- מאפייני פוליסכרידים
- מִבְנֶה
- מגוון
- סיווג פוליסכרידים
- הומופוליסכרידים או הומוגליקנים
- הטרופוליסכרידים או הטרוגליקנים
- עובדה כללית לגבי המינוח
- דוגמאות לפוליסכרידים
- תאית וכיטין
- גליקוגן ועמילן
- הפרין
- פוליסכרידים אחרים
- הפניות
הסוכרים , המכונים לעתים קרובות גליקנים, הם תרכובות כימיות של משקל מולקולרי גבוה נוצר על ידי יותר מ 10 יחידות של סוכרים בודדים (מונוסכרידים). במילים אחרות, הם פולימרים מונוסכרידים המקושרים זה לזה באמצעות קשרים גליקוזידיים.
אלה הן מולקולות נפוצות מאוד בטבע, כפי שהן נמצאות בכל היצורים החיים, שם הם מבצעים מגוון רחב של פונקציות, שרבות מהן עדיין נחקרות. הם נחשבים למקור הגדול ביותר למשאבי טבע מתחדשים על פני כדור הארץ.
מבנה התאית, הומופוליסכריד (מקור: http://www.monografias.com/trabajos46/celulosa-madera/celulosa-madera2.shtml / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa /4.0) באמצעות Wikimedia Commons)
קיר תאי הצמח, למשל, מורכב מאחד הפוליסכרידים השופעים ביותר בביוספרה: תאית.
תרכובת זו, הנוצרת על ידי יחידות חוזרות ונשנות של מונוסכריד המכונה גלוקוז, משמשת כמזון לאלפי מיקרואורגניזמים, פטריות ובעלי חיים, בנוסף לתפקידים שיש לו בשמירה על מבנה הצמחים.
עם הזמן האדם הצליח לנצל תאית למטרות מעשיות: הוא משתמש בכותנה לייצור בגדים, "עיסת" העצים לייצור נייר וכדומה.
פוליסכריד נוסף בשפע מאוד, המיוצר גם על ידי צמחים ובעל חשיבות רבה לאדם, הוא עמילן, מכיוון שהוא אחד המקורות העיקריים לפחמן ואנרגיה. זה בגרגרי הדגנים, בפקעות וכו '.
מאפייני פוליסכרידים
- הם מקרומולקולות בעלות משקל מולקולרי גבוה מאוד
- הם מורכבים בעיקר מאטומי פחמן, מימן וחמצן
- הם מגוונים מאוד מבחינה מבנית ופונקציונלית
- הם קיימים כמעט בכל היצורים החיים על פני האדמה: צמחים, בעלי חיים, חיידקים, פרוטוזואה ופטריות
- חלק מהפוליסכרידים מסיסים מאוד במים ואחרים אינם, מה שלרוב תלוי בנוכחות הענפים במבנה שלהם
- הם עובדים באגירת אנרגיה, בתקשורת סלולרית, בתמיכה מבנית של תאים ורקמות וכו '.
- בדרך כלל ההידרוליזה שלו גורמת לשחרור של שאריות אינדיבידואליות (מונוסכרידים)
- ניתן למצוא אותם כחלק ממאקרומולקולות מורכבות יותר, כמו חלק הפחמימות של גליקופרוטאינים רבים, גליקוליפידים וכו '.
מִבְנֶה
כפי שציינו בהתחלה, פוליסכרידים הם פולימרים של יותר מעשרה שאריות סוכר או מונוסכרידים, המקושרים זה לזה באמצעות קשרים גלוקוזידים.
למרות שמדובר במולקולות מגוונות במיוחד (ישנם מגוון אינסופי של סוגים מבניים אפשריים), המונוסכרידים השכיחים ביותר הנמצאים במבנה של פוליסכריד הם פנטוזה ומשושה סוכרים, כלומר סוכרים של 5 ו 6 אטומי פחמן, בהתאמה.
מגוון
המגוון של מקרומולקולות אלה נעוץ בעובדה שבנוסף לסוכרים השונים שיכולים להמציא אותם, כל שאריות סוכר יכולות להיות בשתי צורות מחזוריות שונות: פוראנוזה או פיראנוזה (רק אותם סוכרים עם 5 ו 6 אטומי פחמן).
יתרה מזאת, הקשרים הגליקוזידיים יכולים להיות בתצורת α- או β, וכאילו לא די בכך, היווצרותם של קשרים אלה יכולה להיות כרוכה בהחלפה של קבוצה אחת או יותר של הידרוקסיל (OH) בשקע הסמוך.
הם יכולים להיווצר גם על ידי סוכרים עם שרשראות מסועפות, על ידי סוכרים ללא קבוצה אחת או יותר של הידרוקסיל (-OH) ועל ידי סוכרים עם יותר מ- 6 אטומי פחמן, וכן על ידי נגזרות שונות של מונוסכרידים (נפוצים או לא).
ייצוג גרפי של פוליסכריד ליניארי ומסועף (מקור: jphwang / רשות הרבים, באמצעות Wikimedia Commons), שונה על ידי Raquel Parada Puig
פוליסכרידים בעלי שרשרת לינארית אורזים בדרך כלל טוב יותר במבנים קשיחים או בלתי גמישים והם בלתי מסיסים במים, בניגוד לפוליסכרידים מסועפים, שהם מסיסים מאוד במים ויוצרים מבנים "דביקים" בתמיסות מימיות.
סיווג פוליסכרידים
סיווג הפוליסכרידים מבוסס בדרך כלל על המופע הטבעי שלהם, עם זאת, מקובל יותר ויותר לסווג אותם לפי המבנה הכימי שלהם.
מחברים רבים סבורים כי הדרך הטובה ביותר לסווג פוליסכרידים מבוססת על סוג הסוכרים המרכיב אותם, לפיהם הוגדרו שתי קבוצות גדולות: זו של הומופולוסכרידים וכזו של הטרופוליסכרידים.
הומופוליסכרידים או הומוגליקנים
קבוצה זו כוללת את כל הפוליסכרידים המורכבים מיחידות סוכר או מונוזכריד זהות, כלומר הם הומופולימרים מאותו סוג סוכר.
ההומופוליסכרידים הפשוטים ביותר הם אלה עם קונפורמציה ליניארית, בה כל שאריות הסוכר מקושרות דרך אותו סוג של קשר כימי. תאית היא דוגמה טובה: מדובר בפוליסכריד המורכב משאריות גלוקוז המקושרות באמצעות קשרי β (1 → 4).
עם זאת, ישנם הומופוליסכרידים מורכבים יותר והם כאלה שיש להם יותר מסוג אחד של קשר בשרשרת לינארית ויכולים להיות אפילו ענפים.
דוגמאות להומופוליסכרידים נפוצים מאוד באופיים הם תאית, גליקוגן ועמילן, כולם מורכבים מיחידות גלוקוז חוזרות; קבוצה זו כוללת גם צ'יטין, המורכב מיחידות חוזרות ונשנות של N-Acetyl-glucosamine, נגזרת של גלוקוזה.
אז ישנם אחרים פחות פופולריים בספרות, כמו פרוקטנים (המורכבים מיחידות פרוקטוזה), פנטוזנים (המורכבים מארבינוזה או קסילוזה) ופקטינים (המורכבים מנגזרות של חומצה גלקטורונית, הנגזרים, בתורם, מגלקטוז).
הטרופוליסכרידים או הטרוגליקנים
בתוך קבוצה זו, לעומת זאת, כל אותם פוליסכרידים המורכבים משני סוגים שונים או יותר של סוכרים מסווגים, כלומר הם הטרופולימרים של סוכרים שונים.
ההטרופוליסכרידים הפשוטים ביותר נוצרים על ידי שני שאריות סוכר שונות (או נגזרות של סוכרים), שיכולות להיות (1) באותה שרשרת ליניארית או (2) להיות אחת היוצרת שרשרת לינארית ראשית והשנייה שרשרות צדדיות.
עם זאת יתכנו גם הטרופוליסכרידים המורכבים ביותר משני סוגים של שאריות מסועפות מאוד או לא סוכריות.
רבים ממולקולות אלה מקשרים לחלבונים או ליפידים ויוצרים גליקופרוטאינים וגליקוליפידים, הנמצאים בשפע מאוד ברקמות של בעלי חיים.
דוגמאות נפוצות מאוד להטרופוליסכרידים הן אלה המהווים חלק ממוקופוליסכרידים כמו חומצה היאלורונית, המופצת באופן נרחב בקרב בעלי חיים ומורכבת משאריות חומצה גלוקורונית הקשורות לשאריות N-אציטיל-D-גלוקוזאמין.
בסחוס, המצוי בכל בעלי החוליות, יש גם שפע הטרופוליככרידים, בעיקר כונדרויטין סולפט, המורכב מיחידות חוזרות של חומצה גלוקורונית ו- N-אציל-D-גלקטוזמין.
עובדה כללית לגבי המינוח
פוליסכרידים נקראים בשם הגנרי גליקן, כך שהנונומקלטורות המדויקות ביותר משתמשים בכדי לתת שם, את הקידומת של "סוכר הורי" והסיום "-נו". לדוגמה, פוליסכריד המבוסס על יחידות גלוקוז יכול להיקרא גלוקן.
דוגמאות לפוליסכרידים
לאורך הטקסט ציטטנו את הדוגמאות הנפוצות ביותר שללא ספק מייצגות קבוצה גדולה זו של מקרולקולולות. בשלב הבא, אנו נפתח כמה מהם קצת יותר ונזכיר כאלה חשובים לא פחות.
גליקוגן ותא, שני פוליסכרידים (מקור: Sunshineconnelly באתר en.wikibooks / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5) באמצעות Wikimedia Commons, שונה על ידי Raquel Parada Puig)
תאית וכיטין
תאית, פולימר שאריות גלוקוזה הוא, יחד עם צ'יטין, פולימר שאריות N-אצטיל-גלוקוזאמין, אחד הפולימרים השופעים ביותר בעולם.
מולקולת צ'יטין
הראשון הוא חלק מהיסוד בקיר המכסה תאי צמחים, והאחרון הוא בדופן התא של פטריות ובשלד השחייה של פרוקי הרגל, בעלי חיים חסרי חוליות מגוונים להפליא ושופעים כולל חרקים וחרקים. סרטנים למשל.
שני ההומופוליסכרידים חשובים לא פחות, לא רק לאדם, אלא לכל המערכות האקולוגיות בביוספרה, מכיוון שהם מהווים חלק מבני מהאורגניזמים הנמצאים בבסיס שרשרת המזון.
גליקוגן ועמילן
פוליסכרידים, בין תפקידיהם המרובים, משמשים כחומר עתודות אנרגיה. עמילן מיוצר בצמחים והגליקוגן מיוצר בבעלי חיים.
שניהם הומופוליסכרידים המורכבים משאריות גלוקוז, המקושרים דרך קשרים גליקוזידיים שונים, ומציגים ענפים רבים בדפוסים מורכבים למדי. בעזרת כמה חלבונים, שני סוגי המולקולות יכולות ליצור גרגירים קומפקטיים יותר.
עמילן הוא מתחם המורכב משני פולימרים גלוקוזיים שונים: עמילוזה ועמילופקטין. אמילוזה הוא פולימר לינארי של שאריות גלוקוז המקושרות באמצעות קשרי α (1 → 4), ואילו עמילופקטין הוא פולימר מסועף הנקשר לעמילוזה דרך קשרי α (1 → 6).
גרגרי עמילן בתא תפוח אדמה. מקור: Ganymede / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
גליקוגן, לעומת זאת, הוא גם פולימר של יחידות גלוקוזה המקושרות באמצעות קשרי α (1 → 4) ועם מספר ענפים המחוברים באמצעות קשרים α (1 → 6). יש לזה מספר ענפים גבוה משמעותית מאשר עמילן.
מבנה הגליקוגן
הפרין
הפרין הוא גליקוזמינוגליקן הקשור לקבוצות סולפט. זהו הטרופוליסכריד המורכב מיחידות חומצה גלוקורונית, שרבות מהן מועברות, ויחידות N-גלוקוזאמין סולפט שיש להן קבוצת סולפט נוספת על 6-פחמן המקושרות באמצעות קשרי α (1 → 4).
מבנה ההפרין. מקור תמונה: Jü / CC0
תרכובת זו משמשת בדרך כלל כנוגד קרישה, הנרשמת בדרך כלל לטיפול בהתקפי לב ואנגינה פקטוריס לא יציבה.
פוליסכרידים אחרים
צמחים מייצרים חומרים רבים העשירים בהטרופוליסכרידים מורכבים, כולל חניכיים ותרכובות דבק או תחליב אחר. חומרים אלה עשירים לרוב בפולימרים של חומצה גלוקורונית וסוכרים אחרים.
חיידקים מייצרים גם הטרופוליסכרידים אשר פעמים רבות משחררים לסביבה הסובבת אותם, וזו הסיבה שהם מכונים אקסופוליסכרידים.
רבים מחומרים אלו משמשים כחומרי ג'לציה בתעשיית המזון, במיוחד אלה המסונתזים על ידי חיידקי חומצה לקטית.
הפניות
- De Vuyst, L., & Degeest, B. (1999). Heteropolysaccharides מחיידק חומצה לקטית. ביקורות על מיקרוביולוגיה של FEMS, 23 (2), 153-177.
- אספינל, GO (עורכת). (2014). הפוליסכרידים. עיתונות אקדמית.
- עורכי אנציקלופדיה בריטניקה (2019). אנציקלופדיה בריטניקה. הוחזר ב- 18 באפריל 2020 מ- www.britannica.com/science/polysaccharide
- Dische, ZACHABIAS (1955). סוכרים בפוליסכרידים. בשיטות ניתוח ביוכימי (כרך ב ', עמ' 313-358). Interscience ניו יורק.
- בראון ג'וניור, RM (2004). מבנה התאית והביוסינתזה: מה מצפה למאה ה -21? כתב העת למדעי הפולימר חלק א: כימיה פולימרית, 42 (3), 487-495.
- Roach, PJ (2002). גליקוגן ומטבוליזם שלו. רפואה מולקולרית נוכחית, 2 (2), 101-120. Al of Science Polymer Part A: Polymer Chemistry, 42 (3), 487-495.