HETEROPOLYSAKKARIDIT: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Heteropolysakkarideista tai heteroglykaaneja ovat ryhmä monimutkaisia hiilihydraatteja luokitellaan polysakkaridien ryhmään, jotka sisältävät kaikki hiilihydraatteja, jotka koostuvat yli 10 monosakkaridiyksikössä erilaisia sokereita.

Suurin osa luonnossa syntetisoiduista heteropolysakkarideista sisältää yleensä vain kaksi erilaista monosakkaridia. Samaan aikaan synteettisillä heteropolysakkarideilla on yleensä kolme tai useampia erilaisia ​​monosakkaridiyksiköitä.

Esimerkki heteropolysakkaridin perusyksiköstä (Lähde: Ccostell Wikimedia Commonsin kautta)

Heteropolysakkaridit ovat makromolekyylejä, jotka täyttävät elintärkeät toiminnot. Ne koostuvat useista erilaisista sokerimonomeereistä (monosakkarideista), jotka on toistuvasti kytketty toisiinsa erityyppisillä glykosidisidoksilla.

Luonnossa yleisimmin havaittujen monimutkaisten hiilihydraattien joukossa ovat hemiselluloosa, pektiinit ja agar-agar, ja suurin osa näistä on polysakkarideja, jotka ovat kaupallisesti kiinnostavia elintarviketeollisuudelle.

Lääketieteellisessä kontekstissa tutkituimpia heteropolysakkaridit ovat olleet sidekudoksessa, veriryhmissä, sellaisissa, jotka liittyvät glykoproteiineihin, kuten γ-globuliini, ja glykolipideihin, jotka peittävät keskushermoston hermosoluja.

Vuosien mittaan ja tieteellisen kehityksen myötä heteropolysakkaridien tutkimiseksi on kehitetty erilaisia ​​tekniikoita, joihin yleensä sisältyy niiden hajoaminen rakenteellisiksi monosakkarideiksi ja niiden yksilöllinen analyysi.

Nämä erotustekniikat ovat erilaisia ​​jokaisella hiilihydraatilla ja riippuvat kunkin hiilihydraatin fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista. Kromatografia on kuitenkin yleisimmin käytetty tekniikka heteropolysakkaridien analysoimiseksi.

Ominaisuudet ja rakenne

Heteropolysakkaridit ovat lineaarisia tai haarautuneita polymeerejä, jotka koostuvat kahden tai useamman eri monosakkaridin toistuvista yksiköistä. On otettava huomioon, että näiden monosakkaridien määrä voi olla sama tai ei.

Heteropolysakkaridilla on monimutkaisia ​​rakenteita, joilla on yleensä haaroittunut topologia, ja niiden alkuperäisessä tilassaan heillä on epäsymmetrinen ja hieman amorfinen morfologia.

Toistuvat yksiköt, jotka muodostavat heteropolysakkaridit (monosakkaridit, disakkaridit tai oligosakkaridit), on kytketty toisiinsa a- tai β-glukosidisidoksilla. Näissä yksiköissä on tavallista tarkkailla muunnoksia tai substituutioita, kuten metyyli- ja asetyyliryhmiä ja muita, etenkin oksilla.

Lisäksi tiettyjen molekyylien assosiaatio heteropolysakkaridien kanssa voi antaa jälkimmäisille nettovarauksen, jolla on tärkeitä fysiologisia toimintoja erityyppisissä soluissa.

Bakteeriset hiilihydraatit

Mikrobiheteropolysakkaridit koostuvat toistuvista yksiköistä, joissa on kolme - kahdeksan monosakkaridia, jotka voivat olla lineaarisia tai haaroittuneita. Ne koostuvat yleensä monosakkarideista D-glukoosi, D-galaktoosi ja L-ramnoosi eri suhteissa.

Fukoosia, mannoosia, riboosia, fruktoosia, monosakkarideja ja monosakkarideja, jotka on substituoitu glyserolilla ja muilla, voidaan saada, vaikkakin vähemmän.

ominaisuudet

Heteropolysakkaridit toimivat tyypillisesti solunulkoisina tukiaineina kaikkien valtakuntien organismeille bakteereista ihmisiin. Nämä sokerit yhdessä kuituproteiinien kanssa ovat eläinten solunulkoisen matriisin ja kasvien välipohjan tärkeimpiä komponentteja.

Heteropolysakkarideja löydetään usein yhdessä proteiinien kanssa proteoglykaanien, glykosaminoglykaanien ja jopa mukopolysakkaridien muodostamiseksi. Ne suorittavat erilaisia ​​toimintoja, muun muassa veden imeytymisen säätelemisestä, toimimisesta eräänlaisena solusementtinä ja toiminnallisena biologisena voiteluaineena.

Sidekudosten heteropolysakkaridien rakenteissa on happoryhmiä. Nämä toimivat silloina vesimolekyylien ja metalli-ionien välillä. Yleisin heteropolysakkaridi näissä kudoksissa on uronihappo sulfatoiduilla substituutioilla.

Proteoglykaaneja voidaan löytää plasmakalvon rakenteellisina elementeinä, jotka toimivat ydinreseptoreina vastaan ​​stimulaatioita solukalvon pinnalla ja stimuloivat sisäisiä vastemekanismeja.

Globuliinit ovat glykoproteiineja, jotka ovat osa monien eläinten immuunijärjestelmää ja perustavat tunnistusjärjestelmänsä heteropolysakkaridien osuudelle, joka heillä on uloimmassa kerroksessa.

Hepariinilla on antikoagulanttivaikutuksia ja ne ovat mukoglakaaneja, jotka käyttävät disakkarideja sulfatoitujen substituenttien kanssa vähentääkseen negatiivista varaustaan ​​ja häiritsemään trombiinin ja verihiutaleiden välistä liittoa edistäen puolestaan ​​antitrombiinien sitoutumista ja inaktivoimalla protrombiineja.

esimerkit

hemiselluloosaa

Tämä termi kattaa ryhmän heteropolysakkaridit, jotka sisältävät monosakkarideja, kuten glukoosia, ksyloosia, mannoosia, arabinoosia, galaktoosia ja erilaisia ​​uronihappoja rakenteessaan. Yleisimmät rakenteet ovat kuitenkin ksylaanien ja ksyloglykaanien lineaarisia polymeerejä, jotka on kytketty p-1,4-sidoksilla.

Näitä heteropolysakkarideja on erittäin runsaasti kasvien soluseinämässä. Ne liukenevat myös väkevöityihin alkaliliuoksiin ja joillakin tyypeillä kehittyy fibrillaarinen muoto, jossa ne toimivat sementusaineina kasvakudoksessa.

pektiiniä

Pektiinit ovat kasvien primaarista alkuperää olevien soluseinien välisen keskikerroksen polysakkaridit. Sen pääkomponentti on D-galakturonihappo, joka on kytketty a-D-1,4-sidoksella, jossa jotkut karboksyylit voidaan esteröidä metyyliryhmillä.

Tämän tyyppisellä sokerilla on kyky polymeroitua helposti kosketuksessa metyyliesterien ja muiden sokerien, kuten galaktoosin, rabbinoosin ja ramnoosin kanssa. Niitä käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa antamaan kiinteyttä joillekin tuotteille, kuten hilloille, kompotteille ja sokereille.

hepariini

Se on antikoagulantti, jota tuotetaan veressä ja eri elimissä, kuten eläinten keuhkoissa, munuaisissa, maksassa ja pernassa. Se koostuu 12-50 toistosta D-glukuronihappoa tai L-iduronihappoa ja N-asetyyli-D-glukosamiinia. Hepariinit ovat glykosaminoglykaanityyppisiä polysakkarideja, joilla on vahva negatiivinen varaus.

Hepariinilla on suuri teollisuuden merkitys ja sitä saadaan keinotekoisesti geenitekniikalla bakteereissa tai luonnollisesti naudan keuhkoista tai sikojen suoliston limakalvosta.

Hyaluronihappo

Tämä on yksi estetiikkateollisuudessa eniten käytetyistä lääkkeistä voiteluaineena viskoosien, elastisten ja reologisten ominaisuuksiensa vuoksi. Sitä käytetään silmävoiteluaineena, iskunvaimentimena nivelissä ja ikääntymisprosessien hidastamiseksi, koska se vähentää solujen aktiivisuutta solusyklissä.

Se on glykosaminoglykaaniryhmään kuuluva polymeeri ja koostuu D-glukuronihaposta ja N-asetyyli-D-glukosamiinista, jotka on kytketty toisiinsa beeta-1,3-sidoksella. Sitä esiintyy melkein kaikissa prokaryoottisissa ja eukaryoottisoluissa, erityisesti sidekudoksissa ja eläinten ihossa.

Viitteet

1. Delgado, LL, ja Masuelli, M. (2019). Polysakkaridit: käsitteet ja luokittelu. Evolution in Polymer Technology Journal, 2 (2), 2–7.
2. Huber, KC, ja BeMiller, JN (2018). Hiilihydraatteja. Julkaisussa Orgaaninen kemia (sivut 888-928). Elsevier Inc.
3. Davison, E. (1999). Encyclopaedia Britannica. Haettu 14. elokuuta 2019 osoitteesta www.britannica.com/science/carbohydrate/
4. Huber, KC, ja BeMiller, JN (2018). Hiilihydraatteja. Julkaisussa Orgaaninen kemia (sivut 888-928). Elsevier Inc.
5. Mainen yliopisto. (Nd). Haettu 14. elokuuta 2019 osoitteesta www.umaine.edu