Par glikānu , iespējams, ir visvairāk bagātīgāka ogļhidrātu biosfērā. Lielākā daļa veido baktēriju, augu, raugu un citu dzīvo organismu šūnu sienas. Daži no tiem veido mugurkaulnieku rezerves vielas.
Visi glikāni sastāv no viena veida atkārtojošiem monosaharīdiem: glikozes. Tomēr tos var atrast ļoti dažādās formās un ar ļoti dažādām funkcijām.
B-glikānu parasto saišu piemērs (Avots: Jatlas2 / Public domain via Wikimedia Commons)
Nosaukuma glikāns galvenā izcelsme ir no grieķu vārda "glykys", kas nozīmē "salds". Dažās mācību grāmatās glikāni minēti kā bezcelulozes polimēri, kas sastāv no glikozes molekulām, kas savienotas ar β 1-3 saitēm (sakot “bez celulozes”, tās, kas ir augu šūnu sienas, tiek izslēgtas no šīs grupas) .
Tomēr visus polisaharīdus, kas sastāv no glikozes, ieskaitot tos, kas veido augu šūnu sienas, var klasificēt kā glikānus.
Daudzi glikāni bija vieni no pirmajiem savienojumiem, kas tika izolēti no dažādām dzīvības formām, lai izpētītu to fizioloģisko iedarbību uz mugurkaulniekiem, īpaši uz zīdītāju imūnsistēmu.
Uzbūve
Glikāniem ir samērā vienkāršs sastāvs, neraugoties uz lielo dažādību un sarežģīto struktūru, kas atrodama dabā. Visi ir lieli glikozes polimēri, kas saistīti ar glikozīdiskām saitēm, visbiežāk sastopamās saites ir α (1-3), β (1-3) un β (1-6).
Šie cukuri, tāpat kā visi saharīdi, kuru pamatā ir glikoze, pamatā sastāv no trīs veidu atomiem: oglekļa (C), ūdeņraža (H) un skābekļa (O), kas veido cikliskas struktūras, kuras var savienot. jā veido ķēdi.
Lielākā daļa glikānu sastāv no taisnām ķēdēm, bet tie, kuriem ir zari, ar tiem ir saistīti caur α (1-4) vai α (1-4) tipa glikozīdiskajām saitēm kombinācijā ar α (1-6) saitēm.
Svarīgi pieminēt, ka lielāko daļu glikānu ar “α” saitēm dzīvās būtnes izmanto enerģijas piegādei, metabolisma izteiksmē.
Glikāni ar lielāko “β” saišu īpatsvaru ir strukturālāki ogļhidrāti. Tiem ir stingrāka struktūra, un tos ir grūtāk sadalīt mehāniskas vai fermentatīvas darbības rezultātā, tāpēc tie ne vienmēr kalpo kā enerģijas un oglekļa avots.
Glikānu veidi
Šīs makromolekulas mainās atkarībā no to veidojošās glikozes vienību anomērās konfigurācijas; tām pievienoto filiāļu novietojums, tips un skaits. Visi varianti ir iedalīti trīs veidu glikānos:
- β-glikāni (celuloze, lichenine, cymosan vai zymosan utt.)
Zymosan ķīmiskā struktūra
- α, β-glikāni
- α-glikāni (glikogēns, ciete, dekstrāns utt.)
Dekstrāna ķīmiskā struktūra
Α, β-glikāni ir pazīstami arī kā "jaukti glikāni", jo tie apvieno dažāda veida glikozīdiskās saites. Viņiem ir vissarežģītākās struktūras ogļhidrātos, un parasti tām ir struktūras, kuras ir grūti sadalīt mazākās ogļhidrātu ķēdēs.
Parasti glikāniem ir savienojumi ar augstu molekulmasu, kuru vērtības svārstās no tūkstošiem līdz miljoniem daltonu.
Glikāna īpašības
Visiem glikāniem ir vairāk nekā 10 glikozes molekulas, kas savienotas kopā, un visbiežāk ir jāatrod šie savienojumi, ko veido simtiem vai tūkstošiem glikozes atlikumu, kas veido vienu ķēdi.
Katram glikānam ir īpašas fizikālās un ķīmiskās īpašības, kas mainās atkarībā no tā sastāva un vides, kurā tas atrodams.
Attīrot glikānus, tiem nav nekādas krāsas, aromāta vai garšas, kaut arī attīrīšana nekad nav tik precīza kā vienas izolētas atsevišķas molekulas iegūšana, un tos vienmēr kvantitatīvi nosaka un izpēta “aptuveni”, jo izolāts satur vairākas dažādas molekulas.
Glikānus var atrast kā homo- vai heteroglikānus.
- Homoglikāni sastāv tikai no viena veida glikozes anomēra
- Heteroglikāni sastāv no dažādiem glikozes anomēriem.
Parasti heteroglikāni, izšķīdinot ūdenī, veido koloidālas suspensijas (tās vieglāk izšķīst, ja tās tiek pakļautas karstumam). Dažos gadījumos to sildīšana rada sakārtotas struktūras un / vai želejas.
Savienība starp atlikumiem, kas veido galveno glikānu (polimēra) struktūru, rodas, pateicoties glikozīdiskajām saitēm. Tomēr struktūra tiek stabilizēta ar "hidrostatiskas" mijiedarbības un dažu ūdeņraža saišu palīdzību.
Glikozīda saistīšanās piemērs glikogēnā (Avots: Glykogen.svg-NEUROtikerderideri-work-Marek-M-Public-domain with Wikimedia Commons)
Iespējas
Glikāni ir ļoti universālas struktūras dzīvām šūnām. Piemēram, augos β (1-4) saišu kombinācija starp β-glikozes molekulām piešķir lielu stingrību katras to šūnas sienai, veidojot tā dēvēto celulozi.
Celulozes struktūra (Avots: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0), izmantojot Wikimedia Commons)
Tāpat kā augos, baktērijās un sēnītēs, glikāna šķiedru tīkls attēlo molekulas, kas veido stingru šūnu sienu, kas aizsargā plazmas membrānu, un citosolu, kas atrodas šūnu iekšienē.
Mugurkaulniekiem galvenā rezerves molekula ir glikogēns. Šis ir glikāns, ko veido daudzas glikozes atliekas, kas atkārtoti savienotas, veidojot ķēdi, kas sazarojas visā struktūrā.
Parasti glikogēns tiek sintezēts visu mugurkaulnieku aknās, un daļa tiek glabāta muskuļu audos.
Glikogēns, dzīvnieku “ciete” (Avots: Mikael Häggström / Public Domain, via Wikimedia Commons)
Īsāk sakot, glikāniem ir ne tikai strukturālas funkcijas, tie ir svarīgi arī no enerģijas uzkrāšanas viedokļa. Jebkurš organisms, kuram ir fermentatīvs aparāts, lai sadalītu saites un atdalītu glikozes molekulas, lai tās izmantotu kā "degvielu", šos savienojumus izdzīvo.
Pielietojumi rūpniecībā
Glikānus plaši izmanto pārtikas rūpniecībā visā pasaulē, jo tiem ir ļoti dažādas īpašības, un vairumam no tiem nav toksiskas ietekmes uz cilvēku uzturu.
Daudzi palīdz stabilizēt pārtikas struktūru, mijiedarbojoties ar ūdeni, veidojot emulsijas vai želejas, kas nodrošina lielāku konsistenci noteiktiem kulinārijas izstrādājumiem. Piemērs var būt ciete vai kukurūzas ciete.
Mākslīgās garšas pārtikas produktos parasti ir saldinātāju pievienošanas produkts, no kuriem lielāko daļu veido glikāni. Tiem ir jāiziet ļoti ekstremāli apstākļi vai ilgs laika posms, lai zaudētu savu iedarbību.
Visu glikānu augstā kušanas temperatūra kalpo daudzu zemu temperatūru jutīgu savienojumu aizsardzībai pārtikā. Glikāni "atdala" ūdens molekulas un neļauj ledus kristāliem sadalīties molekulās, kas veido pārējās pārtikas daļas.
Turklāt struktūras, ko pārtikas produktos veido glikāni, ir termoreapektīvi, tas ir, palielinot vai samazinot temperatūru ēdiena iekšienē, atbilstošajā temperatūrā tie var atgūt savu garšu un struktūru.
Atsauces
- Di Luzio, NR (1985, decembris). Jaunumi par glikānu imūnmodulējošajām aktivitātēm. Springera semināros imunopatoloģijā (8. sēj., 4. nr., 387.-400. Lpp.). Springer-Verlag.
- Nelsons, DL, & Cox, MM (2015). Lehninger: bioķīmijas principi.
- Novaks, M., & Vetvicka, V. (2009). Glikāni kā bioloģiskās reakcijas modifikatori. Endokrīnie, vielmaiņas un imūnsistēmas traucējumi - zāļu mērķi (bijušie pašreizējie zāļu mērķi - imūnsistēmas, endokrīnie un metabolisma traucējumi), 9 (1), 67-75.
- Synytsya, A., & Novak, M. (2014). Glikānu strukturālā analīze. Translācijas medicīnas gadagrāmatas, 2 (2).
- Vetvicka, V., & Vetvickova, J. (2018). Glikāni un vēzis: Komerciāli pieejamo β-glikānu salīdzinājums - IV daļa. Pretvēža pētījumi, 38 (3), 1327-1333.