OLIGOSACHARIDAI: SAVYBĖS, SUDĖTIS, FUNKCIJOS, TIPAI - BIOLOGIJA - 2025

Kad oligosacharidai (iš Graikijos, oligo = mažai; Sachar = cukraus) yra molekulės, sudarytos iš dviejų iki dešimties monosacharidų likučių, sujungtos glikozidų jungtimis. Oligosacharidai gaunami iš įvairių maisto šaltinių, tokių kaip pienas, pomidorai, bananai, rudasis cukrus, svogūnai, miežiai, soja, rugiai ir česnakai.

Maisto pramonėje ir žemės ūkyje didelis dėmesys buvo skiriamas oligosacharidams kaip prebiotikams, nevirškinamoms medžiagoms, naudingiems dėl selektyvios bakterijų rūšių augimo ir aktyvumo gaubtinės žarnos stimuliacijos.

Šaltinis: pixabay.com

Šie prebiotikai gaunami iš natūralių šaltinių arba hidrolizuojant polisacharidus. Augalų oligosacharidai yra gliukozės oligosacharidai, galaktozės oligosacharidai ir sacharozės oligosacharidai, pastarųjų yra gausiausia iš visų.

Oligosacharidai taip pat gali būti prijungti prie baltymų, sudarydami glikoproteinus, kurių masė svyruoja nuo 1% iki 90%. Glikoproteinai vaidina svarbų vaidmenį atpažįstant ląsteles, lektinų jungimąsi, tarpląstelinės matricos formavimąsi, virusines infekcijas, atpažįstant receptorius-substratą ir nustatant antigeninius veiksnius.

Glikoproteinai turi kintamą angliavandenių sudėtį, vadinamą mikroheterogeniškumu. Angliavandenių struktūros apibūdinimas yra vienas iš glikomikų tikslų.

charakteristikos

Oligosacharidai, kaip ir kiti angliavandeniai, yra sudaryti iš monosacharidų, kurie gali būti ketozės (su keto grupe) ir aldozės (su aldehido grupe). Abiejų rūšių cukrūs turi daugybę hidroksilo grupių, tai yra, tai yra polihidroksilintos medžiagos, kurių alkoholio grupės gali būti pirminės arba antrinės.

Olosacharidus sudarančių monosacharidų struktūra yra ciklinė, jie gali būti piranozės arba furanozės tipo. Pavyzdžiui, gliukozė yra aldozė, kurios ciklinė struktūra yra piranozė. Fruktozė yra ketozė, kurios ciklinė struktūra yra furanozė.

Visi monosacharidai, iš kurių susidaro oligosacharidai, turi glicerraldehido D konfigūraciją. Dėl šios priežasties gliukozė yra D-gliukopiranozė, o fruktozė yra D-fruktopiranozė. Konfigūracija aplink anomerinę anglį, C1 gliukozėje ir C2 fruktozėje, lemia alfa arba beta konfigūraciją.

Anomerinė cukraus grupė gali kondensuotis su alkoholiu ir sudaryti α- ir β-gliukozidinius ryšius.

Nevirškinami oligosacharidai (OND) turi β konfigūraciją, kurios negali hidrolizuoti virškinimo fermentai žarnyne ir seilėse. Tačiau jie yra jautrūs žarnyno bakterijų fermentų hidrolizei.

Sudėtis

Daugelyje oligosacharidų yra nuo 3 iki 10 monosacharidų liekanų. Išimtis yra inulinas, kuris yra OND, turintis daug daugiau nei 10 monosacharidų liekanų. Žodis liekana reiškia, kad susidarius gliukozido ryšiui tarp monosacharidų pašalinama vandens molekulė.

Oligosacharidų sudėtis aprašyta vėliau skyriuje apie pagrindinius oligosacharidų tipus.

funkcijos

Dažniausi disacharidai, tokie kaip sacharozė ir laktozė, yra energijos šaltinis adenozito trifosfato (ATP) pavidalu.

Pastoviai auga publikuotų mokslinių straipsnių apie OND, kaip prebiotikų, sveikatos savybes.

Kai kurios prebiotinių OND funkcijos yra skatinti Bifidobakterijų genties bakterijų augimą ir sumažinti cholesterolio kiekį. OND tarnauja kaip dirbtiniai saldikliai, vaidina vaidmenį osteoporozėje ir kontroliuojant cukrinį diabetą 2, skatina žarnyno mikrofloros augimą.

Be to, OND yra priskiriamos tokios savybės kaip infekcijų ir viduriavimo rizikos sumažinimas sumažinant patogeninę florą ir pagerinant imuninės sistemos atsaką.

Tipai

Oligosacharidus būtų galima padalyti į įprastus ir retus oligosacharidus. Pirmieji yra disacharidai, tokie kaip sacharozė ir laktozė. Pastarieji turi tris ar daugiau monosacharidų liekanų ir dažniausiai randami augaluose.

Gamtoje randami oligosacharidai skiriasi juos sudarančiais monosacharidais.

Tokiu būdu randami šie oligosacharidai: fruktooligosacharidai (FOS), galaktooligosacharidai (GOS); laktulooligosacharidai, gauti iš galaktooligosacharidų (LDGOS); ksiloligosacharidai (XOS); arabinooligosacharidai (OSA); gaunami iš jūros dumblių (ADMO).

Kiti oligosacharidai yra iš pektinų pagamintos rūgštys (pAOS), metalooligosacharidai (MOS), ciklodekstrinai (CD), izomalto-oligosacharidai (TJO) ir žmogaus pieno oligosacharidai (HMO).

Kitas būdas klasifikuoti oligosacharidus yra atskirti juos į dvi grupes: 1) pirminius oligosacharidus, kurie randami augaluose ir yra suskirstyti į dvi rūšis, remiantis gliukoze ir sacharoze; 2) antriniai oligosacharidai, kurie susidaro iš pirminių oligosacharidų.

Pirminiai oligosacharidai yra tie, kurie sintetinami iš mono- arba oligosacharido ir glikozilo donoro per glikoziltransferazę. Pavyzdys, sacharozė.

Antriniai oligosacharidai yra tie, kurie susidaro in vivo arba in vitro hidrolizuojant didelius oligosacharidus, polisacharidus, glikoproteinus ir glikolipidus.

Disacharidai

Gausiausias augalų disacharidas yra sacharozė, sudaryta iš gliukozės ir fruktozės. Sistemingas jo pavadinimas yra O - α-D-gliukopiranozil- (1-2) - β-D-frukto-furanozidas. Kadangi C1 gliukozėje ir C2 fruktozėje dalyvauja glikozidiniame surišime, sacharozė nėra redukuojantis cukrus.

Laktozę sudaro galaktozė ir gliukozė, jos randama tik piene. Jo koncentracija kinta nuo 0 iki 7%, priklausomai nuo žinduolių rūšies. Sisteminis laktozės O - β-D-galaktopiranozil- (1-4) -D-gliukopiranozės pavadinimas.

Pagrindiniai oligosacharidai

Fruktooligosacharidai (FOS)

Terminas frukto-oligosacharidas yra dažnai naudojami 1 ^F (1-β-Dfructofuranosyl) _n -sucrose, kur n yra nuo 2 iki 10 fruktozės grandžių. Pavyzdžiui, du fruktozės vienetai sudaro 1-korozę; trys vienetai sudaro 1-nistosa; ir keturi vienetai sudaro 1-fruktofuranozil-nistozę.

FOS yra tirpios ir šiek tiek saldžios skaidulos, sudarančios želė, pasižymi atsparumu virškinimo fermentams, tokiems kaip alfa-amilazė, sacharazė ir maltazė. Jų yra grūduose, vaisiuose ir daržovėse. Jie taip pat gali būti išgaunami iš įvairių šaltinių fermentinių reakcijų būdu.

Tarp naudų sveikatai yra žarnyno ir kvėpavimo takų infekcijų prevencija, imuninės sistemos reakcijos didinimas, Lactobacilli ir Bifidobacteria rūšių augimo skatinimas ir mineralų įsisavinimo didinimas.

Galaktooligosacharidai (GOS)

Galaktooligosacharidai taip pat vadinami transgalaktooligosacharidais. Paprastai GOS molekulės gali būti vaizduojamos taip: Gal ^X (Gal) _n ^Y Glc.

Kur Gal yra galaktozė, o n yra β -1,4 jungtis, jungianti galaktozės liekanas. Be to, formulė rodo, kad β-galaktozidazės sintezuoja ir kitus ryšius: β - (1-3) ir β - (1-6).

GOS iš laktozės gaminami transgalaktozilinant, katalizuojam β-galaktozidazės. Žinduolių pienas yra natūralus GOS šaltinis. GOS skatina bifidobakterijų augimą.

GOS yra komerciškai gaminami pavadinimu Oligomate 55, tai yra preparatas, pagrįstas Aspergillus oryzae ir Streptoccoccus thermophilus beta galaktozidazėmis. Jame yra 36% tri, tetra-, penta- ir heksa-galakto-oligosacharidų, 16% disacharidų galaktozilgliukozės ir galaktozil-galaktozės, 38% monosacharidų ir 10% laktozės.

Nors komerciškai pagamintų GOS sudėtis gali skirtis priklausomai nuo jų naudojamos β-galaktozidazės kilmės. Bendrovės „FrieslandCampina“ ir „Nissin Sugar“ atitinkamai naudoja fermentus iš „Bacillus circulans“ ir „Cryptococcus laurentii“.

Tarp GOS vartojimo pranašumų yra žarnyno floros pertvarkymas, žarnyno imuninės sistemos reguliavimas ir žarnyno barjero sustiprinimas.

Oligosacharidai laktuliozė, tagatozė ir laktobiono rūgštis taip pat gali būti gauti iš laktozės, naudojant oksidoreduktazes.

Ksiloligosacharidai (XOS)

XOS sudaro ksilozės vienetai, sujungti β - (1-4) jungtimis. Polimerizuojasi nuo dviejų iki dešimties monosacharidų. Kai kurie XOS gali turėti arabinozilo, acetilo arba gliukuronilo motyvus.

XOS fermentiniu būdu gaminami hidrolizuojant ksilą iš beržo žievės, avižų, branduolio ar nevalgomosios kukurūzų dalies. XOS daugiausia naudojami Japonijoje, patvirtinus FOSHU (specialios paskirties maisto produktai).

Feruloilo ksilooligosacharidai arba oligosacharidai yra kviečių duonoje, miežių lukštuose, migdolų lukštuose, bambukuose ir branduolyje, nevalgomoje kukurūzų dalyje. XOS gali būti išgaunamas fermentiškai skaidydamas ksilaną.

Šie oligosacharidai turi savybę sumažinti bendrą cholesterolio kiekį pacientams, sergantiems 2 tipo cukriniu diabetu, storosios žarnos vėžiu. Jie yra bifidogeniniai.

Arabinooligosacharidai (OSA)

OSA gaunamas hidrolizuojant arabinino polisacharidą, kuris turi α- (1-3) ir α- (1-5) ryšius L-arabinofuranoze. Arabinozės yra arabinane, arabinogalaktane arba arabino ksilane, kurie yra augalų ląstelių sienos komponentai. AOS nuorodos tipas priklauso nuo šaltinio.

OSA mažina uždegimą pacientams, sergantiems opiniu kolitu, taip pat skatina Bifidobacterium ir Lactobacillus augimą.

Izomalto-oligosacharidai (TJO)

TJO struktūrą sudaro glikozilo liekanos, sujungtos su maltozė arba izomaltozė per α - (1-6) ryšius, iš kurių gausiausia yra rafinozė ir stachiozė.

TJO pramonėje gaminamas pavadinimu Isomalto-900, kurį sudaro α-amilazės, pullulanazės ir α-gliukozidazės inkubacija su kukurūzų krakmolu. Pagrindiniai gauto mišinio oligosacharidai yra izomaltozė (Glu α -1-6 Glu), izomaltotriozė (Glu α -1-6 Glu α -1-6 Glu) ir panozė (Glu α -1-6 Glu α -1-4 Glu).

Tarp nauda sveikatai yra azoto turinčių produktų mažinimas. Jie turi antidiabetinį poveikį. Jie pagerina lipidų apykaitą.

Prebiotikų taikymas storosios žarnos vėžiui gydyti

Manoma, kad 15% veiksnių, turinčių įtakos šios ligos atsiradimui, yra susiję su gyvenimo būdu. Vienas iš šių veiksnių yra dieta, žinoma, kad mėsa ir alkoholis padidina šios ligos atsiradimo riziką, o dieta, kurioje gausu skaidulų ir pieno, ją sumažina.

Įrodyta, kad yra glaudus ryšys tarp žarnyno bakterijų metabolinio aktyvumo ir naviko formavimosi. Racionalus prebiotikų vartojimas grindžiamas pastebėjimu, kad bifidobakterijos ir laktobacilos negamina kancerogeninių junginių.

Buvo atlikta daugybė tyrimų su gyvūnų modeliais, o labai mažai - su žmonėmis. Žmonėms, kaip ir gyvūnų modeliams, buvo parodyta, kad vartojant prebiotikus žymiai sumažėja storosios žarnos ląstelės ir genotoksiškumas, padidėja žarnyno barjero funkcija.

Prebiotikų taikymas sergant uždegimine žarnyno liga

Uždegiminei žarnyno ligai būdingas nekontroliuojamas virškinimo trakto uždegimas. Yra dvi susijusios sąlygos, būtent: Krono liga ir opinis kolitas.

Taikant gyvulinius opinio kolitito modelius, buvo parodyta, kad siekiant išvengti ligos vystymosi, naudojami plataus veikimo spektro antibiotikai. Svarbu pabrėžti, kad sveikų asmenų mikrobiota skiriasi nuo tų, kurie serga uždegiminėmis žarnyno ligomis.

Dėl šios priežasties ypač svarbu naudoti prebiotikus, siekiant sumažinti uždegiminę būklę. Su gyvūnų modeliais atlikti tyrimai parodė, kad FOS ir inulino vartojimas žymiai sumažina priešuždegiminius gyvūnų imuninius žymenis.

Oligosacharidai glikoproteinuose

Kraujo plazmos baltymai, daugybė pieno ir kiaušinių baltymų, mucinai, jungiamojo audinio komponentai, kai kurie hormonai, neatsiejami plazmos membranos baltymai ir daugelis fermentų yra glikoproteinai (GP). Paprastai bendrosios praktikos gydytojų oligosacharidas turi vidutiniškai 15 monosacharidų vienetų.

Oligosacharidai prie baltymų yra prijungiami N-glikozidiniais arba O-glikozidiniais ryšiais. N-gliukozidinis ryšys susideda iš kovalentinio ryšio susidarymo tarp N-acetilgliukozamino (GlcNAc) ir aminorūgščių liekanų asparagino (Asn) amidų grupės azoto, kuris paprastai vadinamas Asn-X- Ser arba Asn-X-Thr.

Baltymų glikozilinimas, oligosacharidų prisijungimas prie baltymų vyksta kartu su baltymų biosinteze. Tikslūs šio proceso etapai skiriasi atsižvelgiant į glikoproteinų tapatumą, tačiau visi N-sujungti oligosacharidai turi pentapeptidą, kurio struktūra: GlcNAcβ (1-4) GlcNAcβ (1-4) Man ₂ .

O-glikozidų sąjunga susideda iš disacharido β-galaktozil- (1-3) - α-N-acetilgalaktozamino sujungimo su serino (Ser) arba treonino (Thr) OH grupe. O-sujungtų oligosacharidų dydis skiriasi, pavyzdžiui, proteoglikanuose jų gali būti iki 1000 disacharidų vienetų.

Oligosacharidų vaidmuo glikoproteinuose

Angliavandenių komponentas bendrosios praktikos gydytojai reguliuoja daugybę procesų. Pavyzdžiui, spermos ir kiaušinio sąveikos metu apvaisinimo metu. Subrendusi kiaušialąstė yra tarpląstelinio sluoksnio, vadinamo zona pellucida (ZP), dalimi. Receptorius spermos paviršiuje atpažįsta oligosacharidai, prijungti prie ZP, kuris yra GP.

Spermos receptorių sąveika su ZP oligosacharidais išskiria proteazes ir hialuronidazes. Šie fermentai ištirpina ZP. Tokiu būdu sperma gali prasiskverbti į kiaušinį.

Antras pavyzdys yra oligosacharidai kaip antigeniniai determinantai. ABO kraujo grupės antigenai yra glikoproteinų oligosacharidai ir glikolipidai, esantys individo ląstelių paviršiuje. Asmenų, turinčių A tipo ląsteles, ląstelių paviršiuje yra A antigenų, o jų kraujyje yra anti-B antikūnų.

Asmenys, turintys B tipo ląsteles, neša B antigenus ir anti-A antikūnus. Asmenys, turintys AB tipo ląsteles, turi A ir B antigenus ir neturi anti-A ar anti-B antikūnų.

O tipo asmenys turi ląsteles, neturinčias jokio antigeno, ir turi anti-A ir anti-B antikūnus. Ši informacija yra svarbiausia atliekant kraujo perpylimą.

Nuorodos

1. „Belorkar“, SA, Gupta, AK 2016. Oligosacharidai: palaima nuo gamtos stalo. „AMB Express“, 6, 82, DOI 10.1186 / s13568-016-0253-5.
2. Eggleston, G., Côté, GL 2003. Oligosacharidai maiste ir žemės ūkyje. Amerikos chemikų draugija, Vašingtonas.
3. Gänzle, MG, Follador, R. 2012. Oligosacharidų ir krakmolo metabolizmas laktobacilose: apžvalga. Mikrobiologijos ribos, DOI: 10.3389 / fmicb.2012.00340.
4. Kim, SK 2011. Chitinas, chitozanas, oligosacharidai ir jų dariniai biologinis aktyvumas ir taikymas. „CRC Press“, Boca Raton.
5. Liptak, A., Szurmai, Z., Fügedi, P., Harangi, J. 1991. CRC oligosacharidų vadovas: III tomas: aukštesnieji oligosacharidai. „CRC Press“, Boca Raton.
6. Moreno, FJ, Sanz, ML Maisto oligosacharidai: gamyba, analizė ir biologinis aktyvumas. Vilis, Čičesteris.
7. Mussatto, SI, Mancilha, IM 2007. Nesuvirškinami oligosacharidai: apžvalga. Angliavandenių polimerai, 68, 587–597.
8. Nelsonas, DL, Cox, MM 2017. Lehningerio biochemijos principai. WH Freeman, Niujorkas.
9. Oliveira, D. L., Wilbey, A., Grandison. AS, Roseiro, LB Pieno oligosacharidai: apžvalga. Tarptautinis pieno technologijos leidinys, 68, 305–321.
10. Rastall, RA 2010. Funkciniai oligosacharidai: pritaikymas ir gamyba. Metinė maisto mokslo ir technologijos apžvalga, 1, 305–339.
11. Sinnott, ML 2007. Angliavandenių chemija ir biochemijos struktūra ir mechanizmas. Karališkoji chemijos draugija, Kembridžas.
12. Stick, RV, Williams, SJ 2009. Angliavandeniai: gyvybiškai svarbios molekulės. Elsevieras, Amsterdamas.
13. Tomasik, P. 2004. Maisto sacharidų cheminės ir funkcinės savybės. „CRC Press“, Boca Raton.
14. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Biochemijos pagrindai - gyvenimas molekuliniame lygmenyje. Vilis, Hobokenas.