Glukaaneja ovat ehkä yleisin hiilihydraatteja biosfäärissä. Suurin osa muodostavat bakteerien, kasvien, hiivojen ja muiden elävien organismien soluseinän. Jotkut muodostavat selkärankaisten vara-aineet.
Kaikki glukaanit koostuvat yhden tyyppisestä toistuvasta monosakkaridista: glukoosista. Niitä voi kuitenkin esiintyä hyvin monenlaisissa muodoissa ja monenlaisilla toiminnoilla.
Esimerkki B-glukaanien yleisistä sidoksista (Lähde: Jatlas2 / Public domain Wikimedia Commonsin kautta)
Glukaanin nimen pääasiallinen alkuperä on kreikkalaisesta sanasta "glykys", joka tarkoittaa "makeaa". Jotkut oppikirjat viittaavat glukaaneihin ei-selluloosapolymeereiksi, jotka koostuvat glukoosimolekyyleistä, jotka on kytketty β-1 - 3-sidoksilla (sanoessaan "ei-selluloosallisista" ne, jotka ovat kasvisoluseinämiä, jätetään tähän ryhmään).
Kuitenkin kaikki glukoosista koostuvat polysakkaridit, mukaan lukien ne, jotka muodostavat kasvien soluseinän, voidaan luokitella glukaaneiksi.
Monet glukaanit olivat ensimmäisten yhdisteiden joukossa, jotka eristettiin erilaisista elämämuodoista tutkiakseen niiden fysiologisia vaikutuksia selkärankaisiin, erityisesti nisäkkäiden immuunijärjestelmään.
Rakenne
Glykaanien koostumus on suhteellisen yksinkertainen luonnosta löytyvien rakenteiden suuresta monimuotoisuudesta ja monimutkaisuudesta huolimatta. Kaikki ovat suuria glukoosipolymeerejä, jotka on kytketty glykosidisidoksilla, yleisimmät sidokset ovat a (1 - 3), p (1 - 3) ja p (1- 6).
Nämä sokerit, kuten kaikki sakkaridit, joiden emäksinä on glukoosi, koostuvat periaatteessa kolmesta atomista: hiili (C), vety (H) ja happi (O), jotka muodostavat sykliset rakenteet, jotka voidaan yhdistää toisiinsa. kyllä ketjun muodostaminen.
Suurin osa glukaanista koostuu suoraista ketjuista, mutta ne, joilla on oksat, on kytketty näihin α (1-4) - tai α (1-4) -tyyppisten glukosidisidosten kautta yhdistelmänä a (1-6) -sidosten kanssa.
On tärkeätä mainita, että suurin osa "α" -sidonnaisista glukaaneista käytetään elävissä olennoissa energiansaannina, aineenvaihdunnassa.
Glukaanit, joissa on suurin “β” -sidosten osuus, ovat enemmän rakennehiilihydraatteja. Niiden rakenne on jäykempi, ja niitä on vaikeampi hajottaa mekaanisella tai entsymaattisella toiminnalla, joten ne eivät aina toimi energian ja hiilen lähteenä.
Tyypit glukaaneja
Nämä makromolekyylit vaihtelevat niitä muodostavien glukoosiyksiköiden anomeerisen konfiguraation mukaan; niihin liittyvien sivuliikkeiden sijainti, tyyppi ja lukumäärä. Kaikki variantit on luokiteltu kolmeen tyyppiseen glukaaniin:
- β-glukaanit (selluloosa, lichenine, symosan tai zymosan jne.)
Zymosanin kemiallinen rakenne
- a, p-glukaanit
- α-glukaanit (glykogeeni, tärkkelys, dekstraani jne.)
Dekstraanin kemiallinen rakenne
Α, β-glukaanit tunnetaan myös "sekoitettuina glukaaneina", koska ne yhdistävät erityyppisiä glukosidisidoksia. Niillä on monimutkaisimmat rakenteet hiilihydraateissa, ja yleensä niillä on rakenteita, joita on vaikea erottaa pienemmiksi hiilihydraattiketjuiksi.
Yleensä glukaanissa on korkean molekyylipainon yhdisteitä, joiden arvot vaihtelevat tuhansien ja miljoonien daltonien välillä.
Glukkaan ominaisuudet
Kaikissa glukaaneissa on yli 10 glukoosimolekyyliä kytkettyinä toisiinsa ja yleisin on löytää nämä yhdisteet, jotka muodostavat sadat tai tuhannet glukoositähteet, jotka muodostavat yhden ketjun.
Jokaisella glukaanilla on erityisiä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, jotka vaihtelevat sen koostumuksesta ja ympäristöstä, jossa sitä löydetään.
Kun glukaaneja puhdistetaan, niillä ei ole väriä, aromia tai makua, vaikkakin puhdistaminen ei ole koskaan niin tarkkaa, että saadaan yksi eristetty yksittäinen molekyyli, ja ne määritetään aina määrällisesti ja tutkitaan "suunnilleen", koska isolaatti sisältää useita erilaisia molekyylejä.
Glykaania voidaan löytää homo- tai heteroglykaanina.
- Homoglykaanit koostuvat vain yhdestä tyypistä glukoosianomeeria
- Heteroglykaanit koostuvat erilaisista glukoosianomeereista.
On tavallista, että heteroglykaanit muodostavat veteen liuenneina kolloidisia suspensioita (ne liukenevat helpommin, jos ne altistetaan kuumuudelle). Joissakin tapauksissa niiden lämmittäminen tuottaa tilattuja rakenteita ja / tai geelejä.
Glukaanien päärakenteen muodostavien tähteiden (polymeeri) välinen liitto syntyy glukosidisidosten avulla. Rakenne kuitenkin stabiloidaan "hydrostaattisilla" vuorovaikutuksilla ja muutamalla vety sidoksella.
Esimerkki glykogeenisestä sitoutumisesta glykogeeneihin (Lähde: Glykogen.svg-NEUROtikerderiderivative-work-Marek-M-Public-domain Wikimedia Commonsin kautta)
ominaisuudet
Glukaanit ovat erittäin monipuolisia rakenteita eläville soluille. Esimerkiksi kasveissa β (1-4) -sidosten yhdistelmä p-glukoosimolekyylien välillä antaa suuren jäykkyyden kunkin solunsa soluseinämään muodostaen niin sanotun selluloosan.
Selluloosarakenne (Lähde: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) Wikimedia Commonsin kautta)
Kuten kasveissa, bakteereissa ja sienissä, glukaanikuituverkko edustaa molekyylejä, jotka muodostavat jäykän soluseinämän, joka suojaa plasmamembraania, ja solujen sisällä olevaa sytosolia.
Selkärankaisilla eläimillä päävarastomolekyyli on glykogeeni. Tämä on glukaani, joka muodostuu monista toistuvasti kytketyistä glukoositähteistä, muodostaen ketjun, joka haarautuu koko rakenteeseen.
Yleensä glykogeeni syntetisoidaan kaikkien selkärankaisten maksassa ja osa varastoidaan lihaksen kudoksiin.
Glykogeeni, eläinten tärkkelys (Lähde: Mikael Häggström / Julkinen omistus, Wikimedia Commonsin kautta)
Lyhyesti sanottuna, glukaaneilla ei ole vain rakenteellisia toimintoja, ne ovat myös tärkeitä energian varastoinnin kannalta. Jokainen organismi, jolla on entsymaattinen laite hajottamaan sidokset ja erottamaan glukoosimolekyylit niiden käyttämiseksi "polttoaineena", käyttää näitä yhdisteitä selviytymiseen.
Sovellukset teollisuudessa
Glukaania käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa ympäri maailmaa, koska niiden ominaisuudet ovat hyvin erilaisia ja useimmilla ei ole myrkyllisiä vaikutuksia ihmisten käyttöön.
Monet auttavat vakauttamaan ruuan rakennetta vuorovaikutuksessa veden kanssa muodostaen emulsioita tai geelejä, jotka tarjoavat paremman konsistenssin tietyille kulinaarisiin valmisteisiin. Esimerkki voi olla tärkkelys tai maissitärkkelys.
Elintarvikkeiden keinotekoiset maut ovat yleensä tuote lisättäessä makeutusaineita, joista suurin osa koostuu glukaaneista. Niiden on mentävä erittäin äärimmäisissä olosuhteissa tai pitkiä aikoja menettääkseen vaikutuksensa.
Kaikkien glukaanien korkea sulamispiste suojaa monia matalan lämpötilan herkkiä yhdisteitä elintarvikkeissa. Glukkaanit "eristävät" vesimolekyylit ja estävät jääkiteitä hajottamasta molekyylejä, jotka muodostavat ruuan muut osat.
Lisäksi elintarvikkeissa olevien glukaanien muodostamat rakenteet ovat lämmitettäviä, ts. Lisäämällä tai laskemalla lämpötilaa ruuan sisällä, ne voivat palauttaa maunsa ja rakenteensa sopivassa lämpötilassa.
Viitteet
- Di Luzio, NR (1985, joulukuu). Päivitys glukaanien immunomoduloivista vaikutuksista. Immunopatologian Springer-seminaareissa (osa 8, nro 4, sivut 387 - 400). Springer-Verlag.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2015). Lehninger: biokemian periaatteet.
- Novak, M., ja Vetvicka, V. (2009). Glukanit biologisen vasteen muuntajina. Endokriiniset, aineenvaihdunta- ja immuunihäiriöt - lääkekohteet (entiset nykyiset lääkekohteet - immuunijärjestelmä, endokriiniset ja aineenvaihduntahäiriöt), 9 (1), 67-75.
- Synytsya, A., ja Novak, M. (2014). Glukaanien rakenneanalyysi. Translaatiolääketieteen vuosipäivät, 2 (2).
- Vetvicka, V., ja Vetvickova, J. (2018). Glukkaanit ja syöpä: Kaupallisesti saatavien β-glukaanien vertailu - osa IV. Syövänvastainen tutkimus, 38 (3), 1327 - 1333.