Najlepsza odpowiedź
Polisacharydy
są polimerycznymi cząsteczkami węglowodanów składającymi się z długich łańcuchów jednostek monosacharydowych połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi, które po hydrolizie dają składowe monosacharydy lub oligosacharydy. Mają strukturę od liniowej do silnie rozgałęzionej. Przykłady obejmują polisacharydy magazynowe, takie jak skrobia i glikogen, oraz polisacharydy strukturalne, takie jak celuloza i chityna.
Polisacharydy są często dość niejednorodne i zawierają niewielkie modyfikacje powtarzającej się jednostki. W zależności od struktury, te makrocząsteczki mogą mieć inne właściwości niż ich monosacharydowe elementy budulcowe. Mogą być bezpostaciowe lub nawet nierozpuszczalne w wodzie. [1] Gdy wszystkie monosacharydy w polisacharydzie są tego samego typu, polisacharyd nazywany jest homopolisacharydem lub homoglikanem, ale gdy występuje więcej niż jeden typ monosacharydu, nazywa się je heteropolisacharydami lub heteroglikanami.
Naturalne sacharydy są na ogół proste węglowodany zwane monosacharydami o wzorze ogólnym (CH2O) n, gdzie n wynosi trzy lub więcej. Przykładami monosacharydów są glukoza, fruktoza i gliceraldehyd. Tymczasem polisacharydy mają ogólny wzór Cx (H2O) y, gdzie x jest zwykle dużą liczbą między 200 a 2500. Gdy powtarzającymi się jednostkami w szkielecie polimerowym są sześciowęglowe monosacharydy , jak to często bywa, ogólny wzór upraszcza się do (C6H10O5) n, gdzie zazwyczaj 40≤n≤3000.
Z reguły polisacharydy zawierają więcej niż dziesięć jednostek monosacharydowych, podczas gdy oligosacharydy zawierają trzy do dziesięciu jednostek monosacharydowych; ale dokładna wartość odcięcia różni się nieco w zależności od konwencji. Polisacharydy są ważną klasą polimerów biologicznych. Ich funkcja w organizmach żywych jest zwykle związana ze strukturą lub magazynowaniem. Skrobia (polimer glukozy) jest wykorzystywana jako magazynujący polisacharyd w roślinach, występująca zarówno w postaci amylozy, jak i rozgałęzionej amylopektyny. U zwierząt strukturalnie podobnym polimerem glukozy jest glikogen o gęstszym rozgałęzieniu, czasami nazywany „skrobią zwierzęcą”. Właściwości glikogenu pozwalają na szybszy metabolizm, co odpowiada aktywnemu życiu zwierząt w ruchu.
Celuloza i chityna to przykłady strukturalnych polisacharydów. Celuloza jest stosowana w ścianach komórkowych roślin i innych organizmów, i jest uważany za najbardziej rozpowszechnioną cząsteczkę organiczną na Ziemi. [5] Ma wiele zastosowań, takich jak znacząca rola w przemyśle papierniczym i tekstylnym oraz jest wykorzystywana jako surowiec do produkcji sztucznego jedwabiu (w procesie wiskozowym), octan celulozy, celuloid i nitroceluloza. Chityna ma podobną strukturę, ale ma boczne rozgałęzienia zawierające azot, co zwiększa jej wytrzymałość. Występuje w egzoszkieletach stawonogów i ścianach komórkowych niektórych grzybów. Ma również wiele zastosowań, w tym nici chirurgiczne . Polisacharydy obejmują również kalozę lub laminarynę, chryzolaminarynę, ksylan, arabinoksylan, mannan, fukoidan i galaktomannan.
Funkcja
Struktura
Nutritio n Polisacharydy są powszechnymi źródłami energii. Wiele organizmów może łatwo rozłożyć skrobię na glukozę; jednak większość organizmów nie może metabolizować celulozy lub innych polisacharydów, takich jak chityna i arabinoksylany. Te rodzaje węglowodanów mogą być metabolizowane przez niektóre bakterie i protisty. Na przykład przeżuwacze i termity wykorzystują mikroorganizmy do przetwarzania celulozy.
Mimo że te złożone polisacharydy są mało strawne, dostarczają one ważnych składników żywieniowych dla ludzi. Nazywane błonnikiem pokarmowym, węglowodany te między innymi poprawiają trawienie. Głównym działaniem błonnika pokarmowego jest zmiana charakteru treści przewodu pokarmowego oraz zmiana sposobu wchłaniania innych składników odżywczych i chemikaliów. Błonnik rozpuszczalny wiąże się z kwasami żółciowymi w jelicie cienkim, zmniejszając ich prawdopodobieństwo przedostania się do organizmu; to z kolei obniża poziom cholesterolu we krwi. Rozpuszczalny błonnik również osłabia wchłanianie cukru, zmniejsza reakcję cukrową po jedzeniu, normalizuje poziom lipidów we krwi, a po sfermentowaniu w okrężnicy wytwarza krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe jako produkty uboczne o szerokim zakresie aktywności fizjologicznej (omówienie poniżej). Chociaż nierozpuszczalny błonnik wiąże się ze zmniejszonym ryzykiem cukrzycy, mechanizm, dzięki któremu to zachodzi, jest nieznany.
Błonnik pokarmowy, który nie został jeszcze oficjalnie zaproponowany jako niezbędny makroskładnik odżywczy (od 2005 r.), Jest uważany za ważny w diecie , a organy regulacyjne w wielu krajach rozwiniętych zalecają zwiększenie spożycia błonnika.
Przechowywanie polisacharydów
Skrobia
Skrobia to polimer glukozy, w którym jednostki glukopiranozy są połączone wiązaniami alfa. Składa się z mieszaniny amylozy (15–20\%) i amylopektyny (80–85\%).Amyloza składa się z liniowego łańcucha kilkuset cząsteczek glukozy, a amylopektyna to rozgałęziona cząsteczka zbudowana z kilku tysięcy jednostek glukozy (każdy łańcuch 24–30 jednostek glukozy to jedna jednostka amylopektyny). Skrobie są nierozpuszczalne w wodzie. Mogą być trawione przez zerwanie wiązań alfa (wiązań glikozydowych). Zarówno ludzie, jak i zwierzęta mają amylazy, dzięki czemu mogą trawić skrobie. Ziemniak, ryż, pszenica i kukurydza są głównymi źródłami skrobi w diecie człowieka. Formowanie się skrobi to sposób, w jaki rośliny przechowują glukozę.
Glikogen
Glikogen służy jako wtórna termin magazynowanie energii w komórkach zwierząt i grzybów, przy czym pierwotne zapasy energii są utrzymywane w tkance tłuszczowej. Glikogen jest wytwarzany głównie przez wątrobę i mięśnie, ale może być również wytwarzany przez glikogenezę w mózgu i żołądku.
Glikogen jest analogiczny do skrobi, polimeru glukozy występującego w roślinach i czasami jest określany jako zwierzęcy skrobia, [13] o strukturze podobnej do amylopektyny, ale bardziej rozgałęziona i zbita niż skrobia. Glikogen jest polimerem wiązań α (1 → 4) glikozydowych połączonych rozgałęzieniami połączonymi wiązaniami α (1 → 6). Glikogen występuje w postaci granulek w cytozolu / cytoplazmie w wielu typach komórek i odgrywa ważną rolę w cyklu glukozowym. Glikogen tworzy rezerwę energii, którą można szybko zmobilizować, aby zaspokoić nagłe zapotrzebowanie na glukozę, ale jest ona mniej zwarta i łatwiej dostępna jako rezerwa energii niż trójglicerydy (lipidy).
W hepatocytach wątroby, glikogen może stanowić do ośmiu procent (100–120 g u osoby dorosłej) masy świeżej zaraz po posiłku. Tylko glikogen zmagazynowany w wątrobie może być udostępniony innym narządom. W mięśniach glikogen znajduje się w niskim stężeniu od jednego do dwóch procent masy mięśniowej. Ilość glikogenu zmagazynowanego w organizmie – zwłaszcza w mięśniach, wątrobie i krwinkach czerwonych – zmienia się w zależności od aktywności fizycznej, podstawowego tempa metabolizmu i nawyków żywieniowych, takich jak przerywany post. Niewielkie ilości glikogenu znajdują się w nerkach, a jeszcze mniejsze w niektórych komórkach glejowych mózgu i białych krwinkach. Macica przechowuje glikogen również podczas ciąży, aby odżywić zarodek.
Glikogen składa się z rozgałęzionego łańcucha reszt glukozy. Jest przechowywany w wątrobie i mięśniach.
Jest to zapas energii dla zwierząt.
Jest to główna forma węglowodanów magazynowanych w organizmie zwierzęcia.
jest nierozpuszczalny w wodzie. Po zmieszaniu z jodem zmienia kolor na brązowo-czerwony.
Podczas hydrolizy daje również glukozę.
Strukturalne polisacharydy
Arabinoksylany
Arabinoksylany występują zarówno w pierwotnych, jak i wtórnych ścianach komórkowych roślin i są kopolimerami dwóch cukrów : arabinoza i ksyloza. Mogą również mieć korzystny wpływ na zdrowie człowieka.
Celuloza
Strukturalne składniki roślin powstają głównie z celuloza. Drewno składa się głównie z celulozy i ligniny, podczas gdy papier i bawełna to prawie czysta celuloza. Celuloza to polimer zbudowany z powtarzających się jednostek glukozy połączonych ze sobą wiązaniami beta. Ludziom i wielu zwierzętom brakuje enzymu rozbijającego wiązania beta, więc nie trawią celulozy. Niektóre zwierzęta, takie jak termity, mogą trawić celulozę, ponieważ bakterie posiadające enzym są obecne w ich jelitach. Celuloza jest nierozpuszczalna w wodzie. Nie zmienia koloru po zmieszaniu z jodem. Podczas hydrolizy wytwarza glukozę. Jest to najobficiej występujący w naturze węglowodan.
Chityna
Chityna jest jednym z wielu naturalnie występujących polimerów. Stanowi składnik strukturalny wielu zwierząt, takich jak egzoszkielety. Z biegiem czasu ulega biodegradacji w środowisku naturalnym. Jego rozpad może być katalizowany przez enzymy zwane chitynazami, wydzielane przez mikroorganizmy, takie jak bakterie i grzyby, a wytwarzane przez niektóre rośliny. Niektóre z tych mikroorganizmów mają receptory na cukry proste pochodzące z rozkładu chityny. Jeśli wykryta zostanie chityna, wytwarzają enzymy, które ją trawią, rozszczepiając wiązania glikozydowe, aby przekształcić ją w cukry proste i amoniak.
Pod względem chemicznym chityna jest blisko spokrewniona z chitozanem (pochodną bardziej rozpuszczalną w wodzie chityny). Jest również blisko spokrewniony z celulozą, ponieważ jest długim nierozgałęzionym łańcuchem pochodnych glukozy. Oba materiały zapewniają strukturę i siłę, chroniąc organizm.
Pektyny
Pektyny to rodzina złożonych polisacharydów, które zawierają reszty kwasu α-D-galaktozylouronowego połączonymi wiązaniami 1,4. Występują w większości pierwotnych ścian komórkowych oraz w niedrzewnych częściach roślin lądowych.
Kwasowe polisacharydy
Kwasowe polisacharydy to polisacharydy zawierające grupy karboksylowe, grupy fosforanowe i / lub grupy estrów kwasu siarkowego.
Bakteryjne polisacharydy otoczkowe
Patogenne bakterie zwykle wytwarzają grubą, podobną do śluzu warstwę polisacharydu. Ta „kapsułka” maskuje białka antygenowe na powierzchni bakterii, które w innym przypadku wywołałyby odpowiedź immunologiczną, a tym samym doprowadziłyby do zniszczenia bakterii. Polisacharydy otoczkowe są rozpuszczalne w wodzie, zwykle kwaśne i mają masę cząsteczkową rzędu 100–2000 kDa. Są liniowe i składają się z regularnie powtarzających się podjednostek od jednego do sześciu monosacharydów. Istnieje ogromna różnorodność strukturalna; prawie dwieście różnych polisacharydów jest wytwarzanych przez samą E. coli. Jako szczepionki stosuje się mieszaniny polisacharydów otoczkowych, sprzężone lub natywne.
Bakterie i wiele innych drobnoustrojów, w tym grzyby i glony, często wydzielają polisacharydy, aby pomóc im przylegać do powierzchni i zapobiegać ich wysychaniu. Ludzie rozwinęli niektóre z tych polisacharydów w przydatne produkty, w tym gumę ksantanową, dekstran, gumę welan, gumę gellan, gumę diutan i pullulan.
Większość z tych polisacharydów wykazuje przydatne właściwości lepkosprężyste po rozpuszczeniu w wodzie w temperaturze bardzo niskie poziomy. To sprawia, że różne płyny używane w życiu codziennym, takie jak niektóre potrawy, płyny, środki czyszczące i farby, stają się lepkie w stanie stacjonarnym, ale znacznie bardziej sypkie, gdy nawet lekkie ścinanie jest stosowane przez mieszanie lub wstrząsanie, polewanie, wycieranie lub szczotkowanie. Ta właściwość nazywa się pseudoplastycznością lub zmniejszaniem się lepkości pod wpływem ścinania; badanie takich kwestii nazywa się reologią.
Wodne roztwory samego polisacharydu zachowują się dziwnie podczas mieszania: po ustaniu mieszania roztwór początkowo nadal wiruje z powodu pędu, a następnie zwalnia do zatrzymania z powodu lepkość i zmienia kierunek na krótko przed zatrzymaniem. Ten odrzut jest spowodowany elastycznym działaniem łańcuchów polisacharydowych, uprzednio rozciągniętych w roztworze, powracających do stanu rozluźnienia.
Polisacharydy na powierzchni komórki odgrywają różnorodną rolę w ekologii i fizjologii bakterii. Służą jako bariera między ścianą komórkową a środowiskiem, pośredniczą w interakcjach gospodarz-patogen i tworzą strukturalne komponenty biofilmów. Te polisacharydy są syntetyzowane z prekursorów aktywowanych nukleotydami (zwanych cukrami nukleotydowymi) i, w większości przypadków, wszystkie enzymy niezbędne do biosyntezy, składania i transportu gotowego polimeru są kodowane przez geny zorganizowane w dedykowane klastry w obrębie genomu organizmu. Lipopolisacharyd jest jednym z najważniejszych polisacharydów na powierzchni komórki, ponieważ odgrywa kluczową rolę strukturalną w integralności błony zewnętrznej, a także jest ważnym mediatorem interakcji między gospodarzem a patogenem.
Enzymy tworzące białko A Zidentyfikowano antygeny O-pasmowe (homopolimeryczne) i pasma B (heteropolimeryczne) oraz zdefiniowano szlaki metaboliczne. Alginian egzopolisacharydu jest liniowym kopolimerem kwasu D-mannuronowego połączonego wiązaniem β-1,4 i reszt kwasu L-guluronowego i jest odpowiedzialny za fenotyp śluzowaty w późnym stadium mukowiscydozy. Loci pel i psl to dwa niedawno odkryte klastry genów, które również kodują egzopolisacharydy, które okazały się ważne dla tworzenia biofilmu. Ramnolipid jest biosurfaktantem, którego produkcja jest ściśle regulowana na poziomie transkrypcji, ale dokładna rola, jaką odgrywa w chorobie, nie jest obecnie dobrze poznana. Glikozylacja białek, szczególnie piliny i flageliny, stała się przedmiotem badań kilku grup od około 2007 roku i wykazano, że jest ważna dla adhezji i inwazji podczas infekcji bakteryjnych.
Chemiczne testy identyfikacyjne polisacharydów
Barwienie nadjodowe kwasem Schiffa
To sekcja nie cytuje żadnych źródeł. Pomóż ulepszyć tę sekcję, dodając cytaty do wiarygodnych źródeł. Materiały niezamówione mogą zostać zakwestionowane i usunięte. (Marzec 2013) (Dowiedz się, jak i kiedy usunąć ten szablon wiadomości)
Polisacharydy z niezabezpieczonymi wicynalnymi diolami lub aminocukrami (tj. Niektóre grupy OH zastąpione aminami) dają dodatni wynik barwienia kwasem nadjodowym (PAS) . Lista polisacharydów wybarwiających się PAS jest długa. Chociaż mucyny pochodzenia nabłonkowego barwią się PAS, mucyny pochodzące z tkanki łącznej mają tak wiele podstawień kwasowych, że nie mają wystarczającej ilości grup glikolowych lub aminoalkoholowych, aby reagować z PAS.
Zobacz także
- Glikan
- Nomenklatura oligosacharydów
- Bakterie otoczkowane polisacharydami
Referencje
Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M (1999). Podstawy glikobiologii. Cold Spring Har J. Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN 0-87969-560-9.
IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, wyd. („Złota Księga”) (1997). Wersja poprawiona online: (2006–) „homopolisacharyd (homoglikan)”.
IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, wyd. („Złota Księga”) (1997). Wersja poprawiona online: (2006–) „heteropolisacharyd (heteroglikan)”.
Matthews, C. E .; K. E. Van Holde; K. G. Ahern (1999) Biochemistry. III edycja. Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-3066-6
N.A. Campbell (1996) Biology (wydanie 4). Benjamin Cummings NY. s. 23 ISBN 0-8053-1957-3
„Referencyjne wartości spożycia energii, węglowodanów, błonnika, tłuszczu, kwasów tłuszczowych, cholesterolu, białka i aminokwasów (makroskładniki odżywcze) (2005), rozdział 7 : Błonnik dietetyczny, funkcjonalny i całkowity ”(PDF). Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych, Narodowa Biblioteka Rolnicza i Narodowa Akademia Nauk, Instytut Medycyny, Rada ds. Żywności i Żywienia. Zarchiwizowane od oryginału (PDF) 27.10.2011.
Eastwood M, Kritchevsky D (2005). „Błonnik pokarmowy: jak dotarliśmy tam, gdzie jesteśmy?”. Annu Rev Nutr. 25: 1–8. doi: 10.1146 / annurev.nutr.25.121304.131658. PMID 16011456.
Anderson JW, Baird P, Davis RH, et al. (2009). „Korzyści zdrowotne wynikające z błonnika pokarmowego” (PDF). Nutr Rev. 67 (4): 188–205. doi: 10.1111 / j.1753-4887.2009.00189.x. PMID 19335713.
Weickert MO, Pfeiffer AF (2008). „Efekty metaboliczne błonnika pokarmowego i innych substancji, które powodują cukrzycę i zapobiegają jej”. J Nutr. 138 (3): 439–42. doi: 10.1093 / jn / 138.3.439. PMID 18287346.
„Opinia naukowa w sprawie referencyjnych wartości dietetycznych dla węglowodanów i błonnika pokarmowego”. Dziennik EFSA. 8 (3): 1462. Marzec 25, 2010. doi: 10.2903 / j.efsa.2010.1462.
Jones PJ, Varady KA (2008). „Czy żywność funkcjonalna na nowo definiuje wymagania żywieniowe?”. Appl Physiol Nutr Metab. 33 (1): 118–23. doi: 10,1139 / H07-134. PMID 18347661. Zarchiwizowane od oryginału (PDF) 13.10.2011.
Anatomia i fizjologia. Saladin, Kenneth S. McGraw-Hill, 2007.
„Skrobia zwierzęca”. Merriam Webster. Pobrano 11 maja 2014 r.
Campbell, Neil A .; Brad Williamson; Robin J. Heyden (2006). Biologia: odkrywanie życia. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-250882-6.
Moses SW, Bashan N, Gutman A (grudzień 1972). „Metabolizm glikogenu w normalnych krwinkach czerwonych”. Krew. 40 (6): 836–43. PMID 5083874.
INGERMANN, ROLFF L .; VIRGIN, GARTH L. (20 stycznia 1987). „Zawartość glikogenu i uwalnianie glukozy z czerwonych krwinek robaka Sipunculan Themiste Dyscrita” (PDF). Journal of Experimental Biology. Journal of Experimental Biology. Pobrano 21 lipca 2017 r.
Miwa I, Suzuki S (listopad 2002). „Ulepszony ilościowy test glikogenu w erytrocytach”. Annals of Clinical Biochemistry. 39 (Pt 6): 612–3. doi: 10.1258 / 000456302760413432. PMID 12564847.
Strona 12 w: Fizjologia ćwiczeń: energia, odżywianie i wydajność człowieka, William D. McArdle, Frank I. Katch, Victor L. Katch, Wydanie: 6, zilustrowane, Wydane przez Lippincott Williams & Wilkins, 2006, ISBN 0-7817-4990-5, ISBN 978-0-7817-4990-9, 1068 stron
Mendis, M; Simsek, S (15 grudnia 2014). „Arabinoksylany a zdrowie człowieka”. Hydrokoloidy spożywcze. 42: 239–243. doi: 10.1016 / j.foodhyd.2013.07.022.
Lepkość gumy Welan a stężenie w wodzie. „Zarchiwizowana kopia”. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2011-07-18. Źródło: 02.10.2009.
Guo H, Yi W, Song JK, Wang PG (2008). „Aktualna wiedza na temat biosyntezy polisacharydów drobnoustrojów”. Curr Top Med Chem. 8 (2): 141–51. doi: 10.2174 / 156802608783378873. PMID 18289083.
Cornelis P (redaktor) (2008). Pseudomonas: Genomics and Molecular Biology (1st ed.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-19-6.
Linki zewnętrzne
- Struktura polisacharydów
- Zastosowania i komercyjne źródła polisacharydów
- Europejska Sieć Doskonałości Polisacharydów