Nejlepší odpověď
Polysacharidy
jsou polymerní molekuly sacharidů složené z dlouhých řetězců monosacharidových jednotek spojených dohromady glykosidickými vazbami a při hydrolýze poskytují složky monosacharidy nebo oligosacharidy. Jejich struktura se pohybuje od lineární po vysoce rozvětvenou. Jako příklady lze uvést skladovací polysacharidy, jako je škrob a glykogen, a strukturní polysacharidy, jako je celulóza a chitin.
Polysacharidy jsou často poměrně heterogenní a obsahují mírné modifikace opakující se jednotky. V závislosti na struktuře mohou mít tyto makromolekuly odlišné vlastnosti od svých stavebních bloků monosacharidů. Mohou být amorfní nebo dokonce nerozpustné ve vodě. [1] Pokud jsou všechny monosacharidy v polysacharidu stejného typu, nazývá se polysacharid homopolysacharid nebo homoglykan, ale pokud je přítomen více než jeden typ monosacharidu, nazývá se to heteropolysacharidy nebo heteroglykany.
Přírodní sacharidy jsou obvykle jednoduché sacharidy zvané monosacharidy obecného vzorce (CH2O) n, kde n je tři nebo více. Příklady monosacharidů jsou glukóza, fruktóza a glyceraldehyd. Polysacharidy mají zatím obecný vzorec Cx (H2O) y, kde x je obvykle velké číslo mezi 200 a 2500. Když jsou opakujícími se jednotkami v hlavním řetězci polymeru monosacharidy se šesti uhlíky Obecný vzorec, jak se často stává, zjednodušuje na (C6H10O5) n, kde obvykle 40≤n≤3000.
Obecně platí, že polysacharidy obsahují více než deset monosacharidových jednotek, zatímco oligosacharidy obsahují tři do deseti monosacharidových jednotek; ale přesné omezení se poněkud liší podle konvence. Polysacharidy jsou důležitou třídou biologických polymerů. Jejich funkce v živých organismech obvykle souvisí se strukturou nebo skladováním. Škrob (polymer glukózy) se používá jako zásobní polysacharid v rostlinách a nachází se ve formě amylózy i rozvětveného amylopektinu. U zvířat je strukturně podobný glukózový polymer hustěji rozvětveným glykogenem, někdy nazývaným „zvířecí škrob“. Vlastnosti glykogenu umožňují jeho rychlejší metabolizaci, což vyhovuje aktivnímu životu pohybujících se zvířat.
Celulóza a chitin jsou příklady strukturních polysacharidů. Celulóza se používá v buněčných stěnách rostlin a jiných organismů, a je považována za nejhojnější organickou molekulu na Zemi. [5] Má mnoho využití, například významnou roli v papírenském a textilním průmyslu, a používá se jako surovina pro výrobu hedvábí (prostřednictvím viskózového procesu), acetát celulózy, celuloid a nitrocelulóza. Chitin má podobnou strukturu, ale má postranní větve obsahující dusík, což zvyšuje jeho pevnost. Vyskytuje se v exoskeletonech členovců a v buněčných stěnách některých hub. Má také mnohostranné použití, včetně chirurgických vláken . Polysacharidy také zahrnují kalózu nebo laminarin, chrysolaminarin, xylan, arabinoxylan, mannan, fukoidan a galaktomannan.
Funkce
Struktura
Nutritio n polysacharidy jsou běžnými zdroji energie. Mnoho organismů může snadno štěpit škroby na glukózu; většina organismů však nemůže metabolizovat celulózu nebo jiné polysacharidy, jako je chitin a arabinoxylany. Tyto typy sacharidů mohou být metabolizovány některými bakteriemi a protisty. Přežvýkavci a termiti například používají ke zpracování celulózy mikroorganismy.
I když tyto složité polysacharidy nejsou příliš stravitelné, poskytují lidem důležité potravní prvky. Tyto sacharidy zvané vláknina obsahují mimo jiné výhody trávení. Hlavní činností vlákniny je změnit povahu obsahu gastrointestinálního traktu a změnit způsob vstřebávání dalších živin a chemikálií. Rozpustná vláknina se váže na žlučové kyseliny v tenkém střevě, takže je méně pravděpodobné, že vstoupí do těla; to zase snižuje hladinu cholesterolu v krvi. Rozpustná vláknina také tlumí vstřebávání cukru, snižuje reakci cukru po jídle, normalizuje hladinu lipidů v krvi a po fermentaci v tlustém střevě produkuje mastné kyseliny s krátkým řetězcem jako vedlejší produkty s širokými fyziologickými aktivitami (diskuse níže). Ačkoli je nerozpustná vláknina spojena se sníženým rizikem cukrovky, mechanismus, kterým k tomu dochází, není znám.
Dosud není formálně navržena jako základní makroživina (od roku 2005), vláknina je přesto považována za důležitou pro stravu , přičemž regulační úřady v mnoha vyspělých zemích doporučují zvýšit příjem vlákniny.
Polysacharidy úložiště
Škrob
Škrob je polymer glukózy, ve kterém jsou jednotky glukopyranózy vázány alfa-vazbami. Je vyroben ze směsi amylózy (15–20\%) a amylopektinu (80–85\%).Amylosa se skládá z lineárního řetězce několika stovek molekul glukózy a Amylopektin je rozvětvená molekula vyrobená z několika tisíc jednotek glukózy (každý řetězec 24–30 jednotek glukózy je jednou jednotkou amylopektinu). Škroby jsou nerozpustné ve vodě. Mohou být tráveny rozbitím alfa vazeb (glykosidické vazby). Lidé i zvířata mají amylázy, takže mohou trávit škroby. Brambory, rýže, pšenice a kukuřice jsou hlavním zdrojem škrobu v lidské stravě. Formace škrobů jsou způsoby, kterými rostliny ukládají glukózu.
Glykogen
Glykogen slouží jako sekundární dlouhodobé skladování energie ve zvířecích a plísňových buňkách, přičemž primární zásoby energie jsou drženy v tukové tkáni. Glykogen je vytvářen primárně játry a svaly, ale může být také vytvářen glykogenezí v mozku a žaludku.
Glykogen je analogický ke škrobu, glukózovému polymeru v rostlinách, a někdy se označuje jako zvířecí škrob, [13] který má podobnou strukturu jako amylopektin, ale ve větším rozsahu je větvený a kompaktní než škrob. Glykogen je polymer a (1 → 4) glykosidových vazeb spojených s a (1 → 6) vázanými větvemi. Glykogen se nachází ve formě granulí v cytosolu / cytoplazmě v mnoha typech buněk a hraje důležitou roli v glukózovém cyklu. Glykogen vytváří energetickou rezervu, kterou lze rychle mobilizovat, aby uspokojila náhlou potřebu glukózy, ale která je méně kompaktní a okamžitě dostupnější jako energetická rezerva než triglyceridy (lipidy).
V jaterních hepatocytech glykogen může tvořit až osm procent (100–120 g u dospělé osoby) čerstvé hmotnosti brzy po jídle. Pouze glykogen uložený v játrech lze zpřístupnit dalším orgánům. Ve svalech se glykogen nachází v nízké koncentraci jednoho až dvou procent svalové hmoty. Množství glykogenu uloženého v těle – zejména ve svalech, játrech a červených krvinkách – se liší podle fyzické aktivity, bazálního metabolismu a stravovacích návyků, jako je přerušovaný půst. Malé množství glykogenu se nachází v ledvinách a ještě menší množství v určitých gliových buňkách v mozku a bílých krvinkách. Děloha také ukládá glykogen během těhotenství, aby vyživovala embryo.
Glykogen se skládá z rozvětveného řetězce zbytků glukózy. Ukládá se v játrech a svalech.
Je to energetická rezerva pro zvířata.
Je to hlavní forma sacharidů uložených v těle zvířete.
Je je nerozpustný ve vodě. Při smíchání s jodem se zbarví do červeno-červena.
Při hydrolýze také poskytuje glukózu.
Strukturní polysacharidy
Arabinoxylany
Arabinoxylany se nacházejí v primárních i sekundárních buněčných stěnách rostlin a jsou kopolymery dvou cukrů : arabinóza a xylóza. Mohou mít také příznivé účinky na lidské zdraví.
Celulóza
Konstrukční složky rostlin jsou tvořeny především z celulóza. Dřevo je z velké části celulóza a lignin, zatímco papír a bavlna jsou téměř čistá celulóza. Celulóza je polymer vyrobený s opakovanými glukózovými jednotkami spojenými dohromady beta-vazbami. Lidé a mnoho zvířat postrádají enzym k rozbití beta vazeb, takže nestráví celulózu. Některá zvířata, jako jsou termiti, mohou trávit celulózu, protože ve střevech jsou přítomny bakterie s tímto enzymem. Celulóza je nerozpustná ve vodě. Při smíchání s jodem nemění barvu. Při hydrolýze poskytuje glukózu. Je to nejhojnější sacharid v přírodě.
Chitin
Chitin je jedním z mnoha přirozeně se vyskytujících polymerů. Tvoří strukturální složku mnoha zvířat, například exoskeletonů. V průběhu času je biologicky odbouratelný v přírodním prostředí. Jeho rozpad může být katalyzován enzymy zvanými chitinázy, vylučovaný mikroorganismy, jako jsou bakterie a houby, a produkovaný některými rostlinami. Některé z těchto mikroorganismů mají receptory jednoduchých cukrů z rozkladu chitinu. Pokud je detekován chitin, pak produkují enzymy, které jej štěpí štěpením glykosidových vazeb za účelem jeho přeměny na jednoduché cukry a amoniak.
Chemicky je chitin úzce spjat s chitosanem (ve vodě rozpustnějším derivátem). chitinu). Rovněž úzce souvisí s celulózou v tom, že se jedná o dlouhý nerozvětvený řetězec derivátů glukózy. Oba materiály přispívají ke struktuře a síle a chrání organismus.
Pektiny
Pektiny jsou rodina komplexních polysacharidů, které obsahují 1,4-vázané zbytky kyseliny α-D-galaktosyluronové. Jsou přítomny ve většině primárních buněčných stěn a v nedřevnatých částech suchozemských rostlin.
Kyselé polysacharidy
Kyselé polysacharidy jsou polysacharidy, které obsahují karboxylové skupiny, fosfátové skupiny a / nebo skupiny sírového esteru.
Bakteriální kapsulární polysacharidy
Patogenní bakterie obvykle produkují silnou vrstvu slizu podobnou polysacharidu. Tato „kapsle“ maskuje antigenní proteiny na bakteriálním povrchu, což by jinak vyvolalo imunitní odpověď a tím vedlo k destrukci bakterií. Kapsulární polysacharidy jsou rozpustné ve vodě, obvykle kyselé a mají molekulové hmotnosti řádově 100–2 000 kDa. Jsou lineární a skládají se z pravidelně se opakujících podjednotek jednoho až šesti monosacharidů. Existuje obrovská strukturální rozmanitost; samotná E. coli produkuje téměř dvě stě různých polysacharidů. Jako vakcíny se používají směsi kapsulárních polysacharidů, ať už konjugovaných nebo nativních.
Bakterie a mnoho dalších mikrobů, včetně hub a řas, často vylučují polysacharidy, které jim pomáhají ulpívat na povrchu a zabraňují jejich vysychání. Lidé vyvinuli některé z těchto polysacharidů do užitečných produktů, včetně xanthanové gumy, dextranu, welanové gumy, gellanové gumy, diutanové gumy a pullulanu.
Většina z těchto polysacharidů vykazuje užitečné viskoelastické vlastnosti, když jsou rozpuštěny ve vodě při velmi nízké úrovně. Díky tomu jsou různé kapaliny používané v každodenním životě, jako jsou některá jídla, pleťové vody, čisticí prostředky a barvy, viskózní, když jsou v klidu, ale mnohem více sypké, když je i mírný střih aplikován mícháním nebo třepáním, litím, otřením nebo kartáčováním. Tato vlastnost se jmenuje pseudoplasticita nebo smykové ztenčení; studium těchto látek se nazývá reologie.
Samotné vodné roztoky polysacharidů mají při míchání zvláštní chování: po ukončení míchání roztok zpočátku nadále víří v důsledku hybnosti, poté zpomalí až do úplného zastavení kvůli viskozita a před zastavením krátce obrátí směr. Tento zpětný ráz je způsoben elastickým účinkem polysacharidových řetězců, dříve natažených v roztoku, které se vracejí do uvolněného stavu.
Polysacharidy na buněčném povrchu hrají v bakteriální ekologii a fyziologii různé role. Slouží jako bariéra mezi buněčnou stěnou a prostředím, zprostředkovávají interakce hostitel-patogen a tvoří strukturní složky biofilmů. Tyto polysacharidy jsou syntetizovány z prekurzorů aktivovaných nukleotidy (nazývaných nukleotidové cukry) a ve většině případů jsou všechny enzymy nezbytné pro biosyntézu, sestavení a transport hotového polymeru kódovány geny uspořádanými do vyhrazených klastrů v genomu organismu. Lipopolysacharid je jedním z nejdůležitějších polysacharidů na buněčném povrchu, protože hraje klíčovou strukturální roli v integritě vnější membrány a je důležitým mediátorem interakcí hostitel-patogen.
Enzymy, které tvoří A Byly identifikovány pásmové (homopolymerní) a B-pásové (heteropolymerní) O-antigeny a jsou definovány metabolické dráhy. Exopolysacharid alginát je lineární kopolymer zbytků kyseliny D-mannuronové s kyselinou p-1,4 a zbytků kyseliny L-guluronové a je zodpovědný za mukoidní fenotyp onemocnění cystickou fibrózou v pozdním stadiu. Pel a psl lokusy jsou dva nedávno objevené genové shluky, které také kódují exopolysacharidy, které jsou považovány za důležité pro tvorbu biofilmu. Rhamnolipid je biosurfaktant, jehož produkce je přísně regulována na transkripční úrovni, ale přesná role, kterou hraje při nemoci, není v současnosti dobře známa. Glykosylace proteinů, zejména pilinu a bičíku, se stala předmětem výzkumu několika skupin přibližně od roku 2007 a ukázalo se, že je důležitá pro adhezi a invazi během bakteriální infekce.
Chemické identifikační testy na polysacharidy
Periodická kyselina – Schiffovo barvivo
Toto část neuvádí žádné zdroje. Pomozte nám vylepšit tuto sekci přidáním citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. (Březen 2013) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto šablonovou zprávu)
Polysacharidy s nechráněnými vicinálními dioly nebo aminocukry (tj. Některé OH skupiny nahrazené aminem) dávají pozitivní skvrnu od periodické kyseliny – Schiff (PAS) . Seznam polysacharidů, které se barvily PAS, je dlouhý. Ačkoli se muciny epiteliálního původu barví PAS, muciny původu pojivové tkáně mají tolik kyselých substitucí, že jim nezbývá dostatek glykolových nebo aminoalkoholových skupin, aby mohly reagovat s PAS.
Viz také
- Glycan
- nomenklatura oligosacharidů
- bakterie zapouzdřené v polysacharidu
Reference
Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M (1999). Základy glykobiologie. Cold Spring Har J. Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN 0-87969-560-9.
IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) „homopolysacharid (homoglykan)“.
IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) „heteropolysacharid (heteroglykan)“.
Matthews, C. E .; K. E. Van Holde; K. G. Ahern (1999) Biochemistry. 3. vydání. Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-3066-6
N.A.Campbell (1996) Biology (4. vydání). Benjamin Cummings NY. str.23 ISBN 0-8053-1957-3
„Referenční dietní příjem energie, sacharidů, vlákniny, tuků, mastných kyselin, cholesterolu, bílkovin a aminokyselin (makroživiny) (2005), kapitola 7 : Dietní, funkční a celková vláknina „(PDF). Americké ministerstvo zemědělství, Národní zemědělská knihovna a Národní akademie věd, Rada pro lékařství, výživu a výživu. Archivovány z originálu (PDF) 27. 10. 2011.
Eastwood M, Kritchevsky D (2005). „Vláknina: jak jsme se dostali tam, kde jsme?“. Annu Rev Nutr. 25: 1–8. doi: 10,1146 / annurev.nutr.25.121304.131658. PMID 16011456.
Anderson JW, Baird P, Davis RH a kol. (2009). „Zdravotní přínosy vlákniny“ (PDF). Nutr Rev. 67 (4): 188–205. doi: 10.1111 / j.1753-4887.2009.00189.x. PMID 19335713.
Weickert MO, Pfeiffer AF (2008). „Metabolické účinky vlákniny a jiných látek konzumujících a prevence cukrovky“. J Nutr. 138 (3): 439–42. doi: 10,1093 / jn / 138.3.439. PMID 18287346.
„Vědecké stanovisko k referenčním hodnotám výživy pro sacharidy a vlákninu“. Deník EFSA. 8 (3): 1462. 25. března 2010. doi: 10,2903 / j.efsa.2010.1462.
Jones PJ, Varady KA (2008). „Předefinují funkční potraviny požadavky na výživu?“. Appl Physiol Nutr Metab. 33 (1): 118–23. doi: 10,1139 / H07-134. PMID 18347661. Archivováno z originálu (PDF) 13. 10. 2011.
Anatomie a fyziologie. Saladin, Kenneth S. McGraw-Hill, 2007.
„Živočišný škrob“. Merriam Webster. Citováno 11. května 2014.
Campbell, Neil A .; Brad Williamson; Robin J. Heyden (2006). Biology: Exploring Life. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-250882-6.
Moses SW, Bashan N, Gutman A (prosinec 1972). „Metabolismus glykogenu v normálních červených krvinkách“. Krev. 40 (6): 836–43. PMID 5083874.
INGERMANN, ROLFF L .; PANNA, GARTH L. (20. ledna 1987). „Obsah glykogenu a uvolňování glukózy z červených krvinek sipunculanského červu Themiste Dyscrita“ (PDF). Journal of Experimental Biology. Journal of Experimental Biology. Citováno 21. července 2017.
Miwa I, Suzuki S (listopad 2002). „Vylepšená kvantitativní analýza glykogenu v erytrocytech“. Annals of Clinical Biochemistry. 39 (Pt 6): 612–3. doi: 10,1258 / 000456302760413432. PMID 12564847.
Stránka 12 v: Fyziologie cvičení: energie, výživa a výkon člověka, autor: William D. McArdle, Frank I. Katch, Victor L. Katch, vydání: 6, ilustrováno, publikováno Lippincott Williams & Wilkins, 2006, ISBN 0-7817-4990-5, ISBN 978-0-7817-4990-9, 1068 stran
Mendis, M; Simsek, S (15. prosince 2014). „Arabinoxylany a lidské zdraví“. Potravinové hydrokoloidy. 42: 239–243. doi: 10.1016 / j.foodhyd.2013.07.022.
Viskozita gumy Welan vs. koncentrace ve vodě. Msgstr „Archivovaná kopie“. Archivovány od originálu na 2011-07-18. Citováno 2009-10-02.
Guo H, Yi W, Song JK, Wang PG (2008). „Současné poznatky o biosyntéze mikrobiálních polysacharidů“. Curr Top Med Chem. 8 (2): 141–51. doi: 10,2174 / 156802608783378873. PMID 18289083.
Cornelis P (editor) (2008). Pseudomonas: Genomics and Molecular Biology (1. vyd.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-19-6.
Externí odkazy
- Polysacharidová struktura
- Aplikace a komerční zdroje polysacharidů
- Evropská síť polysacharidů excelence