DISAHARĪDI: RAKSTURLIELUMI, STRUKTŪRA, PIEMĒRI, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

The disaharīdu ir ogļhidrāti, kas tiek saukts arī par double cukuru. Viņiem ir galvenās funkcijas cilvēka uzturā kā galvenajiem enerģijas avotiem. Tās var būt augu izcelsmes, piemēram, cukurniedru saharoze un maltoze, kā arī dzīvnieku izcelsmes, piemēram, laktoze, kas atrodas zīdītāju pienā.

Ogļhidrāti vai cukuri ir tā sauktie ogļhidrāti vai ogļhidrāti, kas ir ūdenī šķīstošas ​​vielas, kas sastāv no oglekļa, skābekļa un ūdeņraža ar vispārīgo ķīmisko formulu (CH2O) n.

Disaharīda laktozes struktūras attēlojums (Avots: Telliott angļu valodā Wikipedia caur Wikimedia Commons)

Ogļhidrāti ir visbagātākās organiskās vielas dabā un atrodas visos augos. Celuloze, kas veido augu šūnu sienu struktūru, ir ogļhidrāts, tāpat kā cietes graudos un bumbuļos.

Tie ir atrodami arī visos dzīvnieku audos, piemēram, zīdītāju asinīs un pienā.

Ogļhidrātus klasificē: (1) monosaharīdos, kurus nevar hidrolizēt par vienkāršākiem ogļhidrātiem; 2) disaharīdos, kas hidrolizēti rada divus monosaharīdus; (3) oligosaharīdos, kas hidrolizējot iegūst 3-10 monosaharīdus, un (4) polisaharīdos, kuru hidrolīzes rezultātā rodas vairāk nekā 10 monosaharīdu.

Ciete, celuloze un glikogēns ir polisaharīdi. Cilvēku un citu dzīvnieku fizioloģiski nozīmīgi disaharīdi ir saharoze, maltoze un laktoze.

Raksturojums un uzbūve

Tā kā disaharīdi ir ogļhidrāti, tie sastāv no oglekļa, skābekļa un ūdeņraža. Kopumā skābeklis un ūdeņradis vairuma ogļhidrātu struktūrā ir tādā pašā proporcijā kā ūdenī, tas ir, katram skābeklim ir divi ūdeņraži.

Tieši tāpēc tos sauc par "ogļhidrātiem vai ogļhidrātiem". Ķīmiski ogļhidrātus var definēt kā polihidroksilētus aldehīdus (R-CHO) vai ketonus (R-CO-R).

Aldehīdiem un ketoniem ir karbonilgrupa (C = O). Aldehīdos šī grupa ir saistīta ar vismaz vienu ūdeņradi, un ketonos šī karbonilgrupa nav piesaistīta ūdeņradim.

Disaharīdi ir divi monosaharīdi, kurus savieno glikozīdiskā saite.

Disaharīdi, piemēram, maltoze, saharoze un laktoze, karsējot ar atšķaidītām skābēm vai fermentatīvi, hidrolizējas un veidojas to monosaharīdu sastāvdaļas. Saharoze rada glikozi un fruktozi, maltoze veido divas glikozes, bet laktoze - galaktozi un glikozi.

Piemēri

Saharoze

Saharoze ir visbagātākais cukurs dabā, un to veido glikozes un fruktozes monosaharīdi, kas atrodami tādu augu sulās kā bietes, cukurniedres, sorgo, ananāsi, kļavas un mazākā mērā nogatavojušies augļi un daudzu dārzeņu sula. Šo disaharīdu viegli raudzē, iedarbojoties uz raugiem.

Laktoze

Laktozi jeb piena cukuru veido galaktoze un glikoze. Zīdītāju pienā ir daudz laktozes un tas nodrošina barības vielas mazuļiem.

Lielākā daļa zīdītāju var sagremot laktozi tikai zīdaiņiem, un nobriestot viņi zaudē šo spēju. Faktiski cilvēkiem, kuri pieaugušā vecumā spēj sagremot piena produktus, ir mutācija, kas viņiem to ļauj.

Tāpēc tik daudzi cilvēki nepanes laktozi; Cilvēkiem, tāpat kā citiem zīdītājiem, nebija iespējas sagremot laktozi zīdaiņa vecumā, līdz šī mutācija dažās populācijās parādījās apmēram pirms 10 000 gadu.

Mūsdienās laktozes nepanesošo cilvēku skaits dažādās populācijās ir ļoti atšķirīgs - no 10% Ziemeļeiropā līdz 95% Āfrikas un Āzijas daļās. Dažādu kultūru tradicionālās diētas atspoguļo to patērēto piena produktu daudzumā.

Maltoze

Maltoze sastāv no divām glikozes vienībām un veidojas, kad enzīma amilāze hidrolizē cietes saturu augos. Gremošanas procesā siekalu amilāze un aizkuņģa dziedzera amilāze (amilopepsīns) sadala cieti, veidojot starpproduktu, kas ir maltoze.

Šis disaharīds atrodas kukurūzas cukura sīrupos, iesala cukurā un sadīgušos miežos, un to var viegli raudzēt, iedarbojoties uz raugu.

Trehaloze

Trehalozi veido arī divas glikozes molekulas, piemēram, maltoze, bet molekulas ir savstarpēji saistītas. Tas ir atrodams noteiktos augos, sēnēs un dzīvniekos, piemēram, garnelēs un kukaiņos.

Daudzu kukaiņu, piemēram, bišu, sienāžu un tauriņu, cukura līmeni asinīs veido trehaloze. Viņi to izmanto kā efektīvu uzglabāšanas molekulu, kas nodrošina ātru enerģiju lidojumam, kad tā sadalās.

Chitobiosa

Tas sastāv no divām saistītām glikozamīna molekulām. Strukturāli tas ir ļoti līdzīgs cellobiose, izņemot to, ka tajā ir N-acetilamino grupa, kur cellobiose ir hidroksilgrupa.

Tas ir atrodams dažās baktērijās, un to izmanto bioķīmiskajos pētījumos, lai pētītu fermentu aktivitāti.

Tas atrodams arī hitīnā, kas veido sēnīšu sienas, kukaiņu, posmkāju un vēžveidīgo eksoskeletus, kā arī atrodams zivīs un galvkājos, piemēram, astoņkājos un kalmāros.

Cellobiose (glikoze + glikoze)

Cellobiose ir celulozes vai ar celulozi bagātu materiālu, piemēram, papīra vai kokvilnas, hidrolīzes produkts. To veido, savienojot divas beta-glikozes molekulas ar β saiti (1 → 4)

Laktuloze (galaktoze + fruktoze)

Laktuloze ir sintētisks (mākslīgs) cukurs, kuru ķermenis neuzsūc, bet gan resnās zarnās sadalās produktos, kas resnās zarnās absorbē ūdeni, tādējādi mīkstinot izkārnījumus. Tās galvenā lietošana ir aizcietējumu ārstēšana.

To lieto arī, lai pazeminātu amonjaka līmeni asinīs cilvēkiem ar aknu slimībām, jo ​​laktuloze absorbē amonjaku resnās zarnās (izvadot to no organisma).

Izomaltoze (glikoze + glikozes izomaltāze)

Trehaloze ir mākslīgs cukurs, disaharīds, kas sastāv no glikozes un fruktozes, kas savienots ar alfa (1-1) glikozīdisko saiti.

To iegūst izomaltulozes ražošanas laikā no saharozes. Tievās zarnas oderē enzīms izomaltāze sadala trehalulozi glikozē un fruktozē, kuras pēc tam absorbē tievās zarnās. Trehalozei ir zema iedarbība, kas izraisa zobu samazinājumu.

Chitobiosa

Tas ir disaharīdu atkārtojošais bloks hitīnā, kas no cellobiozes atšķiras tikai ar N-acetilamino grupas klātbūtni oglekļa-2 vietā, nevis hidroksilgrupu. Tomēr ne-acetilēto formu bieži sauc arī par chitobiose.

Laktitols

Tas ir kristālisks spirts C12H24O11, ko iegūst, hidrogenējot laktozi. Tas ir laktulozes disaharīdu analogs, ko izmanto kā saldinātāju. Tas ir arī caurejas līdzeklis, un to lieto aizcietējumu ārstēšanai.

Turanoze

Reducējošs disaharīdu organiskais savienojums, ko baktērijas un sēnītes var izmantot kā oglekļa avotu.

Melibiosa

Disaharīdu cukurs (C12H22O11), kas veidojas rafinozes daļējā hidrolīzē.

Ksilobioze

Disaharīds, kas sastāv no diviem ksilozes atlikumiem.

Aizraušanās

Disaharīds, kas atrodas soforolipidā.

Gentiobiosa

Gentiobiose ir disaharīds, kas sastāv no divām D-glikozes vienībām, kas savienotas ar β tipa glikozīdisko saiti (1 → 6). Gentiobiozei ir daudz izomēru, kas atšķiras pēc glikozīdiskās saites rakstura, kas savieno abas glikozes vienības.

Leikroze

Tā ir glikozilfruktoze, kas sastāv no α-D-glikopiranozilgrupas atlikuma, kas savienots ar D-fruktopiranozi ar saites palīdzību (1 → 5). Saharozes izomērs.

Ikdienas

Tas ir disaharīds, kas atrodas glikozīdos.

Karoliniasīds A

Oligosaharīdi, kas satur divas monosaharīdu vienības, kas saistītas ar glikozīdisko saiti.

Absorbcija

Cilvēkiem norītie disaharīdi vai polisaharīdi, piemēram, ciete un glikogēns, tiek hidrolizēti un absorbēti tievās zarnās kā monosaharīdi. Norītie monosaharīdi tiek absorbēti kā tādi.

Fruktoze, piemēram, pasīvi difūzē zarnu šūnā, un pirms iekļūšanas asinsritē tā lielākoties tiek pārveidota par glikozi.

Laktāze, maltāze un saharāze ir enzīmi, kas atrodas tievās zarnas šūnu apgabalā, kas attiecīgi atbild par laktozes, maltozes un saharozes hidrolīzi.

Laktāzi ražo jaundzimušie zīdaiņi, bet dažās populācijās to vairs nesintē enterocīti pieaugušo dzīves laikā.

Tā kā laktāzes nav, laktoze paliek zarnās un ar osmozes palīdzību novada ūdeni uz zarnu lūmenu. Sasniedzot resnās zarnas, laktoze tiek sadalīta, fermentējoties baktērijām gremošanas traktā, veidojot CO2 un dažādas skābes. Patērējot pienu, šī ūdens un CO2 kombinācija izraisa caureju, un to sauc par laktozes nepanesamību.

Glikozi un galaktozi absorbē ar kopēju no nātrija atkarīgu mehānismu. Pirmkārt, notiek aktīvs nātrija transports, kas asinīs caur bazolaterālo membrānu noņem nātriju no zarnu šūnas. Tas pazemina nātrija koncentrāciju zarnu šūnā, kas rada nātrija gradientu starp zarnu lūmeni un enterocītu iekšpusi.

Kad tiek izveidots šis gradients, tiek iegūts spēks, kas šūnā ievadīs nātriju kopā ar glikozi vai galaktozi. Tievās zarnas sienās ir Na + / glikozes, Na + / galaktozes kotransporters (symporter), kas ir atkarīgs no nātrija koncentrācijas glikozes vai galaktozes ievadīšanai.

Jo augstāka Na + koncentrācija gremošanas trakta lūmenā, jo lielāks ir glikozes vai galaktozes pieplūdums. Ja nav nātrija vai tā koncentrācija mēģenes lūmenā ir ļoti zema, ne glikoze, ne galaktoze netiks pienācīgi absorbēta.

Tādās baktērijās kā, piemēram, E. Coli, kuras parasti iegūst enerģiju no glikozes, ja vidē nav šī ogļhidrāta, tās var izmantot laktozi, un šajā nolūkā tās sintezē olbaltumvielu, kas atbild par laktozes aktīvo transportu, ko sauc par laktozes permeāzi, tādējādi nonākot laktoze, iepriekš nav hidrolizēta.

Iespējas

Iekļautie disaharīdi nonāk dzīvnieku ķermenī, kas tos patērē kā monosaharīdus. Cilvēka ķermenī, galvenokārt aknās, lai arī tas notiek arī citos orgānos, šie monosaharīdi pēc vajadzības tiek integrēti sintēzes vai katabolisma metabolisma ķēdēs.

Catabolisma (sadalīšanās) rezultātā šie ogļhidrāti piedalās ATP ražošanā. Sintēzes procesos viņi piedalās polisaharīdu, piemēram, glikogēna, sintēzē, tādējādi veidojot enerģijas rezerves aknās, skeleta muskuļos un daudzos citos orgānos.

Viņi arī piedalās daudzu glikoproteīnu un glikolipīdu sintēzē kopumā.

Kaut arī disaharīdi, tāpat kā visi uzņemtie ogļhidrāti, var būt enerģijas avoti cilvēkiem un dzīvniekiem, tie piedalās vairākās organiskās funkcijās, būdami daļa no šūnu membrānu un glikoproteīnu struktūrām.

Piemēram, glikozamīns ir hialuronskābes un heparīna pamata sastāvdaļa.

No laktozes un tās atvasinājumiem

Laktoze, kas atrodas pienā un tā atvasinājumos, ir vissvarīgākais galaktozes avots. Galaktozei ir liela nozīme, jo tā ir daļa no cerebrosīdiem, gangliozīdiem un mukoproteīniem, kas ir svarīgas neironu šūnu membrānu sastāvdaļas.

Laktoze un citu cukuru klātbūtne uzturā veicina zarnu floras attīstību, kas ir būtiska gremošanas funkcijai.

Galaktoze arī piedalās imūnsistēmā, jo tā ir viena no ABO grupas sastāvdaļām sarkano asins šūnu sieniņā.

Glikoze, laktozes, saharozes vai maltozes sagremošanas produkts, var nonākt ķermenī pie pentožu sintēzes ceļa, it īpaši ribozes sintēzes, kas nepieciešama nukleīnskābju sintēzei.

Augos

Lielākajā daļā augstāko augu disaharīdi tiek sintezēti no triozes fosfāta fotosintētiskā oglekļa samazināšanas ciklā.

Šie augi galvenokārt sintezē saharozi un transportē to no citosola uz saknēm, sēklām un jaunām lapām, tas ir, uz tām augu vietām, kuras fotosintēzi neizmanto būtiskā veidā.

Tādējādi saharoze, ko sintezē fotosintētiskā oglekļa reducēšanas cikls, un tā, kas rodas no cietes sadalīšanās, kas sintezēta fotosintēzes laikā un uzkrāta hloroplastos, ir divi nakts enerģijas avoti augiem.

Vēl viena zināma disaharīdu, īpaši maltozes, funkcija ir piedalīties ķīmisko signālu pārnešanas mehānismā uz dažu baktēriju flagellum motoru.

Šajā gadījumā maltoze vispirms saistās ar olbaltumvielu, un tad šis komplekss saistās ar devēju; šīs saistīšanās rezultātā tiek izveidots intracelulārs signāls, kas vērsts uz flagellum motorisko aktivitāti.

Atsauces

1. Alberts, B., Deniss, B., Hopkins, K., Džonsons, A., Lūiss, J., Rafs, M., … Valters, P. (2004). Būtiskā šūnu bioloģija. Abingdons: Garland Science, Taylor & Francis grupa.
2. Fokss, SI (2006). Cilvēka fizioloģija (9. izdevums). Ņujorka, ASV: McGraw-Hill Press.
3. Gytons, A., un Hall, J. (2006). Medicīniskās fizioloģijas mācību grāmata (11. izdevums). Elsevier Inc.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harpera ilustrētā bioķīmija (28. izdevums). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Bioķīmija. Burlingtons, Masačūsetsa: Neil Patterson Publishers.