Bästa svaret
Polysackarider
är polymera kolhydratmolekyler som består av långa kedjor av monosackaridenheter bundna samman av glykosidbindningar och ger vid hydrolys de ingående monosackariderna eller oligosackariderna. De sträcker sig i struktur från linjär till starkt grenad. Exempel inkluderar lagringspolysackarider, såsom stärkelse och glykogen, och strukturella polysackarider, såsom cellulosa och kitin.
Polysackarider är ofta ganska heterogena och innehåller små modifieringar av den upprepande enheten. Beroende på struktur kan dessa makromolekyler ha distinkta egenskaper från sina monosackaridbyggstenar. De kan vara amorfa eller till och med olösliga i vatten. [1] När alla monosackariderna i en polysackarid är av samma typ kallas polysackariden en homopolysackarid eller homoglykan, men när mer än en typ av monosackarid är närvarande kallas de heteropolysackarider eller heteroglykaner.
Naturliga sackarider är i allmänhet av enkla kolhydrater som kallas monosackarider med allmän formel (CH2O) n där n är tre eller fler. Exempel på monosackarider är glukos, fruktos och glyceraldehyd. Polysackarider har under tiden en allmän formel av Cx (H2O) y där x vanligtvis är ett stort antal mellan 200 och 2500. När de upprepande enheterna i polymerkedjan är monokackarider med sex kol , som ofta är fallet, förenklar den allmänna formeln till (C6H10O5) n, där typiskt 40≤n≤3000.
Som tumregel innehåller polysackarider mer än tio monosackaridenheter, medan oligosackarider innehåller tre till tio monosackaridenheter; men den exakta gränsen varierar något enligt konventionen. Polysackarider är en viktig klass av biologiska polymerer. Deras funktion i levande organismer är vanligtvis antingen struktur- eller lagringsrelaterad. Stärkelse (en polymer av glukos) används som en lagringspolysackarid i växter, som finns i form av både amylos och det grenade amylopektinet. Hos djur är den strukturellt liknande glukospolymeren den tätare grenade glykogenen, ibland kallad ”djurstärkelse”. Glykogens egenskaper gör att den kan metaboliseras snabbare, vilket passar aktiva liv för rörliga djur.
Cellulosa och kitin är exempel på strukturella polysackarider. Cellulosa används i cellväggarna hos växter och andra organismer, och sägs vara den vanligaste organiska molekylen på jorden. [5] Den har många användningsområden, såsom en viktig roll i pappers- och textilindustrin, och används som råvara för produktion av rayon (via viskosprocessen), cellulosaacetat, celluloid och nitrocellulosa. Kitin har en liknande struktur men har kväveinnehållande sidogrenar, vilket ökar dess styrka. Det finns i artropod exoskeletons och i cellväggarna hos vissa svampar. Det har också flera användningsområden, inklusive kirurgiska trådar Polysackarider inkluderar även kallos eller laminarin, krysolaminarin, xylan, arabinoxylan, mannan, fucoidan och galactomannan.
Funktion
Struktur
Nutritio n polysackarider är vanliga energikällor. Många organismer kan lätt bryta ner stärkelse till glukos; emellertid kan de flesta organismer inte metabolisera cellulosa eller andra polysackarider som kitin och arabinoxylaner. Dessa kolhydrattyper kan metaboliseras av vissa bakterier och protister. Ruminanter och termiter använder till exempel mikroorganismer för att bearbeta cellulosa.
Även om dessa komplexa polysackarider inte är mycket smältbara, ger de viktiga dietelement för människor. Kallas kostfiber, dessa kolhydrater förbättrar matsmältningen bland andra fördelar. Kostfiberns huvudsakliga åtgärd är att förändra innehållet i mag-tarmkanalen och att ändra hur andra näringsämnen och kemikalier absorberas. Lösliga fibrer binder till gallsyror i tunntarmen, vilket gör dem mindre benägna att komma in i kroppen; detta sänker i sin tur kolesterolnivåerna i blodet. Löslig fiber dämpar också absorptionen av socker, minskar sockersvaret efter att ha ätit, normaliserar lipidnivåerna i blodet och producerar kortkedjiga fettsyror som biprodukter med vidsträckta fysiologiska aktiviteter (diskussion nedan). Även om olösliga fibrer är associerade med minskad diabetesrisk är den mekanism genom vilken detta inträffar okänd. , med tillsynsmyndigheter i många utvecklade länder som rekommenderar ökat fiberintag.
Lagringspolysackarider
Stärkelse
Stärkelse är en glukospolymer i vilken glukopyranosenheter är bundna av alfa-bindningar. Den består av en blandning av amylos (15–20\%) och amylopektin (80–85\%).Amylos består av en linjär kedja med flera hundra glukosmolekyler och amylopektin är en grenad molekyl gjord av flera tusen glukosenheter (varje kedja med 24–30 glukosenheter är en enhet amylopektin). Stärkelse är olösligt i vatten. De kan smälta genom att bryta alfa-bindningarna (glykosidbindningar). Både människor och djur har amylaser så att de kan smälta stärkelse. Potatis, ris, vete och majs är viktiga källor till stärkelse i den mänskliga kosten. Stärkelseformationerna är de sätt som växter lagrar glukos på.
Glykogen
Glykogen fungerar som sekundär lång- termen energilagring i djur- och svampceller, med de primära energilagerna i fettvävnad. Glykogen framställs främst av levern och musklerna, men kan också framställas genom glykogenes i hjärnan och magen.
Glykogen är analog med stärkelse, en glukospolymer i växter och kallas ibland djur. stärkelse, [13] med en liknande struktur som amylopektin men mer förgrenad och kompakt än stärkelse. Glykogen är en polymer av a (1 → 4) glykosidbindningar bundna, med a (1 → 6) -bundna grenar. Glykogen finns i form av granuler i cytosolen / cytoplasman i många celltyper och spelar en viktig roll i glukoscykeln. Glykogen bildar en energireserv som snabbt kan mobiliseras för att möta ett plötsligt behov av glukos, men en som är mindre kompakt och mer omedelbart tillgänglig som en energireserv än triglycerider (lipider).
I lever hepatocyter, glykogen kan komponera upp till åtta procent (100–120 g hos en vuxen) av den färska vikten strax efter en måltid. Endast glykogen lagrad i levern kan göras tillgänglig för andra organ. I musklerna finns glykogen i en låg koncentration på en till två procent av muskelmassan. Mängden glykogen som lagras i kroppen – särskilt i muskler, lever och röda blodkroppar – varierar med fysisk aktivitet, basal metabolisk hastighet och ätvanor som intermittent fasta. Små mängder glykogen finns i njurarna och ännu mindre mängder i vissa gliaceller i hjärnan och vita blodkroppar. Livmodern lagrar också glykogen under graviditeten för att ge näring åt embryot.
Glykogen består av en grenad kedja av glukosrester. Det lagras i lever och muskler.
Det är en energireserv för djur.
Det är den huvudsakliga formen av kolhydrater som lagras i djurens kropp.
Det är olösligt i vatten. Den blir brunröd när den blandas med jod.
Det ger också glukos vid hydrolys.
Strukturella polysackarider
Arabinoxylans
Arabinoxylans finns i både primära och sekundära cellväggar hos växter och är sampolymerer av två sockerarter : arabinos och xylos. De kan också ha positiva effekter på människors hälsa.
Cellulosa
De strukturella komponenterna i växter bildas främst från cellulosa. Trä är till stor del cellulosa och lignin, medan papper och bomull är nästan ren cellulosa. Cellulosa är en polymer tillverkad med upprepade glukosenheter bundna samman av beta-bindningar. Människor och många djur saknar ett enzym för att bryta beta-kopplingarna, så att de inte smälter cellulosa. Vissa djur såsom termiter kan smälta cellulosa, eftersom bakterier som har enzymet finns i tarmen. Cellulosa är olöslig i vatten. Det ändrar inte färg när det blandas med jod. Vid hydrolys ger det glukos. Det är den vanligaste kolhydraten i naturen.
Kitin
Kitin är en av många naturligt förekommande polymerer. Det bildar en strukturell komponent hos många djur, som exoskelett. Med tiden är det biologiskt nedbrytbart i den naturliga miljön. Dess nedbrytning kan katalyseras av enzymer som kallas kitinaser, utsöndras av mikroorganismer såsom bakterier och svampar och produceras av vissa växter. Några av dessa mikroorganismer har receptorer för enkla sockerarter från nedbrytningen av kitin. Om kitin detekteras producerar de sedan enzymer för att smälta det genom att klyva glykosidbindningarna för att omvandla det till enkla sockerarter och ammoniak.
Kemiskt är kitin nära besläktat med kitosan (ett mer vattenlösligt derivat av kitin). Det är också nära besläktat med cellulosa genom att det är en lång ogrenad kedja av glukosderivat. Båda materialen bidrar med struktur och styrka och skyddar organismen.
Pektiner
Pektiner är en familj av komplexa polysackarider som innehåller 1,4-bundna α-D-galaktosyluronsyrarester. De finns i de flesta primära cellväggar och i de icke-vedartade delarna av markväxter.
Sura polysackarider
Syra polysackarider är polysackarider som innehåller karboxylgrupper, fosfatgrupper och / eller svavelsyraestergrupper.
Bakteriella kapselpolysackarider
Patogena bakterier producerar vanligtvis ett tjockt, slemliknande, lager av polysackarid. Denna ”kapsel” täcker antigena proteiner på bakterieytan som annars skulle framkalla ett immunsvar och därigenom leda till förstörelsen av bakterierna. Kapselformiga polysackarider är vattenlösliga, vanligen sura och har molekylvikter i storleksordningen 100–2000 kDa. De är linjära och består av regelbundet upprepande underenheter av en till sex monosackarider. Det finns en enorm strukturell mångfald; nästan två hundra olika polysackarider produceras av enbart E. coli. Blandningar av kapselpolysackarider, antingen konjugerade eller naturliga, används som vacciner.
Bakterier och många andra mikrober, inklusive svampar och alger, utsöndrar ofta polysackarider för att hjälpa dem att fästa vid ytor och förhindra att de torkar ut. Människor har utvecklat några av dessa polysackarider till användbara produkter, inklusive xantangummi, dextran, welangummi, gellangummi, diutangummi och pullulan.
De flesta av dessa polysackarider uppvisar användbara viskoelastiska egenskaper när de löses i vatten vid mycket låga nivåer. Detta gör att olika vätskor som används i vardagen, såsom vissa livsmedel, lotioner, rengöringsmedel och färger, är viskösa när de är stilla, men mycket mer frittflytande när även lätt skjuvning appliceras genom omrörning eller skakning, hällning, torkning eller borstning. Den här egenskapen heter pseudoplasticitet eller skjuvning gallring; studien av sådana frågor kallas reologi.
Vattenlösningar av polysackariden ensamma har ett märkligt beteende vid omrörning: efter att omröringen upphör fortsätter lösningen initialt att virvla på grund av momentum och saktar sedan till stillastående på grund av viskositet och vänder riktningen kort innan du stannar. Denna rekyl beror på den elastiska effekten av polysackaridkedjorna, som tidigare sträckts ut i lösning, och återgår till sitt avslappnade tillstånd.
Polysackarider från cellytor spelar olika roller inom bakterieekologi och fysiologi. De fungerar som en barriär mellan cellväggen och miljön, förmedlar värd-patogeninteraktioner och bildar strukturella komponenter i biofilmer. Dessa polysackarider syntetiseras från nukleotidaktiverade föregångare (kallas nukleotidsocker) och i de flesta fall kodas alla enzymer som är nödvändiga för biosyntes, sammansättning och transport av den färdiga polymeren av gener organiserade i dedikerade kluster inom organismens genom. Lipopolysackarid är en av de viktigaste polysackariderna på cellytan, eftersom den spelar en nyckelstrukturell roll i yttre membranintegritet, såväl som att den är en viktig medlare för interaktioner mellan värdpatogener.
Enzymerna som gör A -band (homopolymer) och B-band (heteropolymer) O-antigener har identifierats och de metaboliska vägarna definierats. Exopolysackaridalginatet är en linjär sampolymer av β-1,4-bunden D-mannuronsyra och L-guluronsyrarester, och är ansvarig för den slemformiga fenotypen av cystisk fibrossjukdom i sent stadium. Pel- och psl-loci är två nyligen upptäckta genkluster som också kodar för exopolysackarider som befunnits vara viktiga för bildandet av biofilm. Rhamnolipid är en biosurfaktant vars produktion regleras tätt på transkriptionsnivån, men den exakta roll som den spelar i sjukdomen är för närvarande inte väl förstådd. Proteinglykosylering, särskilt av pilin och flagellin, blev ett fokus för forskning från flera grupper från omkring 2007 och har visat sig vara viktigt för vidhäftning och invasion under bakteriell infektion.
Kemiska identifieringstester för polysackarider
Periodisk syra-Schiff-fläck
Detta avsnittet citerar inga källor. Hjälp till att förbättra detta avsnitt genom att lägga till citat till pålitliga källor. Otillgängligt material kan ifrågasättas och tas bort. (Mars 2013) (Lär dig hur och när du ska ta bort detta mallmeddelande)
Polysackarider med oskyddade vicinala dioler eller aminosockerarter (dvs. vissa OH-grupper ersatta med amin) ger en positiv periodisk syra-Schiff-fläck (PAS) . Listan över polysackarider som fläckar med PAS är lång. Även om muciner av epitel-ursprung fläckar med PAS, har muciner av bindvävssprung så många sura substitutioner att de inte har tillräckligt med glykol- eller aminoalkoholgrupper kvar för att reagera med PAS.
Se även
- Glykan
- Oligosackaridnomenklatur
- Polysackaridinkapslade bakterier
Referenser
Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M (1999). Grunderna för glykobiologi. Cold Spring Har J. Cold Spring Harbour Laboratory Press. ISBN 0-87969-560-9.
IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2: a upplagan. (”Guldboken”) (1997). Online korrigerad version: (2006–) ”homopolysackarid (homoglycan)”.
IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2: a upplagan (”Guldboken”) (1997). Online korrigerad version: (2006–) ”heteropolysackarid (heteroglycan)”.
Matthews, C. E .; K. E. Van Holde; K. G. Ahern (1999) Biokemi. 3: e upplagan. Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-3066-6
N.A. Campbell (1996) Biology (4: e upplagan). Benjamin Cummings NY. s.23 ISBN 0-8053-1957-3
”Kostreferensintag för energi, kolhydrater, fibrer, fett, fettsyror, kolesterol, protein och aminosyror (makronäringsämnen) (2005), kapitel 7 : Kost, funktionell och total fiber ”(PDF). US Department of Agriculture, National Agricultural Library och National Academy of Sciences, Institute of Medicine, Food and Nutrition Board. Arkiverat från originalet (PDF) 2011-10-27.
Eastwood M, Kritchevsky D (2005). ”Kostfiber: hur kom vi dit vi är?”. 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). ”Hälsofördelar med kostfiber” (PDF). Nutr Rev. 67 (4): 188–205. doi: 10.1111 / j.1753-4887.2009.00189.x. PMID 19335713.
Weickert MO, Pfeiffer AF (2008). ”Metaboliska effekter av kostfiber och alla andra ämnen som konsumerar och förebygger diabetes”. J Nutr. 138 (3): 439–42. doi: 10.1093 / jn / 138.3.439. PMID 18287346.
”Vetenskapligt yttrande om dietreferensvärden för kolhydrater och kostfiber”. EFSA Journal. 8 (3): 1462. 25 mars 2010. doi: 10.2903 / j.efsa.2010.1462.
Jones PJ, Varady KA (2008). ”Definierar funktionella livsmedel om näringsbehovet?”. Appl Physiol Nutr Metab. 33 (1): 118–23. doi: 10.1139 / H07-134. PMID 18347661. Arkiverad från originalet (PDF) 2011-10-13.
Anatomi och fysiologi. Saladin, Kenneth S. McGraw-Hill, 2007.
”Animalstärkelse”. Merriam Webster. Hämtad 11 maj 2014.
Campbell, Neil A .; Brad Williamson; Robin J. Heyden (2006). Biologi: Utforska livet. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-250882-6.
Moses SW, Bashan N, Gutman A (december 1972). ”Glykogenmetabolism i de normala röda blodkropparna”. Blod. 40 (6): 836–43. PMID 5083874.
INGERMANN, ROLFF L .; VIRGIN, GARTH L. (20 januari 1987). ”Glykogeninnehåll och frisättning av glukos från röda blodkroppar i Sipunculan Worm Themiste Dyscrita” (PDF). Journal of Experimental Biology. Journal of Experimental Biology. Hämtad 21 juli 2017.
Miwa I, Suzuki S (november 2002). ”En förbättrad kvantitativ analys av glykogen i erytrocyter”. Annaler för klinisk biokemi. 39 (Pt 6): 612–3. doi: 10.1258 / 000456302760413432. PMID 12564847.
Sidan 12 i: Övningsfysiologi: energi, näring och mänsklig prestanda, Av William D. McArdle, Frank I. Katch, Victor L. Katch, Upplaga: 6, illustrerad, Publicerad av Lippincott Williams & Wilkins, 2006, ISBN 0-7817-4990-5, ISBN 978-0-7817-4990-9, 1068 sidor
Mendis, M; Simsek, S (15 december 2014). ”Arabinoxylans och människors hälsa”. Mat hydrokolloider. 42: 239–243. doi: 10.1016 / j.foodhyd.2013.07.022.
Viskositet hos Welan Gum vs. koncentration i vatten. ”Arkiverad kopia”. Arkiverad från originalet 2011-07-18. Hämtad 2009-10-02.
Guo H, Yi W, Song JK, Wang PG (2008). ”Nuvarande förståelse för biosyntes av mikrobiella polysackarider”. Curr Top Med Chem. 8 (2): 141–51. doi: 10.2174 / 156802608783378873. PMID 18289083.
Cornelis P (redaktör) (2008). Pseudomonas: Genomics and Molecular Biology (1st ed.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-19-6.
Externa länkar
- Polysackaridstruktur
- Applikationer och kommersiella källor för polysackarider
- European Polysaccharide Network of Excellence