Tieto glukány sú možno najviac zastúpené sacharidy v biosfére. Väčšina z nich tvorí bunkovú stenu baktérií, rastlín, kvasiniek a iných živých organizmov. Niektorí tvoria rezervné látky stavovcov.
Všetky glukány sú vyrobené z jedného typu opakujúceho sa monosacharidu: glukózy. Môžu sa však vyskytovať vo veľkom množstve foriem a so širokou škálou funkcií.
Príklad bežných väzieb v B-glukánoch (Zdroj: Jatlas2 / Public Domain cez Wikimedia Commons)
Názov glukán má svoj hlavný pôvod z gréckeho slova „glykys“, čo znamená „sladký“. Niektoré učebnice sa odvolávajú na glukány ako na necelulózové polyméry vyrobené z molekúl glukózy spojených väzbami P 1-3 (keď sa hovorí, že nie sú celulózy, tie, ktoré sú súčasťou bunkovej steny rastlín, sú vylúčené z tejto skupiny) ,
Všetky polysacharidy zložené z glukózy, vrátane tých, ktoré tvoria bunkovú stenu rastlín, však možno klasifikovať ako glukány.
Mnoho glukánov bolo medzi prvými zlúčeninami, ktoré boli izolované z rôznych foriem života, aby študovali fyziologické účinky, ktoré mali na stavovce, najmä na imunitný systém cicavcov.
štruktúra
Glykány majú relatívne jednoduché zloženie, napriek veľkej rozmanitosti a zložitosti štruktúr, ktoré sa nachádzajú v prírode. Všetky sú to veľké glukózové polyméry spojené glukozidickými väzbami, najčastejšie väzby sú a (1-3), p (1-3) a p (1-6).
Tieto cukry, rovnako ako všetky sacharidy, ktoré majú ako svoju bázu glukózu, sú v zásade zložené z troch typov atómov: uhlík (C), vodík (H) a kyslík (O), ktoré tvoria cyklické štruktúry, ktoré môžu byť navzájom spojené. áno, vytvoriť reťaz.
Väčšina glukánov pozostáva z priamych reťazcov, ale tie, ktoré majú vetvy, sú s nimi spojené prostredníctvom glukozidických väzieb typu a (1-4) alebo a (1-4) v kombinácii s väzbami a (1-6).
Je dôležité uviesť, že väčšina glukánov s väzbami „α“ používajú živé bytosti ako zdroj energie, metabolicky vzaté.
Glukány s najvyšším podielom „β“ väzieb sú štruktúrnejšie uhľohydráty. Majú pevnejšiu štruktúru a je ťažké ich rozbiť mechanickým alebo enzymatickým pôsobením, takže nie vždy slúžia ako zdroj energie a uhlíka.
Druhy glukánov
Tieto makromolekuly sa líšia podľa anomérnej konfigurácie glukózových jednotiek, ktoré ich tvoria; pozíciu, typ a počet pobočiek, ktoré sa k nim pripoja. Všetky varianty boli klasifikované do troch typov glukánov:
- β-glukány (celulóza, lichenín, cymosan alebo zymosan atď.)
Chemická štruktúra zymosanu
- a, P-glukány
- a-glukány (glykogén, škrob, dextrán atď.)
Chemická štruktúra dextránu
A, P-Glukány sú známe aj ako „zmiešané glukány“, pretože kombinujú rôzne typy glukozidických väzieb. Majú najkomplexnejšie štruktúry v uhľohydrátoch a všeobecne majú štruktúry, ktoré je ťažké rozdeliť na menšie uhľovodíkové reťazce.
Glukány majú všeobecne zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktorých hodnoty sa pohybujú medzi tisíckami a miliónmi daltonov.
Vlastnosti glukánu
Všetky glukány majú spolu viac ako 10 molekúl glukózy a najbežnejšie je nájsť tieto zlúčeniny tvorené stovkami alebo tisíckami glukózových zvyškov tvoriacich jeden reťazec.
Každý glukán má osobitné fyzikálne a chemické vlastnosti, ktoré sa líšia v závislosti od jeho zloženia a prostredia, v ktorom sa nachádza.
Keď sa glukány čistia, nemajú žiadnu farbu, arómu alebo chuť, hoci čistenie nie je nikdy také presné, ako získať jednu izolovanú jednotlivú molekulu, a vždy sa kvantifikujú a študujú „približne“, pretože izolát obsahuje niekoľko rôznych molekúl.
Glykány možno nájsť ako homo- alebo heteroglykány.
- Homoglykány sa skladajú iba z jedného typu glukózového anoméru
- Heteroglykány sa skladajú z rôznych anomérov glukózy.
Heteroglykány, keď sú rozpustené vo vode, tvoria koloidné suspenzie (rozpúšťajú sa ľahšie, ak sú vystavené teplu). V niektorých prípadoch ich zahrievaním vznikajú usporiadané štruktúry a / alebo gély.
Spojenie medzi zvyškami, ktoré tvoria hlavnú štruktúru glukánov (polymér), nastáva vďaka glukosidickým väzbám. Štruktúra je však stabilizovaná pomocou "hydrostatických" interakcií a niekoľkých vodíkových väzieb.
Príklad glykozidovej väzby v glykogéne (Zdroj: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain prostredníctvom Wikimedia Commons)
Vlastnosti
Glukány sú veľmi univerzálne štruktúry pre živé bunky. Napríklad v rastlinách poskytuje kombinácia p (1-4) väzieb medzi p-glukózovými molekulami veľkú rigiditu bunkovej stene každej z ich buniek, čím vytvára tzv. Celulózu.
Celulózová štruktúra (Zdroj: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)
Podobne ako v rastlinách, v baktériách a hubách, sieť glukánových vlákien predstavuje molekuly, ktoré tvoria rigidnú bunkovú stenu, ktorá chráni plazmatickú membránu a cytosol, ktorý sa nachádza vo vnútri buniek.
U stavovcov je hlavnou rezervnou molekulou glykogén. Jedná sa o glukán tvorený mnohými zvyškami glukózy, ktoré sa viažu opakovane a vytvárajú reťazec, ktorý sa rozvetví v celej štruktúre.
Všeobecne je glykogén syntetizovaný v pečeni všetkých stavovcov a časť je uložená v tkanivách svalov.
Glykogén, „škrob“ zvierat (Zdroj: Mikael Häggström / Public Domain, prostredníctvom Wikimedia Commons)
Stručne povedané, glukány majú nielen štrukturálne funkcie, ale sú dôležité aj z hľadiska ukladania energie. Akýkoľvek organizmus, ktorý má enzymatický aparát na rozdelenie väzieb a oddelenie molekúl glukózy, aby ich používal ako „palivo“, tieto zlúčeniny prežíva.
Aplikácie v priemysle
Glukány sa široko používajú v potravinárskom priemysle na celom svete, pretože majú veľmi rozmanité vlastnosti a väčšina nemá toxické účinky na ľudskú spotrebu.
Mnohé pomáhajú stabilizovať štruktúru potravín tým, že interagujú s vodou, vytvárajú emulzie alebo gély, ktoré poskytujú väčšiu konzistenciu určitým kulinárskym prípravkom. Príkladom môže byť škrob alebo kukuričný škrob.
Umelé príchute v potravinách sú obvykle produktom pridania sladidiel, z ktorých väčšina pozostáva z glukánov. Musia prejsť veľmi extrémnymi podmienkami alebo dlhými obdobiami, aby stratili svoj účinok.
Vysoká teplota topenia všetkých glukánov slúži na ochranu mnohých zlúčenín citlivých na nízku teplotu v potravinách. Glukány „oddeľujú“ molekuly vody a bránia ľadovým kryštálom rozkladať molekuly, ktoré tvoria ďalšie časti potravín.
Ďalej sú štruktúry tvorené glukánmi v potravinách termoreverzibilné, to znamená, že zvýšením alebo znížením teploty vo vnútri potravy môžu získať svoju chuť a textúru pri vhodnej teplote.
Referencie
- Di Luzio, NR (1985, december). Aktualizácia imunomodulačných aktivít glukánov. Na Springerových seminároch v imunopatológii (zväzok 8, č. 4, s. 387-400). Springer-Verlag.
- Nelson, DL a Cox, MM (2015). Lehninger: zásady biochémie.
- Novak, M. a Vetvicka, V. (2009). Glukány ako modifikátory biologickej odpovede. Ciele endokrinných, metabolických a imunitných porúch - liečivá (predtým súčasné liečebné ciele - imunitné, endokrinné a metabolické poruchy), 9 (1), 67-75.
- Synytsya, A. & Novak, M. (2014). Štrukturálna analýza glukánov. Analy translačnej medicíny, 2 (2).
- Vetvicka, V. a Vetvickova, J. (2018). Glukány a rakovina: Porovnanie komerčne dostupných β-glukánov - časť IV. Protirakovinový výskum, 38 (3), 1327-1333.