DISAHARIDI: ZNAČILNOSTI, STRUKTURA, PRIMERI, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

V disaharide so ogljikovi hidrati, ki jih imenujemo tudi dvojne sladkorjev. V prehrani človeka imajo pomembne funkcije kot glavne vire energije. To so lahko rastlinskega izvora, kot so saharoza sladkornega trsa in prisotna maltoza ter živalskega izvora, kot je laktoza, prisotna v mleku sesalcev.

Ogljikovi hidrati ali sladkorji so tako imenovani ogljikovi hidrati ali ogljikovi hidrati, ki so v vodi topne snovi, sestavljene iz ogljika, kisika in vodika s splošno kemijsko formulo (CH2O) n.

Predstavitev strukture disaharida laktoze (Vir: Telliott na angleški Wikipediji prek Wikimedia Commons)

Ogljikovi hidrati so najpogostejše organske snovi v naravi in ​​so prisotne v vseh rastlinah. Celuloza, ki tvori zgradbo rastlinskih celičnih sten, je ogljikov hidrat, kot škrob v zrnih in gomolji.

Najdemo jih tudi v vseh živalskih tkivih, kot so kri in mleko sesalcev.

Ogljikovi hidrati so razvrščeni v: (1) monosaharide, ki jih ni mogoče hidrolizirati v enostavnejše ogljikove hidrate; (2) v disaharidih, ki ob hidrolizi tvorijo dva monosaharida; (3) v oligosaharidih, ki dajejo 3-10 monosaharidov s hidrolizo in (4) v polisaharidih, katerih hidroliza povzroči več kot 10 monosaharidov.

Škrob, celuloza in glikogen so polisaharidi. Dizaharidi fiziološkega pomena pri ljudeh in drugih živalih so saharoza, maltoza in laktoza.

Značilnosti in struktura

Disaharidi so ogljikovi hidrati sestavljeni iz ogljika, kisika in vodika. Na splošno sta kisik in vodik v strukturi večine ogljikovih hidratov enaka kot v vodi, torej za vsak kisik obstajata dva vodika.

Zato jih imenujemo "ogljikovi hidrati ali ogljikovi hidrati." Kemično lahko ogljikove hidrate definiramo kot polihidroksilirane aldehide (R-CHO) ali ketone (R-CO-R).

Aldehidi in ketoni imajo karbonilno skupino (C = O). V aldehidih je ta skupina vezana na vsaj en vodik in pri ketonih ta karbonilna skupina ni vezana na vodik.

Dizaharidi so dva monosaharida, povezana z glikozidno vezjo.

Dizaharidi, kot so maltoza, saharoza in laktoza, pri segrevanju z razredčenimi kislinami ali z encimskim delovanjem hidrolizirajo in povzročijo njihove monosaharidne sestavine. Saharoza povzroči nastanek glukoze in fruktoze, maltoza povzroči dve glukozi, laktozo pa galaktozo in glukozo.

Primeri

Saharoza

Saharoza je najpogostejši sladkor v naravi in ​​je sestavljena iz monosaharidov glukoze in fruktoze. Najdemo jo v sokovih rastlin, kot so pesa, sladkorni trs, sirek, ananas, javor in v manjši meri v zrelo sadje in sok številne zelenjave. Ta disaharid z delovanjem kvasovk zlahka fermentira.

Laktoza

Laktozo ali mlečni sladkor sestavljajo galaktoza in glukoza. Mlezično mleko vsebuje veliko laktoze in dojenčkom zagotavlja hranila.

Večina sesalcev lahko prebavlja laktozo le kot dojenčki in to sposobnost, ko dozorijo, izgubi. V resnici imajo ljudje, ki lahko v odrasli dobi prebavijo mlečne izdelke, mutacijo, ki jim to omogoča.

Zato je toliko ljudi intolerantno na laktozo; Ljudje, tako kot drugi sesalci, niso bili sposobni prebavljati laktoze v povojih, dokler ta mutacija ni bila prisotna v nekaterih populacijah pred približno 10.000 leti.

Danes se število ljudi, ki prenašajo laktozo, močno razlikuje med prebivalstvom, in sicer od 10% v Severni Evropi do 95% v delih Afrike in Azije. Tradicionalna dieta različnih kultur to odraža v količini zaužitih mlečnih izdelkov.

Maltoza

Maltoza je sestavljena iz dveh enot glukoze in nastane, ko encim amilaza hidrolizira škrob, prisoten v rastlinah. V prebavnem procesu se slinata amilaza in pankreasna amilaza (amilopepsin) razgrajujeta škrob, kar povzroči vmesni izdelek, ki je maltoza.

Ta disaharid je prisoten v sirupu iz koruznega sladkorja, sladnem sladkorju in vzklinem ječmenu in ga je mogoče enostavno fermentirati z delovanjem kvasovk.

Trehaloza

Trehalozo sestavljata tudi dve molekuli glukoze, kot je maltoza, vendar so molekule povezane drugače. Najdemo ga v nekaterih rastlinah, glivah in živalih, kot so kozice in žuželke.

Krvni sladkor številnih žuželk, kot so čebele, konji in metulji, je sestavljen iz trehaloze. Uporabljajo ga kot učinkovito molekulo za shranjevanje, ki zagotavlja hitro energijo za let, ko se ta pokvari.

Kitobioza

Sestavljen je iz dveh povezanih molekul glukozamina. Strukturno je zelo podoben celobiozi, le da ima N-acetilamino skupino, kjer ima cellobioza hidroksilno skupino.

Najdemo ga v nekaterih bakterijah in ga uporabljamo v biokemijskih raziskavah za preučevanje encimske aktivnosti.

Najdemo ga tudi v hitinu, ki tvori stene gliv, eksoskeletov žuželk, členonožcev in rakov, najdemo pa ga tudi v ribah in glavonožcih, kot so hobotnice in lignji.

Cellobioza (glukoza + glukoza)

Cellobioza je produkt hidrolize celuloze ali materialov, bogatih s celulozo, kot sta papir ali bombaž. Nastane s spajanjem dveh molekul beta-glukoze z β vezjo (1 → 4)

Laktuloza (galaktoza + fruktoza)

Laktuloza je sintetični (umetni) sladkor, ki ga telo ne absorbira, temveč se v debelem črevesu razgradi na izdelke, ki v debelo črevo absorbirajo vodo in tako blažijo blato. Njegova primarna uporaba je zdravljenje zaprtja.

Uporablja se tudi za zniževanje ravni amoniaka v ljudeh z obolenji jeter, saj laktuloza absorbira amoniak v debelem črevesu (izloči ga iz telesa).

Izomaltoza (glukoza + glukoza izomaltaza)

Trehaluloza je umetni sladkor, disaharid, sestavljen iz glukoze in fruktoze, povezane z alfa (1-1) glikozidno vezjo.

Nastane med proizvodnjo izomaltuloze iz saharoze. V sluznici tankega črevesa encim izomaltaza razgradi trehalulozo na glukozo in fruktozo, ki se nato absorbirata v tankem črevesu. Trehaluloza ima majhno moč, da povzroči zobno gnilobo.

Kitobioza

Gre za disaharidno ponavljajočo se enoto v citinu, ki se od celobioze razlikuje le po prisotnosti N-acetilamino skupine na ogljiku-2 namesto hidroksilne skupine. Neakcetilirano obliko pa pogosto imenujemo tudi hitobioza.

Laktitol

Gre za kristalni alkohol C12H24O11, pridobljen s hidrogenacijo laktoze. Je disaharidni analog laktuloze, ki se uporablja kot sladilo. Je tudi odvajalo in se uporablja za zdravljenje zaprtja.

Turanoza

Redakcijska disaharidna organska spojina, ki jo bakterije in glive lahko uporabijo kot vir ogljika.

Melibioza

Disharidni sladkor (C12H22O11), ki nastane z delno hidrolizo rafinoze.

Ksilobioza

Disarharid, sestavljen iz dveh ostankov ksiloze.

Dušljiv

Disakharid, prisoten v soforolipidu.

Gentiobiosa

Gentiobioza je disaharid, sestavljen iz dveh enot D-glukoze, povezanih z glikozidno vezjo tipa β (1 → 6). Gentiobioza ima veliko izomerov, ki se razlikujejo po naravi glikozidne vezi, ki povezuje obe glukozni enoti.

Levkroza

Gre za glikozilfruktozo, sestavljeno iz ostanka α-D-glukopiranonozila, povezanega z D-fruktopiranozo skozi vez (1 → 5). Izomer saharoze.

Rutinsko

To je disaharid v glikozidih.

Caroliniaside A

Oligosaharidi, ki vsebujejo dve monosaharidni enoti, povezani z glikozidno vezjo.

Absorpcija

Pri ljudeh se zaužijeni disaharidi ali polisaharidi, kot sta škrob in glikogen, hidrolizirajo in absorbirajo kot monosaharidi v tankem črevesju. Zauženi monosaharidi se tako absorbirajo.

Fruktoza, na primer, pasivno difundira v črevesno celico in se večino pretvori v glukozo pred vstopom v krvni obtok.

Laktaza, maltaza in sukraza so encimi, ki se nahajajo na luminalni meji celic tankega črevesa in so odgovorni za hidrolizo laktoze, maltoze in saharoze.

Laktazo proizvajajo novorojeni dojenčki, vendar jo v nekaterih populacijah enterocit v odrasli dobi ne sintetizira več.

Zaradi odsotnosti laktaze laktoza ostane v črevesju in z osmozo potegne vodo v črevesni lumen, ko doseže debelo črevo, laktozo razgradi s fermentacijo bakterij v prebavnem traktu s proizvodnjo CO2 in različnih kislin. Pri uživanju mleka ta kombinacija vode in CO2 povzroči drisko in to poznamo kot laktozno intoleranco.

Glukoza in galaktoza se absorbira s skupnim mehanizmom, ki je odvisen od natrija. Najprej je aktiven transport natrija, ki odstrani natrij iz črevesne celice skozi bazolateralno membrano v kri. To zniža koncentracijo natrija znotraj črevesne celice, kar ustvari natrijev gradient med lumenom črevesa in notranjostjo enterocita.

Ko nastane ta gradient, dobimo silo, ki bo v celico poganjala natrij skupaj z glukozo ali galaktozo. V stenah tankega črevesa se nahaja Na + / glukoza, Na + / galaktozni kotransporter (simporter), ki je odvisen od koncentracije natrija za vnos glukoze ali galaktoze.

Večja kot je koncentracija Na + v lumnu prebavnega trakta, večji je priliv glukoze ali galaktoze. Če natrija ni ali je njegova koncentracija v lumnu epruvete zelo nizka, se glukoza in galaktoza ne absorbirata ustrezno.

Pri bakterijah, kot je E. Coli, na primer, ki normalno pridobivajo svojo energijo iz glukoze, lahko v odsotnosti tega ogljikovega hidrata v gojišču uporabljajo laktozo in za to sintetizirajo protein, ki je odgovoren za aktivni transport laktoze, imenovan laktozna permeza, in tako vstopijo laktozo, ne da bi jo predhodno hidrolizirali.

Lastnosti

Zauženi disaharidi vstopijo v telo živali, ki jih porabijo kot monosaharide. V človeškem telesu, predvsem v jetrih, čeprav se pojavljajo tudi v drugih organih, so ti monosaharidi po potrebi vključeni v presnovne verige sinteze ali katabolizma.

Ti ogljikovi hidrati s katabolizmom (razpadom) sodelujejo pri proizvodnji ATP. V sinteznih procesih sodelujejo pri sintezi polisaharidov, kot je glikogen, in tako tvorijo energijske rezerve, prisotne v jetrih, v skeletnih mišicah in v mnogih drugih organih.

Sodelujejo tudi pri sintezi številnih glikoproteinov in glikolipidov na splošno.

Čeprav so disaharidi, kot vsi zauženi ogljikovi hidrati, lahko vir energije za človeka in živali, ki sodelujejo pri več organskih funkcijah, saj so del struktur celičnih membran in glikoproteinov.

Glukozamin je na primer temeljna sestavina hialuronske kisline in heparina.

Laktoze in njenih derivatov

Laktoza, prisotna v mleku in njegovih derivatih, je najpomembnejši vir galaktoze. Galaktoza je zelo pomembna, saj je del cerebrozidov, gangliozidov in mukoproteinov, ki so bistveni sestavni deli nevronskih celičnih membran.

Laktoza in prisotnost drugih sladkorjev v prehrani ugodno vpliva na razvoj črevesne flore, ki je bistvenega pomena za prebavno delovanje.

Galaktoza sodeluje tudi v imunskem sistemu, saj je ena izmed sestavin skupine ABO v steni rdečih krvnih celic.

Glukoza, produkt prebave laktoze, saharoze ali maltoze, lahko vstopi v telo na pot sinteze pentoz, zlasti sinteze riboze, ki je potrebna za sintezo nukleinskih kislin.

V rastlinah

V večini višjih rastlin so disaharidi sintetizirani iz trioznega fosfata iz cikla fotosintetskega redukcije ogljika.

Te rastline večinoma sintetizirajo saharozo in jo prenašajo iz citosola do korenin, semen in mladih listov, torej na območja rastline, ki fotosinteze ne uporabljajo bistveno.

Tako je saharoza, sintetizirana s fotosintetskim ciklom redukcije ogljika, in tista, ki izvira iz razgradnje škroba, sintetiziranega s fotosintezo in nakopičenega v kloroplastih, dva nočna vira energije za rastline.

Druga znana funkcija nekaterih disaharidov, zlasti maltoze, je, da sodelujejo v mehanizmu transdukcije kemičnih signalov v flagellum motor nekaterih bakterij.

V tem primeru se maltoza najprej veže na protein in ta kompleks se nato veže na pretvornik; Kot rezultat te vezave nastane znotrajcelični signal, usmerjen v motorično aktivnost flagela.

Reference

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Bistvena celična biologija. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Fox, SI (2006). Ljudska fiziologija (9. izd.). New York, ZDA: McGraw-Hill Press.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Učbenik medicinske fiziologije (11. izd.). Elsevier Inc.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperjeva ilustrirana biokemija (28. izd.). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Biokemija. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.