У глукана су можда најраспрострањенији угљених хидрата у биосфере. Већина чине ћелијску стијенку бактерија, биљака, квасца и других живих организама. Неки чине резервне материје кичмењака.
Сви глукани су направљени од једне врсте моносахарида који се понавља: глукозе. Међутим, њих се може наћи у разним облицима и са великим бројем функција.
Пример уобичајених веза у Б-глуканима (Извор: Јатлас2 / Публиц домаин виа Викимедиа Цоммонс)
Назив глукан има своје главно порекло од грчке речи "гликис", што значи "слатко". Неки уџбеници наводе глукане као не-целулозне полимере сачињене од молекула глукозе повезане везама β 1-3 (кад кажемо „не-целулозне“, они који су део ћелијске стијенке биљака су искључени из ове групе) .
Међутим, сви полисахариди састављени од глукозе, укључујући оне који чине ћелијску стијенку биљака, могу се класификовати као глукани.
Многи глукани били су међу првим једињењима која су изолована из различитих животних форми како би проучавали физиолошке ефекте на кичмењаке, посебно на имуни систем сисара.
Структура
Гликани имају релативно једноставан састав, упркос великој разноврсности и сложености структура које се могу наћи у природи. Сви су велики полимери глукозе повезани гликозидним везама, а најчешће везе су α (1-3), β (1-3) и β (1-6).
Ови шећери, као и сви сахариди који у себи имају глукозу, у основи се састоје од три врсте атома: угљеник (Ц), водоник (Х) и кисеоник (О), који формирају цикличке структуре које се могу спојити заједно. да формира ланац.
Већина глукана састоји се од равних ланаца, али они који представљају гране су повезани са њима путем глукозидних веза типа α (1-4) или α (1-4) у комбинацији са α (1-6) везама.
Важно је напоменути да већину глукана са "α" везама жива бића користе као опскрбу енергијом, метаболички говорећи.
Глукани с највећим удјелом "β" веза више су структурни угљени хидрати. Они имају чвршћу структуру и теже их је разбити механичким или ензиматским деловањем, па не служе увек као извор енергије и угљеника.
Врсте глукана
Ове макромолекуле варирају у складу са аномерном конфигурацијом глукозних јединица које их чине; положај, врсту и број грана које им се придружују. Све варијанте су класификоване у три врсте глукана:
- β-глукани (целулоза, лихенин, цимозан или зимозан, итд.)
Хемијска структура зимозана
- α, β-глукани
- α-глукани (гликоген, скроб, декстран, итд.)
Хемијска структура декстрана
Α, β-глукани су такође познати као "мешани глукани", јер комбинују различите врсте глукозидних веза. Имају најсложеније структуре унутар угљених хидрата и обично имају структуре које је тешко раздвојити у мање ланце угљених хидрата.
Генерално, глукани имају једињења велике молекулске тежине, са вредностима које варирају између хиљада и милиона далтона.
Карактеристике глукана
Сви глукани имају више од 10 молекула глукозе спојених заједно, а најчешће је пронаћи ова једињења која су формирана од стотина или хиљада остатака глукозе који творе један ланац.
Сваки глукан има посебне физичке и хемијске карактеристике, које се разликују у зависности од његовог састава и окружења у коме се налази.
Када су глукани пречишћени, они немају никакву боју, арому или укус, мада прочишћавање никада није тако прецизно да би се добио појединачни изоловани појединачни молекул и они се увек квантификују и проучавају „приближно“, пошто изолат садржи неколико различитих молекула.
Гликани се могу наћи као хомо- или хетерогликани.
- Хомогликани се састоје од само једне врсте аномера глукозе
- Хетерогликани се састоје од различитих аномера глукозе.
Уобичајено је да хетерогликани, када се растворе у води, формирају колоидне суспензије (оне се лакше растварају ако су изложене топлоти). У неким случајевима, њихово загревање производи наручене структуре и / или гелове.
Уједињење између остатака који чине главну структуру глукана (полимер) настаје захваљујући глукозидним везама. Међутим, структура је стабилизована „хидростатским“ интеракцијама и неколико водоничних веза.
Пример везивања гликозида у гликогену (Извор: Гликоген.свг-НЕУРОтикердеривативе-ворк-Марек-М-Публиц-домаин путем Викимедиа Цоммонс)
Карактеристике
Глукани су веома свестране структуре за живе ћелије. На пример, у биљкама комбинација β (1-4) веза између молекула β-глукозе даје велику крутост ћелијској стијенци сваке њихове ћелије, формирајући оно што је познато као целулоза.
Целулозна структура (Извор: Виценте Нето / ЦЦ БИ (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/4.0) виа Викимедиа Цоммонс)
Као и код биљака, у бактеријама и гљивицама, мрежа глуканских влакана представља молекуле које чине чврсту ћелијску стијенку која штити плазма мембрану и цитосол који се налази унутар ћелија.
Код краљежњака главни резервни молекул је гликоген. Ово је глукан формиран од више остатака глукозе који су више пута повезани, формирајући ланац који се грана по целој структури.
Генерално, гликоген се синтетише у јетри свих кичмењака, а део се складишти у ткивима мишића.
Гликоген, 'скроб' животиња (Извор: Микаел Хаггстром / Публиц домаин, виа Викимедиа Цоммонс)
Укратко, глукани немају само структурне функције, већ су битни и са становишта складиштења енергије. Сваки организам који има ензиматски апарат за разбијање веза и одвајање молекула глукозе да би их користио као "гориво" користи та једињења да би преживела.
Примене у индустрији
Глукани се широко користе у прехрамбеној индустрији широм света, пошто имају веома разнолике карактеристике и већина немају токсична дејства за људску употребу.
Многи помажу у стабилизацији структуре хране интеракцијом са водом, стварајући емулзије или гелове који пружају већу конзистенцију одређеним кулинарским препаратима. Пример може бити шкроб или кукурузни шкроб.
Вештачке ароме у храни су обично додатак заслађивача, од којих се већина састоји од глукана. Они морају проћи кроз веома екстремне услове или дуге временске периоде да би изгубили своје ефекте.
Висока талиште свих глукана служи за заштиту многих једињења осетљивих на ниску температуру у храни. Глукани "секвенцирају" молекуле воде и спречавају кристале леда да разграде молекуле које чине остале делове хране.
Поред тога, структуре које стварају глукани у храни су терверзибилне, односно повећањем или смањењем температуре унутар хране могу повратити свој укус и текстуру на одговарајућу температуру.
Референце
- Ди Лузио, НР (1985, децембар). Ажурирање имуномодулационих активности глукана. На Спрингер-овим семинарима из имунопатологије (Вол. 8, бр. 4, стр. 387-400). Спрингер-Верлаг
- Нелсон, ДЛ и Цок, ММ (2015). Лехнингер: принципи биохемије.
- Новак, М., и Ветвицка, В. (2009). Глукани као модификатори биолошког одговора. Циљеви ендокриних, метаболичких и имунолошких поремећаја-лекови (раније тренутне мете лекова-имуне, ендокрини и метаболички поремећаји), 9 (1), 67-75.
- Синитсиа, А., & Новак, М. (2014). Структурна анализа глукана. Анали транслационе медицине, 2 (2).
- Ветвицка, В. и Ветвицкова, Ј. (2018). Глукани и рак: поређење комерцијално доступних β-глукана - део ИВ. Антиканцерогена истраживања, 38 (3), 1327-1333.