ПОЛИСАХАРИДИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, КЛАСИФИКАЦИЈА, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Тхе полисахариди , често називане гликани, су хемијска једињења високе молекуларне тежине коју образује више од 10 јединица појединих шећера (моносахарида). Другим речима, они су моносахаридни полимери повезани гликозидним везама.

Ово су врло уобичајени молекули у природи, јер их налазимо у свим живим бићима, где обављају широк избор функција, од којих се многе још увек изучавају. Сматрају се највећим извором обновљивих природних ресурса на земљи.

Структура целулозе, хомополисахарид (Извор: хттп://ввв.монографиас.цом/трабајос46/целулоса-мадера/целулоса-мадера2.схтмл / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са /4.0) преко Викимедиа Цоммонс)

Зид биљних ћелија је, на пример, састављен од једног од најобилнијих полисахарида у биосфери: целулозе.

Ово једињење, које су настале поновљеним јединицама моносахарида званог глукоза, служи као храна за хиљаде микроорганизама, гљивица и животиња, поред функција које има у одржавању структуре биљака.

Временом, човек је успео да искористи целулозу у практичне сврхе: користи памук за прављење одеће, „целулозу“ дрвећа за прављење папира и тако даље.

Други веома обилни полисахарид, који такође производе биљке и од великог значаја за човека је скроб, јер је један од главних извора угљеника и енергије. У зрну жита, у гомољима итд.

Карактеристике полисахарида

- То су макромолекуле веома велике молекулске тежине

- Сачињавају се углавном од атома угљеника, водоника и кисеоника

- Структурно и функционално су веома разнолике

- Постоје у практично свим живим бићима на земљи: биљкама, животињама, бактеријама, протозоама и гљивицама

- Неки полисахариди су високо растворљиви у води, а други нису, што обично зависи од присуства грана у њиховој структури

- Раде у складишту енергије, у ћелијској комуникацији, у структурном подржавању ћелија и ткива итд.

- Његова хидролиза углавном резултира ослобађањем појединих остатака (моносахариди)

- Могу се наћи као део сложенијих макромолекула, као што је део угљених хидрата у многим гликопротеинима, гликолипидима итд.

Структура

Као што смо поменули на почетку, полисахариди су полимери са више од 10 остатака шећера или моносахарида, који су повезани путем глукозидних веза.

Иако су изузетно разнолики молекули (постоји бесконачно мноштво могућих структуралних типова), најчешћи моносахариди који се налазе у структури полисахарида су шећери пентозе и хексозе, односно шећери са 5 и 6 атома угљеника.

Разноликост

Разноликост ових макромолекула лежи у чињеници да, поред различитих шећера који их могу сачињавати, сваки остатак шећера може бити у два различита цикличка облика: фураноза или пираноза (само они шећери са 5 и 6 атома угљеника).

Даље, гликозидне везе могу бити у α- или β- конфигурацији и, као да то није довољно, формирање ових веза може укључивати супституцију једне или више хидроксилних група (-ОХ) у суседном остатку.

Такође могу да се формирају од шећера са разгранатим ланцима, шећера без једне или више хидроксилних група (-ОХ) и шећера са више од 6 атома угљеника, као и из различитих деривата моносахарида (уобичајених или не).

Графички приказ линеарног и разгранатог полисахарида (Извор: јпхванг / Публиц домаин, виа Викимедиа Цоммонс), модификовао Ракуел Парада Пуиг

Полисахариди са линеарним ланцем обично се боље спајају у круте или нефлексибилне структуре и нерастворљиви су у води, за разлику од разгранатих полисахарида, који су у води добро растворљиви и формирају „лепљиве“ структуре у воденим растворима.

Класификација полисахарида

Класификација полисахарида обично се заснива на њиховој природној појави, међутим, све је чешће класификовати их према њиховој хемијској структури.

Многи аутори сматрају да је најбољи начин за класификацију полисахарида заснован на врсти шећера који их чине, према којима су дефинисане две велике групе: хомополасахариди и хетерополизахариди.

Хомополисахариди или хомогликани

Ова група укључује све полисахариде који су сачињени од идентичних јединица шећера или моносахарида, то јест, хомополимери исте врсте шећера.

Најједноставнији хомополисахариди су они са линеарном конформацијом, у којима су сви остаци шећера повезани истим хемијским везама. Целулоза је добар пример: то је полисахарид састављен од остатака глукозе повезаних β везама (1 → 4).

Међутим, постоје сложенији хомополисахариди и они су који имају више врста везе у линеарном ланцу и могу чак имати и огранке.

Примери хомополисахарида врло уобичајене у природи су целулоза, гликоген и скроб, који се састоје од понављајућих јединица глукозе; Ова група такође укључује хитин који се састоји од понављајућих јединица Н-ацетил-глукозамина, деривата глукозе.

У литератури постоје и други, мање популарни, попут фруктана (који чине јединице фруктозе), пентозани (сачињени од арабинозе или ксилозе) и пектини (сачињени од деривата галактуронске киселине, који су заузврат изведени из галактозе).

Хетерополисахариди или хетерогликани

Унутар ове групе, с друге стране, класификовани су сви они полисахариди који су састављени од две или више различитих врста шећера, то су хетерополимери различитих шећера.

Најједноставнији хетерополисахариди формирани су од два различита остатка шећера (или деривата шећера), који могу (1) бити у истом линеарном ланцу или (2) један формирати главни линеарни ланац, а други који формирају бочне ланце.

Међутим, могу постојати и хетерополисахариди сачињени од више од 2 врсте високо разгранатих или не шећерних остатака.

Многи од ових молекула повезују се са протеинима или липидима, стварајући гликопротеине и гликолипиде, којих у животињским ткивима има у изобиљу.

Врло чести примери хетерополисахарида су они који су део мукополисахарида, као што је хијалуронска киселина, широко распрострањени међу животињама и који се састоје од остатака глукуронске киселине који су повезани са остацима Н-ацетил-Д-глукозамина.

Хрскавица, присутна код свих кичмењака, такође има обилну хетерополисахариде, посебно хондроитин сулфат, који се састоји од понављајућих јединица глукуронске киселине и Н-ацетил-Д-галактозамина.

Општа чињеница о номенклатури

Полисахариди су названи генеричким изразом гликан, па се најпрецизније номенклатуре користе за давање имена, префикса „родитељски шећер“ и завршетка „-ано“. На пример, полисахарид на бази јединица глукозе може се назвати глуканом.

Примери полисахарида

Кроз текст смо навели најчешће примере који несумњиво представљају ову велику групу макромолекула. Даље ћемо мало више развити неке од њих и споменут ћемо друге подједнако важне.

Гликоген и целулоза, два полисахарида (Извор: Сунсхинецоннелли у ен.викибоокс / ЦЦ БИ (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/2.5) виа Викимедиа Цоммонс, модификовао Ракуел Парада Пуиг)

Целулоза и хитин

Целулоза, остатак полимера глукозе, заједно са хитом, Н-ацетил-глукозамински остатак полимера, један је од најзаступљенијих полимера на земљи.

Хитин молекул

Први је основни део зида који прекрива биљне ћелије, а други је у ћелијском зиду гљивица и егзоскелета чланконожаца, невероватно разноликих и обилних бескичмењака, укључујући инсекте и инсекте. ракови, на пример.

Оба хомополисахарида су подједнако важна, не само за човека, већ и за све екосистеме у биосфери, јер чине структурни део организама који су у основи ланца исхране.

Гликоген и скроб

Полисахариди, међу својим вишеструким функцијама, служе као резервни материјал енергије. Скроб се производи у биљкама, а гликоген се ствара у животињама.

Оба су хомополисахариди састављени од остатака глукозе, који су повезани различитим гликозидним везама, представљају бројне гране у прилично сложеним обрасцима. Помоћу неких протеина две врсте молекула могу да формирају компактније грануле.

Скроб је комплекс који се састоји од два различита полимера глукозе: амилозе и амилопектина. Амилоза је линеарни полимер остатака глукозе повезаних α везама (1 → 4), док је амилопектин разгранати полимер који се везује за амилозу преко α веза (1 → 6).

Зрна шкроба у ћелији кромпира. Извор: Ганимеде / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/4.0)

Гликоген је, с друге стране, такође полимер јединица глукозе спојен α (1 → 4) везама и са бројним гранама повезаним α (1 → 6) везама. Ово има значајно већи број грана од шкроба.

Структура гликогена

Хепарин

Хепарин је гликозаминогликан повезан са сулфатним групама. То је хетерополисахарид састављен од јединица глукуронске киселине, од којих су многе естерификоване, и Н-глукозамин сулфатне јединице које имају додатну сулфатну групу на својим 6-угљеникима повезане α (1 → 4) везама.

Структура хепарина. Извор слике: Ју / ЦЦ0

Ово једињење се обично користи као антикоагулант, обично се прописује за лечење срчаних удара и нестабилне ангине пекторис.

Остали полисахариди

Биљке производе многе материје богате сложеним хетерополисахаридима, укључујући десни и друга лепилна или емулгаторска једињења. Ове супстанце су често богате полимерима глукуронске киселине и других шећера.

Бактерије такође производе хетерополисахариде који се, много пута, испуштају у околину која их окружује, због чега су познати као егзополисахариди.

Многе од ових супстанци користе се као агенси за гелирање у прехрамбеној индустрији, посебно оне које су синтетизоване бактеријама млечне киселине.

Референце

1. Де Вуист, Л. и Дегеест, Б. (1999). Хетерополисахариди из бактерија млечне киселине. Прегледи микробиологије ФЕМС, 23 (2), 153-177.
2. Аспиналл, ГО (Уредништво). (2014). Полисахариди. Академска штампа.
3. Уредници Енцицлопаедиа Британница (2019). Енцицлопаедиа Британница. Преузето 18. априла 2020. са ввв.британница.цом/сциенце/полисаццхариде
4. Дисцхе, ЗАЦХАБИАС (1955). Шећери у полисахаридима. Ин Методи биохемијске анализе (вол. 2, стр. 313-358). Интерсциенце Нев Иорк.
5. Бровн Јр, РМ (2004). Целулозна структура и биосинтеза: шта се спрема за 21. век? Часопис за полимерне науке Део А: Полимерна хемија, 42 (3), 487-495.
6. Роацх, ПЈ (2002). Гликоген и његов метаболизам. Актуелна молекуларна медицина, 2 (2), 101-120, Ал оф Полимер Сциенце Део А: Полимерна хемија, 42 (3), 487-495.