DISACHARIDAI: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, PAVYZDŽIAI, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Į disacharidai yra angliavandenių, kurie yra taip pat vadinamas dvigubas cukrų. Žmogaus, kaip pagrindinio energijos šaltinio, racione jie atlieka svarbias funkcijas. Tai gali būti augalinės kilmės, pavyzdžiui, cukranendrių sacharozė ir esanti maltozė, ir gyvūninės kilmės, tokios kaip laktozė, esanti žinduolių piene.

Angliavandeniai arba cukrūs yra vadinamieji angliavandeniai arba angliavandeniai, kurie yra vandenyje tirpios medžiagos, sudarytos iš anglies, deguonies ir vandenilio, kurių bendroji cheminė formulė (CH2O) n.

Disacharido laktozės struktūros vaizdavimas (Šaltinis: Telliott angliškoje Vikipedijoje per Wikimedia Commons)

Angliavandeniai yra gausiausios organinės medžiagos gamtoje ir jų yra visuose augaluose. Celiuliozė, sudaranti augalų ląstelių sienelių struktūrą, yra angliavandenis, kaip ir grūduose bei gumbuose esantis krakmolas.

Jie taip pat randami visuose gyvūnų audiniuose, pavyzdžiui, žinduolių kraujyje ir piene.

Angliavandeniai skirstomi į: 1) monosacharidus, kurių negalima hidrolizuoti į paprastesnius angliavandenius; (2) disachariduose, kurie hidrolizuodamiesi sukuria du monosacharidus; (3) oligosachariduose, kurie hidrolizės būdu suteikia 3-10 monosacharidų, ir (4) polisachariduose, kurių hidrolizės metu susidaro daugiau nei 10 monosacharidų.

Krakmolas, celiuliozė ir glikogenas yra polisacharidai. Fiziologiškai svarbūs disacharidai žmonėms ir kitiems gyvūnams yra sacharozė, maltozė ir laktozė.

Charakteristikos ir struktūra

Būdami angliavandeniai, disacharidus sudaro anglis, deguonis ir vandenilis. Apskritai, daugumos angliavandenių struktūroje deguonis ir vandenilis yra tokioje pat proporcijoje kaip ir vandenyje, tai yra kiekviename deguonyje yra du vandeniliai.

Štai kodėl jie vadinami „angliavandeniais arba angliavandeniais“. Chemiškai angliavandeniai gali būti apibrėžti kaip polihidroksilinti aldehidai (R-CHO) arba ketonai (R-CO-R).

Aldehidai ir ketonai turi karbonilo grupę (C = O). Aldehiduose ši grupė yra prijungta prie mažiausiai vieno vandenilio, o ketonuose - ši karbonilo grupė nėra prisijungusi prie vandenilio.

Disacharidai yra du monosacharidai, sujungti glikozidiniu ryšiu.

Dizaharidai, tokie kaip maltozė, sacharozė ir laktozė, kaitinami praskiestomis rūgštimis arba fermentiniu būdu, hidrolizuojasi ir susidaro jų monosacharidai. Dėl sacharozės susidaro gliukozė ir fruktozė, iš maltozės susidaro dvi gliukozės, o laktozės - iki galaktozės ir gliukozės.

Pavyzdžiai

Sacharozė

Sacharozė yra gausiausias cukrus iš savo pobūdžio, sudarytas iš gliukozės ir fruktozės monosacharidų. Jos yra augalų, tokių kaip burokėliai, cukranendrės, sorgas, ananasai, klevas, o mažesniu mastu - sultyse. prinokę vaisiai ir daugelio daržovių sultys. Šis disacharidas lengvai fermentuojamas veikiant mielėms.

Laktozė

Laktozę arba pieno cukrų sudaro galaktozė ir gliukozė. Žinduolių piene yra daug laktozės ir jis suteikia maistinių medžiagų kūdikiams.

Daugelis žinduolių laktozę gali virškinti tik kūdikiai, o subrendę jie praranda šį sugebėjimą. Tiesą sakant, žmonėms, kurie sugeba virškinti pieno produktus jau suaugus, yra mutacija, leidžianti tai padaryti.

Štai kodėl tiek daug žmonių netoleruoja laktozės; Žmonės, kaip ir kiti žinduoliai, negalėjo virškinti laktozės kūdikystėje, kol ši mutacija atsirado kai kuriose populiacijose maždaug prieš 10 000 metų.

Šiandien laktozės netoleruojančių žmonių skaičius įvairiose populiacijose skiriasi: nuo 10% Šiaurės Europoje iki 95% Afrikos ir Azijos dalyse. Tradicinės skirtingų kultūrų dietos tai atspindi suvartojamų pieno produktų kiekį.

Maltozė

Maltozė yra sudaryta iš dviejų gliukozės vienetų ir susidaro, kai fermento amilazė hidrolizuoja augaluose esantį krakmolą. Virškinimo procese seilių amilazė ir kasos amilazė (amilopepsinas) skaido krakmolą, susidaro tarpinis produktas - maltozė.

Šis disacharidas yra kukurūzų cukraus sirupuose, salyklo cukruje ir daigintuose miežiuose. Jis lengvai fermentuojamas veikiant mielėms.

Trehalozė

Trehalozę taip pat sudaro dvi gliukozės molekulės, tokios kaip maltozė, tačiau molekulės yra susietos skirtingai. Jis randamas tam tikruose augaluose, grybuose ir tokiuose gyvūnuose kaip krevetės ir vabzdžiai.

Daugelio vabzdžių, tokių kaip bitės, žalčiai ir drugeliai, cukraus kiekį kraujyje sudaro trehalozė. Jie naudoja ją kaip efektyvią saugojimo molekulę, kuri greitai sugeneruoja energiją skrydžiui.

Chitobiosa

Jį sudaro dvi sujungtos gliukozamino molekulės. Struktūriškai jis yra labai panašus į cellobiozę, išskyrus tai, kad jis turi N-acetilamino grupę, kur cellobiozė turi hidroksilo grupę.

Jis randamas kai kuriose bakterijose ir yra naudojamas biocheminiuose tyrimuose fermentų aktyvumui tirti.

Jis taip pat randamas chitine, kuris sudaro grybų, vabzdžių, nariuotakojų ir vėžiagyvių egzoskeleto sienas, taip pat randamas žuvyse ir galvakojuose, tokiuose kaip aštuonkojai ir kalmarai.

Cellobiozė (gliukozė + gliukozė)

Cellobiozė yra celiuliozės arba daug celiuliozės turinčių medžiagų, tokių kaip popierius ar medvilnė, hidrolizės produktas. Jis susidaro sujungiant dvi beta gliukozės molekules β jungtimi (1 → 4).

Laktuliozė (galaktozė + fruktozė)

Laktuliozė yra sintetinis (dirbtinis) cukrus, kuris nėra absorbuojamas kūne, o greičiau suskaidomas gaubtinėje žarnoje į produktus, kurie sugeria vandenį iš gaubtinės žarnos ir taip sušvelnina išmatą. Pagrindinis jo paskirtis yra vidurių užkietėjimas.

Jis taip pat naudojamas mažinti amoniako kiekį kraujyje žmonėms, sergantiems kepenų ligomis, nes laktuliozė absorbuoja amoniaką storosios žarnos (pašalindama jį iš organizmo).

Izomaltozė (gliukozė + gliukozės izomaltazė)

Trehaluliozė yra dirbtinis cukrus, disacharidas, sudarytas iš gliukozės ir fruktozės, sujungtos alfa (1-1) glikozidiniu ryšiu.

Jis gaminamas gaminant izomaltuliozę iš sacharozės. Plonosios žarnos gleivinėje fermentas izomaltazė skaido trehaluliozę į gliukozę ir fruktozę, kurios paskui absorbuojamos plonojoje žarnoje. Trehaluliozė turi mažą galią sukelti dantų ėduonį.

Chitobiosa

Tai disacharidą kartojantis vienetas chitine, kuris nuo cellobiozės skiriasi tik tuo, kad N-acetilamino grupė ant anglies-2 yra vietoje hidroksilo grupės. Tačiau neascetilinta forma taip pat dažnai vadinama chitobioze.

Laktitolis

Tai yra kristalinis alkoholis C12H24O11, gaunamas hidrinant laktozę. Tai yra laktuliozės disacharidas, naudojamas kaip saldiklis. Jis taip pat yra vidurius laisvinantis vaistas ir vartojamas vidurių užkietėjimui gydyti.

Turanozė

Mažinantis disacharidų organinis junginys, kurį bakterijos ir grybeliai gali naudoti kaip anglies šaltinį.

Melibiosa

Disacharidinis cukrus (C12H22O11), susidarantis dalinai hidrolizuojant rafinozę.

Ksilobiozė

Disacharidas, susidedantis iš dviejų ksilozės liekanų.

Uždusęs

Disacharidas, esantis soforolipide.

Gentiobiosa

Gentiobiozė yra disacharidas, susidedantis iš dviejų D-gliukozės vienetų, sujungtų β tipo glikozidiniu ryšiu (1 → 6). Gentiobiozė turi daug izomerų, kurie skiriasi pagal glikozidinio ryšio, jungiančio du gliukozės vienetus, pobūdį.

Leukrozė

Tai yra glikozilfruktozė, susidedanti iš α-D-gliukopiranozilo liekanų, sujungtų su D-fruktopiranoze per jungtį (1 → 5). Sacharozės izomeras.

Įprasta

Tai yra disacharidas, esantis glikoziduose.

Karoliniasidas A

Oligosacharidai, kuriuose yra du monosacharidai, sujungti glikozidiniu ryšiu.

Absorbcija

Žmonėms praryti disacharidai arba polisacharidai, tokie kaip krakmolas ir glikogenas, yra hidrolizuojami ir absorbuojami kaip monosacharidai plonojoje žarnoje. Nuryti monosacharidai yra absorbuojami.

Pvz., Fruktozė pasyviai difuziškai patenka į žarnyno ląsteles ir prieš patekdama į kraują dažniausiai virsta gliukoze.

Laktazė, maltazė ir sacharazė yra fermentai, esantys plonosios žarnos ląstelių, esančių ties laktozės, maltozės ir sacharozės hidrolize, ties luminaliu kraštu.

Laktazę gamina naujagimiai, tačiau kai kuriose populiacijose suaugusio žmogaus organizme jos nebe sintetinamos.

Dėl to, kad laktazės nėra, laktozė lieka žarnyne ir osmoso būdu traukia vandenį link žarnyno lūpų. Pasiekusi storąją žarną, laktozė skaidosi fermentuojant virškinamojo trakto bakterijas, gaminant CO2 ir įvairias rūgštis. Vartojant pieną, šis vandens ir CO2 derinys sukelia viduriavimą, ir tai vadinama laktozės netoleravimu.

Gliukozė ir galaktozė yra absorbuojamos bendru nuo natrio priklausomu mechanizmu. Pirmiausia yra aktyvus natrio pernešimas, kuris pašalina natrį iš žarnyno ląstelių per bazolateralinę membraną į kraują. Tai sumažina natrio koncentraciją žarnyno ląstelėje, sukuriančią natrio gradientą tarp žarnos žarnos ir enterocito vidų.

Kai susidaro šis gradientas, gaunama jėga, kuri į ląstelę įneš natrio kartu su gliukoze ar galaktoze. Plonosios žarnos sienelėse yra Na + / gliukozės, Na + / galaktozės kotransporteris (symporteris), kuris priklauso nuo natrio koncentracijos, norint patekti į gliukozę ar galaktozę.

Kuo didesnė Na + koncentracija virškinamojo trakto liumenuose, tuo daugiau patenka gliukozės ar galaktozės. Jei natrio nėra arba jo koncentracija mėgintuvėlio liumene yra labai maža, nei gliukozė, nei galaktozė nebus tinkamai absorbuojami.

Pvz., Tokiose bakterijose kaip E. Coli, kurios paprastai gauna energiją iš gliukozės, nesant terpėje šio angliavandenio, jos gali vartoti laktozę, ir tuo būdu jos sintezuoja baltymą, atsakingą už aktyvų laktozės pernešimą, vadinamą laktozės permeaze, taigi laktozės, prieš tai nehidrolizavus.

funkcijos

Nuryti disacharidai patenka į gyvūnų, kurie juos vartoja kaip monosacharidus, kūną. Žmogaus kūne, daugiausia kepenyse, nors jų yra ir kituose organuose, šie monosacharidai prireikus yra integruojami į metabolizmo sintezės ar katabolizmo grandines.

Katabolizuodamiesi (skaidydamiesi), šie angliavandeniai dalyvauja gaminant ATP. Sintezės procese jie dalyvauja polisacharidų, tokių kaip glikogenas, sintezėje ir taip sudaro energijos atsargas kepenyse, griaučių raumenyse ir daugelyje kitų organų.

Jie taip pat dalyvauja daugelio glikoproteinų ir glikolipidų sintezėje.

Nors disacharidai, kaip ir visi praryti angliavandeniai, gali būti energijos šaltiniai žmonėms ir gyvūnams, jie dalyvauja atliekant įvairias organines funkcijas, nes yra ląstelių membranų ir glikoproteinų struktūrų dalis.

Pavyzdžiui, gliukozaminas yra pagrindinis hialurono rūgšties ir heparino komponentas.

Iš laktozės ir jos darinių

Pieno laktozė ir jos dariniai yra svarbiausias galaktozės šaltinis. Galaktozė turi didelę reikšmę, nes ji yra dalis cerebrosidų, gangliozidų ir mukoproteinų, kurie yra pagrindinės neuronų ląstelių membranų sudedamosios dalys.

Laktozė ir kitų cukrų buvimas maiste skatina žarnyno floros, kuri yra būtina virškinimo funkcijai, vystymąsi.

Galaktozė taip pat dalyvauja imuninėje sistemoje, nes ji yra viena iš ABO grupės komponentų raudonųjų kraujo kūnelių sienelėje.

Gliukozė, laktozės, sacharozės ar maltozės virškinimo produktas, gali patekti į kūną pentozių, ypač ribozės, reikalingos nukleorūgščių sintezei, sintezės keliu.

Augaluose

Daugelyje aukštesnių augalų disacharidai sintetinami iš triozės fosfato iš fotosintetinės anglies redukcijos ciklo.

Šie augalai daugiausia sintezuoja sacharozę ir perneša ją iš citozolio į šaknis, sėklas ir jaunus lapus, tai yra į tas augalų vietas, kuriose fotosintezė nenaudojama iš esmės.

Taip sacharozė, susintetinta fotosintezės metu vykstančio anglies redukcijos ciklo metu, ir tai, kas atsiranda po fotosintezės metu suskaidyto krakmolo skilimo ir kaupiamo chloroplastuose, yra du naktiniai augalų energijos šaltiniai.

Kita žinoma kai kurių disacharidų, ypač maltozės, funkcija yra dalyvauti cheminių signalų perdavimo mechanizme kai kurių bakterijų skliauto varikliui.

Šiuo atveju maltozė pirmiausia jungiasi su baltymu, o tada šis kompleksas jungiasi su keitikliu; dėl šio surišimo susidaro tarpląstelinis signalas, nukreiptas į žiedinę žvakutės motorinę veiklą.

Nuorodos

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esminė ląstelių biologija. Abingdonas: „Garland Science“, „Taylor & Francis“ grupė.
2. Fox, SI (2006). Žmogaus fiziologija (9-asis leidimas). Niujorkas, JAV: „McGraw-Hill Press“.
3. Guytonas, A., ir Hall, J. (2006). Medicininės fiziologijos vadovėlis (11-asis leidimas). „Elsevier Inc.“
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperio iliustruota biochemija (28-asis leidimas). „McGraw-Hill Medical“.
5. Rawn, JD (1998). Biochemija. Burlingtonas, Masačusetsas: Neilo Pattersono leidykla.