De glukaner er kanskje de mest tallrike karbohydrater i biosfæren. De fleste utgjør celleveggen til bakterier, planter, gjær og andre levende organismer. Noen utgjør reservestoffene til virveldyr.
Alle glukaner består av en type repeterende monosakkarid: glukose. Imidlertid kan disse finnes i et stort utvalg av former og med et stort utvalg av funksjoner.
Et eksempel på vanlige bindinger i B-glukaner (Kilde: Jatlas2 / Public domain via Wikimedia Commons)
Navnet glucan har sitt viktigste opphav fra det greske ordet "glykys", som betyr "søtt." Noen lærebøker refererer til glukaner som ikke-cellulosepolymerer som består av glukosemolekyler koblet med β 1-3 bindinger (når man sier "ikke-cellulosiske" de som er en del av plantens cellevegg, er ekskludert fra denne gruppen) .
Imidlertid kan alle polysakkarider sammensatt av glukose, inkludert de som utgjør celleveggen til planter, klassifiseres som glukaner.
Mange glukaner var blant de første forbindelsene som ble isolert fra forskjellige livsformer for å studere de fysiologiske effektene de hadde på virveldyr, spesielt på immunforsvaret til pattedyr.
Struktur
Glykaner har en relativt enkel sammensetning, til tross for det store mangfoldet og kompleksiteten i strukturer som finnes i naturen. Alle er store glukosepolymerer bundet av glykosidbindinger, hvor de hyppigste bindinger er α (1-3), β (1-3) og β (1-6).
Disse sukkeretene, som alle sakkarider som har glukose som base, er i utgangspunktet sammensatt av tre typer atomer: karbon (C), hydrogen (H) og oksygen (O), som danner sykliske strukturer som kan forbindes sammen. ja danner en kjede.
De fleste av glukanene består av rette kjeder, men de som presenterer grener er knyttet til disse gjennom glukosidiske bindinger av typen a (1-4) eller α (1-4) i kombinasjon med α (1-6) bindinger.
Det er viktig å nevne at de fleste glukanene med "α" -binding brukes av levende vesener som energiforsyning, metabolsk sett.
Glukanene med den høyeste andelen “β” -bindinger er mer strukturelle karbohydrater. Disse har en mer stiv struktur og er vanskeligere å bryte ved mekanisk eller enzymatisk virkning, slik at de ikke alltid tjener som en kilde til energi og karbon.
Typer glukaner
Disse makromolekylene varierer i henhold til den anomere konfigurasjonen av glukoseenhetene som komponerer dem; posisjonen, typen og antall grener som blir med dem. Alle varianter er klassifisert i tre typer glukaner:
- ß-glukaner (cellulose, lichenin, cymosan eller zymosan, etc.)
Kjemisk struktur av zymosan
- α, ß-glukaner
- a-glukaner (glykogen, stivelse, dekstran, etc.)
Kjemisk struktur av dekstran
Α, ß-glukanene er også kjent som "blandede glukaner", siden de kombinerer forskjellige typer glukosidbindinger. De har de mest komplekse strukturer innen karbohydrater og har generelt strukturer som er vanskelige å skille opp i mindre karbohydratkjeder.
Generelt har glukaner forbindelser med høy molekylvekt, med verdier som varierer mellom tusenvis og millioner dalton.
Glukanske egenskaper
Alle glukaner har mer enn 10 glukosemolekyler koblet sammen, og det vanligste er å finne disse forbindelsene som dannes av hundrevis eller tusenvis av glukoserester som danner en enkelt kjede.
Hver glukan har spesielle fysiske og kjemiske egenskaper, som varierer avhengig av sammensetning og miljøet der den finnes.
Når glukaner renses, har de ingen farge, aroma eller smak, selv om rensing aldri er så presis som å oppnå et enkelt isolert enkeltmolekyl, og de blir alltid kvantifisert og studert "omtrent", siden isolatet inneholder flere forskjellige molekyler.
Glykaner kan finnes som homo- eller heteroglykaner.
- Homoglykaner består av bare en type glukoseanomer
- Heteroglykaner består av forskjellige anomerer av glukose.
Det er vanlig at heteroglykaner, når de blir oppløst i vann, danner kolloidale suspensjoner (de løses lettere opp hvis de blir utsatt for varme). I noen tilfeller produserer det å varme opp dem bestilte strukturer og / eller geler.
Forbindelsen mellom restene som danner hovedstrukturen til glukaner (polymeren) oppstår takket være glukosidiske bindinger. Imidlertid er strukturen stabilisert gjennom "hydrostatiske" interaksjoner og noen få hydrogenbindinger.
Eksempel på glykosidbinding i glykogen (kilde: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain via Wikimedia Commons)
Egenskaper
Glukaner er veldig allsidige strukturer for levende celler. I planter gir for eksempel kombinasjonen av β (1-4) bindinger mellom ß-glukosemolekyler stor stivhet til celleveggen i hver av cellene deres, og danner det som kalles cellulose.
Cellulosestruktur (Kilde: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) via Wikimedia Commons)
Som hos planter, i bakterier og sopp, representerer et nettverk av glukanfibre molekylene som utgjør den stive celleveggen som beskytter plasmamembranen og cytosolen som finnes inne i cellene.
Hos virveldyr er det viktigste reservemolekylet glykogen. Dette er en glukan dannet av mange glukoserester koblet gjentatte ganger, og danner en kjede, som forgrener seg gjennom strukturen.
Generelt syntetiseres glykogen i leveren til alle virveldyr, og en del lagres i vevene i musklene.
Glycogen, dyrenes 'stivelse' (Kilde: Mikael Häggström / Public domain, via Wikimedia Commons)
Kort sagt, glukaner har ikke bare strukturelle funksjoner, de er også viktige fra et energilagringssynspunkt. Enhver organisme som har det enzymatiske apparatet for å bryte ned bindingene og skille glukosemolekylene for å bruke dem som "drivstoff", bruker disse forbindelsene for å overleve.
Bruksområder i industrien
Glukanter er mye brukt i matindustrien rundt om i verden, siden de har veldig varierte egenskaper og de fleste ikke har toksiske effekter for konsum.
Mange er med på å stabilisere matstrukturen ved å samhandle med vann, skape emulsjoner eller geler som gir større konsistens til visse kulinariske preparater. Et eksempel kan være stivelse eller maisstivelse.
Kunstige smaker i maten er vanligvis et produkt av tilsetningen av søtstoffer, de fleste består av glukaner. Disse må gå gjennom ekstreme forhold eller lange perioder for å miste effekten.
Det høye smeltepunktet for alle glukaner tjener til å beskytte mange av de lavtemperaturfølsomme forbindelsene i matvarer. Glukaner "sekvenserer" vannmolekyler og forhindrer at iskrystaller bryter ned molekylene som utgjør de andre matdelene.
Videre er strukturene dannet av glukaner i mat termoreversible, det vil si at ved å øke eller senke temperaturen inne i maten, kan de gjenvinne sin smak og tekstur ved passende temperatur.
referanser
- Di Luzio, NR (1985, desember). Oppdatering om immunmodulerende aktiviteter til glukaner. I Springer-seminarer i immunopatologi (bind 8, nr. 4, s. 387-400). Springer-Verlag.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2015). Lehninger: biokjemiske prinsipper.
- Novak, M., & Vetvicka, V. (2009). Glukaner som biologiske responsmodifikatorer. Endokrine, metabolske og immunforstyrrelser - Narkotikamål (tidligere aktuelle medisinemål - Immune, endokrine og metabolske forstyrrelser), 9 (1), 67-75.
- Synytsya, A., & Novak, M. (2014). Strukturanalyse av glukaner. Annaler for translasjonsmedisin, 2 (2).
- Vetvicka, V., & Vetvickova, J. (2018). Glukaner og kreft: Sammenligning av kommersielt tilgjengelige ß-glukaner - del IV. Anticancer research, 38 (3), 1327-1333.