Language
Country/Area
No result found
Khám phá cấu trúc hóa học của galactose: Tại sao nó lại có liên quan chặt chẽ đến glucose?
Galactose hay còn gọi là Gal, là một loại đường đơn giản, có độ ngọt tương đương với glucose, khoảng 65% độ ngọt của sucrose. Nó là một aldose và là epime C-4 của glucose. Lactose được hình thành khi các phân tử galactose kết hợp với các phân tử glucose. Một dạng galactose polyme hóa, được gọi là galactoglycan, được tìm thấy trong hemiaellulose, tạo thành một loại carbohydrate polyme tự nhiên được gọi là galactoglycan. D-galactose còn được gọi là “đường não” vì nó là thành phần của glycoprotein (hợp chất oligosaccharide-protein) trong mô thần kinh.
"Trong thế giới hóa sinh, mối quan hệ giữa galactose và glucose giống như đôi bạn thân thiết, nương tựa vào nhau và tạo thành nền tảng của nhiều cuộc sống."
Cấu trúc của galactose
Cấu trúc của galactose có thể tồn tại ở dạng mạch hở và dạng tuần hoàn. Dạng chuỗi mở có nhóm carbonyl ở cuối chuỗi. Dạng tuần hoàn có bốn đồng phân, hai trong số đó là pyranose (vòng sáu cạnh) và hai đồng phân còn lại là furanose (vòng năm cạnh). Ở dạng tuần hoàn, do một tâm lập thể mới được tạo ra ở vị trí carbonyl chuỗi mở khi chuyển từ dạng chuỗi mở sang dạng tuần hoàn nên hai đồng phân được tạo ra, gọi là dạng α và dạng β.
Theo phổ hồng ngoại, galactose có độ giãn rộng và mạnh từ khoảng 2500 cm-1 đến 3700 cm-1. Đồng thời, các đặc tính của galactose cũng có thể được quan sát thấy trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (NMR) ở mức 4,7ppm, 4,15ppm và nhiều dịch chuyển hóa học khác.
Mối quan hệ giữa đường lactose và galactose
Lactose là một disaccharide được hình thành bằng cách kết hợp galactose và glucose thông qua phản ứng khử nước. Quá trình thủy phân lactose được xúc tác bởi lactase và β-galactosidase, các enzyme có nguồn gốc từ operon lactose của Escherichia coli. Trong tự nhiên, lactose được tìm thấy chủ yếu trong sữa và các sản phẩm từ sữa. Vì vậy, nhiều loại thực phẩm làm từ sữa có chứa lactose.
"Quá trình trao đổi chất của galactose rất quan trọng vì nó không chỉ hỗ trợ sản xuất đường lactose mà còn đóng nhiều vai trò sinh lý khác nhau."
Trong quá trình cho con bú, con người cần hấp thụ galactose và glucose theo tỷ lệ 1:1 để tuyến vú có thể tổng hợp và tiết ra đường lactose. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi phụ nữ áp dụng chế độ ăn galactose, một phần đáng kể đường sữa mà họ sản xuất đến từ glucose và galactose trong huyết tương.
Chuyển hóa galactose
Cơ thể con người không thể trực tiếp chuyển hóa galactose thành năng lượng. Đầu tiên nó phải trải qua một loạt con đường trao đổi chất, đặc biệt là con đường Leloir nổi tiếng. Con đường này bao gồm một số enzyme chính, bao gồm galactokinase (GALK), galactose-1-phosphate uridylyl transferase (GALT) và uridine-galactose-4'-epimerase (GALE). Các enzyme này phối hợp với nhau để chuyển đổi beta-D-galactose thành UDP-glucose. Mỗi bước của quá trình này đều cần thiết và nếu thiếu bất kỳ enzyme nào trong số này, tình trạng không dung nạp galactose có thể xảy ra, khiến bệnh nhân vô cùng đau khổ.
Nguồn galactose
galactose được tìm thấy trong các sản phẩm từ sữa, quả bơ, củ cải đường, nhiều loại nướu và chất nhầy. Ngoài ra, nó cũng có thể được tổng hợp trong cơ thể như một phần của glycolipid và glycoprotein trong nhiều loại mô. Quá trình tổng hợp của nó cũng sẽ liên quan đến một số quá trình biến đổi sinh học nhất định, chẳng hạn như quy trình sản xuất ethanol thế hệ thứ ba chiết xuất từ rong biển.
Ý nghĩa lâm sàng
Các thí nghiệm trên động vật tiếp xúc lâu dài với D-galactose đã chỉ ra rằng điều này có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa. Ngoài ra, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng D-galactose liều cao có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của sinh vật. Một số nghiên cứu sơ bộ thậm chí còn gợi ý mối liên hệ có thể có giữa galactose và ung thư buồng trứng, nhưng một loạt xét nghiệm lại không cho thấy mối liên hệ rõ ràng nào. Nghiên cứu trong những năm gần đây đã tập trung vào những tác động tích cực tiềm ẩn của galactose đối với các bệnh về thận như xơ cứng ống thận khu trú.
Bối cảnh lịch sử
Ngay từ năm 1855, E. O. Erdmann đã nhận thấy rằng lactose bị thủy phân để tạo ra các chất khác ngoài glucose. Galactose lần đầu tiên được Louis Pasteur phân lập và nghiên cứu vào năm 1856, khi ông gọi nó là "lactose". Sau đó, vào năm 1860, Botero đổi tên nó thành "galactose". Năm 1894, Emile Fisher và Robert Morel xác định được cấu trúc của galactose.
Galactose đang chứng tỏ tầm quan trọng của nó trong lĩnh vực hóa sinh và y học lâm sàng, và nghiên cứu trong tương lai có thể tiết lộ nhiều hơn về loại đường này. Bạn đã bao giờ nghĩ loại nguyên liệu đường thông thường này có ảnh hưởng sâu sắc đến sức khỏe và bệnh tật của cơ thể con người như thế nào chưa?
