Polysacharidy - biológia
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
Antibiotiká z baktérií
Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu
Molekulárny kompas na zarovnanie buniek
Čo robí listy na jeseň starnúcimi
Demokracia perličiek
Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine
| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat
Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
Polysacharidy
Polysacharidy (tiež ako Polysacharidy, Polysacharidy, Glykány/Glykány [1] alebo Polyózy [2]) sú sacharidy, ktoré sú tvorené veľkým počtom (najmenej 10) monosacharidov (jednoduchých cukrov) spojených glykozidovou väzbou. [3] Ide o biopolyméry s neznámym počtom monosacharidových jednotiek alebo so štatistickou distribúciou veľkosti molekúl. Príklady polysacharidov sú glykogén, škrob (amylóza a amylopektín), pektíny, chitín, kalóza a celulóza. Polysacharidy hrajú dôležitú úlohu pre rastliny, zvieratá a samozrejme aj pre ľudí ako sliz, rezervné látky a živiny. Nájdeme ich napríklad v obilninách a zemiakoch. Bunkové steny rastlín pozostávajú z viac ako 50% z celulózy a hemicelulózy, ktorá je zmesou polysacharidov, ktoré majú podpornú funkciu v bunkovej stene.
Niektoré polysacharidy majú všeobecný vzorec:
$ \ mathrm $, obvykle s x rovným 5 alebo 6 a y = x - 1
Rozdelenie polysacharidov
Polysacharidy sú triedené podľa typu jednotlivých stavebných prvkov (Monoméry) molekuly je rozdelený na homoglykány (iba z jedného typu jednoduchého cukru) a heteroglykány (z dvoch alebo viacerých rôznych zložiek reťazca). Každá monomérna zložka je jedna alebo viac Glykozidové väzby pripojený k susednej monomérnej jednotke alebo jednotkám. Monomér na konci reťazca má najmenej jedného suseda, zatiaľ čo stredné časti reťazca majú dvoch susedov a v prípade rozvetvených alebo následne zosieťovaných reťazcov sa môžu vyskytnúť aj tri alebo viac susedných monomérov.
Homoglykány
Kvôli rôznym možnostiam spojenia môže byť opakujúca sa jednotka polyméru, ktorá je v grafickom znázornení uzavretá v hranatých zátvorkách, tiež tvorená niekoľkými identickými monosacharidmi. Takéto opakujúce sa jednotky z rovnakého monosacharidu sa nazývajú homodisacharidy pre dva sacharidy a homotrisacharidy pre tri rovnaké. Rôzne opakujúce sa jednotky z dvoch rovnakých, ale odlišne spojených monosacharidov majú rovnakú konštitúciu vďaka rôznym väzbám, ak sa líšia iba väzbou α alebo β, ale vyznačujú sa rôznymi konfiguráciami.
Do tejto kategórie patria napríklad dva polysacharidy, ktoré tvoria najväčší podiel biomasy: škrob a celulóza. Oba sú zložené iba z jedného typu monosacharidu. Škrob je hlavnou zásobnou formou metabolicky aktívnej glukózy a pozostáva z dvoch štruktúr amylózy a amylopektínu, ktoré sú zase celé tvorené jednotkami α-D-glukózy. Na druhej strane má celulóza rovnakú štruktúru, ale má tiež iba jeden monomér: β-D-glukózu. Ďalšími príkladmi sú chitín, hlavná zložka exoskeletonov článkonožcov, a sinistrin, ďalší rastlinný energetický sklad, ktoré oba spĺňajú požiadavky homoglykánov.
Dextrany sa v medicíne používajú ako antikoagulanciá. V zosieťovanej forme sa dextrány používajú v biochémii ako nosný materiál pri afinitnej chromatografii, rozbaľovacích testoch a vylučovacej chromatografii.
Homoglykány, ktoré pozostávajú z bežných monomérov, sa zvyčajne delia na podkategórie, ktoré sú pomenované podľa príslušných monomérov. Dva vyššie uvedené polysacharidy celulóza a škrob kvôli svojim stavebným prvkom patria do skupiny glukánov. Naproti tomu Sinistrin, ktorý sa skladá výlučne z jednotiek D-fruktózy, je fruktán.
Heteroglykány
Ako už názov napovedá (lat. hetero, „Rôzne“, „rôzne“), polysacharidy tejto kategórie pozostávajú z niekoľkých rôznych monomérov, čo vedie tiež k takmer nekonečnému počtu možných heteroglykánov, ktoré sa však v prírode všetky nevyskytujú.
Heparín a fondaparinux sú antikoagulanciá a zástupcovia heteroglykánov. Ďalším heteroglykánom rozšíreným v biochémii sú agarózy, ktoré sa používajú okrem iného v laboratóriách ako gél na elektroforézu. Na tento účel sa pripraví 1% vodný roztok polysacharidu pozostávajúci z 2 monomérov.
Heteroglykány sa tiež delia na podkategórie. Biologicky najdôležitejšie patria do skupiny glykozaminoglykánov, ktorých zástupcovia pozostávajú z opakujúcich sa disacharidových jednotiek, ktoré sú zase tvorené dvoma rôznymi monosacharidovými jednotkami. Niektoré proteoglykány sa vyrábajú z glykozaminoglykánov, čo je ich hlavným účelom v organizmoch. Vyskytujú sa však aj v neviazanej forme, ktorá sa využíva napríklad v medicíne. Okrem vyššie uvedeného heparínu, ktorý patrí do tejto podkategórie, je kyselina hyalurónová aj glykozaminoglykán, ktorý sa používa v kozmetickej chirurgii a ortopédii.
Biologické funkcie polysacharidov
metabolizmus
Pre metabolizmus sú polysacharidy základným nosičom energie, pričom zástupcovia tejto skupiny látok slúžia vo väčšine prípadov ako zásoby energie, a sú teda produktmi anabolizmu. V metabolizme zvierat a ľudí túto úlohu preberá glykogén - analóg amylopektínu. Ak organizmus potrebuje energiu, tento energetický zásobník sa uvoľňuje glukagónom, ktorý vytvára katabolicky aktívne jednotky D-glukózy. V rastlinách túto úlohu preberá homoglykánový škrob.
Glycocalyx
Každá bunka - eukaryotická aj prokaryotická - je obalená v sacharidovom obale, ktorý sa nazýva glykokalyx. To predstavuje vrstvu s hrúbkou až 140 nm tvorenú poly- a oligosacharidmi. Tieto sacharidové reťazce však nie sú nerozvetvené, ale sú zložkami glykoproteínov a glykolipidov, z ktorých niektoré tvoria bunkovú membránu. Hlavnou úlohou glykokalyxu je - okrem ochrany bunky pred vysušením - komunikácia medzi bunkami, ktorá je obzvlášť dôležitá pre imunitný systém organizmu.
Polysacharidy sa často podieľajú na štruktúre vonkajšieho obalu určitých mikroorganizmov (príklad: Streptococcus pneumoniae). Ich zloženie, ktoré môže byť odlišné v rámci skupiny organizmov, určuje povrchovú štruktúru a tým aj príslušný sérotyp pri charakterizácii rôznymi sérami.
Proteoglykány
Väčšina glykozaminoglykánov sa podieľa na tvorbe proteoglykánov. Kyselina hyalurónová - heteroglykán - tvorí kostru proteoglykánov a môže byť dlhá až 4 um. Tento reťazec kyseliny hyalurónovej navyše neviaže kovalentne proteíny, ktoré následne kovalentne spájajú veľké množstvo glykozaminoglykánov - ako je heparan chondroitín a keratánsulfát. Spolu s kolagénom a vodou vytvárajú proteoglykány tkanivo chrupavky.
syntéza
Polysacharidy môžu umelo obsahovať sa dajú vyrobiť metódou Koenigs-Knorr.