Polisakarida: karakteristik, struktur, klasifikasi, contoh

Polisakarida: karakteristik, struktur, klasifikasi, contoh

polisakarida , sering disebut glycans, adalah senyawa kimia yang tinggi berat molekul yang terdiri dari lebih dari 10 unit gula individu (monosakarida). Dengan kata lain, mereka adalah polimer monosakarida yang dihubungkan bersama melalui ikatan glikosidik.

Mereka adalah molekul yang sangat umum di alam, seperti yang ditemukan di semua makhluk hidup, di mana mereka melakukan berbagai macam fungsi, banyak di antaranya masih dipelajari. Mereka dianggap sebagai sumber terbesar sumber daya alam terbarukan di bumi.

Struktur selulosa, suatu homopolisakarida (Sumber: http://www.monografias.com/trabajos46/celulosa-madera/celulosa-madera2.shtml / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa / 4.0) melalui Wikimedia Commons)

Dinding sel tumbuhan, misalnya, terdiri dari salah satu polisakarida paling melimpah di biosfer: selulosa.

Senyawa ini, terdiri dari unit berulang dari monosakarida yang disebut glukosa, berfungsi sebagai makanan bagi ribuan mikroorganisme, jamur dan hewan, selain fungsi yang dimilikinya dalam mempertahankan struktur tanaman.

Manusia, dari waktu ke waktu, telah berhasil memanfaatkan selulosa untuk tujuan praktis: ia menggunakan kapas untuk membuat pakaian, “bubur” pohon untuk membuat kertas, dan seterusnya.

Polisakarida lain yang sangat melimpah, juga diproduksi oleh tanaman dan sangat penting bagi manusia, adalah pati, karena merupakan salah satu sumber utama karbon dan energi. Itu ada dalam biji-bijian sereal, dalam umbi-umbian, dll.

Indeks artikel

Karakteristik polisakarida

– Mereka adalah makromolekul dengan berat molekul yang sangat tinggi

– Mereka terutama terdiri dari atom karbon, hidrogen dan oksigen

– Mereka sangat beragam secara struktural dan fungsional

– Mereka ada di hampir semua makhluk hidup di bumi: tumbuhan, hewan, bakteri, protozoa, dan jamur

– Beberapa polisakarida sangat larut dalam air dan yang lainnya tidak, yang biasanya tergantung pada keberadaan cabang dalam strukturnya

– Mereka berfungsi dalam penyimpanan energi, dalam komunikasi seluler, dalam dukungan struktural sel dan jaringan, dll.

– Hidrolisisnya umumnya menghasilkan pelepasan residu individu (monosakarida)

– Mereka dapat ditemukan sebagai bagian dari makromolekul yang lebih kompleks, seperti bagian karbohidrat dari banyak glikoprotein, glikolipid, dll.

Struktur

Seperti yang telah kita bahas di awal, polisakarida adalah polimer lebih dari 10 gula atau residu monosakarida, yang dihubungkan bersama melalui ikatan glukosidik.

Meskipun mereka adalah molekul yang sangat beragam (ada variasi tak terbatas dari kemungkinan jenis struktural), monosakarida yang paling umum ditemukan dalam struktur polisakarida adalah gula pentosa dan heksosa, yaitu gula dari 5 dan 6 atom karbon, masing-masing.

Perbedaan

Keragaman makromolekul ini terletak pada kenyataan bahwa, selain gula berbeda yang dapat menyusunnya, setiap residu gula dapat berada dalam dua bentuk siklik yang berbeda: furanosa atau piranosa (hanya gula dengan 5 dan 6 atom karbon).

Selanjutnya, ikatan glikosidik dapat berada dalam konfigurasi – atau – dan, jika itu tidak cukup, pembentukan ikatan ini dapat melibatkan substitusi satu atau lebih gugus hidroksil (-OH) pada residu yang berdekatan.

Mereka juga dapat dibentuk oleh gula dengan rantai bercabang, oleh gula tanpa satu atau lebih gugus hidroksil (-OH) dan oleh gula dengan lebih dari 6 atom karbon, serta oleh berbagai turunan monosakarida (umum atau tidak).

Representasi grafis dari polisakarida linier dan bercabang (Sumber: jphwang / Domain publik, melalui Wikimedia Commons), dimodifikasi oleh Raquel Parada Puig

Polisakarida rantai linier umumnya “mengkemas” lebih baik dalam struktur kaku atau tidak fleksibel dan tidak larut dalam air, dibandingkan dengan polisakarida bercabang, yang sangat larut dalam air dan membentuk struktur “pasty” dalam larutan berair.

Klasifikasi polisakarida

Klasifikasi polisakarida biasanya didasarkan pada kejadian alaminya, namun menjadi semakin umum untuk mengklasifikasikannya menurut struktur kimianya.

Banyak penulis menganggap bahwa cara terbaik untuk mengklasifikasikan polisakarida didasarkan pada jenis gula yang menyusunnya, yang menurutnya dua kelompok besar telah ditentukan: homopolisakarida dan heteropolisakarida.

Homopolisakarida atau homoglikan

Kelompok ini mencakup semua polisakarida yang terdiri dari gula identik atau unit monosakarida, yaitu, mereka adalah homopolimer dari jenis gula yang sama.

Homopolisakarida paling sederhana adalah yang memiliki konformasi linier, di mana semua residu gula dihubungkan melalui jenis ikatan kimia yang sama . Selulosa adalah contoh yang baik: itu adalah polisakarida yang terdiri dari residu glukosa yang dihubungkan oleh ikatan (1 → 4).

Namun, ada homopolisakarida yang lebih kompleks dan mereka adalah mereka yang memiliki lebih dari satu jenis ikatan dalam rantai linier dan bahkan mungkin memiliki cabang.

Contoh homopolisakarida yang sangat umum di alam adalah selulosa, glikogen dan pati, semuanya terdiri dari unit glukosa berulang; Kelompok ini juga termasuk kitin, yang terdiri dari unit berulang N -asetil-glukosamin, turunan glukosa.

Kemudian ada bahan lain yang kurang populer dalam literatur seperti fruktan (terdiri dari unit fruktosa), pentosan (terdiri dari arabinosa atau xilosa) dan pektin (terdiri dari turunan asam galakturonat, yang pada gilirannya diturunkan dari galaktosa).

Heteropolisakarida atau heteroglikan

Dalam kelompok ini, di sisi lain, semua polisakarida yang terdiri dari dua atau lebih jenis gula yang berbeda diklasifikasikan, yaitu, mereka adalah heteropolimer dari gula yang berbeda.

Heteropolisakarida paling sederhana dibentuk oleh dua residu gula yang berbeda (atau turunan gula), yang dapat (1) berada dalam rantai linier yang sama atau (2) menjadi salah satu yang membentuk rantai linier utama dan yang lainnya membentuk rantai samping.

Namun, ada juga heteropolisakarida yang terdiri dari lebih dari 2 jenis residu manis, bercabang tinggi atau tidak.

Banyak dari molekul ini berasosiasi dengan protein atau lipid, membentuk glikoprotein dan glikolipid, yang sangat melimpah di jaringan hewan.

Contoh yang sangat umum dari heteropolisakarida adalah yang merupakan bagian dari mukopolisakarida seperti asam hialuronat, didistribusikan secara luas di antara hewan dan terdiri dari residu asam glukuronat yang terkait dengan residu N -asetil-D-glukosamin.

Tulang rawan, terdapat pada semua hewan vertebrata , juga memiliki banyak heteropolisakarida, terutama kondroitin sulfat, yang terdiri dari unit berulang asam glukuronat dan N -asetil-D-galaktosamin.

Fakta umum tentang nomenklatur

Polisakarida diberi nama dengan istilah umum glikan, sehingga tata nama yang paling tepat digunakan, untuk memberi nama, awalan “gula orang tua” dan akhiran ” -ano “. Misalnya, polisakarida berdasarkan unit glukosa dapat disebut glukan.

Contoh polisakarida

Sepanjang teks kita telah mengutip contoh paling umum yang tidak diragukan lagi mewakili kelompok besar makromolekul ini. Selanjutnya, kita akan mengembangkan beberapa di antaranya sedikit lagi dan kita akan menyebutkan yang lain yang sama pentingnya.

Glikogen dan selulosa, dua polisakarida (Sumber: Sunshineconnelly di en.wikibooks / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5) melalui Wikimedia Commons, dimodifikasi oleh Raquel Parada Puig)

Selulosa dan kitin

Selulosa, polimer residu glukosa, bersama dengan kitin, merupakan polimer residu N -asetil-glukosamin, salah satu polimer paling melimpah di bumi.

molekul kitin

Yang pertama adalah bagian penting dari dinding yang menutupi sel tumbuhan dan yang terakhir ada di dinding sel jamur dan kerangka luar arthropoda, hewan invertebrata yang sangat beragam dan berlimpah termasuk serangga dan serangga, krustasea, misalnya.

Kedua homopolisakarida sama pentingnya, tidak hanya untuk manusia, tetapi untuk semua ekosistem di biosfer, karena mereka membentuk bagian struktural organisme yang berada di dasar rantai makanan.

Glikogen dan pati

Polisakarida, di antara berbagai fungsinya, berfungsi sebagai bahan cadangan energi. Pati diproduksi pada tumbuhan dan glikogen diproduksi pada hewan.

Keduanya adalah homopolisakarida yang terdiri dari residu glukosa, yang dihubungkan melalui ikatan glikosidik yang berbeda, menghadirkan banyak cabang dalam pola yang cukup kompleks. Dengan bantuan beberapa protein, kedua jenis molekul tersebut dapat membentuk butiran yang lebih kompak.

Pati adalah kompleks yang terdiri dari dua polimer glukosa yang berbeda: amilosa dan amilopektin. Amilosa adalah polimer linier residu glukosa yang dihubungkan oleh ikatan (1 → 4), sedangkan amilopektin adalah polimer bercabang yang dihubungkan dengan amilosa melalui ikatan (1 → 6).

Butir pati dalam sel kentang. Sumber: Ganymede / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Glikogen, di sisi lain, juga merupakan polimer unit glukosa yang dihubungkan oleh ikatan (1 → 4) dan dengan banyak cabang yang dihubungkan oleh ikatan (1 → 6). Ini memiliki jumlah cabang yang jauh lebih tinggi daripada pati.

Struktur glikogen

Heparin

Heparin adalah glikosaminoglikan yang terkait dengan gugus sulfat. Ini adalah heteropolisakarida yang terdiri dari unit asam glukuronat, banyak di antaranya diesterifikasi, dan unit N- glukosamin sulfat yang memiliki gugus sulfat tambahan pada 6-karbonnya yang dihubungkan oleh ikatan (1 → 4).

Struktur heparin. Sumber gambar: Jü / CC0

Senyawa ini biasa digunakan sebagai antikoagulan, biasanya diresepkan untuk pengobatan serangan jantung dan angina pektoris tidak stabil.

Polisakarida lainnya

Tumbuhan menghasilkan banyak zat yang kaya akan heteropolisakarida kompleks, termasuk gom dan senyawa perekat atau pengemulsi lainnya. Zat-zat ini, berkali-kali, kaya akan polimer asam glukuronat dan gula lainnya.

Bakteri juga menghasilkan heteropolisakarida yang, berkali-kali, dilepaskan ke lingkungan di sekitarnya, itulah sebabnya mereka dikenal sebagai eksopolisakarida.

Banyak dari zat ini digunakan sebagai agen pembentuk gel dalam industri makanan, terutama yang disintesis oleh bakteri asam laktat.

Referensi

  1. De Vuyst, L., & Degeest, B. (1999). Heteropolisakarida dari bakteri asam laktat. Ulasan mikrobiologi FEMS, 23 (2), 153-177.
  2. Aspinall, GO (Ed.). (2014). Polisakarida . Pers Akademik.
  3. Editor Encyclopaedia Britannica (2019). Ensiklopedia Britannica. Diakses pada 18 April 2020, dari www.britannica.com/science/polysaccharide
  4. Dische, ZACHABIAS (1955). Gula dalam polisakarida. Dalam Metode analisis biokimia (Vol. 2, hlm. 313-358). Intersains New York.
  5. Brown Jr, RM (2004). Struktur dan biosintesis selulosa: apa yang akan terjadi di abad ke-21? Jurnal Ilmu Polimer Bagian A: Kimia Polimer, 42 (3), 487-495.
  6. Roach, PJ (2002). Glikogen dan Metabolismenya. Kedokteran molekuler saat ini, 2 (2), 101-120. Al Ilmu Polimer Bagian A: Kimia Polimer, 42 (3), 487-495.