Į gliukanų yra turbūt labiausiai paplitęs angliavandenių biosferos. Dauguma jų sudaro bakterijų, augalų, mielių ir kitų gyvų organizmų ląstelių sieneles. Kai kurie sudaro stuburinių gyvūnų atsargines medžiagas.
Visi gliukanai yra sudaryti iš vieno tipo pasikartojančio monosacharido: gliukozės. Tačiau jų gali būti įvairių formų ir labai įvairių.
B-gliukanų bendrų jungčių pavyzdys (Šaltinis: Jatlas2 / Viešoji nuosavybė per „Wikimedia Commons“)
Pavadinimas gliukanas daugiausia kilęs iš graikų kalbos žodžio „glykys“, kuris reiškia „saldus“. Kai kuriuose vadovėliuose gliukanai minimi kaip neceliulioziniai polimerai, sudaryti iš gliukozės molekulių, sujungtų β 1-3 jungtimis (sakydami „ne celiulioziniai“, tie, kurie yra augalo ląstelių sienos dalis, neįtraukiami į šią grupę) .
Tačiau visi polisacharidai, sudaryti iš gliukozės, įskaitant tuos, kurie sudaro augalų ląstelių sieneles, gali būti klasifikuojami kaip gliukanai.
Daugelis gliukanų buvo vieni iš pirmųjų junginių, išskirtų iš skirtingų gyvybės formų, siekiant ištirti jų fiziologinį poveikį stuburiniams, ypač žinduolių imuninei sistemai.
Struktūra
Glikanų sudėtis yra gana paprasta, nepaisant gamtoje randamų statinių įvairovės ir sudėtingumo. Visi yra dideli gliukozės polimerai, sujungti glikozidiniais ryšiais, dažniausiai jungtys yra α (1-3), β (1-3) ir β (1-6).
Šie cukrūs, kaip ir visi sacharidai, kurių pagrindas yra gliukozė, iš esmės susideda iš trijų tipų atomų: anglies (C), vandenilio (H) ir deguonies (O), kurie sudaro ciklines struktūras, kurias galima sujungti. taip sudarant grandinę.
Daugumą gliukanų sudaro tiesios grandinės, tačiau tie, kurie turi šakas, yra sujungti su jais per α (1-4) arba α (1-4) tipo gliukozidinius ryšius kartu su α (1-6) jungtimis.
Svarbu paminėti, kad dauguma gliukanų su „α“ jungtimis gyvas būtybes naudoja kaip energijos tiekimą, metaboliškai kalbant.
Gliukanai, turintys didžiausią „β“ jungčių dalį, yra labiau struktūriniai angliavandeniai. Jų struktūra yra griežtesnė ir juos sunkiau sulaužyti mechaniniu ar fermentiniu būdu, todėl jie ne visada tarnauja kaip energijos ir anglies šaltinis.
Gliukanų rūšys
Šios makromolekulės skiriasi priklausomai nuo juos sudarančių gliukozės vienetų anomerinės konfigūracijos; prie jų prisijungiančių šakų padėtis, tipas ir skaičius. Visi variantai buvo suskirstyti į tris gliukanų rūšis:
- β-gliukanai (celiuliozė, kerpės, cimozanas ar zimozanas ir kt.)
Cheminė zimozano struktūra
- α, β-gliukanai
- α-gliukanai (glikogenas, krakmolas, dekstranas ir kt.)
Cheminė dekstrano struktūra
Α, β-gliukanai taip pat žinomi kaip „mišrūs gliukanai“, nes jie sujungia skirtingų tipų gliukozidinius ryšius. Jie turi sudėtingiausias angliavandenių struktūras ir paprastai turi tokias struktūras, kurias sunku atskirti į mažesnes angliavandenių grandines.
Paprastai gliukanai turi didelės molekulinės masės junginius, kurių vertės svyruoja tarp tūkstančių ir milijonų daltonų.
Gliukano savybės
Visi gliukanai turi daugiau kaip 10 gliukozės molekulių, sujungtų tarpusavyje, ir dažniausiai yra šie junginiai, sudaryti iš šimtų ar tūkstančių gliukozės liekanų, sudarančių vieną grandinę.
Kiekvienas gliukanas pasižymi ypatingomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis, kurios skiriasi priklausomai nuo jo sudėties ir aplinkos, kurioje jis randamas.
Išgryninti gliukanai neturi jokios spalvos, kvapo ar skonio, nors gryninimas niekada nėra toks tikslus, kad būtų gaunama atskira atskira molekulė. Jie visada yra kiekybiškai įvertinti ir tiriami „apytiksliai“, nes izoliate yra kelios skirtingos molekulės.
Glikanai gali būti homo- arba heteroglikanai.
- Homoglikanus sudaro tik vieno tipo gliukozės anomerai
- Heteroglikanai sudaryti iš skirtingų gliukozės anomerų.
Įprasta, kad heteroglikanai, ištirpę vandenyje, sudaro koloidines suspensijas (jie lengviau ištirpsta, jei yra veikiami šilumos). Kai kuriais atvejais juos kaitinant gaunamos užsakytos struktūros ir (arba) geliai.
Jungtis tarp liekanų, sudarančių pagrindinę gliukanų struktūrą (polimerą), atsiranda dėl gliukozidinių jungčių. Tačiau struktūra stabilizuojama per hidrostatinę sąveiką ir keletą vandenilio jungčių.
Glikozidinio surišimo glikogene pavyzdys (Šaltinis: Glykogen.svg-NEUROtikerderideri-work-Marek-M-Public-domain per Wikimedia Commons)
funkcijos
Gliukanai yra labai įvairios gyvų ląstelių struktūros. Pvz., Augaluose β (1-4) jungčių tarp β-gliukozės molekulių derinys suteikia didelį standumą kiekvienos jų ląstelės ląstelės sienelėje, sudarydamas vadinamąją celiuliozę.
Celiuliozės struktūra (Šaltinis: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) per „Wikimedia Commons“)
Kaip ir augaluose, bakterijose ir grybuose, gliukano skaidulų tinklas žymi molekules, sudarančias standžią ląstelės sienelę, saugančią plazmos membraną, ir citozolį, esantį ląstelių viduje.
Stuburiniuose gyvūnuose pagrindinė rezervo molekulė yra glikogenas. Tai yra gliukanas, kurį sudaro daugybė gliukozės liekanų, sujungtų pakartotinai, sudarydami grandinę, kuri šakojasi visoje struktūroje.
Paprastai glikogenas sintetinamas visų stuburinių gyvūnų kepenyse, o dalis kaupiama raumenų audiniuose.
Glikogenas, gyvūnų krakmolas (Šaltinis: Mikael Häggström / Viešoji nuosavybė, per „Wikimedia Commons“)
Trumpai tariant, gliukanai atlieka ne tik struktūrines funkcijas, bet ir yra svarbūs energijos kaupimo požiūriu. Bet kuris organizmas, turintis fermentinį aparatą, kuris gali suskaidyti ryšius ir atskirti gliukozės molekules, kad galėtų jas naudoti kaip „kurą“, šiuos junginius išgyvena.
Pritaikymai pramonėje
Gliukanai plačiai naudojami maisto pramonėje visame pasaulyje, nes jų savybės yra labai skirtingos ir dauguma jų neturi toksiško poveikio žmonių maistui.
Daugelis jų padeda stabilizuoti maisto struktūrą, sąveikaudami su vandeniu, sukurdami emulsijas ar gelius, kurie suteikia didesnį konsistenciją tam tikriems kulinariniams preparatams. Pavyzdys gali būti krakmolas arba kukurūzų krakmolas.
Dirbtiniai skoniai maiste dažniausiai yra saldiklių, kurių didžiąją dalį sudaro gliukanai, produktas. Jie turi praeiti labai ekstremaliomis sąlygomis arba ilgą laiką, kad prarastų savo poveikį.
Aukštas visų gliukanų lydymosi taškas apsaugo daugelį žemai temperatūrai jautrių junginių, esančių maisto produktuose. Gliukanai „suardo“ vandens molekules ir neleidžia ledo kristalams suskaidyti molekulių, kurios sudaro kitas maisto dalis.
Be to, gliukanų suformuotos struktūros maiste yra termiškai apverčiamos, tai yra, padidindamos ar sumažindamos temperatūrą maisto viduje, atitinkamoje temperatūroje jos gali atgauti savo skonį ir tekstūrą.
Nuorodos
- Di Luzio, NR (1985, gruodis). Gliukanų imunomoduliuojančios veiklos atnaujinimas. „Springer“ imunopatologijos seminaruose (8 tomas, Nr. 4, p. 387–400). „Springer-Verlag“.
- Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2015 m.). Lehningeris: biochemijos principai.
- Novakas, M., ir Vetvicka, V. (2009). Gliukanai kaip biologinio atsako modifikatoriai. Endokrininiai, metaboliniai ir imuniniai sutrikimai - vaistų tikslai (buvę narkotikų tikslai - imuniniai, endokrininiai ir metaboliniai sutrikimai), 9 (1), 67–75.
- Synytsya, A., ir Novak, M. (2014). Gliukanų struktūrinė analizė. Transliacinės medicinos metraštis, 2 (2).
- Vetvicka, V., ir Vetvickova, J. (2018). Gliukanai ir vėžys: komerciškai prieinamų β-gliukanų palyginimas - IV dalis. Priešvėžiniai tyrimai, 38 (3), 1327-1333.