Chương 1. SACCHARIDE
1.1. TỔNG QUAN VỀ SACCHARIDE
1.1.1. Khái niệm
Người ta đưa ra khái niệm về saccharide như sau: “saccharide (còn gọi là carbohydrate) là hợp chất hữu cơ có công thức tổng quát là (CH2O), (n ≥ 3)”. Saccharide được tạo thành từ ba nguyên tố chính là C, H, O, ngoài ra trong thành phần cấu tạo của saccharide phức tạp còn có các nguyên tổ khác như N. S. v.v.
Do tỷ lệ các nguyên tổ H và O ở đa số saccharide giống trong công thức nước (H₂O), nên trước đây saccharide được gọi là carbohydrate. Sau đó người ta phát hiện thấy một số saccharide không giống nước, ví như deoxyribose có công thức là C5H10O4, một số không có bản chất saccharide có cấu tạo giống nước, vì như acid lactic có công thức là 3(CH2O), vì vậy tên gọi carbohydrate hiện nay ít được sử dụng.
1.1.2. Vai trò sinh học
Saccharide là thành phần quan trọng trong mọi cơ thể sinh vật. Saccharide chiếm từ 80 – 90% trọng lượng khô của thực vật, khoảng 2% trọng lượng khô của động vật. Saccharide là thức ăn chủ yếu của động vật, cung cấp năng lượng cho cơ thể thực hiện các chức năng khác nhau. Saccharide đảm nhiệm nhiều vai trò quan trọng ở cơ thể sinh vật như sau:
+ Polysaccharide là kho dự trữ năng lượng, “nhiên liệu” và các chất trao đối trung gian, ví dụ: glycogen ở động vật, tinh bột ở thực vật và các polysaccharide dự trữ dễ dàng chuyển hóa thành glucose “nhiên liệu” đầu tiên tạo ra năng lượng dưới dạng ATP.
+ Saccharide là yếu tố cấu trúc của thành tế bào, ví dụ: cellulose, hoặc hình thành bộ khung bảo vệ nhóm động vật chân khớp, ví dụ: chitin
+ Saccharide là thành phần cấu tạo của nhiều hợp phần quan trọng trong tế bào, ví dụ: glycoprotein, glycolipid, v.v.
+ Các đường ribose, deoxyribose là thành phần cấu tạo nên DNA, RNA, là các chất có vai trò lưu giữ thông tin di truyền và biểu hiện gen.
Có nhiều bệnh liên quan đến chuyển hóa saccharide như: bệnh đái tháo đường, bệnh galactose huyết, bệnh ứ đọng glycogen, bệnh không dung nạp sữa, v.v. Vì vậy, việc nghiên cứu vai trò của saccharide là rất quan trọng trong y học.
1.1.3. Phân loại
Dựa vào thành phần cấu tạo và tỉnh chất của saccharide, người ta chia saccharide thành các nhóm như sau:
Monosaccharide (monose / đường đơn) là đơn vị cầu tạo saccharide. Tùy theo số carbon trong mạch saccharide mà có thể gọi tên các monose là các triose (3C), tetrose (4C), pentose (5C), hexose (6C), heptose (7C), octose (8C), v.v. Cũng có thể chia monosaccharide thành hai nhóm là aldose dựa vào nhóm chức aldehyd (-CHO) và cetose dựa vào nhóm chức ceton (-CO) trong phân tử.
Oligosaccharide được cấu tạo nên từ 2 đến 10 phân tử monose, liên kết với nhau bằng liên kết glycoside. Các oligosaccharide phổ biến là saccharose, lactose, maltose, maltosetriose, raffinose v.v. Oligosaccharide trong glycoprotein có thể chứa tới 14 monose.
Polysaccharide do nhiều đơn vị đường đơn monose cấu trúc nên, chúng liên kết với nhau bằng liên kết glycoside. Người ta chia polysaccharide làm hai nhóm là polysaccharide đồng thê và polysaccharide dị thể.
1.2. MONOSACCHARIDE
1.2.1. Cấu tạo monosaccharide mạch thẳng
Lý thuyết về cấu tạo monosaccharide mạch thẳng do nhà bác học người Đức Emil Fischer để xuất năm 1891, ông được nhận giải Nobel năm 1902. Nội dung lý thuyết của E. Fischer có thể tôm gọn ở các điểm sau đây:
