Carbohydrate và Lipid
Carbohydrate và lipid là hai trong số các nhóm phân tử sinh học chính, đóng vai trò là kho dự trữ năng lượng, vật liệu cấu trúc, và—thông qua sự đa dạng hóa học của chúng—các thành phần mang thông tin và tạo hàng rào của tế bào.
Definition
Carbohydrate là các polyhydroxy aldehyd và keton cùng các polyme của chúng; lipid là một nhóm phân tử sinh học đa dạng về mặt hóa học, không hòa tan trong nước hoặc lưỡng tính, bao gồm axit béo, triacylglycerol, phospholipid và sterol.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm cấu trúc và hóa học của đường và các polyme của chúng, liên kết glycosid và glycobiology, các loại lipid từ axit béo đến lipid màng phức tạp và sterol, cũng như các con đường trung tâm của quá trình tổng hợp và oxy hóa axit béo. Nó xem xét các phân tử này từ góc độ cấu trúc và hóa học phản ứng.
Sub-topics
Core questions
- Hóa học của monosaccharide tạo ra các polysaccharide và glycoconjugate đa dạng như thế nào?
- Những đặc điểm cấu trúc nào phân biệt các lớp lipid chính?
- Carbohydrate và lipid được sử dụng để lưu trữ năng lượng như thế nào?
- Axit béo được tổng hợp và oxy hóa như thế nào?
Key theories
- Sự tự lắp ráp lưỡng tính của lipid
- Vì nhiều lipid kết hợp một đầu ưa nước với các đuôi kỵ nước, chúng tự lắp ráp trong nước thành các lớp kép và micelle, cơ sở vật lý của màng sinh học và của quá trình vận chuyển lipid.
Mechanisms
Monosaccharide tồn tại ở trạng thái cân bằng giữa dạng mạch hở và dạng vòng, liên kết với nhau thông qua các liên kết glycosid để tạo thành oligo- và polysaccharide mà các kiểu liên kết và phân nhánh của chúng mã hóa các chức năng cấu trúc hoặc nhận diện. Lipid bao gồm từ các axit béo đơn giản đến triacylglycerol để lưu trữ năng lượng và phospholipid lưỡng tính tạo nên màng tế bào; quá trình oxy hóa axit béo phân giải các chuỗi hai carbon một lần thành acetyl-CoA, trong khi quá trình tổng hợp xây dựng chúng từ các đơn vị acetyl, mỗi quá trình được điều khiển bởi các hệ thống enzyme và đồng yếu tố riêng biệt.
Clinical relevance
Hóa học carbohydrate và lipid là nền tảng của khoa học glycosid, vật liệu từ polyme sinh học và sự hiểu biết về hành vi của màng tế bào; đây là những chủ đề cốt lõi trong sinh học hóa học. Cách tiếp cận mang tính mô tả và không mang tính kê đơn.
History
Công trình về hóa học lập thể của Fischer đã xác định cấu trúc của đường; Leloir đã làm sáng tỏ hóa học đường-nucleotide và quá trình sinh tổng hợp carbohydrate; và công trình giữa thế kỷ XX của Lynen và Bloch đã làm rõ quá trình chuyển hóa axit béo và sterol, xây dựng bức tranh hiện đại về các phân tử sinh học này.
Key figures
- Emil Fischer
- Luis Leloir
- Feodor Lynen
- Konrad Bloch
Related topics
Seminal works
- nelson2021
- berg2019
Frequently asked questions
- Tại sao lipid được nhóm lại với nhau nếu chúng đa dạng về mặt hóa học?
- Lipid được định nghĩa bởi một đặc tính vật lý chung—khả năng hòa tan kém trong nước—chứ không phải một cấu trúc duy nhất, đó là lý do tại sao lớp này bao gồm axit béo, chất béo, phospholipid và sterol.
- Liên kết glycosid là gì?
- Liên kết glycosid là liên kết cộng hóa trị nối carbon anomeric của một phân tử đường với một phân tử khác, điển hình là một phân tử đường khác, tạo thành oligosaccharide và polysaccharide.