HETEROPOLISAHARIDI: ZNAČILNOSTI, STRUKTURA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

V Heteropolisaharidi ali heteroglycans skupina kompleksnih ogljikovih hidratov, razvrščene v skupine polisaharidov, ki vključujejo vse ogljikove hidrate, ki so sestavljene iz več kot 10 monosaharidnih enot različnih vrst sladkorjev.

Večina heteropolisaharidov, ki so sintetizirani v naravi, običajno vsebujejo le dva različna monosaharida. Medtem imajo sintetični heteropolisaharidi na splošno tri ali več različnih monosaharidnih enot.

Primer osnovne enote heteropolisaharida (Vir: Ccostell via Wikimedia Commons)

Heteropolisaharidi so makromolekule, ki izpolnjujejo bistvene funkcije za življenje. Sestavljeni so iz več različnih monomerov sladkorja (monosaharidi), ki se ponavljajoče med seboj povezujejo z glikozidnimi vezmi različnih vrst.

Med zapletenimi ogljikovimi hidrati, ki jih najpogosteje najdemo v naravi, so hemiceluloza, pektini in agar-agar, večina teh pa je polisaharidov, ki so pomembni za živilsko industrijo.

V medicinskem kontekstu so bili najbolj preučeni heteropolisaharidi tistih iz vezivnega tkiva, krvnih skupin, tistih, povezanih z glikoproteini, kot sta γ-globulin, in glikolipidi, ki prevlečejo nevrone v centralnem živčnem sistemu.

Z leti in z znanstvenim napredkom so se razvile različne tehnike za preučevanje heteropolisaharidov, ki običajno vključujejo razgradnjo v sestavne monosaharide in njihovo individualno analizo.

Te tehnike ločevanja so za vsak ogljikov hidrat različne in so odvisne od fizikalnih in kemijskih lastnosti vsakega ogljikovega hidrata. Vendar je kromatografija najpogosteje uporabljena tehnika za analizo heteropolisaharidov.

Značilnosti in struktura

Heteropolisaharidi so linearni ali razvejeni polimeri, sestavljeni iz ponavljajočih se enot dveh ali več različnih monosaharidov. Upoštevati je treba, da so ti monosaharidi lahko ali ne v enakem razmerju.

Heteropolisaharidi imajo zapletene strukture, s splošno razvejano topologijo in imajo v svojem izvornem stanju asimetrično in nekoliko amorfno morfologijo.

Ponavljajoče se enote, ki sestavljajo heteropolisaharide (monosaharidi, disaharidi ali oligosaharidi), so povezane z α- ali β-glukozidnimi vezmi. V teh enotah je običajno opazovati spremembe ali substitucije, kot sta metilna in acetilna skupina in druge, zlasti v vejah.

Poleg tega lahko povezava določenih molekul s heteropolisaharidi povzroči neto naboj slednjih, ki ima pomembne fiziološke funkcije v različnih vrstah celic.

Bakterijski ogljikovi hidrati

Mikrobni heteropolisaharidi so sestavljeni iz ponavljajočih se enot treh do osmih monosaharidov, ki so lahko linearni ali razvejeni. Na splošno so sestavljeni iz monosaharidov D-glukoze, D-galaktoze in L-ramnoze v različnih razmerjih.

Lahko dobimo fukozo, manozo, ribozo, fruktozo, monosaharide in monosaharide, substituirane z glicerolom in drugimi, čeprav v manjši meri.

Lastnosti

Običajno heteropolisaharidi delujejo kot zunajcelične opore za organizme vseh kraljestev, od bakterij do človeka. Ti sladkorji so skupaj z vlaknastimi beljakovinami najpomembnejši sestavni deli zunajceličnega matriksa pri živalih in vmesne plasti v rastlinah.

Heteropolisaharidi pogosto najdemo v povezavi z beljakovinami, da tvorijo proteoglikane, glikozaminoglikane in celo mukopolisaharide. Te opravljajo različne funkcije, od uravnavanja absorpcije vode, med drugim deluje kot nekakšen celični "cement" in deluje kot biološko mazivo.

Heteropolisaharidi v vezivnih tkivih imajo v svojih strukturah kislinske skupine. Delujejo kot mostovi med molekulami vode in kovinskimi ioni. Najpogostejši heteropolisaharid v teh tkivih je uronska kislina s sulfatiranimi substitucijami.

Proteoglikane lahko najdemo kot strukturne elemente plazemske membrane, ki delujejo kot jedroceptorji pri sprejemu dražljajev na površini celične membrane in stimulirajo notranje mehanizme odziva.

Globulini so glikoproteini, ki so del imunskega sistema mnogih živali in svoj sistem prepoznavanja temeljijo na delu heteropolisaharidov, ki jih imajo v svoji najbolj oddaljeni plasti.

Heparini imajo antikoagulacijske funkcije in so mukoglakani, ki uporabljajo disaharide s sulfatiranimi substituenti za zmanjšanje negativnega naboja in motijo ​​povezavo med trombinom in trombociti, pri čemer daje prednost vezavi antitrombinov in inaktiviranju protrombinov.

Primeri

Hemiceluloza

Ta izraz zajema skupino heteropolisaharidov, ki v svoji strukturi vključujejo monosaharide, kot so glukoza, ksiloza, manoza, arabinoza, galaktoza in različne uronske kisline. Vendar sta najpogostejša struktura linearna polimera ksilanov in ksiloglikanov, ki ju povezujejo β-1,4 vezi.

Teh heteropolisaharidov je zelo veliko v celični steni rastlin. Topni so tudi v koncentriranih alkalnih raztopinah, nekatere vrste pa razvijejo fibrilarno obliko, kjer delujejo kot cementno sredstvo v rastlinskem tkivu.

Pektin

Pektini so polisaharidi srednjega sloja med celičnimi stenami primarnega izvora v rastlinah. Njegova glavna komponenta je D-galaktoronska kislina, povezana z vezjo α-D-1,4, v kateri lahko nekatere karboksile esterificiramo z metilnimi skupinami.

Ta vrsta sladkorja lahko zlahka polimerizira v stiku z metilnimi estri in drugimi sladkorji, kot so galaktoza, rabbinoza in ramnoza. V prehrambeni industriji se pogosto uporabljajo za trdoto nekaterih izdelkov, kot so džemi, kompoti in sladke dlesni.

Heparin

Je antikoagulant, ki se proizvaja v krvi in ​​v različnih organih, kot so pljuča, ledvice, jetra in vranica živali. Sestavljen je iz 12 do 50 ponovitev D-glukuronske kisline ali L-iduronske kisline in N-acetil-D-glukozamina. Heparini so polisaharidi tipa glikozaminoglikana z močnim negativnim nabojem.

Heparini so velikega industrijskega pomena in jih umetno pridobivajo iz genskega inženiringa v bakterijah ali naravno iz pljuč goveda ali črevesne sluznice prašičev.

Hialuronska kislina

To je eno izmed zdravil, ki se v estetski industriji najbolj uporabljajo kot mazivo zaradi svojih viskoznih, elastičnih in reoloških lastnosti. Uporablja se kot mazilo za oči, amortizer v sklepih in za zaustavitev procesov staranja, saj zmanjšuje aktivnost celic v celičnem ciklu.

Je polimer, ki spada v skupino glikozaminoglikanov in je sestavljen iz D-glukuronske kisline in N-acetil-D-glukozamina, ki sta skupaj povezana z vezjo β-1,3. Najdemo ga v skoraj vseh prokariotskih in evkariontskih celicah, zlasti v vezivnih tkivih in na koži živali.

Reference

1. Delgado, LL in Masuelli, M. (2019). Polisaharidi: pojmi in klasifikacija. Evolucija v reviji Polymer Technology, 2 (2), 2–7.
2. Huber, KC, & BeMiller, JN (2018). Ogljikovi hidrati. V organski kemiji (str. 888–928). Elsevier Inc.
3. Davison, E. (1999). Enciklopedija Britannica. Pridobljeno 14. avgusta 2019 s spletnega mesta www.britannica.com/science/carbohydrate/
4. Huber, KC, & BeMiller, JN (2018). Ogljikovi hidrati. V organski kemiji (str. 888–928). Elsevier Inc.
5. Univerza v Maineu. (drugo). Pridobljeno 14. avgusta 2019, s spletnega mesta www.umaine.edu