Най- глюканите са може би най-често срещаната въглехидратите в биосферата. Повечето съставляват клетъчната стена на бактерии, растения, дрожди и други живи организми. Някои съставляват резервните вещества на гръбначните животни.
Всички глюкани са съставени от един тип повтарящ се монозахарид: глюкоза. Те обаче могат да бъдат открити в голямо разнообразие от форми и с голямо разнообразие от функции.
Пример за обикновени облигации в B-глюкани (Източник: Jatlas2 / Public domain via Wikimedia Commons)
Името глюкан има своя основен произход от гръцката дума "glykys", което означава "сладък". Някои учебници посочват глюканите като нецелулозни полимери, съставени от глюкозни молекули, свързани с β 1-3 връзки (когато казвате „нецелулозни“, които са част от растителната клетъчна стена са изключени от тази група),
Въпреки това, всички полизахариди, съставени от глюкоза, включително тези, които изграждат клетъчната стена на растенията, могат да бъдат класифицирани като глюкани.
Много глюкани бяха сред първите съединения, които бяха изолирани от различни форми на живот, за да изучат физиологичните ефекти, които имат върху гръбначните животни, особено върху имунната система на бозайниците.
структура
Гликаните имат сравнително прост състав, въпреки голямото разнообразие и сложност на структурите, които могат да бъдат намерени в природата. Всички те са големи глюкозни полимери, свързани чрез гликозидни връзки, като най-честите връзки са α (1-3), β (1-3) и β (1-6).
Тези захари, подобно на всички захариди, които имат глюкоза като основна, са основно съставени от три вида атоми: въглерод (С), водород (Н) и кислород (О), които образуват циклични структури, които могат да се съединят заедно. да образува верига.
Повечето от глюканите се състоят от прави вериги, но тези, които представят клони, са свързани с тях чрез глюкозидни връзки от тип α (1-4) или α (1-4) в комбинация с α (1-6) връзки.
Важно е да се спомене, че повечето от глюканите с "α" връзки се използват от живите същества като енергия, метаболично казано.
Глюканите с най-висок дял на "β" връзки са по-структурни въглехидрати. Те имат по-твърда структура и по-трудно се разрушават чрез механично или ензимно действие, така че не винаги служат като източник на енергия и въглерод.
Видове глюкани
Тези макромолекули варират в зависимост от аномерната конфигурация на глюкозните единици, които ги съставят; позицията, вида и броя на клоните, които се присъединяват към тях. Всички варианти са класифицирани в три вида глюкани:
- β-глюкани (целулоза, лихенин, цимозан или зимосан и др.)
Химична структура на цимозана
- α, β-глюкани
- α-глюкани (гликоген, нишесте, декстран и др.)
Химична структура на декстран
А, β-глюканите са известни също като "смесени глюкани", тъй като те комбинират различни видове глюкозидни връзки. Те имат най-сложните структури в рамките на въглехидратите и обикновено имат структури, които е трудно да се разделят на по-малки въглехидратни вериги.
Като цяло, глюканите имат високомолекулни съединения със стойности, които варират между хиляди и милиони далтони.
Характеристики на глюкан
Всички глюкани имат повече от 10 глюкозни молекули, свързани заедно и най-често срещаното е да се намерят тези съединения, образувани от стотици или хиляди глюкозни остатъци, образуващи една верига.
Всеки глюкан има специални физични и химични характеристики, които варират в зависимост от неговия състав и средата, където се намира.
Когато глюканите се пречистват, те нямат цвят, аромат или вкус, въпреки че пречистването никога не е толкова прецизно, че да се получи единична изолирана единична молекула и те винаги са количествено определени и изследвани "приблизително", тъй като изолатът съдържа няколко различни молекули.
Гликаните могат да бъдат намерени като хомо- или хетерогликани.
- Хомогликаните са съставени само от един вид глюкозен аномер
- Хетерогликаните са съставени от различни аномери на глюкозата.
Обичайно е хетерогликаните, когато се разтварят във вода, да образуват колоидни суспензии (те се разтварят по-лесно, ако са подложени на топлина). В някои случаи при нагряването им се получават подредени структури и / или гелове.
Съединението между остатъците, които образуват основната структура на глюканите (полимера), се получава благодарение на глюкозидни връзки. Структурата обаче се стабилизира чрез "хидростатични" взаимодействия и няколко водородни връзки.
Пример за гликозидно свързване в гликоген (Източник: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain чрез Wikimedia Commons)
Характеристика
Глюканите са много гъвкави структури за живи клетки. При растенията, например, комбинацията от β (1-4) връзки между бета-глюкозните молекули придава голяма твърдост на клетъчната стена на всяка тяхна клетка, образувайки това, което е известно като целулоза.
Целулозна структура (Източник: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) чрез Wikimedia Commons)
Както в растенията, в бактериите и гъбичките мрежа от глюканови влакна представляват молекулите, които изграждат твърдата клетъчна стена, която защитава плазмената мембрана и цитозола, които се намират вътре в клетките.
При гръбначните животни основната резервна молекула е гликогенът. Това е глюкан, образуван от множество глюкозни остатъци, свързани многократно, образувайки верига, която се разклонява по цялата структура.
По принцип гликогенът се синтезира в черния дроб на всички гръбначни животни и част се съхранява в тъканите на мускулите.
Гликоген, „нишесте“ на животни (Източник: Mikael Häggström / Public domain, via Wikimedia Commons)
Накратко, глюканите имат не само структурни функции, но са важни и от гледна точка на съхранение на енергия. Всеки организъм, който има ензимния апарат, за да разруши връзките и да отдели глюкозните молекули, за да ги използва като "гориво", използва тези съединения за оцеляване.
Приложения в индустрията
Глюканите са широко използвани в хранително-вкусовата промишленост по целия свят, тъй като имат много разнообразни характеристики и повечето нямат токсични ефекти за консумация от човека.
Мнозина спомагат за стабилизирането на структурата на храната чрез взаимодействие с вода, създавайки емулсии или гелове, които осигуряват по-голяма консистенция на определени кулинарни препарати. Пример може да бъде нишесте или царевично нишесте.
Изкуствените аромати в храната обикновено са продукт на добавянето на подсладители, повечето от които са съставени от глюкани. Те трябва да преминат през много екстремни условия или дълги периоди от време, за да загубят своите ефекти.
Високата точка на топене на всички глюкани служи за защита на много от чувствителните към ниска температура съединения в храните. Глюканите "секвестрират" водни молекули и не позволяват ледените кристали да разграждат молекулите, които съставляват другите части на храната.
В допълнение, структурите, образувани от глюкани в храната, са термообратими, тоест чрез повишаване или намаляване на температурата вътре в храната, те могат да възстановят аромата и текстурата си при подходяща температура.
Препратки
- Di Luzio, NR (1985, декември). Актуализация на имуномодулиращите дейности на глюканите. В семинарите на Springer по имунопатология (том 8, № 4, стр. 387-400). Springer-Verlag.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2015). Ленингер: принципи на биохимията.
- Новак, М., и Ветвичка, В. (2009). Глюканите като модификатори на биологичния отговор. Ендокринни, метаболитни и имунни разстройства - Цели на лекарствата (предишни текущи лекарствени цели-имунни, ендокринни и метаболитни нарушения), 9 (1), 67-75.
- Synytsya, A., & Novak, M. (2014). Структурен анализ на глюкани. Анали на транслационната медицина, 2 (2).
- Vetvicka, V., & Vetvickova, J. (2018). Глюкани и рак: Сравнение на търговски достъпни β-глюкани - Част IV. Противоракови изследвания, 38 (3), 1327-1333.