Paras vastaus
Polysakkaridit
ovat polymeerisiä hiilihydraattimolekyylejä, jotka koostuvat monosakkaridiyksiköiden pitkistä ketjuista, jotka on sidottu toisiinsa glykosidisidoksilla, ja hydrolyysillä antavat ainesosiksi monosakkarideja tai oligosakkarideja. Ne vaihtelevat rakenteeltaan lineaarisesta erittäin haarautuneeseen. Esimerkkejä ovat varastointipolysakkaridit, kuten tärkkelys ja glykogeeni, ja rakenteelliset polysakkaridit, kuten selluloosa ja kitiini.
Polysakkaridit ovat usein melko heterogeenisiä, ja ne sisältävät pieniä muutoksia toistuvaan yksikköön. Rakenteesta riippuen näillä makromolekyyleillä voi olla erilliset ominaisuudet kuin niiden monosakkaridien rakennuspalikoilla. Ne voivat olla amorfisia tai jopa veteen liukenemattomia. [1] Kun kaikki polysakkaridien monosakkaridit ovat samaa tyyppiä, polysakkaridia kutsutaan homopolysakkaridiksi tai homoglykaaniksi, mutta kun läsnä on useampaa kuin yhtä monosakkaridityyppiä, niitä kutsutaan heteropolysakkarideiksi tai heteroglykaaneiksi.
Luonnolliset sakkaridit ovat yleensä yksinkertaiset hiilihydraatit, joita kutsutaan monosakkarideiksi, joilla on yleinen kaava (CH20) n, jossa n on kolme tai enemmän. Esimerkkejä monosakkarideista ovat glukoosi, fruktoosi ja glyseraldehydi. Polysakkarideilla on sillä välin yleinen kaava Cx (H2O) y, jossa x on yleensä suuri luku välillä 200 ja 2500. Kun polymeerirungon toistuvat yksiköt ovat kuusihiilisiä monosakkarideja , kuten usein tapahtuu, yleinen kaava yksinkertaistuu arvoksi (C6H10O5) n, missä tyypillisesti 40≤n≤3000.
Nyrkkisääntönä polysakkaridit sisältävät yli kymmenen monosakkaridiyksikköä, kun taas oligosakkaridit sisältävät kolme kymmeneen monosakkaridiyksikköön; mutta tarkka raja-arvo vaihtelee jonkin verran käytännön mukaan. Polysakkaridit ovat tärkeä luokka biologisia polymeerejä. Niiden toiminta elävissä organismeissa liittyy yleensä joko rakenteeseen tai varastointiin. Tärkkelystä (glukoosipolymeeri) käytetään varastointipolysakkaridina kasveissa, ja sitä esiintyy sekä amyloosin että haaroittuneen amylopektiinin muodossa. Eläimissä rakenteellisesti samanlainen glukoosipolymeeri on tiheämmin haarautunut glykogeeni, jota joskus kutsutaan ”eläintärkkelykseksi”. Glykogeenin ominaisuuksien ansiosta se metaboloituu nopeammin, mikä sopii liikkuvien eläinten aktiiviseen elämään.
Selluloosa ja kitiini ovat esimerkkejä rakenteellisista polysakkarideista. Selluloosaa käytetään kasvien ja muiden organismien soluseinissä, ja sen sanotaan olevan maapallon yleisin orgaaninen molekyyli. [5] Sillä on monia käyttötarkoituksia, kuten merkittävä rooli paperi- ja tekstiiliteollisuudessa, ja sitä käytetään raaka-aineena raionin tuotannossa (viskoosiprosessin kautta), selluloosa-asetaatti, selluloidi ja nitroselluloosa. Kitiinillä on samanlainen rakenne, mutta sillä on typpeä sisältävät sivuhaarat, mikä lisää sen lujuutta. Sitä löytyy niveljalkaisten eksoskeleteista ja joidenkin sienien soluseinistä. Sillä on myös useita käyttötarkoituksia, mukaan lukien kirurgiset langat Polysakkarideihin kuuluvat myös kalloosi tai laminariini, krysolaminariini, ksylaani, arabinoksylaani, mannaani, fukoidaani ja galaktomannaani.
Funktio
Rakenne
Nutritio n polysakkaridia ovat yleisiä energialähteitä. Monet organismit voivat helposti hajottaa tärkkelyksen glukoosiksi; useimmat organismit eivät kuitenkaan voi metaboloida selluloosaa tai muita polysakkarideja, kuten kitiiniä ja arabinoksylaaneja. Jotkut bakteerit ja protistit voivat metaboloida nämä hiilihydraattityypit. Esimerkiksi märehtijät ja termiitit käyttävät mikro-organismeja selluloosan prosessoinnissa.
Vaikka nämä monimutkaiset polysakkaridit eivät olekaan kovin sulavia, ne tarjoavat tärkeitä ravintoaineita ihmisille. Ruokakuiduiksi kutsuttuja näitä hiilihydraatteja tehostavat ruoansulatusta muun muassa. Ravintokuitujen pääasiallinen toiminta on muuttaa ruoansulatuskanavan sisällön luonnetta ja muuttaa muiden ravintoaineiden ja kemikaalien imeytymistä. Liukoinen kuitu sitoutuu sappihappoihin ohutsuolessa, mikä tekee niistä vähemmän todennäköisiä päästä elimistöön; tämä puolestaan alentaa veren kolesterolitasoja. Liukoinen kuitu heikentää myös sokerin imeytymistä, vähentää sokerivastetta syömisen jälkeen, normalisoi veren lipiditasoja ja tuottaa paksusuolessa fermentoituneena lyhytketjuisia rasvahappoja sivutuotteina, joilla on laaja fysiologinen aktiivisuus (keskustelu alla). Vaikka liukenemattomiin kuiduihin liittyy alentunut diabeteksen riski, mekanismia, jolla tämä tapahtuu, ei tunneta.
Ei vielä virallisesti ehdotettu välttämättömäksi makroravinnoksi (vuodesta 2005), ravintokuitua pidetään kuitenkin tärkeänä ruokavalion kannalta. , ja sääntelyviranomaiset monissa kehittyneissä maissa suosittelevat kuidun saannin lisäämistä.
Varastopolysakkaridit
Tärkkelys
Tärkkelys on glukoosipolymeeri, jossa glukopyranoosiyksiköt ovat sitoutuneet alfa-sidoksilla. Se koostuu amyloosin (15–20\%) ja amylopektiinin (80–85\%) seoksesta.Amyloosi koostuu lineaarisesta ketjusta, jossa on useita satoja glukoosimolekyylejä, ja amylopektiini on haarautunut molekyyli, joka koostuu useista tuhansista glukoosiyksiköistä (jokainen 24–30 glukoosiyksikön ketju on yksi amylopektiinin yksikkö). Tärkkelykset eivät liukene veteen. Ne voidaan pilkkoa rikkomalla alfa-sidokset (glykosidisidokset). Sekä ihmisillä että eläimillä on amylaaseja, joten ne voivat sulattaa tärkkelystä. Peruna, riisi, vehnä ja maissi ovat tärkeimmät tärkkelyslähteet ihmisen ruokavaliossa. Tärkkelysmuodot ovat tapoja, joilla kasvit varastoivat glukoosia.
Glykogeeni
Glykogeeni toimii toissijaisena pitkäaikaisena aikavälin energian varastointi eläin- ja sienisoluissa, primäärienergiavarastoja pidettäessä rasvakudoksessa. Glykogeenia valmistaa pääasiassa maksa ja lihakset, mutta sitä voi myös tuottaa glykogeneesi aivoissa ja mahassa.
Glykogeeni on analoginen tärkkelyksen, kasvien glukoosipolymeerin, ja sitä kutsutaan joskus eläimiksi. tärkkelys, [13] jolla on samanlainen rakenne kuin amylopektiinillä, mutta haarautunut ja kompakti kuin tärkkelys. Glykogeeni on α (1 → 4) glykosidisidosten polymeeri, joka on kytketty toisiinsa α (1 → 6) -sidottujen haarojen kanssa. Glykogeenia esiintyy rakeiden muodossa sytosolissa / sytoplasmassa monissa solutyypeissä, ja sillä on tärkeä rooli glukoosikierrossa. Glykogeeni muodostaa energiavarannon, joka voidaan nopeasti mobilisoida vastaamaan äkilliseen glukoositarpeeseen, mutta joka on vähemmän kompakti ja nopeammin saatavana energiavarana kuin triglyseridit (lipidit).
Maksan maksasoluissa glykogeeni voi muodostaa jopa kahdeksan prosenttia (100–120 g aikuisella) tuoreesta painosta pian aterian jälkeen. Vain maksaan varastoitu glykogeeni voidaan saattaa muiden elinten saataville. Lihaksissa glykogeenia esiintyy matalassa konsentraatiossa, joka on 1-2 prosenttia lihasmassasta. Kehoon varastoituneen glykogeenin määrä – etenkin lihaksissa, maksassa ja punasoluissa – vaihtelee fyysisen aktiivisuuden, aineenvaihdunnan perusmäärän ja ruokailutottumusten, kuten ajoittaisen paaston, mukaan. Pieniä määriä glykogeenia löytyy munuaisista ja vielä pienempiä määriä tietyistä aivojen gliasoluista ja valkosoluista. Kohtu varastoi glykogeenia myös raskauden aikana alkion ravitsemiseksi.
Glykogeeni koostuu haarautuneesta glukoosijäämien ketjusta. Se on varastoitunut maksaan ja lihaksiin.
Se on energiavaranto eläimille.
Se on tärkein eläinrunkoon varastoituva hiilihydraatin muoto.
Se on veteen liukenematon. Se muuttuu ruskeanpunaiseksi sekoitettuna jodiin.
Se tuottaa myös glukoosia hydrolyysissä.
Rakenteelliset polysakkaridit
Arabinoxylans
Arabinoxylaaneja esiintyy sekä kasvien primaarisessa että sekundäärisessä soluseinässä ja ne ovat kahden sokerin kopolymeerejä : arabinoosi ja ksyloosi. Niillä voi olla myös hyödyllisiä vaikutuksia ihmisten terveyteen.
Selluloosa
Kasvien rakenteelliset komponentit muodostuvat pääasiassa selluloosa. Puu on pääosin selluloosaa ja ligniiniä, kun taas paperi ja puuvilla ovat lähes puhdasta selluloosaa. Selluloosa on polymeeri, joka on valmistettu toistuvista glukoosiyksiköistä, jotka on sidottu toisiinsa beetasidoksilla. Ihmisillä ja monilla eläimillä ei ole entsyymiä beetasidosten rikkomiseksi, joten ne eivät sulaa selluloosaa. Tietyt eläimet, kuten termiitit, voivat sulattaa selluloosaa, koska entsyymiä omistavia bakteereja on suolistossa. Selluloosa on veteen liukenematon. Se ei muuta väriä sekoitettuna jodiin. Hydrolyysillä se tuottaa glukoosia. Se on luonteeltaan runsas hiilihydraatti.
Kitiini
Kitiini on yksi monista luonnossa esiintyvistä polymeereistä. Se muodostaa rakenteellisen osan monista eläimistä, kuten eksoskeletit. Ajan myötä se hajoaa luonnossa luonnollisesti. Sen hajoamista voivat katalysoida kitinaaseiksi kutsutut entsyymit, joita erittävät mikro-organismit, kuten bakteerit ja sienet, ja joidenkin kasvien tuottamat. Joillakin näistä mikro-organismeista on reseptoreita yksinkertaisiin sokereihin, jotka muodostuvat kitiinin hajoamisesta. Jos kitiini havaitaan, ne tuottavat sitten entsyymejä sen pilkkomiseksi pilkkomalla glykosidisidokset muuntamalla se yksinkertaisiksi sokereiksi ja ammoniakiksi.
Kemiallisesti kitiini liittyy läheisesti kitosaaniin (vesiliukoisempaan johdannaiseen). kitiiniä). Se liittyy läheisesti myös selluloosaan, koska se on pitkä haaroittumaton glukoosijohdannaisten ketju. Molemmat materiaalit myötävaikuttavat rakenteeseen ja lujuuteen suojellen organismia.
Pektiinit
Pektiinit ovat monimutkaisten polysakkaridien perhe, sisältävät 1,4-kytkettyjä a-D-galaktosyyliuronihappotähteitä. Niitä esiintyy useimmissa primaarisissa soluseinissä ja maakasvien muissa kuin puumaisissa osissa.
Happamat polysakkaridit
Happamat polysakkaridit ovat polysakkarideja, jotka sisältävät karboksyyliryhmiä, fosfaattiryhmiä ja / tai rikkihappoesteriryhmiä.
Bakteerikapselipolysakkaridit
Patogeeniset bakteerit tuottavat yleensä paksun, limakalvon kaltaisen kerroksen polysakkaridia. Tämä ”kapseli” peittää bakteerin pinnalle antigeeniproteiineja, jotka muuten aiheuttaisivat immuunivasteen ja johtavat siten bakteerien tuhoutumiseen. Kapselipolysakkaridit ovat vesiliukoisia, yleensä happamia, ja niiden molekyylipaino on luokkaa 100–2000 kDa. Ne ovat lineaarisia ja koostuvat säännöllisesti toistuvista 1–6 monosakkaridin alayksiköistä. Rakenteellinen monimuotoisuus on valtava; yksin E. coli tuottaa lähes kaksisataa erilaista polysakkaridia. Rokotteina käytetään joko konjugoituja tai natiiveja kapselipolysakkaridien seoksia.
Bakteerit ja monet muut mikrobit, mukaan lukien sienet ja levät, erittävät usein polysakkarideja auttaakseen niitä tarttumaan pintoihin ja estääkseen niiden kuivumisen. Ihmiset ovat kehittäneet osan näistä polysakkarideista hyödyllisiksi tuotteiksi, mukaan lukien ksantaanikumi, dekstraani, welaanikumi, gellaanikumi, diutaanikumi ja pullulaani.
Suurimmalla osalla näistä polysakkarideista on hyödyllisiä viskoelastisia ominaisuuksia liuotettuna veteen erittäin alhaiset. Tämä tekee erilaisista jokapäiväisessä elämässä käytetyistä nesteistä, kuten joistakin elintarvikkeista, voiteista, puhdistusaineista ja maaleista, viskooseja paikallaan pysyessään, mutta paljon vapaammin virtaavia, kun edes lievää leikkausta käytetään sekoittamalla tai ravistamalla, kaatamalla, pyyhkimällä tai harjaamalla. Tämä ominaisuus on nimeltään pseudoplastisuus tai leikkausohennus; tällaisten asioiden tutkimusta kutsutaan reologiaksi.
Pelkästään polysakkaridin vesiliuoksilla on utelias käyttäytyminen sekoitettaessa: sekoituksen loputtua liuos jatkaa pyörimistään vauhdin vuoksi, sitten hidastuu pysähtymiseen viskositeetti ja kääntää suunnan nopeasti ennen pysähtymistä. Tämä takaisku johtuu aikaisemmin liuoksessa venytettyjen polysakkaridiketjujen joustavasta vaikutuksesta, joka palaa rentoon tilaansa.
Solupinnan polysakkarideilla on erilaisia rooleja bakteerien ekologiassa ja fysiologiassa. Ne toimivat estona soluseinän ja ympäristön välillä, välittävät isäntä-patogeeni-vuorovaikutuksia ja muodostavat biofilmin rakenteellisia komponentteja. Nämä polysakkaridit syntetisoidaan nukleotidiaktivoiduista esiasteista (kutsutaan nukleotidisokereiksi), ja useimmissa tapauksissa kaikki valmiin polymeerin biosynteesiin, kokoonpanoon ja kuljetukseen tarvittavat entsyymit koodaavat geenit, jotka on organisoitu organismin genomissa oleviin erillisiin klustereihin. Lipopolysakkaridi on yksi tärkeimmistä solupinnan polysakkarideista, koska sillä on keskeinen rakenteellinen rooli ulkokalvon eheydessä sekä se on tärkeä välittäjä isäntä-patogeeni-vuorovaikutuksessa.
Entsyymit, jotka tekevät A -kaistaiset (homopolymeeriset) ja B-kaistalaiset (heteropolymeeriset) O-antigeenit on tunnistettu ja metaboliareitit on määritelty. Eksopolysakkaridialginaatti on β-1,4-kytkettyjen D-mannuronihappo- ja L-guluronihappotähteiden lineaarinen kopolymeeri, ja se on vastuussa myöhäisen vaiheen kystisen fibroositaudin mukoidifenotyypistä. Pel- ja psl-lokukset ovat kaksi äskettäin löydettyä geeniklusteria, jotka koodaavat myös biofilmin muodostumisen kannalta tärkeiksi todettuja eksopolysakkarideja. Rhamnolipidi on biosurfaktantti, jonka tuotantoa säädellään tiukasti transkriptiotasolla, mutta sen täsmällistä roolia taudissa ei tällä hetkellä tunneta hyvin. Proteiiniglykosylaatio, erityisesti piliinin ja flagelliinin, tuli useiden ryhmien tutkimuksen kohteeksi noin vuodesta 2007 lähtien, ja sen on osoitettu olevan tärkeä tarttuvuuden ja invasion suhteen bakteeri-infektion aikana.
Polysakkaridien kemialliset tunnistustestit
Periodinen happo-Schiff-tahra
Tämä -osassa ei mainita mitään lähteitä. Auta parantamaan tätä osaa lisäämällä viittauksia luotettaviin lähteisiin. Hankkimattomat materiaalit voidaan kyseenalaistaa ja poistaa. (Maaliskuu 2013) (Katso, miten ja milloin tämä malliviesti poistetaan.) . Luettelo PAS: lla värjäävistä polysakkarideista on pitkä. Vaikka epiteelipohjaiset mukiinit tahraavat PAS: lla, sidekudoksesta peräisin olevilla limakalvoilla on niin monia happamia substituutioita, että niillä ei ole riittävästi glykoli- tai aminoalkoholiryhmiä jäljellä reagoimaan PAS: n kanssa.
Katso myös
- glykani
- oligosakkaridien nimikkeistö
- polysakkaridikapseloidut bakteerit
Viitteet
Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M (1999). Glykobiologian perusteet. Cold Spring Har J.Cold Spring Harbour Laboratory Press. ISBN 0-87969-560-9.
IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2. painos. (”kultakirja”) (1997). Korjattu online-versio: (2006–) ”homopolysakkaridi (homoglykaani)”.
IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2. painos. (”kultakirja”) (1997). Korjattu online-versio: (2006–) ”heteropolysakkaridi (heteroglykaani)”.
Matthews, C. E .; K. E. Van Holde; K. G. Ahern (1999) Biokemia. 3. painos. Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-3066-6
N.A. Campbell (1996) Biology (4. painos). Benjamin Cummings NY. s. 23 ISBN 0-8053-1957-3
”Ruokavalion saanti energiaa, hiilihydraattia, kuitua, rasvaa, rasvahappoja, kolesterolia, proteiinia ja aminohappoja (makroelementtejä) (2005), luku 7 : Ravinnollinen, toiminnallinen ja kokonaiskuitu ”(PDF). Yhdysvaltain maatalousministeriö, Kansallinen maatalouskirjasto ja Kansallinen tiedeakatemia, Lääketieteen laitos, Elintarvike- ja ravitsemuslautakunta Arkistoitu alkuperäisestä (PDF) 2011-10-27.
Eastwood M, Kritchevsky D (2005). ”Ravintokuitu: miten pääsimme sinne missä olemme?”. Annu Rev Nutr. 25: 1–8. doi: 10.1146 / annurev.nutr.25.121304.131658. PMID 16011456.
Anderson JW, Baird P, Davis RH et ai. (2009). ”Ravintokuidun terveysvaikutukset” (PDF). Nutr Rev. 67 (4): 188–205. doi: 10.1111 / j.1753-4887.2009.00189.x. PMID 19335713.
Weickert MO, Pfeiffer AF (2008). ”Ravintokuitujen ja muiden kuluttavien aineiden metaboliset vaikutukset ja diabeteksen ehkäisy”. J Nutr. 138 (3): 439–42. doi: 10.1093 / jn / 138.3.439. PMID 18287346.
”Tieteellinen lausunto hiilihydraattien ja ravintokuitujen ruokavalion vertailuarvoista”. EFSA-lehti. 8 (3): 1462. 25. maaliskuuta 2010. doi: 10.2903 / j.efsa.2010.1462.
Jones PJ, Varady KA (2008). ”Määritetäänkö funktionaalisilla elintarvikkeilla uudelleen ravitsemukselliset vaatimukset?” Appl Physiol Nutr Metab. 33 (1): 118–23. doi: 10.1139 / H07-134. PMID 18347661. Arkistoitu alkuperäisestä (PDF) 2011-10-13.
Anatomia ja fysiologia. Saladin, Kenneth S.McGraw-Hill, 2007.
”Eläintärkkelys”. Merriam Webster. Haettu 11. toukokuuta 2014.
Campbell, Neil A .; Brad Williamson; Robin J.Heyden (2006). Biologia: Elämän tutkiminen. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-250882-6.
Moses SW, Bashan N, Gutman A (joulukuu 1972). ”Glykogeenimetabolia normaalissa punasolussa”. Veri. 40 (6): 836–43. PMID 5083874.
INGERMANN, ROLFF L .; NEitsy, GARTH L. (20. tammikuuta 1987). ”Glykogeenipitoisuus ja glukoosin vapautuminen Sipunculan Worm Themiste Dyscritan punasoluista” (PDF). Journal of Experimental Biology. Journal of Experimental Biology. Haettu 21. heinäkuuta 2017.
Miwa I, Suzuki S (marraskuu 2002). ”Parantunut glykogeenin määrällinen määritys erytrosyytteissä”. Kliinisen biokemian vuosikirjat. 39 (Pt 6): 612–3. doi: 10.1258 / 000456302760413432. PMID 12564847.
Sivu 12 julkaisussa: Liikuntafysiologia: energia, ravitsemus ja ihmisen suorituskyky, kirjoittanut William D. McArdle, Frank I. Katch, Victor L. Katch, painos: 6, kuvitettu, Julkaisija Lippincott Williams & Wilkins, 2006, ISBN 0-7817-4990-5, ISBN 978-0-7817-4990-9, 1068 sivua
Mendis, M; Simsek, S (15. joulukuuta 2014). ”Arabinoksylaanit ja ihmisten terveys”. Ruoka-hydrokolloidit. 42: 239–243. doi: 10.1016 / j.foodhyd.2013.07.022.
Welaanikumin viskositeetti vs. pitoisuus vedessä. ”Arkistoitu kopio”. Arkistoitu alkuperäisestä 18.07.2011. Haettu 2.10.2009.
Guo H, Yi W, Song JK, Wang PG (2008). ”Nykyinen käsitys mikrobipolysakkaridien biosynteesistä”. Curr Top Med Chem. 8 (2): 141–51. doi: 10.2174 / 156802608783378873. PMID 18289083.
Cornelis P (toimittaja) (2008). Pseudomonas: Genomiikka ja molekyylibiologia (1. painos). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-19-6.
Ulkoiset linkit
- Polysakkaridirakenne
- Polysakkaridien sovellukset ja kaupalliset lähteet
- Eurooppalainen polysakkaridiverkosto huippuosaamista