ, nĩ tổn tại d dạng hạt, cĩ kích thước bé, cĩ thể nhìn thấy dưới kính hiển vi Amylopectin ở mặt ngồi hạt tinh bột
Glucose được dự trữ ở dạng tĩnh bột cĩ lợi hơn là khi dự trữ ở dạng tự do, vì sẽ làm
giảm ap suất nội bào (áp suất thấm thấu tỷ Hình 1.6 Cấu trúc amylopectin (a) lệ với số phân tử chất hồ tan trong một thể và glycogene (b)
tích nhất định)
b) Phytoglycogen (glycan), ciing 1a polymer của các (œ~-D-Glucopyranose), cĩ cấu trúc tương tự amylopectin nhưng phân nhánh nhiều hơn Đến nay mới tìm thấy phytoglycogen trong một số ít thực vật như ngơ dudng (Zea mays var saccharata)
Trang 24c) Glycogen (glycan), 1a polysaccharide phan nhanh, tuong tu nhu amylopectin, là polymer của các œ-D-Glucopyranose, kết hợp với nhau qua lién két a(1 > 4)
glycoside, liên kết œ(1 —> 6) glycoside ở điểm phân nhánh, nhưng mức độ phân nhánh
nhiều hơn amylopectin (khoảng 8 — 12 gốc lại cĩ điểm phân nhánh) Phân tử glycogen
hồn chỉnh cĩ 19 bậc phân nhánh
Glycogen hồ tan trong nước nĩng, khi kết hợp với i6t cho mau đỏ tím hoặc đỏ nâu
Glycogen cĩ trong hầu hết các tế bào động vật và trong một số nguyên sinh động vat (protozoa) va tao Ở cơ thể người và các động vật cĩ xương sống khác, glycogen
tập trung chủ yếu trong gan (cĩ thể chiếm đến 7% khối lượng gan), trong tế bào mơ cơ Các hạt glycogen trong gan tập hợp lại thành từng đám, bao gồm các hạt nhỏ hơn là từng phân tử glycogen Khối lượng phân tử glycogen khoảng vài triệu Các hat glycogen cé chita cde enzyme xúc tác cho sự tổng hợp và phân giải nĩ Hàm lượng
glycogen phụ thuộc nhiều vào mức độ định dưỡng
Lượng glycogen trong tế bào vào khoảng 0,01uIM tương đương 400uM gluecose tự do, với lượng glueose này cĩ thể làm cho nước đi vào tế bào nhiều, dẫn đến phá võ tế bào Glycogen cĩ áp suất thẩm thấu thấp hơn glucose
Glycogen cé vai trị dự trữ glucose cho cơ thể, khi đĩi, hàm lugng glycogen giảm
nhanh chĩng, cĩ thể bị sử dụng tồn bộ, nhưng cũng cĩ thể nhanh chĩng được tổng
hợp trỏ lại từ các saccharide mới được hấp thụ vào
d) Dextran (glycan) la polymer cla glucose két hợp với nhau chủ yếu qua liên két a (1 > 6) glycoside, c6 cac nhanh vdi lién két @ (1 -> 3), đơi khi œ (1 — 2) và cả œ (1 - 4) glycoside, khối lượng phân tử cĩ thể đạt đến vài triệu
Dextran là polysaccharide của vi khuẩn, nấm men Trong cao răng cũng chứa nhiều dextran do vi khuẩn sinh trưởng trên bề mặt răng tạo thành
Dextran duge ding trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: thay thế huyết tương, sulfate dextran cĩ tác dụng chống đơng máu, cũng cĩ thể dùng thay heparin khi
truyền máu Các dextran tổng hợp khơng tan, cĩ các liên kết chéo (sephadex), với
kích thước các lỗ khác nhau, được sử dụng để tách riêng các phân tử (protein) khác nhau về khối lượng phân tử (Mr), hình đạng phân tử
Bảng 1.4 Tĩm tắt đặc tính chủ yếu của một số homopolysaccharide glycan Đặc tính Tinh bột lg ¡ _ Amylose Amylopectin ycogen Cellulose Kích thước (số|50 - 5.000 Cĩ thể lên đến 1 | 50.000 15.000 gốc monomer) triêu Liên kết giữa các | œ (1—› 4) glycoside | œ(1 —A)glyooside [a (1— 4) glycoside |B (1 4) glycoside
monomer a(t — 6) glycoside_[ a (1 — 6) glycoside
Cấu trúc Khơng phân nhánh |Phân nhánh ở|Phân nhánh nhiều | Khơng phân nhánh, 10.000 300-1.000 gốc, xoắn | khoảng cách 20 —|hơn amylopectin, ở|~15.000 gốc, xếp thành bĩ theo kiểu lị xo được 30 gốc khoảng cách 8 - 12lsợi, cĩ nhiều liên kết
làm ben nhờ liên kết gốc hydrogen giữa các sợi H giữa các nhĩm OH , Bị thuỷ phân dưới | Các amylase hoặc HCI 2% Các amylase hoặc Cellulase hoặc acid mạnh
tác dụng của HCI 2% ở nồng độ cao
Nơi tích luỹ chủ Thực vật, mơ dự trữ (hạt, củ) Tế bào gan động vật, | Thành tế bào thực vật bậc yếu, sự phân bố cơ của động vật cĩ | cao, cũng cĩ ở vỏ ngồi
Trang 25Tuy nhiên, việc tạo thành dextran cũng cĩ thể gây tổn thất trong cơng nghiệp, ví dụ: vi khuân Leuconostoc mesenteroid su dung sucrose để téng hop dextran gay ton
thất lớn trong cơng nghiệp sản xuất đường suerose
OHIIII111110Gn
5) Hình 1.7 Cấu trúc cellulose
a) Hai monomer trong phan tử cellulose, hai gốc glucose kết hợp với nhau qua lién két [(1—> 4) glycoside
b) Các đoạn của hai chuỗi cellulose xếp song song với nhau, các gốc glucose ở dạng ghế, nối với nhau
qua liên kết hydrogen
e) Cellulose là gÌycan khơng phân nhánh, trong đĩ các gốc glucose kết hợp với nhau qua liên kết B (1 > 4) glycoside, tao thanh chuỗi đài, bao gầm 10.000 ~-15.000
gốc Mỗi gốc glucose (hình ghế) quay 180 so với gốc bên cạnh, tạo thành chuỗi duỗi thẳng, các nhĩm -OH quay ra phía ngồi của mỗi chuỗi, hầu hết các nhĩm —OH đều
tham gia tạo thành liên kết hydrogen bên trong chuỗi và giữa các chuỗi (hình 1.7) tạo thành mạng lưới liên kết hydrogen, tạo thành cấu trúc rất bền, khĩ bị thuỷ phân
(bằng 1.4)
Các chuỗi này xếp đối song song tạo thành các sợi cĩ đường kính khoảng 3,ðnm, các sợi kết hợp với nhau tạo thành bĩ gọi là micell cĩ đường kính 20nm, tạo thành cấu
trúc siêu sợi rất bền, làm cho tế bào cĩ thể chịu được sự sai khác lớn về áp suất thẩm
thấu giữa khơng gian bên ngồi và bên trong tế bào
Các sợi cellulose trong thành tế bào được bao bọc và tạo liên kết chéo với một số polysaccharide cĩ trong chất nền (matrix) của thành tế bào Các polysaccharide này cũng được cấu tạo từ glucose và một số monosaccharide khác Ở tế bào non, khoang trống giữa các sợi chứa đầy nước; ở tế bào già, trong phần gỗ, chất nền thành tế bào
chứa lượng lớn iignin làm cho nĩ trở nên rất rắn
Lägnin là polymer của các polyphenol, khơng hồ tan, cĩ vai trị tương tự như xi măng gắn chặt các thành phần của thành tế bào, làm cho nĩ rắn chắc, cĩ người ví lignin như
"vat liéu composite”
Mặc dù cĩ cấu trúc bền vững, khơng tan trong nước, nhung cellulose hồn tồn
thấm nước và các chất hồ tan, do đĩ nước và các chất hồ tan dễ dàng thấm vào hoặc ởi ra khỏi tế bào
Cellulose được dùng để chế tạo giấy, các loại sợi, nhiều loại vật liệu bền như bìa
cứng, các-tơng
Ở các động vật ăn cỏ, ống tiêu hố của chúng cĩ các vi khuẩn cộng sinh tiết ra hàng loạt các enzyme cĩ khả năng phân giải cellulose (nhĩm cellulase), vi vay chang
cĩ thể sử dụng cổ làm thức ăn Con mối cũng phân giải gỗ theo cơ chế này Tuy
Trang 26liên kết glucoside đã bị cắt đút Vì vậy, dạ dày của các động vật ăn cĩ cĩ cấu trúc nhiều ngăn, và ở các động vật này cĩ hiện tượng "nhai lạt"
Người và nhiều động vật khơng tiêu hố được cellulose vì khơng cĩ các cellulase, do dé cellulose khơng cĩ giá trị dinh dưỡng đối với người và các động vật nay Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy cellulose cĩ vai trị điều hồ hoạt động tiêu hoú,
véi vai trị như "chối quét”
f) C&u tric 3 chiéu cua cdc polysaccharide, vai trị quan trọng cua lién két hydrogen
Chuỗi polysaccharide bao gồm các vịng pyranose cĩ thể cuộn lại tạo thành cấu
trúc ba chiều, tạo thành và làm bền nhờ các tương tác yếu như: liên kết hydrogen (cĩ vai trị chủ yếu, do trong chuỗi cịn nhiều gốc -OH tự đo), tương tác ky nước, tương tác van der Waals, và cả tương tác tĩnh điện néu polysaccharide cé tich dién
Để mơ tả cấu trúc bậc ba, người ta dùng các gĩc nhị điện ® và ự là gĩc quay về cả 3 phía của liên kết —- C- O- C (hình 1.8) Do đĩ cĩ thể hình thành nhiều dang khơng gian khác nhau nhưng chỉ cĩ một vài dạng bền Ví dụ, dạng cấu trúc bền của amylose, mỗi gốc trên chuỗi tạo thành gĩc 60° với gốc phía trước; cịn ở chuỗi
cellulose dang bền, mỗi gốc quay 180” so với gốc bên cạnh
Not ROH 0.111 H—O OH
HO HO CH,OH
Dextran
Hình 1.8 Dạng khơng gian lién két glycoside cua cellulose, amylose va dextran
Các poiymer được biếu diễn dưới dạng các vịng pyranose kết hợp với nhau qua liên kết glycoside, quay tự do xưng quanh C-5 va C-6 (gĩc quay w (omega))
Trang 27Chitin 1A homopolysaccharide thẳng, cĩ các monomer là N~acety]~B—~D-~Glucosamine
(nhĩm -OH ở C2 của glucose được thay thế bằng nhĩm aminoacetyl), kết hợp với
nhau qua liên kết B (1 > 4) glycoside
Giống như eellulose, chitin cũng cĩ dạng sợi dài, động vật cĩ xương sống khơng
tiêu hố được Chitin là thành phần cấu trúc chủ yếu của lớp vỏ ngồi cứng của các lồi giáp xác, cơn trùng, nhện và nhiều lồi vi nấm, tảo Chitin cĩ vai trị bảo vệ Chitin là chất khơng cĩ ở tế bào thực vật, nhưng các nghiên cứu gần đây đã cho phép giả thiết rằng chitin là chất điểu hồ quan trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu
Chitin là chất cĩ nhiều thứ hai trong tự nhiên, chỉ sau cellulose, ước tính hàng năm cĩ thể tạo ra khoảng 10kg chitin, chủ yếu là ở biển
Từ chitin, deacetyl hố cĩ thé thu dược chitosan, là polysaccharide cation cĩ
nhiều ứng dụng trong nơng nghiệp, cơng nghiệp, y tế và xử lý mơi trường
~ Trong nơng nghiệp: làm chất kích thích nảy mầm, kích thích ra rễ, tăng năng
suất cây trồng, bảo quản quả, hạt
~ Trong cơng nghiệp: làm màng mỏng bao gĩi thực phẩm dễ phân huỷ trong mơi trường tự nhiên, thay cho PE khĩ phân huỷ; sản xuất vải chịu nhiệt, vải col dùng cho may mặc, vải chitosan may quần áo diệt khuẩn; tăng độ bền của giấy, tăng độ bám dính mực in khi in vai hoa, làm tăng độ bền của màu hoa trên vải cĩ in hoa; dùng trong sản xuất sơn, làm chất bọc lĩt cho các hệ thống máy mĩc tỉnh vị, tăng độ bén của gỗ,
~ Trong y tế: sản xuất glucosamine (chữa bệnh thối hố khớp), chỉ phẫu thuật
tự tiêu, chìto~olygossaccharide làm da nhân tao, mang mỏng tẩm thuốc kháng sinh trong điều trị vết thương, thuốc diệt nấm ký sinh ở người và động vật
~ 'TYong xử lý mơi trường: xử lý nước thải cơng nghiệp nhuộm, mơi trường nuơi tơm, cá Theo số liệu nghiên cứu của một số tác giả Việt Nam, từ 100kg vỏ tơm tươi cĩ
thể thu được 5kg chitosan; 20 — 40kg từ 100kg vỏ tơm khơ Nước ta đã cĩ một số cơ
sở sản xuất chitosan bằng phương pháp hố học hoặc kết hợp với biện pháp sinh học (ding papain để loại protein trong nguyên liệu) với lượng lớn như Đại học Nha
Trang và một số cơ sở khác Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong thực tế cũng đã
cho nhiều kết quả khả quan CMs CHa C=O C=O 5H2OH -Ĩ H Js \ iH XI | \.OH H 9-7 3 2 H NH CH,
Hình 1.9 Cấu trúc một doan chitin
Các đơn vị N-acetyl~D-Giucosamine kết hợp với nhau qua liên kết P (1 — 4) glycoside
Trang 281.3.2 Heteropolysaccharide
Các polysaccharide thuộc nhĩm này thường cĩ trong chất nền (matrix) tế bào
thực vật, vi khuẩn, tảo; trong gian bao (extracellular space) của các mơ liên kết động vật đa bào, đặc biệt là sụn, gân, day chang
Chất nền ngoại bào (extracellular matrix, ECM) cé tinh chất như "gel", là hệ
thong ching chit các heteropolysaccharide và các protein hình sợi, chốn đầy khoảng khơng gian ngoại bào ở các mơ động vật, giúp cho các tế bào gắn kết với nhau, là mơi trường để oxygene (O,) và các chất đinh dưỡng đi vào mỗi tế bào
Một số heteropolysaccharide phố biến cĩ vai trị quan trọng trong thực vật là
agar, hemicellulose, pectin; và ở động vật là các glucosaminoglycan
1.3.2.1 Agar lA polymer bao gim 600 — 700 don vi cấu trúc lặp lai (repeating unit, RU) kết hợp với nhau qua liên kết œ (1 — 3) glycoside (hình 1 11), mỗi RU bao gầm
D_-Galactose kết hợp với 3,6 anhydro-a— L-Galactose (nhém -OH ở C3 và C6 trong
phân tử galactose kết hợp với nhau qua liên kết ether), hình 1.10a
Agar bao gém hai loai polymer 1A agarose vA agaropectin Agarose la polymer
khơng phân nhánh, cĩ khối lượng phân tử khoảng 120 000; agaropectin cĩ trong
agar với lượng ít hơn, là polymer phân nhánh cĩ các phân tử bé hơn, cĩ thể cĩ nhĩm
thế methyl, khả năng tao gel kém hon agarose, vi vay để cĩ được dạng gel chất lượng tốt, cĩ thể loại bổ nĩ khỏi agar
1.3.2.2 Carrageenan Carrageenan là tên gọi một số polysaccharide cũng tách từ rong biển, cĩ nhiều tính chất và ứng dụng tương tự như agar, nhưng khác agar ở chỗ
chúng cĩ chứa nhĩm sulfate (-OSO,;) thay cho một số nhĩm —-OH của các monomer (hình 1.10) Ọ HO HỘ ‘cH, \ CH,OH_ CH,OH 1L qZ Yew oO eX LS, , oO my OH ï i 3 OH Y 4 0 a)
Hình 1.10 Cấu trúc đơn vị lặp lai (RU), cla agarose (a) va carrageenan (b)
a) Các đơn vị lặp lại (RU) bao gồm D-Galactose kết hợp với 3, 6=anhydro~L-galactose (trong đĩ một vịng
khác nối C—3 và C~6) qua liên kết B (1 —› 4) glucoside;
b) Một số nhĩm -OH của gốc 3, 6-anhydro_-L~Galactose bị ester hố, mang gốc sulfate, ở đây nhĩm —OH ở C~2 thay bằng nhĩm sulfate OH OH | CH H |, HOON TE — ee wt aD a ® đ > 7 OH H H
Dan vi cdu tric 1 Đơn vị cấu trúc 2
Hình 1.11 Cấu trúc một đoạn agarose: hai RU kết hợp với nhau qua liên kết œ (1 — 3) glycoside, theo cach nay tạo thành polymer bao gồm 600 đến 700 gốc
Trang 29Tính chất đặc trưng quan trọng của agarose là cĩ thể tạo thành dạng gel Ngâm
agarose vào nước, đun nĩng, làm lạnh sẽ tạo gel do agarose tạo thành các đơn vị xoắn kép: hai phân tử xếp song song xoắn vào nhau, khoang giữa chứa đầy nước, các cấu trúc này gắn với nhau tạo thành dạng gel cấu trúc 3 chiều "ngậm" lượng lớn nước (hình 1.12) ~45°C — 3 2 =>
Trạng thái lỏng (sol) Dạng gel ban đầu Cấu trúc gel cuối cùng Hình 1.12 Cấu trúc dạng gel của agarose [15]
Agar (E406) cĩ trong thành tế bào một số tảo biển đỗ (hodophycae), gọi là
carrageenan, agar thudng phẩm thu được từ các lồi Gracilaria và Gelidium Agar
dược dùng trong chế biến thực phẩm, agarose ứng dụng nhiều trong phịng thí nghiệm để nuơi cấy vì sinh vật, điện di; dung làm capsule bọc các loại thuốc
Một số polysaccharide thực vật khác cũng cĩ khả năng tạo gel, làm tăng độ quánh dac dung dich nhu acid alginic, galactomannan, dude su dung nhiéu trong
cơng nghiệp chế biến thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm
Acid algimic, được cấu tạo từ acid B-D-Mannuronic và acid œ-L-Guluronic, các gốc này kết hợp với nhau qua liên kết 1 —> 4 Sự sắp xếp các gốc này trong chuỗi cĩ tính ngẫu nhiên (hình 1.13) COOH HOH ° HH ° on HON OH HO H H coon 3 JLo H H im H ri
Hinh 1.13 Acid alginic
Gulose (Gul) là tên thường dùng aldohexose gulohexose, là một đồng phân lập thể của glucose, trong đĩ dạng khơng gian ở C-8 và C—4 là ngược nhau Acid guluronic (GulA) duge tao thanh do oxy hố nhĩm hydroxymethylen ở C—6 của gulose thành
nhĩm carboxyl
Alginate khéng tan trong nước nhưng hấp thụ nước, được sử dụng làm chất tạo gel,
chất làm đặc Các alginate được dùng trong cơng nghiệp dệt, giấy, mỹ phẩm, làm bản in khuơn răng Alginate cũng được thêm vào các thực phẩm giảm bĩo, vì nĩ cĩ
tác dụng làm giảm ngon miệng Muối sodium alginate được dùng trong cơng nghiệp chế biến thực phẩm để tăng độ nhớt, tạo nhũ tương
Galaetomannan là polymer của mannose và galactose Các gốc mannose kết hợp với nhau qua liên kết 8 (1 — 4) glycoside, galactose kết hợp với gốc mannose qua liên kết
B (1 > 4) glycoside (hinh 1.14)
Calactomannan cĩ trong một số gơm thực vật, được dùng để làm tăng độ nhớt một số thực phẩm Tỷ lệ mannose/galactose cĩ thể là 1:1,2:1, 3: 1, hoặc 4: 1, tuỳ loại gơm
Trang 30H HỖ CH, HoH ° HZn 0 OH HON\H OH HO H 0 H H ở H oH CH:OH n
Hình 1.14 Cấu trúc một đoạn guaran (thuộc galactomannan)
Guaran, chiếm đến 85% trong gơm guar của quả một loại đậu thuộc Cyanopsis tetragonoloba cĩ tỷ lệ mannose/galactose là 2: 1
1.3.2.3 Hemicellulose
Polysaccharide trong chất nền thành tế bào thực vật, hồ tan trong dung dịch
kiểm, do dé cé thé ding dung dich nay dé tach chiét hemicellulose
Vi sai cellulose sự
Hemicellulose 1a polymer ngắn, phân
nhánh nhiều, bao gồm các pentose va hexose,
chủ yếu là xyÌlan và một số homoglycan hoặc
heteroglycan (glucoronomanan, xyloglycan, glucomanan, galactoglucomanan, arabinogalactan)
Hemicellulose tạo thành các liên kết ent
chĩo giữa các v1 sợi cellulose với nhau làm ng Hemicellulose
tăng độ bền chắc của thành tế bào (hình Hình 1.15 Sơ đồ sắp xếp của các vi sợi
Trang 31RG-I XGA HG AG-iI 6M 6M 6M OD-Galactose @® L-Gaiactose RG: Rhamnogalacturonan @ L-Arabinose A Fucose Ac Cac nhém Acetate
XGA: Xylogalacturonan Q Aceric acid } Galacturonic acid
HG: Homogalacturonan @ Dha (3-deoxy-lyxo- * Xylose
2-heptulosaric @ Ko (3-deoxy-D-mano- @ Apiose actulosonic acid) Bo Borate ¢ Glucuronic acid M Các nhĩm methyl ® L-Rhamnose
Hình 1.17 Sơ đồ cấu trúc chuỗi phân tử pectin [30]
Chuỗi bao gồm các loại polysaccharide khác nhau, cĩ 3 polysaccharide chủ yếu: rhamnogalacturonan
(RG-I, ở bên trái và RG-ll ở bên phải; ở giữa là chuỗi homogalacturonan (HG) Cĩ một vùng
xylogalacturonan (XGA) ở giữa HG và RG-I Tỷ lệ độ dài các đoạn này thực ra cĩ khác, HG dài gấp 12,5
lần và RG-—I dài gấp 2,5 tần so với đoạn XGA
Ghi chú: Kdo cịn cĩ tên khác là 2-keto-3 deoxy~D-octanoalte
Apiose: monosaccharide phân nhánh (xem phần monosaccharide)
1.3.2.4 Pectin 1A polymer cua D-galacturonic va các monosacharide khác như:
galactose, arabinose, galactose, rhamnose, (hinh 1.16) Mét sé monomer, chủ yếu là D-galacturonic cé nhém ~OH 3 C-6 methyl] hoa, tao thanh ester methyl! (hinh 1.17, ky hiệu là 6M) Các gốc acid galacturonic kết hợp với nhau qua liên kết œ(1 > 4) glucoside (hinh 1.18) Mic dé ester hoa (DE) ảnh hưởng đến tính chất gel cia pectin, do đĩ cĩ thể dùng nĩ như là một chỉ tiêu đặc trưng cho pectin Ví dụ: nếu DE là 60%, gọi là pectin DE-60
COOCH; COOH COOCH; COOCH; COOH ° ° ° oO H H H H H H H H 0 0 on H9 OH H 0 OH H OH H 0 H H HÀ H H ĐH H ĐH HOH H = OH
Hình 1.18 Cấu trúc một đoạn polymer của galacturonic (3 trong 5 nhĩm acid tạo thành ester methyl)
Sự phan bé, vai trd va ung dung pectin: Pectin co trong thành tế bào của tất cả các mơ thực vật, nhưng cĩ nhiều trong quả, củ, thân, đặc biệt là trong phần trắng của quả bưởi, chanh, cam Nĩ cĩ vai trị như "chất xi=măng" gắn kết các thành phần
của thành tế bào thực vật Vì vậy, để tăng hiệu quả chiết rút các chất từ thực vật,
Trang 32người ta thường xử lý nguyên liệu với các enzyme phân giai pectin (pectinase) Diéu
này cĩ ý nghĩa quan trọng trong việc chiết rút các hoạt chất từ cây thuốc
Pectin cĩ thể tạo thành dạng gel heo đặc khi cĩ acid, đường, do đĩ nĩ được sử dụng nhiều trong sản xuất thạch trái cây, mứt, kẹo
1.3.2.5 Các glucosaminoglycan (GAG)
Các don vi lap lai trong GAG: disaccharide
GAG là polymer khơng phân nhanh, cé cae don vi lap lai (repeating unit, RU) theo kiểu AB.AB.AB Các RU là các đisaccharide đặc biệt: một trong hai gốc luơn là
N-acetylglueosamine hoặc N-acetylgalactosamine, gốc kia là D-glucuronic hoặc L-iduronic Mét hodec ca hai géc monosaccharide cua RU cĩ ít nhất 1 nhĩm anion
(COO- hoặc -SO,”?, do đĩ chuỗi GAG mang nhiều điện tích âm Dựa theo bản chất của disaccharide để phân biệt các GAG (bảng 1.5 va hình 1.19) CH,OH CH,OH O an ~0;80 yy % coo fe O Wa HY/y (Bl 4) H NH NH ỌH H2 | | a, C=o = (B1> 3) d i ° H OH Hạ Hạ
GIcA GleNAc GIcA GalNAc4S
Hyaluronie Chondronitin sulfate (dermatan sulfate) CoOO~ CH;OSOa CH,OH oO (B1> 4) H OH H OSO3 154)
Gal GleNAc6S GlcA2S hoặc IdoA2S GleNS3S6S
Keratan sulfate Heparin/Hepatan sulfate
Hình 1.19 Cấu trúc các đơn vị lặp lai (RU) disaccharide cua mot sé glycosaminoglycan phổ biến
GlcA: acid giucuronic; GlcNAc: N-acetylglucosamine (NAG); GalNAc 4S: nhĩm SO,- ở vị trí C—4 của N~acetylgalactosamine (Con số đứng trước chữ S chỉ vị trí carbon cĩ nhĩm sulfate)
IdoA: acid iduronic
Tuy theo đặc tính của các đisaccharide, người ta phân biệt các GAG khác nhau (bang 1.4)
Trang 33Bảng 1.5 Đặc tính cấu trúc của một số glycosaminoglycan (GAG) thường gặp
(RU = đơn vị lặp lại = disaccharide)
GAG (Số lượng RU) Cấu trúc một đơn vị lặp lại,
đặc điểm cấu trúc Ghi chú: liên kết giữa các RU và sự phân bố ' (khoảng 250) Chondroitin —4— sulfate (GlcA-GalNAc 4S) Chondroitin —6—-sulfate (GlcA-GalNAc 6s) —N acetylgalactosamine Gốc sulfate thay thế -OH ở C—4 của GalNAc Gốc sulfate thay thé -OH 6 C-6 của GalNAc
Acid hyaluronic (HA) | D-glucurronate ƒ (1 — 3) B (1 > 4)
hay hyaluronan —N-acetyl-D-glucosamine
(250-250 000) (khơng cĩ sulfate)
Chondroitin sulfate ‘D-glucuronate a/B (1 > 3) B(1 >4)
Thành phần chủ yếu của sụn (tiếng Hy Lạp: "chondros" = sụn) `
Dermatan sulfate L-iduronate a/B (1 > 3) —N-acetyigalactosamine
Cĩ nhiều ở da, chỉ khac chondroitin 6 ché
gốc jB-D-glucuronate được thay thế bằng
gốc œ-L—iduronate (dạng epimer ở C—5 của B-D-glucuronic), tuy nhiên dermatan sulfate cũng vẫn cĩ B—D-glucuronate Keratan sulfate (20-40) D-galactose-8 (1 > 4) N-acetyl-Dglucosamine 6 sulfate,
(khéng co acid uronic), ham
lượng sulfate thay đổi, cĩ một
lugng it fucose, rhamnose,
N-acetylglucosamine, acid sialic)
Cĩ trong màng sừng (tiếng Hy Lạp "keras”
= sừng), sụn, xương và nhiều cấu trúc được
tạo thành từ các tế bào chết như: sừng, tĩc,
mĩng guốc, mĩng tay, vuốt mèo, Heparin/heparan sulfate (khoảng 200) Heparin là heparan sulfate cĩ số gốc sulfate vượt trội, là chất phân tử lớn sinh học tích điện âm lớn nhất Chủ yếu là D—iduronate —2— sulfate œ (1 — 4) -N—-Sulfo— D-glucosamine—6—sulfate Géc L— Iduronate cé thé thay bằng D-glucuronate cĩ một số gốc sulfate thay đổi Trung bình cĩ 2,5 gốc sulfate/ 1 disaccharide, là chất phân tử lớn sinh học cĩ điện tích âm nhiều nhất œ(1>4) Tiếng Hy Lạp "hepar" là gan, khơng cĩ trong mơ liên kết
Cĩ nhiều trong hạt nội bào của dưỡng bào
(mast cell) nằm trong thành mạch, đặc biệt
trong gan, phổi và da
Là chất kháng đơng máu tự nhiên, bằng cách kết hợp và kích hoạt antithrombin III,
do đĩ ức chế hoạt độ của thrombin
Heparan sulfate cĩ trong thành phần bề
mặt mọi tế bào, chất ngồi tế bào, trong thành mạch máu và não
Cĩ vai trị quan trọng trong phản ứng dị ứng
Ghi chú thêm: Acid hyaluronic (HA) cũng gọi là hyaluronan là GAG khơng chứa sulfate, theo tiếng Hy
Lap "hyalos" la thuỷ tỉnh Khác với các GẠG khác, HA cĩ các chuỗi dài hơn, và khơng kết hợp cộng hố trị
với các protein đặc hiệu HA cĩ trong chất nền ngoại bào (ECM) của mơ, trong hoạt dịch các khớp, dịch
thuỷ tỉnh thể mắt và cũng cĩ trong lớp vỏ ngồi của một số vi khuẩn HA tương tác mạnh với các thành
phần khác của ECM, làm cho sụn, gân cĩ tính bền chắc, chịu lực và co dãn HA là thành phần chủ yếu trong chất nền bao quanh các tế bào tăng sinh, đặc biệt là ở mơ phơi, thai
HA cĩ vai trị làm trơn các khớp, chịu được sức nén, làm cho các tế bào di trú thuận lợi, tạo cho sụn cĩ
các tính chất tương tự gel
Nĩi chung phân tử HA cĩ cấu trúc rắn đặc, cuộn thành hình ống, trong dung dịch cĩ tính mềm dẻo, uốn cong, xoắn vặn tạo thành nhiều hình dạng khơng gian khác nhau Ví dụ, 6 khuyu tay cé 10.000 RU, Mr = 4 x 10®Da, dai 10mm, cĩ các đoạn phân tử cuộn lại thành dạng hình ống, cĩ các liên kết hydrogen trong chuỗi
Phân tử HA cĩ nhiều nhĩm tích điện âm (TCOO”) nhất là ở pH sinh lý, do đĩ cĩ thể kết hợp với K": Na” và Ca?* Ca?' hyaluronate tao thành sợi xoắn trái, chiều cao một bước xoắn là 28,3 À, cĩ 3 RU (disaccharide)
Do cĩ nhiều nhĩm tích điện âm trên bề mặt nên HA kết hợp lượng lớn nước, cĩ tính chất giống như cĩ
lớp vỏ hydrate với đường kính khoảng 500nm Do đĩ khi ngâm trong nước, thể tích của nĩ cĩ thể gấp 1.000
Trang 34Tính đa dạng của GAG là do: i) Nĩ cĩ thể kéo dài chuỗi bằng cách kết hợp thêm các gốc đường để tạo thành các đơn vị lặp lại đặc trưng của GAG ii) Cấu trúc hố học của các đơn vị lặp lại trong chuỗi cĩ thể bị sửa đổi bằng cách kết hợp cộng hố trị với các phân tử nhỏ như sulfate
Tuy nhiên cịn chưa biết rõ cơ chế kiểm sốt các biến đổi trên Những biến đổi cấu tric cla GAG da
nêu cĩ thể ảnh hưởng đến chức năng sinh học của phức chứa nĩ (proteoglycan, glycoprotein)
4.4 CÁC SACCHARIDE LIÊN KẾT (KẾT HỢP VỚI PEPTIDE, PROTEIN, LIPID)
Sau đây sẽ giới thiệu 3 nhém: proteoglycan va peptidoglycan cha thành tế bào vi khuẩn; giycoprotein và giycolipid
1.4.1 Proteoglycan va peptidoglycan a) Proteoglycan
Bao gồm protein lõi, kết hợp cộng hố trị uới ít nhất một chuỗi glucoaminoglycan (GAQ), trong đĩ GAG chiếm tỷ lệ khối lượng lớn
Cac GAG trong proteoglycan thường là heparan sulfate, chondroitin sulfate hoặc keratan sulfate Các proteoglycan cĩ nhiều trong chất nền dạng gel ở ngồi tế bào, bọc quanh các sợi collagen, elastin ở các mơ liên kết như sụn, đa (hình 1.20) giữa các
tế bào gắn kết với nhau, nhưng vẫn cĩ chỗ trống để oxygen và các dưỡng chất cĩ thể khuếch tán vào mỗi tế bào của mơ Sợi colagen Chondroitin sulfate va keratin sulfate Protein lõi Hyaluronan Hình 1.20 Sơ đổ tổ chức các phân tử lớn trong sụn khớp (articular cartilage) [34] ~ Phiie proteoglycan:
Các proteoglycan cĩ thể tạo thành các phức lớn, ví dụ aggrecan Proteoglycan
chủ yếu của sụn, cĩ khối lượng phân tử thay đổi, cĩ thể đến 220kDa, cĩ cấu trúc
phân tử giống như chổi rửa chai (hình 1.24) Các aggrecan cĩ thể kết hợp lại bằng
liên kết phi cộng hố trị thành một khối, cĩ khối lượng phân tử đến 200.000kDa
Domain trung tâm của aggrecan duỗi thẳng, liên kết cộng hố trị với hàng loạt
polysaccharide, cĩ thể chia thành 3 vùng:
+ Vùng domain đầu —N: chỉ cĩ ít GAG, các GAG kết hợp với protein gối lên
domain hình hạt, lên kết với acid hyaluronie qua liên kết cộng hố trị với N~-amide
cua géc Asn
+ Vùng giàu oligosœccharide, nhiều gốc ỗ vùng này cĩ vai trị như những điểm để
mĩc keratin sulfate Cac oligosaccharide nay két hdp với protein qua liên kết với
Trang 35+ Vùng đầu C giàu các chuỗi chondroitin sulfate, chuỗi này kết hợp với protein lõi qua trisaceharide —gal— gal~ xyl Gốc xyl của trisaccharide kết hợp với nguyên tử O ở mạch bên của Ser và Thr Vùng đầu cuối -C của protein lõi của aggrecan cĩ
trình tự tương tự lectin
Các aggrecan rất ưa nước, thường kết hợp với lượng lớn nước, một số bệnh như
viêm khớp đạng thấp khớp kèm theo việc mất aggrecan
— Liên kết giữa GÁG với protein lõi:
Các GAG (trừ hyaluronan) tồn tại trong tự nhiên ở dạng liên kết, là thành phần cấu tạo của proteoglycan Các chuỗi GAG tập hợp trên các "protein lõi" (core protein,
hình 1.21), kết hợp với -OH của một số gốc Ser qua liên kết O-oligosaccharide (đối với heparan hoặc chondroitin); cịn đối với keratan sulfate, thường kết hợp với các gốc Asn qua liên két N-oligosaccharride (hinh 1.22 và 1.23)
MOMO MOONS MOM SMO MOMOMO MS o‹‹ Hyatrronic 4S 48 48 4 Chondroitin se/(~@CX3@_ l$_@_'@ l@ .c-; - Dermatan OOOOH COOOMS suifate (C8) Xyl GlcA Gai 25 NS 29 NS3S Heparan sulphate (HS) Protein lõi IdoA Mang té bao
Hình 1.21 Sơ đổ sắp xếp các GAG kết hợp với protein lõi, acid hyaluronic CS, HS kết hợp qua gốc Ser, HA khơng kết hợp với protein lõi [301 f Hạ HOCH, —0 0 | HỌ ⁄ H =0 H⁄% NH—C—CHy-CH H OH H O—CH;-CH ; oH HSA) N H WH NH J H NH cọ P CH, CH,
GalNAc Ser GleNAc Asn
a) Lién két O-glycoside b) Lién két N-glycoside
Hình 1.22 a) Liên kết O—glycoside giữa gốc GalNAc và Ser;
b) Liên kết N~glycoside giữa GilcNAc với gốc Asn
Trang 36Các ký hiệu của monosaccharide và dẫn xuất của chúng oO Galactose (Gal) m N—Acetylglucosamine (GicNAc) Ẳ N-Acetylneuraminic acid (Neu5Ac) Mannose (Man) A Fucose (Fuc) L]1 N-Acetylgalactosamine (GalNAc) —ħn~—— KS | ~—~ Ser/Thr ~~ KS Il
Hinh 1.23 So dé chudi keratan sulfate
và liên kết của nĩ với protein lõi qua gốc Asn hoặc Ser/Thr à Monomer ; — Dịch bên trong Acid Hyaluronic a Protein lién kết ` ‹ Chuỗi Hyaluronic x - ¬ ms Vùng đầu N «Ầ— Vùng giữa y+ Vùng đầu C c)
Hình 1.24 Mơ hình cấu tric cua phifc aggrecan proteoglycan sun khép lợn,
các proteogllycan cĩ dạng giống "chổi rua chai"
a) Sự sắp xếp các phân tử trong gel vơ định hình của sụn khớp [44]
b) Mơ hình 3~D một đoạn ngắn aggregate proteoglycan tách từ sụn khớp lợn, gồm 6 phân tử aggrecan mĩc vào nhánh trung tâm Các lơng chỗi toả ra từ protein lõi [43]
c) Mét monomer aggrecan proteoglycan két hợp với chuéi acid hyaluronic
Protein lõi là trục của chổi rửa tương tác phi cộng hố trị với chuỗi hyaluronic qua đầu N tận cùng hình hạt Tương tác này được làm bền nhờ protein nối (link protein) [43]
Trang 37Ghỉ chú chỉ tiết: Sun bao gồm hệ thống chẳng chịt các sợi collagen, chứa dầy các proteoglycan và nước Các thành phần cấu tạo của proteoglycan (protein lõi, chondroitin sulfate) tương tác đặc hiệu với collagen Lực căng (tensile strength) của sụn và các mổ liên kết là nhờ
hàm lượng collagen của nĩ, cịn tính đàn hồi (resilience) của sụn là do nĩ cĩ hàm lượng proteoglycan cao Do đặc điểm cấu trúc của sụn, nĩ cĩ thể kết hợp thuận nghịch với một
lượng nước lớn
Trong sụn khơng cĩ mạch máu, do đĩ nĩ được nuơi đưỡng nhờ dịng chất lỏng đưa đến khi cơ thể vận động Điều này giải thích tại šao khi khơng uận động trong một thời gian dài,
sụn bị mỏng uà dễ uổ
— Vai trị sinh học của proteoglycan khá đa dạng như:
+ Sắp xếp tạo thành hình thái của mơ qua tương tác của chúng với các phân tử khác như collagen
+ Như bộ lọc tuyển chọn, điều hồ sự dịch chuyển của các phân tử theo kích thước/sự tích điện của chúng
+ Điều hồ hoạt độ của các protein khác, nhất là các protein tham gia vào truyền
tín hiệu Tuỳ theo kiểu kết hợp với sulfate, các proteoglycan cĩ tính kết hợp đặc hiệu khác nhau với các protein và các
phân tử báo hiệu (signaling molecules) và làm thay đổi hoạt động của chúng Ví dụ: heparan
sulfate cĩ thể kết hợp với protein
làm thay đổi hình dạng của nĩ; hoặc cĩ thể làm cho 2 protein
khác nhau tương tác với nhau,
+ Proteoglycan tao cdc diém hết dính, nhận biết và truyền thơng tin giữa các tế bào và giữa
tế bào với chất nền ngoại bào b) Peptidoglycan trong thành té bao vi khuan ~ Đặc điểm cấu trúc: Peptidoglycan bao gồm chuỗi polysaccharide thẳng kết hợp với
D ~ Amino acid hoặc một đoạn peptide ngắn (tetra - hoặc pentapeptide) chứa các D -
Amino acid (hình 1.25) Do đĩ thành tế bào vi khuẩn khơng bị
các protease phân giải
Các peptidoglycan liên kết
chéo, mĩc vào nhau tạo thành một
lớp như cái túi bao xung quanh
màng nguyên sinh chất tế bào vi
khuẩn, vì vậy peptidoglycan cịn
Trang 38
Các peptidoglycan khơng được tổng hợp trên ribosome, mà được tổng hợp nhờ hàng loạt các enzyme
Saccharide trong peptidoglycan thudng la N—acetylglucosamine (NAG) va acid
N~acetylmuramie (NAM) kết hợp với nhau qua lién két B-glucosidic (NAG B (1 > 4) NAM) Các gốc NAG và NAM xếp luân phiên trong chuỗi
Dan vi lap lai (RU) cua peptidoglycan 1a disaccharide Oo ° NAG 8B (1 — 4) NAM, cĩ gốc lactyl tạo thành liên
hết amide uới tetrapeptide (ở đây là trường hợp
cua S aureus) ở một số lồi nhĩm œ-carboxylate HƠ OH của isoglutamate được thay thế bằng nhĩm
amide, tạo thành D-isoglutamin; gốc L-Lys cĩ NHạ NHạ
thể thêm nhĩm carboxyl vào e của nĩ tạo thành
acid diaminopimelic: Acid diaminopimelic
— Cách sắp xếp, liên kết giữa các chuỗi peptidoglycan trong thành tế bào vi khuẩn:
L-Alanine Các chuỗi peptidoglycan xếp song song
8 Oa mìnopmete sơd _ bên cạnh nhau, kết hợp với nhau bằng
D-Alanine liên hết cộng hố trị uới các tetrapeptide
của chúng (ở vì khuẩn Œ} (hình 1.36a)
hoặc qua “cẩu néi" pentapeptide (6 vi
khuẩn G° (hình 1.26b) Đĩ là sai khác
chủ yếu giữa các peptidoglycan của vi
khuẩn G°và G- Ở thành tế bào vi khuẩn
F nung Staphylococcus œureus, cầu nối này là
Neacetyl- glucosamine pentapeptide glycine (hinh 1.26c) L-Alanine 3 D-Glutamate t-Lysine D-Alanine pentapeptide Z N-acety-muramic acid N-acetyl-glucosamine Hình 1.26 Sơ đổ sắp xếp các peptidoglycan trong thành tế bào vi khuẩn a) Vi khudn Gram 4m (G>);
b) Vi khudn Gram dương (G*);
c) Chi tiết đoạn pentapeptide cầu nối giữa 2 peptidoglycan của S aureus Đây là một kiểu murein ở
vi khuẩn Gram dương, nổi đầu C của một tetrapeptide với nhĩm z~amino của Lys thuộc tetrapeptide
của chuỗi proteoglycan bên cạnh
(trích từ "Structure anhd function of bacterial cells", ed by Kenneth Todar, Univ of Wisconsin— Maldison, Dept of Bacteriology, 2008)
b)
Trang 39— 8o sánh thành tế bào vi khuẩn
G va G'*:
Thanh té bao vi khudn G* day hon, cĩ lớp peptidoglycan day hon (hinh
1.27) và cĩ chứa acid teichoic Acid nay 14 polymer cua ribitol hoặc glycerol kết hdp véi acid phosphoric qua liên kết ester tạo thành chuỗi dài, nhĩm -OH
của monosaccharide này kết hợp với D— Ala hoặc monosaccharide khác như glucose, NAG (hinh 1.28) Acid teichoic mĩc vào peptidoglycan bằng cách tạo thành liên kết ester giữa gốc phosphate với nhĩm -OH ở C-6 của gốc NAG
Acid teichoie cĩ thể chiếm tới 50% khối
lượng khơ thành tế bào
Lớp peptidoglycan của tế bào G7
mỏng hơn nhưng cĩ màng ngồi (MN) cấu tạo từ lipid, protein và
liposaccharide (LPS),
protein porin tạo các lỗ để các chất
đỉnh dưỡng đi qua Lớp MN cĩ vai trị như rào cản ngăn các chất cĩ hại đi vào tế bào Do đĩ vi khuẩn Gr ít nhạy véi lysozyme (enzyme cAt ditt lién két giữa NAG và NAM, làm phân giải thành tế bào vi khuẩn), penieilln và các chất kháng sinh khác so với vi khuẩn G' Bề mặt ngồi của vi khuẩn G thường được bã phủ một lớp polysaccharide khơng bình thường và phức tạp gọi là Ĩ-anigen, chất này tham gia vào việc nhận biết các tế
bào chủ, do đĩ nĩ bị thay đổi, đột
biến nhanh dé tạo các chủng vi khuẩn mới mà vật chủ khơng nhận biết được
Penieillin giết chết tế bào vi khuẩn do ức chế sinh tổng hợp thành tế bào
bằng cách kết hợp và ức chế enzyme tạo các nhánh peptidoglycan liên kết chéo
của thành tế bào vi khuẩn cĩ chứa các Gram+ Màng ngồi Periplasmic Peptidoglycan Hinh 1.27 So đổ so sánh thành tế bào vi khuẩn G' và ví khuẩn G- [31] ? O=P—o- CHạOH | ° ? CH, H | oH NHCOCH; ° (NAG) oe | ° i | Hil “HaN—F— C—O GH HạC (D-Ala) là là oO | O=P—O-ˆ CH;ạOH | ° ? {" Ỏ CH NHCOCH3 bit, (NAG) b | o=p—o ỉ oO CH2 Hl | “HIN—E—C—0-CH HạC gre (D -Ala) ° o=ie- Ỏ
Hình 1.28 Cấu trúc một đoạn phân tử acid teichoic
Chuỗi glycerol phosphate kết hợp luân phiên với
NAG và D-Ala
Trang 401.4.2 Glycoprotein
œ) Cấu trúc
Glycoprotein bao gồm protein liên bết cộng hod tri vdi oligosaccharide Saccharide trong glycoprotein bé hon saccharide ở protfeoglycan nhưng cếu trúc phức tạp hơn Các đường chủ yếu trong glycoprotein là glucose, galactose, mannose, fructose, N-acetylgalactosamine (GalNAc), N—acetylglucosamine (GlcNac hay NAG)
Saccharide kết hợp với protein qua liên kết O-glycoside hoac N-glycoside
— Lién kết O-glycoside thường gặp nhất là liên kết được tạo thành giữa disaccharide B—galactosyl (1 -> 3) œ-N-acetylgalactosamine với nhĩm -OH ở mạch bên của Ser hoặc Thr (xem hình 1.29) Ví dụ: mucin trong nước bot
Mucin trong nước bọt người chiếm đến 26% protein của nước bọt Mucin là protein cĩ khối
lượng phân tử lớn, trong đĩ Pro, Ser, Thr chiếm từ 20 — 55% các gốc acid amin, khá nhiều
gốc Ser và Thr kết hợp với saccharide, các saccharide với liên kết O-glycoside chiếm đến 40-80%, va cling cé ca cac lién két N-glucoside C6 hai loai mucin: mucin oligomer (MG 1), cĩ Mr vào khoảng 1.000kDa, một monomer kết hợp với 292 chudi oligosaccharide qua
liên kết O-glycoside Chuỗi oligosaccharride cĩ thể bao gồm từ 1 đến 920 gốc
monosaccharride Mucin monomer (MG 2), cĩ Mr vào khoảng 130—150kDa, cĩ chứa khoảng
170 chuỗi oligosaccharide kết hợp với nhau qua liên kết O-glycoside