ベストアンサー
多糖類
は、グリコシド結合によって結合された単糖ユニットの長鎖で構成される高分子炭水化物分子であり、加水分解すると、構成要素である単糖またはオリゴ糖を生成します。それらは、線形から高度に分岐したものまで構造が異なります。例としては、デンプンやグリコーゲンなどの貯蔵多糖類、セルロースやキチンなどの構造多糖類があります。
多糖類は非常に不均一であることが多く、繰り返し単位がわずかに変更されています。構造に応じて、これらの高分子は、単糖の構成要素とは異なる特性を持つことができます。それらは無定形であるか、水に不溶性でさえあるかもしれません。[1]多糖中のすべての単糖が同じタイプの場合、その多糖はホモ多糖またはホモグリカンと呼ばれますが、複数のタイプの単糖が存在する場合、それらはヘテロ多糖またはヘテログリカンと呼ばれます。
天然の糖は一般に一般式（CH2O）nの単糖と呼ばれる単純な炭水化物。nは3以上です。単糖の例としては、グルコース、フルクトース、グリセルアルデヒドがあります。一方、多糖の一般式はCx（H2O）yで、xは通常200〜2500の大きな数値です。ポリマー骨格の繰り返し単位が6炭素単糖の場合、よくあることですが、一般式は（C6H10O5）nに簡略化され、通常は40≤n≤3000です。
原則として、多糖類には10を超える単糖単位が含まれますが、オリゴ糖には3つが含まれます。 10単糖単位まで;ただし、正確なカットオフは、慣例によって多少異なります。多糖類は生物学的ポリマーの重要なクラスです。生物におけるそれらの機能は、通常、構造または貯蔵に関連しています。デンプン（グルコースのポリマー）は、植物の貯蔵多糖類として使用され、アミロースと分岐アミロペクチンの両方の形で見られます。動物では、構造的に類似したグルコースポリマーは、「動物デンプン」と呼ばれることもある、より密に分岐したグリコーゲンです。グリコーゲンの特性により、代謝が速くなり、動く動物の活動的な生活に適しています。
セルロースとキチンは構造多糖類の例です。セルロースは、植物や他の生物の細胞壁に使用されます。地球上で最も豊富な有機分子であると言われています。[5]紙や繊維産業で重要な役割を果たしているなど、多くの用途があり、（ビスコースプロセスを介して）ラヨンを生産するための原料として使用されています。酢酸セルロース、セルロイド、ニトロセルロースキチンは似たような構造ですが、窒素を含む側枝があり、強度が増しています。節足動物の外骨格や一部の真菌の細胞壁に見られます。また、外科用糸など、さまざまな用途があります。 。多糖類には、セルロースまたはラミナリン、クリソラミナリン、キシラン、アラビノキシラン、マンナン、フコイダン、ガラクトマンナンも含まれます。
機能
構造
Nutritio n多糖類は一般的なエネルギー源です。多くの生物は、デンプンをブドウ糖に簡単に分解することができます。ただし、ほとんどの生物は、セルロースやキチンやアラビノキシランなどの他の多糖類を代謝できません。これらの炭水化物の種類は、一部の細菌や原生生物によって代謝される可能性があります。たとえば、反芻動物やシロアリは微生物を使用してセルロースを処理します。
これらの複雑な多糖類は消化しにくいものですが、人間にとって重要な食事要素を提供します。食物繊維と呼ばれるこれらの炭水化物は、他の利点の中でも特に消化を促進します。食物繊維の主な作用は、消化管の内容物の性質を変え、他の栄養素や化学物質が吸収される方法を変えることです。可溶性繊維は小腸の胆汁酸に結合し、体内に侵入しにくくします。これにより、血中のコレステロール値が低下します。水溶性食物繊維はまた、糖の吸収を弱め、食べた後の糖反応を減らし、血中脂質レベルを正常化し、結腸で発酵すると、幅広い生理学的活性を持つ副産物として短鎖脂肪酸を生成します（以下で説明）。不溶性繊維は糖尿病リスクの低下に関連していますが、これが発生するメカニズムは不明です。
必須の主要栄養素としてまだ正式に提案されていませんが（2005年現在）、食物繊維はそれでも食事にとって重要であると見なされています、多くの先進国の規制当局が繊維摂取量の増加を推奨しています。
貯蔵多糖類
でんぷん
でんぷんは、グルコピラノース単位がアルファ結合で結合しているグルコースポリマーです。アミロース（15〜20％）とアミロペクチン（80〜85％）の混合物で構成されています。アミロースは数百のグルコース分子の線形鎖で構成され、アミロペクチンは数千のグルコース単位で構成される分岐分子です（24〜30のグルコース単位のすべての鎖はアミロペクチンの1単位です）。でんぷんは水に溶けません。それらは、アルファ結合（グリコシド結合）を切断することによって消化することができます。人間も動物もアミラーゼを持っているので、でんぷんを消化することができます。ジャガイモ、米、小麦、トウモロコシは、人間の食事におけるデンプンの主要な供給源です。でんぷんの形成は、植物がブドウ糖を貯蔵する方法です。
グリコーゲン
グリコーゲンは二次エネルギーとして機能します-一次エネルギー貯蔵は脂肪組織に保持され、動物および真菌細胞における長期エネルギー貯蔵。グリコーゲンは主に肝臓と筋肉によって作られますが、脳と胃の中のグリコーゲン合成によって作られることもあります。
グリコーゲンは、植物のブドウ糖ポリマーであるデンプンに類似しており、動物と呼ばれることもあります。澱粉[13]はアミロペクチンと同様の構造を持っていますが、澱粉よりも広範囲に分岐してコンパクトです。グリコーゲンは、α（1→6）結合した分岐を持つα（1→4）グリコシド結合のポリマーです。グリコーゲンは、多くの細胞タイプのサイトゾル/細胞質に顆粒の形で見られ、グルコースサイクルで重要な役割を果たしています。グリコーゲンは、ブドウ糖の突然の必要性を満たすために迅速に動員できるエネルギー貯蔵庫を形成しますが、トリグリセリド（脂質）よりもコンパクトではなく、エネルギー貯蔵庫としてすぐに利用できます。
肝臓肝細胞では、グリコーゲンは、食事の直後に新鮮な体重の最大8パーセント（成人では100〜120 g）を構成する可能性があります。肝臓に貯蔵されているグリコーゲンだけが他の臓器にアクセスできるようになります。筋肉では、グリコーゲンは筋肉量の1〜2パーセントの低濃度で見られます。体内、特に筋肉、肝臓、赤血球内に蓄積されるグリコーゲンの量は、身体活動、基礎代謝率、断続的断食などの食習慣によって異なります。少量のグリコーゲンが腎臓に見られ、脳や白血球の特定のグリア細胞にはさらに少量が見られます。子宮はまた、妊娠中にグリコーゲンを貯蔵して胚に栄養を与えます。
グリコーゲンは、グルコース残基の分岐鎖で構成されています。肝臓や筋肉に蓄えられます。
動物のエネルギー貯蔵庫です。
動物の体に蓄えられる炭水化物の主な形態です。
水に溶けません。ヨウ素と混合すると赤褐色になります。
加水分解するとブドウ糖も生成します。
構造多糖類
アラビノキシラン
アラビノキシランは植物の一次細胞壁と二次細胞壁の両方に見られ、2つの糖の共重合体です。 ：アラビノースとキシロース。それらはまた、人間の健康に有益な効果をもたらす可能性があります。
セルロース
植物の構造成分は、主にセルロース。木材は主にセルロースとリグニンですが、紙と綿はほぼ純粋なセルロースです。セルロースは、ベータ結合によって結合された繰り返しのグルコース単位で作られたポリマーです。人間や多くの動物は、ベータ結合を切断する酵素を欠いているため、セルロースを消化しません。シロアリなどの特定の動物は、酵素を持っているバクテリアが腸内に存在するため、セルロースを消化することができます。セルロースは水に溶けません。ヨウ素と混ぜても変色しません。加水分解すると、グルコースが生成されます。自然界で最も豊富な炭水化物です。
キチン
キチンは、多くの天然高分子の1つです。外骨格など、多くの動物の構造要素を形成します。時間の経過とともに、自然環境で生分解されます。その分解は、キチナーゼと呼ばれる酵素によって触媒され、細菌や真菌などの微生物によって分泌され、いくつかの植物によって生成される可能性があります。これらの微生物のいくつかは、キチンの分解からの単糖に対する受容体を持っています。キチンが検出されると、グリコシド結合を切断して単糖とアンモニアに変換する酵素を生成します。
化学的には、キチンはキトサン（より水溶性の高い誘導体）と密接に関連しています。キチンの）。また、グルコース誘導体の長い非分岐鎖であるという点で、セルロースと密接に関連しています。どちらの材料も構造と強度に寄与し、生物を保護します。
ペクチン
ペクチンは、複雑な多糖類のファミリーであり、 1,4-結合したα-D-ガラクトシルウロン酸残基を含みます。それらは、ほとんどの主要な細胞壁と陸生植物の非木質部分に存在します。
酸性多糖類
酸性多糖類は、カルボキシル基、リン酸基、および/または硫酸エステル基を含む多糖類です。
莢膜多糖類
病原性細菌は通常、粘液のような厚い多糖類の層を生成します。この「カプセル」は、細菌表面の抗原タンパク質を覆い隠します。そうしないと、免疫反応を引き起こし、それによって細菌の破壊につながります。莢膜多糖類は水溶性で、一般的に酸性であり、分子量は100〜2000kDaのオーダーです。それらは線形であり、1〜6個の単糖の規則的に繰り返されるサブユニットで構成されています。非常に大きな構造的多様性があります。ほぼ200の異なる多糖類が大腸菌だけで生産されています。莢膜多糖類の混合物は、抱合型または天然のいずれかでワクチンとして使用されます。
細菌や真菌や藻類を含む他の多くの微生物は、多糖類を分泌して表面に付着し、乾燥を防ぎます。人間は、これらの多糖類のいくつかを、キサンタンガム、デキストラン、ウェランガム、ジェランガム、ジウタンガム、プルランなどの有用な製品に開発しました。
これらの多糖類のほとんどは、水に溶解すると有用な粘弾性特性を示します。非常に低いレベル。これにより、食品、ローション、クリーナー、塗料など、日常生活で使用されるさまざまな液体が静止すると粘性になりますが、かき混ぜたり振ったり、注いだり、拭いたり、ブラッシングしたりしてわずかなせん断を加えると、はるかに流動性が高くなります。この特性は、擬塑性またはずり流動化と呼ばれます。このような問題の研究はレオロジーと呼ばれます。
多糖類の水溶液だけでも、攪拌すると奇妙な挙動を示します。攪拌が停止した後、溶液は最初は運動量のために渦を巻き続け、その後、次の理由で停止します。粘度を上げ、一時的に方向を逆にしてから停止します。この反動は、以前は溶液中で引き伸ばされて弛緩状態に戻った多糖鎖の弾性効果によるものです。
細胞表面の多糖は、細菌の生態学と生理学においてさまざまな役割を果たします。それらは、細胞壁と環境の間の障壁として機能し、宿主と病原体の相互作用を仲介し、バイオフィルムの構造成分を形成します。これらの多糖類はヌクレオチド活性化前駆体（ヌクレオチド糖と呼ばれる）から合成され、ほとんどの場合、完成したポリマーの生合成、組み立て、輸送に必要なすべての酵素は、生物のゲノム内の専用クラスターに編成された遺伝子によってコードされます。リポ多糖は、外膜の完全性において重要な構造的役割を果たし、宿主と病原体の相互作用の重要なメディエーターであるため、最も重要な細胞表面多糖の1つです。
Aを作る酵素-バンド（ホモポリマー）およびBバンド（ヘテロポリマー）のO抗原が特定され、代謝経路が定義されています。エキソポリサッカライドアルギン酸塩は、β-1,4-結合したD-マンヌロン酸とL-グルロン酸残基の線状共重合体であり、後期嚢胞性線維症のムコイド表現型の原因です。 pelおよびpsl遺伝子座は、バイオフィルム形成に重要であることがわかっているエキソポリサッカライドもコードする、最近発見された2つの遺伝子クラスターです。ラムノリピッドは、その産生が転写レベルで厳密に調節されているバイオサーファクタントですが、それが病気で果たす正確な役割は現在よく理解されていません。特にピリンとフラジェリンのタンパク質のグリコシル化は、2007年頃からいくつかのグループによって研究の焦点となり、細菌感染時の接着と浸潤に重要であることが示されています。
多糖類の化学的同定試験
過ヨウ素酸-シッフ染色
これセクションはソースを引用していません。信頼できる情報源に引用を追加して、このセクションの改善にご協力ください。調達されていない資料は、異議を申し立てられ、削除される場合があります。 （2013年3月）（このテンプレートメッセージを削除する方法とタイミングを学ぶ）
保護されていないビシナルジオールまたはアミノ糖を含む多糖類（つまり、一部のOH基がアミンに置き換えられている）は、過ヨウ素酸シッフ染色（PAS）陽性を示します。 。 PASで染色される多糖類のリストは長いです。上皮由来のムチンはPASで染色されますが、結合組織由来のムチンは酸性置換が非常に多いため、PASと反応するのに十分なグリコールまたはアミノアルコール基が残っていません。
関連項目
- グリカン
- オリゴ糖の命名法
- 多糖カプセル化細菌
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外部リンク
- 多糖構造
- 多糖類のアプリケーションと商用ソース
- ヨーロッパの多糖類ネットワークオブエクセレンス