Ορισμός και λειτουργίες πολυσακχαριτών

ΕΝΑ πολυσακχαρίτη είναι ένας τύπος υδατάνθρακας. Είναι ένα πολυμερές από αλυσίδες μονοσακχαριτών που συνδέονται με γλυκοσιδικούς δεσμούς. Οι πολυσακχαρίτες είναι επίσης γνωστοί ως γλυκάνες. Κατά σύμβαση, ένας πολυσακχαρίτης αποτελείται από περισσότερες από δέκα μονάδες μονοσακχαρίτη, ενώ ένας ολιγοσακχαρίτης αποτελείται από τρεις έως δέκα συνδεδεμένους μονοσακχαρίτες.

Το Γενικό χημική φόρμουλα για έναν πολυσακχαρίτη είναι C_Χ(Η₂Ο)_y. Οι περισσότεροι πολυσακχαρίτες αποτελούνται από μονοσακχαρίτες έξι-άνθρακα, με αποτέλεσμα τον τύπο (C₆H₁₀Ο₅)_n. Οι πολυσακχαρίτες μπορεί να είναι γραμμικοί ή διακλαδισμένοι. Οι γραμμικοί πολυσακχαρίτες μπορούν να σχηματίσουν άκαμπτα πολυμερή, όπως π.χ. κυτταρίνη σε δέντρα. Διακλαδισμένες φόρμες είναι συχνά διαλυτός σε νερό, όπως αραβικό κόμμι.

Βασικά μαγειρεύματα: Πολυσακχαρίτες

Οι πολυσακχαρίτες μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τη σύνθεσή τους είτε ως ομοπολυσακχαρίτες είτε ως ετεροπολυσακχαρίτες.

ΕΝΑ ομοπολυσακχαρίτη ή ομογλυκάνη αποτελείται από ένα ζάχαρη ή το παράγωγο ζάχαρης. Για παράδειγμα, η κυτταρίνη, το άμυλο και το γλυκογόνο αποτελούνται όλα από υπομονάδες γλυκόζης. Χιτίνη αποτελείται από επαναλαμβανόμενες υπομονάδες του Ν-ακετύλιο-ρε-γλυκοζαμίνη, η οποία είναι ένα παράγωγο γλυκόζης.

ΕΝΑ ετεροπολυσακχαρίτη ή ετερογλυκάνη περιέχει περισσότερες από μία ζάχαρη ή παράγωγο σακχάρου. Στην πράξη, οι περισσότεροι ετεροπολυσακχαρίτες αποτελούνται από δύο μονοσακχαρίτες (δισακχαρίτες). Συσχετίζονται συχνά με πρωτεΐνες. Ένα καλό παράδειγμα ενός ετεροπολυσακχαρίτη είναι το υαλουρονικό οξύ, το οποίο αποτελείται από Ν-ακετύλιο-ρε-γλυκοζαμίνη συνδεδεμένη με γλυκουρονικό οξύ (δύο διαφορετικά παράγωγα γλυκόζης).

Τα πολυσακχαρίδια σχηματίζονται όταν οι μονοσακχαρίτες ή οι δισακχαρίτες συνδέονται μεταξύ τους με γλυκοσιδικούς δεσμούς. Τα ζάχαρα που συμμετέχουν στα ομόλογα καλούνται καταλοίπων. Ο γλυκοσιδικός δεσμός είναι μια γέφυρα μεταξύ των δύο υπολειμμάτων που αποτελούνται από ένα άτομο οξυγόνου μεταξύ δύο δακτυλίων άνθρακα. Ο γλυκοσιδικός δεσμός προκύπτει από ένα α αντίδραση αφυδάτωσης (επίσης ονομαζόμενη αντίδραση συμπύκνωσης). Στην αντίδραση αφυδάτωσης α υδροξυλομάδα χάνεται από έναν άνθρακα ενός υπολείμματος ενώ ένα υδρογόνο χάνεται από μια ομάδα υδροξυλίου από ένα άλλο κατάλοιπο. Ένα μόριο νερού (Η₂Ο) απομακρύνεται και ο άνθρακας του πρώτου υπολείμματος συνδέεται με το οξυγόνο από το δεύτερο υπόλειμμα.

Συγκεκριμένα, ο πρώτος άνθρακας (άνθρακας-1) ενός υπολείμματος και ο τέταρτος άνθρακας (άνθρακας-4) του άλλου υπολείμματος συνδέονται με το οξυγόνο, σχηματίζοντας τον 1,4 γλυκοσιδικό δεσμό. Υπάρχουν δύο τύποι γλυκοσιδικών δεσμών, με βάση τη στερεοχημεία των ατόμων άνθρακα. Ένας γλυκοσιδικός δεσμός α (1-> 4) σχηματίζεται όταν τα δύο άτομα άνθρακα έχουν την ίδια στερεοχημεία ή το ΟΗ στον άνθρακα-1 είναι κάτω από τον δακτύλιο του σακχάρου. Μια σύνδεση β (1 → 4) σχηματίζεται όταν τα δύο άτομα άνθρακα έχουν διαφορετική στερεοχημεία ή η ομάδα ΟΗ είναι πάνω από το επίπεδο.

Τα άτομα υδρογόνου και οξυγόνου από υπολείμματα σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου με άλλα υπολείμματα, με αποτέλεσμα να προκύπτουν εξαιρετικά ισχυρές δομές.

Οι τρεις κύριες λειτουργίες των πολυσακχαριτών παρέχουν δομική υποστήριξη, αποθήκευση ενέργειας και αποστολή κυψελοειδών σημάτων επικοινωνίας. Η δομή υδατάνθρακα καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τη λειτουργία της. Τα γραμμικά μόρια, όπως η κυτταρίνη και η χιτίνη, είναι ισχυρά και άκαμπτα. Η κυτταρίνη είναι το κύριο μόριο υποστήριξης στα φυτά, ενώ οι μύκητες και τα έντομα βασίζονται στη χιτίνη. Οι πολυσακχαρίτες που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση ενέργειας τείνουν να είναι διακλαδισμένοι και διπλωμένοι επάνω τους. Επειδή είναι πλούσιοι σε δεσμούς υδρογόνου, συνήθως είναι αδιάλυτοι στο νερό. Παραδείγματα πολυσακχαριτών αποθήκευσης είναι άμυλο στα φυτά και γλυκογόνο σε ζώα. Οι πολυσακχαρίτες που χρησιμοποιούνται για την κυτταρική επικοινωνία συχνά συνδέονται ομοιοπολικά με λιπίδια ή πρωτεΐνες, σχηματίζοντας γλυκοσυζεύγματα. Ο υδατάνθρακας χρησιμεύει ως ετικέτα για να βοηθήσει το σήμα να φτάσει στον κατάλληλο στόχο. Κατηγορίες γλυκοσυζευγμάτων περιλαμβάνουν γλυκοπρωτεΐνες, πεπτιδογλυκάνες, γλυκοσίδες και γλυκολιπίδια. Οι πρωτεΐνες πλάσματος, για παράδειγμα, είναι στην πραγματικότητα γλυκοπρωτεΐνες.

Μια κοινή χημική δοκιμή για τα πολυσακχαρίδια είναι η περιοδική βαφή οξέος-Schiff (PAS). Το περιοδικό οξύ διασπά τον χημικό δεσμό μεταξύ γειτονικών ανθράκων που δεν συμμετέχουν σε μια γλυκοσιδική σύνδεση, σχηματίζοντας ένα ζεύγος αλδεΰδης. Το αντιδραστήριο Schiff αντιδρά με τις αλδεΰδες και αποδίδει μωβ μοβ χρώμα. Η χρώση PAS χρησιμοποιείται για την ταυτοποίηση των πολυσακχαριτών στους ιστούς και τη διάγνωση των ιατρικών καταστάσεων που μεταβάλλουν τους υδατάνθρακες.

• Campbell, Ν.Α. (1996). Βιολογία (4η έκδοση). Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-1957-3.
• IUPAC (1997). Συμπλήρωμα χημικής ορολογίας - το χρυσό βιβλίο (2η έκδ.). doi: 10.1351 / goldbook. Ρ04752
• Matthews, C. ΜΙ.; Van Holde, Κ. ΜΙ.; Ahern, Κ. ΣΟΛ. (1999). Βιοχημεία (3η έκδοση). Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-3066-6.
• Varki, Α.; Cummings, R.; Esko, J.; Freeze, Η.; Stanley, Ρ.; Bertozzi, C.; Hart, Ο.; Etzler, Μ. (1999). Απαραίτητα στοιχεία της Γλυκοβιολογίας. Cold Spring Har J. Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN 978-0-87969-560-6.