Mục lục bài họcĐang ở d01-b4
Carbohydrates and Lipids
Same monomer, opposite jobs
Starch, glycogen and cellulose are all polymers of glucose. What separates them is the shape of the linkage and the branching.
- Starch — $\alpha$-glucose in coiled chains. Plant energy store; compact and easy to hydrolyse.
- Glycogen — $\alpha$-glucose, heavily branched. Animal store in liver and muscle. Each branch end is a place an enzyme can start, so glucose can be released fast.
- Cellulose — $\beta$-glucose, alternate units flipped, giving straight chains that hydrogen-bond into tough fibres. Structural, and most animals have no enzyme shaped to cut a $\beta$ linkage.
- Chitin — glucose with a nitrogen group; arthropod exoskeleton and fungal cell wall.
Lipids are not polymers
They are grouped by a property, not by a monomer: they are hydrophobic.
- Triglyceride = glycerol + three fatty acids. Saturated chains have no C=C, pack tightly and are solid at room temperature; unsaturated chains have a kink at each double bond, cannot pack, and stay liquid.
- Fats store roughly twice the energy per gram of carbohydrate because their chains are almost all C–H bonds.
- Phospholipids have a polar head and two non-polar tails — amphipathic, which is why they form a bilayer in water on their own.
- Steroids share four fused rings: cholesterol, testosterone, oestrogen.
Cùng một đơn phân, hai chức năng trái ngược
Tinh bột, glicogen và xenlulozơ đều là polime của glucozơ. Khác nhau chỉ ở hình dạng liên kết và mức phân nhánh — đúng bài học lớn của chương: cấu trúc quyết định chức năng.
- Tinh bột — glucozơ dạng $\alpha$, chuỗi cuộn xoắn. Kho năng lượng của thực vật, gọn và dễ thuỷ phân.
- Glicogen — cũng dạng $\alpha$ nhưng phân nhánh dày. Kho của động vật ở gan và cơ. Mỗi đầu nhánh là một chỗ enzim bám vào, nên giải phóng glucozơ rất nhanh — hợp với con vật cần bùng năng lượng để chạy.
- Xenlulozơ — glucozơ dạng $\beta$, cứ một đơn vị lại lật ngược, cho chuỗi thẳng và các chuỗi bắt liên kết hiđro với nhau thành sợi rất bền. Vai trò là nâng đỡ, không phải dự trữ.
- Kitin — glucozơ gắn thêm nhóm nitơ; làm bộ xương ngoài của chân khớp và vách tế bào nấm.
Lipit không phải polime
Nhóm lipit được gom lại theo một tính chất chứ không theo đơn phân: chúng kị nước.
- Triglixerit = glixerol + ba axit béo. Mạch no không có nối đôi nên xếp sát nhau, ở nhiệt độ phòng là chất rắn; mạch không no gấp khúc tại mỗi nối đôi, không xếp sát được nên ở thể lỏng.
- Mỗi gam chất béo cho năng lượng gấp khoảng hai lần cacbohiđrat, vì mạch của nó gần như toàn liên kết C–H.
- Photpholipit có đầu phân cực và hai đuôi không phân cực — lưỡng cực, nên tự xếp thành lớp kép khi gặp nước. Đây là nền của cả chương 2.
- Steroit có chung bộ bốn vòng: cholesterol, testosterone, estrogen.
Tinh bột và xenlulozơ đều là chuỗi glucozơ. Vì sao người tiêu hoá được tinh bột mà không tiêu hoá được xenlulozơ? Trả lời bằng ngôn ngữ cấu trúc – chức năng.
Bước 1 — chỉ ra điểm khác thật sự. Tinh bột nối các đơn vị $\alpha$-glucozơ, xenlulozơ nối các đơn vị $\beta$-glucozơ. Ở dạng $\beta$, mỗi đơn vị kế tiếp phải lật ngược $180°$ mới ghép được, nên liên kết có hình dạng khác hẳn.
Bước 2 — nối sang enzim. Trung tâm hoạt động của amilaza có hình dạng khớp với liên kết $\alpha$. Liên kết $\beta$ nằm ở một góc khác nên không lọt vào trung tâm hoạt động — enzim không nhận cơ chất.
Bước 3 — loại cách giải thích sai. Không phải vì liên kết $\beta$ "bền hơn về mặt hoá học": bò và mối tiêu hoá được xenlulozơ, nhưng nhờ vi sinh vật cộng sinh trong ruột có enzim xenlulaza chứ không phải nhờ ruột chúng khoẻ hơn.
Kết luận: rào cản là tính đặc hiệu của enzim với hình dạng cơ chất, không phải độ bền của liên kết. Cùng một đơn phân, chỉ đổi kiểu nối là đổi hẳn số phận phân tử.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 1 — Chemistry of Life gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.