DISAKKARIDIT: OMINAISUUDET, RAKENNE, ESIMERKIT, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2025

Disakkaridit ovat hiilihydraatteja, jotka ovat myös kutsutaan kaksinkertaisen sokerit. Heillä on tärkeitä tehtäviä ihmisen ruokavaliossa pääenergian lähteinä. Ne voivat olla kasviperäisiä, kuten sokeriruo'on sakkaroosia ja läsnä olevaa maltoosia, ja eläinperäisiä, kuten nisäkkäiden maidossa olevaa laktoosia.

Hiilihydraatit tai sokerit ovat ns. Hiilihydraatteja tai hiilihydraatteja, jotka ovat vesiliukoisia aineita, jotka koostuvat hiilestä, hapesta ja vedystä ja joilla on yleinen kemiallinen kaava (CH2O) n.

Disakkaridin laktoosin rakenteen esitys (Lähde: Telliott englanniksi Wikipediassa Wikimedia Commonsin kautta)

Hiilihydraatit ovat luonnossa runsaimpia orgaanisia aineita ja niitä on kaikissa kasveissa. Kasvisolujen seinämien rakenteen muodostava selluloosa on hiilihydraatti, kuten jyvien ja mukuloiden tärkkelykset.

Niitä löytyy myös kaikista eläinkudoksista, kuten nisäkkäiden verestä ja maidosta.

Hiilihydraatit luokitellaan: (1) monosakkarideihin, joita ei voida hydrolysoida yksinkertaisemmiksi hiilihydraateiksi; (2) disakkarideissa, jotka hydrolysoituessa tuottavat kaksi monosakkaridia; (3) oligosakkarideissa, jotka antavat hydrolyysillä 3-10 monosakkaridia, ja (4) polysakkarideissa, joiden hydrolyysi johtaa yli 10 monosakkaridia.

Tärkkelys, selluloosa ja glykogeeni ovat polysakkaridit. Ihmisissä ja muissa eläimissä fysiologisesti tärkeitä disakkarideja ovat sakkaroosi, maltoosi ja laktoosi.

Ominaisuudet ja rakenne

Hiilihydraatteina disakkaridit koostuvat hiilestä, hapesta ja vedystä. Yleensä happi ja vety useimpien hiilihydraattien rakenteessa ovat samassa suhteessa kuin ne ovat vedessä, ts. Jokaisessa happessa on kaksi vetyä.

Siksi niitä kutsutaan "hiilihydraateiksi tai hiilihydraateiksi". Kemiallisesti hiilihydraatit voidaan määritellä polyhydroksyloiduiksi aldehydeiksi (R-CHO) tai ketoneiksi (R-CO-R).

Aldehydeissä ja ketoneissa on karbonyyliryhmä (C = O). Aldehydeissä tämä ryhmä on kiinnittynyt ainakin yhteen vetyyn ja ketoneissa tämä karbonyyliryhmä ei ole kiinnittynyt vedyyn.

Disakkaridit ovat kahta monosakkaridia, jotka on kytketty glykosidisella sidoksella.

Disakkaridit, kuten maltoosi, sakkaroosi ja laktoosi, kun ne kuumennetaan laimeilla hapoilla tai entsymaattisella vaikutuksella, hydrolysoituvat ja saavat aikaan niiden monosakkaridikomponentteja. Sakkaroosi tuottaa glukoosia ja fruktoosia, maltoosi tuottaa kaksi glukoosia ja laktoosi galaktoosiksi ja glukoosiksi.

esimerkit

sakkaroosi

Sakkaroosi on luonteensa yleisin sokeri, ja se koostuu monosakkarideista glukoosista ja fruktoosista. Sitä esiintyy kasvien, kuten punajuurien, sokeriruo'on, durran, ananasten, vaahteran, ja vähäisemmässä määrin kypsät hedelmät ja monien vihannesten mehu. Tämä disakkaridi käy helposti käymällä hiivojen vaikutuksella.

Laktoosi

Laktoosi tai maitosokeri koostuu galaktoosista ja glukoosista. Nisäkkäiden maito sisältää paljon laktoosia ja tarjoaa ravinteita vauvoille.

Useimmat nisäkkäät pystyvät sulamaan laktoosia vain vauvoina, ja he menettävät tämän kypsyyden kypsyessään. Itse asiassa ihmisillä, jotka pystyvät sulattamaan maitotuotteita aikuisina, on mutaatio, jonka avulla he voivat tehdä niin.

Siksi niin monet ihmiset ovat laktoosi-intoleransseja; Ihmisillä, kuten muilla nisäkkäillä, ei ollut kykyä sulauttaa laktoosia lapsuudessaan, kunnes tämä mutaatio tuli esiin tietyissä populaatioissa noin 10 000 vuotta sitten.

Nykyään laktoosi-intoleranteista kärsivien ihmisten lukumäärä vaihtelee suuresti väestöryhmien välillä 10 prosentista Pohjois-Euroopassa 95%: iin osissa Afrikkaa ja Aasiaa. Eri kulttuurien perinteiset ruokavaliot heijastavat tätä kulutettujen maitotuotteiden määrässä.

maltoosi

Maltoosi koostuu kahdesta glukoosiyksiköstä ja muodostuu, kun amylaasi-entsyymi hydrolysoi kasveissa esiintyvää tärkkelystä. Ruoansulatusprosessissa syljen amylaasi ja haiman amylaasi (amylopepsiini) hajottavat tärkkelyksen, jolloin syntyy välituote, joka on maltoosi.

Tätä disakkaridia on läsnä maissokerisiirapissa, mallassokerissa ja itäneessä ohrassa, ja se voidaan helposti käydä hiivan vaikutuksella.

trehaloosi

Trehaloosi koostuu myös kahdesta glukoosimolekyylistä, kuten maltoosista, mutta molekyylit liittyvät toisiinsa. Sitä löytyy tietyistä kasveista, sienistä ja eläimistä, kuten katkaravusta ja hyönteisistä.

Monien hyönteisten, kuten mehiläisten, heinäsirppien ja perhosten, verensokeri koostuu trehaloosista. He käyttävät sitä tehokkaana varastointimolekyylinä, joka tarjoaa nopeaa energiaa lentoon, kun se hajoaa.

Chitobiosa

Se koostuu kahdesta kytketystä glukosamiinimolekyylistä. Rakenteellisesti se on hyvin samankaltainen kuin cellobiose, paitsi että siinä on N-asetyyliaminoryhmä, jossa cellobioosilla on hydroksyyliryhmä.

Sitä löytyy joistakin bakteereista, ja sitä käytetään biokemiallisessa tutkimuksessa entsyymien aktiivisuuden tutkimiseen.

Sitä löytyy myös kitiinistä, joka muodostaa sienten, hyönteisten, niveljalkaisten ja äyriäisten seinämiä, ja sitä löytyy myös kaloista ja pääjalkaisista, kuten mustekalasta ja kalmarista.

Sellobioosi (glukoosi + glukoosi)

Sellobioosi on selluloosan tai selluloosapitoisten materiaalien, kuten paperin tai puuvillan, hydrolyysin tuote. Se muodostuu yhdistämällä kaksi beeta-glukoosimolekyyliä β-sidoksella (1 → 4)

Laktoosi (galaktoosi + fruktoosi)

Laktoosi on synteettinen (keinotekoinen) sokeri, jota elimistö ei ime, vaan hajoaa paksusuolesta tuotteiksi, jotka imevät vettä paksusuolessa ja pehmentävät siten ulosteta. Sen ensisijainen käyttö on ummetuksen hoitaminen.

Sitä käytetään myös alentamaan veren ammoniakkitasoja ihmisillä, joilla on maksasairaus, koska laktuloosi imee ammoniakkia paksusuolessa (poistaen sen kehosta).

Isomaltoosi (glukoosi + glukoosisomaltaasi)

Trehaluloosi on keinotekoinen sokeri, disakkaridi, joka koostuu glukoosista ja fruktoosista, joka on kytketty alfa (1-1) -glykosidisidolla.

Sitä tuotetaan sakkaroosista valmistettaessa isomaltuloosaa. Ohutsuolen limakalvossa isomaltaasin entsyymi hajottaa trehaloosin glukoosiksi ja fruktoosiksi, jotka sitten imeytyvät ohutsuoleen. Trehaluloosilla ei ole tehoa aiheuttaa hampaiden rappeutumista.

Chitobiosa

Se on kitiinin disakkariditoistoyksikkö, joka eroaa selllobioosista vain siinä tapauksessa, että hiili-2: ssa on N-asetyyliaminoryhmää hydroksyyliryhmän sijasta. Asetyloimatonta muotoa kutsutaan kuitenkin usein myös kititobioosiksi.

laktitoli

Se on kiteinen alkoholi C12H24O11, joka on saatu hydraamalla laktoosia. Se on laktuloosin disakkaridianalogi, jota käytetään makeutusaineena. Se on myös laksatiivinen ja sitä käytetään ummetuksen hoitoon.

turanoosia

Pelkistävä disakkaridiorgaaninen yhdiste, jota bakteerit ja sienet voivat käyttää hiilen lähteenä.

Melibiosa

Disakkaridisokeri (C12H22O11), joka muodostuu raffinoosin osittaisesta hydrolyysistä.

ksylobioosin

Disakkaridi, joka koostuu kahdesta ksyloositähteestä.

Tukahduttava

Disakkaridi, joka on läsnä soforolipidissä.

Gentiobiosa

Gentiobioosi on disakkaridi, joka koostuu kahdesta D-glukoosiyksiköstä, jotka on kytketty β-tyyppisellä glykosidisidoksella (1 → 6). Gentiobioosilla on monia isomeerejä, jotka eroavat glykosidisidoksen luonteesta, joka yhdistää kaksi glukoosiyksikköä.

leukroosi

Se on glykosyylifruktoosi, joka koostuu a-D-glukopyranosyylitähteestä, joka on kytketty D-fruktopyranoosiin sidoksen (1 → 5) kautta. Sakkaroosin isomeeri.

rutiini

Se on disakkaridi, jota on läsnä glykosideissa.

Karoliniasidi A

Oligosakkaridit, jotka sisältävät kaksi monosakkaridiyksikköä, jotka on kytketty glykosidisidoksella.

imeytyminen

Ihmisissä nautitut disakkaridit tai polysakkaridit, kuten tärkkelys ja glykogeeni, hydrolysoituvat ja imeytyvät monosakkarideina ohutsuolessa. Nauttuneet monosakkaridit imeytyvät sellaisenaan.

Esimerkiksi fruktoosi diffundoituu passiivisesti suolisoluihin ja suurin osa muuttuu glukoosiksi ennen verenkiertoon pääsyä.

Laktaasi, maltaasi ja sakraasi ovat entsyymejä, jotka sijaitsevat ohutsuolen solujen luminalissa, jotka vastaavat vastaavasti laktoosin, maltoosin ja sakkaroosin hydrolyysistä.

Laktaasia tuottavat vastasyntyneet lapset, mutta joissakin populaatioissa enterosyytit eivät enää syntetisoi sitä aikuiselämän aikana.

Laktaasin puuttuessa laktoosi jää suolistoon ja vetää vettä osmoosilla kohti suoliston luumenia. Saatuaan paksusuoleen laktoosi hajoaa fermentoimalla ruoansulatuskanavan bakteerit tuottamalla CO2: ta ja erilaisia ​​happoja. Maidon kulutuksessa tämä veden ja hiilidioksidin yhdistelmä aiheuttaa ripulia, ja tätä kutsutaan laktoosi-intoleranssiksi.

Glukoosi ja galaktoosi imeytyvät tavallisella natriumista riippuvalla mekanismilla. Ensinnäkin tapahtuu aktiivinen natriumin kuljetus, joka poistaa natriumin suolistosolusta basolateraalisen kalvon läpi vereen. Tämä alentaa natriumpitoisuutta suolesolussa, mikä synnyttää natriumgradientin suolen ontelon ja enterosyytin sisäpuolen välillä.

Kun tämä gradientti syntyy, saadaan voima, joka ajaa natriumia yhdessä glukoosin tai galaktoosin kanssa soluun. Ohutsuolen seinämissä on Na + / glukoosi, Na + / galaktoosi-siirtoväline (symmeeri), joka riippuu natriumpitoisuuksista glukoosin tai galaktoosin pääsylle.

Mitä korkeampi Na + -konsentraatio on ruuansulatuksessa, sitä suurempi on glukoosin tai galaktoosin virtaus. Jos natriumia ei ole tai sen pitoisuus putken ontelossa on hyvin alhainen, ei glukoosi eikä galaktoosi imeydy riittävästi.

Esimerkiksi E. colin kaltaisissa bakteereissa, jotka normaalisti saavat energiansa glukoosista, jos tätä hiilihydraattia ei ole väliaineessa, he voivat käyttää laktoosia ja tätä varten ne syntetisoivat proteiinin, joka vastaa laktoosin aktiivisesta kuljetuksesta, nimeltään laktoosipermeaasi, jolloin laktoosia hydrolysoimatta aikaisemmin.

ominaisuudet

Nautuneet disakkaridit pääsevät eläinten kehoon, joka kuluttaa niitä monosakkarideina. Ihmiskehossa, pääasiassa maksassa, vaikka niitä esiintyy myös muissa elimissä, nämä monosakkaridit integroidaan synteesin tai katabolismin metaboliaketjuihin tarpeen mukaan.

Katabolismin (hajoamisen) kautta nämä hiilihydraatit osallistuvat ATP: n tuotantoon. Synteesiprosesseissa ne osallistuvat polysakkaridien, kuten glykogeenin, synteesiin ja muodostavat siten maksassa, luurankoissa ja monissa muissa elimissä olevat energiavarat.

Ne osallistuvat myös monien glykoproteiinien ja glykolipidien synteesiin yleensä.

Vaikka disakkaridit, kuten kaikki nautitut hiilihydraatit, voivat olla energian lähteitä ihmisille ja eläimille, ne osallistuvat moniin orgaanisiin toimintoihin, koska ne ovat osa solukalvojen ja glykoproteiinien rakenteita.

Esimerkiksi glukosamiini on hyaluronihapon ja hepariinin perustavanlaatuinen komponentti.

Laktoosista ja sen johdannaisista

Maidossa ja sen johdannaisissa oleva laktoosi on tärkein galaktoosin lähde. Galaktoosilla on suuri merkitys, koska se on osa aivobrosideja, gangliosideja ja mukoproteiineja, jotka ovat hermosolujen kalvojen välttämättömiä komponentteja.

Laktoosi ja muiden sokerien esiintyminen ruokavaliossa edistävät suolistoflooraa, joka on välttämätöntä ruuansulatuksen toiminnalle.

Galaktoosi osallistuu myös immuunijärjestelmään, koska se on yksi punasolujen seinämän ABO-ryhmän komponenteista.

Glukoosi, laktoosin, sakkaroosin tai maltoosin pilkkomistuote, voi päästä kehoon pentoosien synteesin tielle, etenkin nukleiinihappojen synteesiin tarvittavan riboosin synteesiin.

Kasveissa

Suurimmassa osassa korkeampia kasveja disakkarideja syntetisoidaan trioosifosfaatista fotosynteettisen hiilen pelkistysjakson aikana.

Nämä kasvit syntetisoivat pääasiassa sakkaroosia ja kuljettavat sen sytosolista juuriin, siemeniin ja nuoriin lehtiin, toisin sanoen kasvin alueille, jotka eivät käytä fotosynteesiä olennaisella tavalla.

Siten fotosynteettisen hiilen pelkistysjakson avulla syntetisoitu sakkaroosi ja se, joka syntyy fotosynteesillä syntetisoidun ja klooriplastoihin kertyneen tärkkelyksen hajoamisesta, ovat kaksi kasvien yöllistä energialähdettä.

Joidenkin disakkaridien, etenkin maltoosin, tunnettu tunnettu tehtävä on osallistua kemiallisten signaalien siirtämismekanismiin joidenkin bakteerien flagellumin moottorille.

Tässä tapauksessa maltoosi sitoutuu ensin proteiiniin ja tämä kompleksi sitoutuu sitten anturiin; tämän sitoutumisen seurauksena syntyy solunsisäinen signaali, joka on suunnattu flagellumin motoriseen aktiivisuuteen.

Viitteet

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Oleellinen solubiologia. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis -ryhmä.
2. Fox, SI (2006). Ihmisen fysiologia (9. painos). New York, USA: McGraw-Hill Press.
3. Guyton, A., ja Hall, J. (2006). Lääketieteellisen fysiologian oppikirja (11. painos). Elsevier Inc.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperin kuvattu biokemia (28. painos). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Biokemia. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.