POLISAKARIDA: CIRI, STRUKTUR, KLASIFIKASI, CONTOH - BIOLOGI - 2025

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

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

Struktur selulosa, homopolysaccharide (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 monosakarida yang disebut glukosa, berfungsi sebagai makanan bagi ribuan mikroorganisme, jamur dan hewan, selain fungsinya dalam memelihara struktur tumbuhan.

Seiring waktu, manusia telah berhasil memanfaatkan selulosa untuk tujuan praktis: dia menggunakan kapas untuk membuat pakaian, "bubur" pohon untuk membuat kertas, dan seterusnya.

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

Karakteristik polisakarida

- Mereka adalah makromolekul dengan berat molekul 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 bergantung pada keberadaan cabang dalam strukturnya

- Mereka bekerja 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 kami sebutkan di awal, polisakarida adalah polimer dari 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 jenis struktur yang mungkin), monosakarida yang paling umum ditemukan dalam struktur polisakarida adalah gula pentosa dan heksosa, yaitu gula masing-masing dari 5 dan 6 atom karbon.

Perbedaan

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

Lebih lanjut, ikatan glikosidik dapat berada dalam konfigurasi α- atau β- dan, jika itu tidak cukup, pembentukan ikatan ini dapat melibatkan substitusi satu atau lebih gugus hidroksil (-OH) dalam 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 turunan monosakarida yang berbeda (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 dikemas 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 "pucat" dalam larutan berair.

Klasifikasi polisakarida

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

Banyak penulis menganggap bahwa cara terbaik untuk mengklasifikasikan polisakarida didasarkan pada jenis gula yang menyusunnya, menurut dua kelompok besar yang telah ditentukan: yaitu homopolysaccharides dan heteropolysaccharides.

Homopolysaccharides atau homoglycans

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

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

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

Contoh homopolysaccharides 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.

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

Heteropolysaccharides atau heteroglycans

Sebaliknya, dalam kelompok ini, semua polisakarida yang terdiri dari dua atau lebih jenis gula yang berbeda diklasifikasikan, yaitu, mereka adalah heteropolimer dari gula yang berbeda.

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

Namun, mungkin juga ada heteropolisakarida yang terdiri dari lebih dari 2 jenis residu yang sangat bercabang atau tidak mengandung gula.

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, tersebar luas di antara hewan dan terdiri dari residu asam glukuronat yang terkait dengan residu N-asetil-D-glukosamin.

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

Fakta umum tentang nomenklatur

Polisakarida dinamai dengan istilah umum glycan, sehingga menggunakan nomenklatur yang paling tepat, untuk memberi nama, awalan dari "gula induk" dan akhiran "-ano". Misalnya, polisakarida berdasarkan unit glukosa dapat disebut glukan.

Contoh polisakarida

Sepanjang teks kami telah mengutip contoh paling umum yang tidak diragukan lagi mewakili kelompok besar makromolekul ini. Selanjutnya, kami akan mengembangkan beberapa di antaranya sedikit lagi dan kami akan menyebutkan 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 dari residu glukosa, bersama dengan kitin, merupakan polimer dari residu N-asetil-glukosamin, salah satu polimer paling melimpah di bumi.

Molekul kitin

Yang pertama adalah bagian fundamental dari dinding yang menutupi sel tumbuhan dan yang terakhir adalah di dinding sel jamur dan exoskeleton dari arthropoda, hewan invertebrata yang sangat beragam dan melimpah termasuk serangga dan serangga. krustasea, misalnya.

Kedua homopolysaccharides sama pentingnya, tidak hanya bagi manusia, tetapi untuk semua ekosistem di biosfer, karena keduanya merupakan bagian struktural dari 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 homopolysaccharides 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 dari residu glukosa yang dihubungkan oleh ikatan α (1 → 4), sedangkan amilopektin adalah polimer bercabang yang berikatan dengan amilosa melalui ikatan α (1 → 6).

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

Glikogen, di sisi lain, juga merupakan polimer dari unit glukosa yang dihubungkan oleh ikatan α (1 → 4) dan dengan banyak cabang dihubungkan oleh ikatan α (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 α (1 → 4).

Struktur heparin. Sumber gambar: Jü / CC0

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

Polisakarida lainnya

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

Bakteri juga menghasilkan heteropolisakarida yang, banyak 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. Redaksi Encyclopaedia Britannica (2019). Encyclopaedia 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). Interscience New York.
5. Brown Jr, RM (2004). Struktur Selulosa dan Biosintesis: Apa yang Ada di Abad ke-21? Jurnal Ilmu Polimer Bagian A: Kimia Polimer, 42 (3), 487-495.
6. Roach, PJ (2002). Glikogen dan metabolismenya. Pengobatan molekuler saat ini, 2 (2), 101-120. Al Ilmu Polimer Bagian A: Kimia Polimer, 42 (3), 487-495.