ДИСАХАРИДЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, СТРУКТУРА, ПРИМЕРЫ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2024

Эти дисахариды являются углеводами , которые являются также называемыми двойными сахарами. Они выполняют важные функции в рационе человека как основные источники энергии. Они могут быть растительного происхождения, например сахароза сахарного тростника и присутствующая мальтоза, и животного происхождения, например, лактоза, присутствующая в молоке млекопитающих.

Углеводы или сахара - это так называемые углеводы или углеводы, которые представляют собой водорастворимые вещества, состоящие из углерода, кислорода и водорода с общей химической формулой (CH2O) n.

Представление структуры дисахарида лактозы (Источник: Telliott в английской Википедии через Wikimedia Commons)

Углеводы - это самые распространенные в природе органические вещества, которые присутствуют во всех растениях. Целлюлоза, составляющая структуру стенок растительных клеток, представляет собой углевод, как крахмалы в зернах и клубнях.

Они также находятся во всех тканях животных, таких как кровь и молоко млекопитающих.

Углеводы подразделяются на: (1) моносахариды, которые не могут быть гидролизованы до более простых углеводов; (2) в дисахаридах, которые при гидролизе дают два моносахарида; (3) в олигосахаридах, которые при гидролизе дают 3-10 моносахаридов, и (4) в полисахаридах, гидролиз которых приводит к образованию более 10 моносахаридов.

Крахмал, целлюлоза и гликоген - полисахариды. Дисахариды, имеющие физиологическое значение для человека и других животных, - это сахароза, мальтоза и лактоза.

Характеристики и состав

Дисахариды, являющиеся углеводами, состоят из углерода, кислорода и водорода. В общем, кислород и водород в структуре большинства углеводов находятся в той же пропорции, что и в воде, то есть на каждый кислород приходится два атома водорода.

Вот почему их называют «углеводы или углеводы». Химически углеводы можно определить как полигидроксилированные альдегиды (R-CHO) или кетоны (R-CO-R).

Альдегиды и кетоны имеют карбонильную группу (C = O). В альдегидах эта группа присоединена по крайней мере к одному водороду, а в кетонах эта карбонильная группа не присоединена к водороду.

Дисахариды - это два моносахарида, связанных гликозидной связью.

Дисахариды, такие как мальтоза, сахароза и лактоза, при нагревании с разбавленными кислотами или под действием ферментов гидролизуются и дают образование их моносахаридных компонентов. Сахароза дает начало глюкозе и фруктозе, мальтоза дает две глюкозы, а лактоза - галактозу и глюкозу.

Примеры

сахароза

Сахароза является самым распространенным сахаром в природе и состоит из моносахаридов глюкозы и фруктозы. Она содержится в соках таких растений, как свекла, сахарный тростник, сорго, ананас, клен и, в меньшей степени, в соках. спелые фрукты и сок многих овощей. Этот дисахарид легко ферментируется под действием дрожжей.

лактоза

Лактоза или молочный сахар состоит из галактозы и глюкозы. Молоко млекопитающих содержит много лактозы и обеспечивает младенцев питательными веществами.

Большинство млекопитающих могут переваривать лактозу только в младенчестве и теряют эту способность по мере взросления. Фактически, люди, которые способны переваривать молочные продукты в зрелом возрасте, имеют мутацию, которая позволяет им это делать.

Вот почему так много людей не переносят лактозу; Люди, как и другие млекопитающие, не обладали способностью переваривать лактозу в младенчестве, пока эта мутация не стала присутствовать в определенных популяциях около 10 000 лет назад.

Сегодня количество людей с непереносимостью лактозы широко варьируется в зависимости от населения: от 10% в Северной Европе до 95% в некоторых частях Африки и Азии. Традиционные диеты разных культур отражают это в количестве потребляемых молочных продуктов.

мальтоза

Мальтоза состоит из двух единиц глюкозы и образуется, когда фермент амилаза гидролизует крахмал, присутствующий в растениях. В процессе пищеварения амилаза слюны и амилаза поджелудочной железы (амилопепсин) расщепляют крахмал, давая промежуточный продукт - мальтозу.

Этот дисахарид присутствует в сиропах из кукурузного сахара, солодовом сахаре и проросшем ячмене и может быть легко ферментирован действием дрожжей.

Trehalose

Трегалоза также состоит из двух молекул глюкозы, таких как мальтоза, но молекулы связаны по-разному. Он содержится в некоторых растениях, грибах и животных, таких как креветки и насекомые.

Уровень сахара в крови многих насекомых, таких как пчелы, кузнечики и бабочки, состоит из трегалозы. Они используют его как эффективную запасающую молекулу, которая обеспечивает быструю энергию для полета, когда она разрушается.

Chitobiosa

Он состоит из двух связанных молекул глюкозамина. Структурно он очень похож на целлобиозу, за исключением того, что он имеет N-ацетиламиногруппу, где целлобиоза имеет гидроксильную группу.

Он содержится в некоторых бактериях и используется в биохимических исследованиях для изучения активности ферментов.

Он также содержится в хитине, который образует стенки грибов, экзоскелеты насекомых, членистоногих и ракообразных, а также содержится в рыбах и головоногих моллюсках, таких как осьминоги и кальмары.

Целлобиоза (глюкоза + глюкоза)

Целлобиоза - это продукт гидролиза целлюлозы или богатых целлюлозой материалов, таких как бумага или хлопок. Он образуется путем соединения двух молекул бета-глюкозы β-связью (1 → 4)

Лактулоза (галактоза + фруктоза)

Лактулоза - это синтетический (искусственный) сахар, который не усваивается организмом, а, скорее, распадается в толстой кишке на продукты, которые поглощают воду в толстой кишке, тем самым смягчая стул. Его основное применение - лечение запора.

Он также используется для снижения уровня аммиака в крови у людей с заболеваниями печени, поскольку лактулоза абсорбирует аммиак в толстой кишке (удаляя его из организма).

Изомальтоза (глюкоза + глюкоза-изомальтаза)

Трегалулоза - это искусственный сахар, дисахарид, состоящий из глюкозы и фруктозы, связанных альфа (1-1) гликозидной связью.

Его получают при производстве изомальтулозы из сахарозы. В слизистой оболочке тонкой кишки фермент изомальтаза расщепляет трегалулозу на глюкозу и фруктозу, которые затем всасываются в тонком кишечнике. Трегалулоза имеет низкую способность вызывать кариес.

Chitobiosa

Это повторяющееся звено дисахарида в хитине, которое отличается от целлобиозы только наличием N-ацетиламиногруппы на углероде-2 вместо гидроксильной группы. Однако неацетилированную форму часто также называют хитобиозой.

Lactitol

Это кристаллический спирт C12H24O11, полученный гидрированием лактозы. Это дисахаридный аналог лактулозы, используемый в качестве подсластителя. Это также слабительное средство и используется при запорах.

туранозу

Органическое соединение восстанавливающего дисахарида, которое может использоваться в качестве источника углерода бактериями и грибами.

Melibiosa

Дисахаридный сахар (C12H22O11), образованный частичным гидролизом рафинозы.

ксилобиозы

Дисахарид, состоящий из двух остатков ксилозы.

удушающий

Дисахарид, присутствующий в софоролипиде.

Gentiobiosa

Гентиобиоза представляет собой дисахарид, состоящий из двух единиц D-глюкозы, связанных гликозидной связью β-типа (1 → 6). Гентиобиоза имеет множество изомеров, которые различаются по природе гликозидной связи, соединяющей две единицы глюкозы.

лейкрозу

Это гликозилфруктоза, состоящая из остатка α-D-глюкопиранозила, связанного с D-фруктопиранозой связью (1 → 5). Изомер сахарозы.

рутинный

Это дисахарид, присутствующий в гликозидах.

Каролиниазид А

Олигосахариды, содержащие две моносахаридные единицы, связанные гликозидной связью.

абсорбция

У людей проглоченные дисахариды или полисахариды, такие как крахмал и гликоген, гидролизуются и абсорбируются в тонком кишечнике в виде моносахаридов. Проглоченные моносахариды абсорбируются как таковые.

Например, фруктоза пассивно диффундирует в клетки кишечника, и большая часть из них преобразуется в глюкозу перед попаданием в кровоток.

Лактаза, мальтаза и сахароза - это ферменты, расположенные на границе просвета клеток тонкого кишечника, ответственные за гидролиз лактозы, мальтозы и сахарозы соответственно.

Лактаза вырабатывается новорожденными, но в некоторых популяциях она больше не синтезируется энтероцитами во взрослой жизни.

Как следствие отсутствия лактазы, лактоза остается в кишечнике и увлекает воду путем осмоса к просвету кишечника. Достигнув толстой кишки, лактоза разлагается в результате ферментации бактериями в пищеварительном тракте с образованием СО2 и различных кислот. При потреблении молока эта комбинация воды и CO2 вызывает диарею, известную как непереносимость лактозы.

Глюкоза и галактоза абсорбируются по общему натрийзависимому механизму. Во-первых, это активный транспорт натрия, который выводит натрий из клетки кишечника через базолатеральную мембрану в кровь. Это снижает концентрацию натрия в клетках кишечника, что создает градиент натрия между просветом кишечника и внутренней частью энтероцита.

Когда создается этот градиент, получается сила, которая будет направлять натрий вместе с глюкозой или галактозой в клетку. В стенках тонкой кишки находится котранспортер Na + / глюкозы, Na + / галактозы (симпортер), который зависит от концентрации натрия для поступления глюкозы или галактозы.

Чем выше концентрация Na + в просвете пищеварительного тракта, тем больше поступление глюкозы или галактозы. Если натрия нет или его концентрация в просвете трубки очень низкая, ни глюкоза, ни галактоза не будут всасываться в достаточной степени.

Например, у таких бактерий, как кишечная палочка, которые обычно получают энергию из глюкозы, при отсутствии этого углевода в среде они могут использовать лактозу, и для этого они синтезируют белок, ответственный за активный транспорт лактозы, называемый пермеазой лактозы, таким образом попадая лактоза без предварительного гидролиза.

Характеристики

Проглоченные дисахариды попадают в организм животных, которые потребляют их в виде моносахаридов. В организме человека, в основном в печени, хотя они встречаются и в других органах, эти моносахариды при необходимости интегрируются в метаболические цепи синтеза или катаболизма.

Через катаболизм (распад) эти углеводы участвуют в производстве АТФ. В процессах синтеза они участвуют в синтезе полисахаридов, таких как гликоген, и, таким образом, образуют запасы энергии, присутствующие в печени, скелетных мышцах и многих других органах.

Они также участвуют в синтезе многих гликопротеинов и гликолипидов в целом.

Хотя дисахариды, как и все потребляемые углеводы, могут быть источниками энергии для человека и животных, они участвуют во многих органических функциях, являясь частью структур клеточных мембран и гликопротеинов.

Глюкозамин, например, является основным компонентом гиалуроновой кислоты и гепарина.

Лактозы и ее производных

Лактоза, присутствующая в молоке и ее производных, является наиболее важным источником галактозы. Галактоза имеет большое значение, поскольку она входит в состав цереброзидов, ганглиозидов и мукопротеинов, которые являются важными составляющими мембран нейрональных клеток.

Лактоза и присутствие в рационе других сахаров способствует развитию кишечной флоры, которая необходима для пищеварительной функции.

Галактоза также участвует в иммунной системе, поскольку она является одним из компонентов группы ABO в стенке красных кровяных телец.

Глюкоза, продукт переваривания лактозы, сахарозы или мальтозы, может попадать в организм на пути синтеза пентоз, особенно синтеза рибозы, необходимой для синтеза нуклеиновых кислот.

В растениях

У большинства высших растений дисахариды синтезируются из триозофосфата в процессе фотосинтетического восстановления углерода.

Эти растения в основном синтезируют сахарозу и переносят ее из цитозоля к корням, семенам и молодым листьям, то есть к участкам растения, которые не используют фотосинтез в значительной степени.

Таким образом, сахароза, синтезируемая в цикле фотосинтетического восстановления углерода, и сахароза, возникающая в результате разложения крахмала, синтезированного в процессе фотосинтеза и накапливаемого в хлоропластах, являются двумя ночными источниками энергии для растений.

Другая известная функция некоторых дисахаридов, особенно мальтозы, заключается в участии в механизме передачи химических сигналов двигателю жгутика некоторых бактерий.

В этом случае мальтоза сначала связывается с белком, а затем этот комплекс связывается с датчиком; В результате этого связывания вырабатывается внутриклеточный сигнал, направленный на двигательную активность жгутика.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Деннис, Б., Хопкин, К., Джонсон, А., Льюис, Дж., Рафф, М., … Уолтер, П. (2004). Эссенциальная клеточная биология. Абингдон: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Фокс, SI (2006). Физиология человека (9-е изд.). Нью-Йорк, США: McGraw-Hill Press.
3. Гайтон, А., и Холл, Дж. (2006). Учебник медицинской физиологии (11-е изд.). Elsevier Inc.
4. Мюррей, Р., Бендер, Д., Ботам, К., Кеннелли, П., Родуэлл, В., и Вейл, П. (2009). Иллюстрированная биохимия Харпера (28-е изд.). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Биохимия. Берлингтон, Массачусетс: Нил Паттерсон Паблишерс.