Glukanlar belki Biyosferde en bol karbonhidratlardır. Çoğu, bakterilerin, bitkilerin, mayaların ve diğer canlı organizmaların hücre duvarını oluşturur. Bazıları omurgalıların rezerv maddelerini oluşturur.
Tüm glukanlar bir tür tekrarlayan monosakkaritten oluşur: glikoz. Bununla birlikte, bunlar çok çeşitli biçimlerde ve çok çeşitli işlevlerle bulunabilir.
B-glukanlardaki ortak bağlara bir örnek (Kaynak: Jatlas2 / Wikimedia Commons aracılığıyla Kamu malı)
Glukan adının ana kökeni, "tatlı" anlamına gelen Yunanca "glykys" kelimesinden gelir. Bazı ders kitaplarında glukanlardan 1-3 bağ ile bağlanan glikoz moleküllerinden oluşan selülozik olmayan polimerler olarak bahsedilir ("selülozik olmayan" derken, bitkilerin hücre duvarının parçası olanlar bu gruptan çıkarılır) .
Bununla birlikte, bitkilerin hücre duvarını oluşturanlar da dahil olmak üzere glikozdan oluşan tüm polisakkaritler, glukanlar olarak sınıflandırılabilir.
Birçok glukan, omurgalılar, özellikle de memelilerin bağışıklık sistemi üzerindeki fizyolojik etkilerini incelemek için farklı yaşam formlarından izole edilen ilk bileşikler arasındaydı.
yapı
Glikanlar, doğada bulunabilen yapıların büyük çeşitliliğine ve karmaşıklığına rağmen nispeten basit bir bileşime sahiptir. Hepsi, glukozidik bağlarla bağlanan büyük glikoz polimerleridir, en sık bağlar α (1-3), β (1-3) ve β (1-6) 'dır.
Bu şekerler, bazında glikoz bulunan tüm sakkaritler gibi, temelde üç tür atomdan oluşur: karbon (C), hidrojen (H) ve oksijen (O), bunlar birbirine bağlanabilen döngüsel yapılar oluşturur. evet bir zincir oluşturmak.
Glukanların çoğu düz zincirlerden oluşur, ancak dalları mevcut olanlar bunlara a (1-4) veya a (1-4) tipinin a (1-6) bağları ile kombinasyon halinde glukosidik bağları aracılığıyla bağlanır.
“Α” bağlarına sahip glukanların çoğunun canlılar tarafından metabolik olarak enerji arzı olarak kullanıldığını belirtmek önemlidir.
En yüksek oranda "β" bağına sahip glukanlar daha yapısal karbonhidratlardır. Bunların daha sert bir yapıları vardır ve mekanik veya enzimatik hareketle kırılmaları daha zordur, bu nedenle her zaman bir enerji ve karbon kaynağı olarak hizmet etmezler.
Glukan türleri
Bu makromoleküller, onları oluşturan glikoz birimlerinin anomerik konfigürasyonuna göre değişir; onlara katılan şubelerin konumu, türü ve sayısı. Tüm varyantlar üç tip glukan olarak sınıflandırılmıştır:
- β-glukanlar (selüloz, liken, simosan veya zimosan vb.)
Zymosanın kimyasal yapısı
- α, β-glukanlar
- α-glukanlar (glikojen, nişasta, dekstran vb.)
Dekstranın kimyasal yapısı
Α, β-Glukanlar, farklı tipte glukozidik bağları birleştirdikleri için "karışık glukanlar" olarak da bilinir. Karbonhidratlar içinde en karmaşık yapılara sahiptirler ve genellikle daha küçük karbonhidrat zincirlerine ayrılmaları zor olan yapılara sahiptirler.
Genel olarak, glukanlar, değerleri binlerce ile milyonlarca dalton arasında değişen yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklere sahiptir.
Glukan özellikleri
Tüm glukanların birbirine bağlı 10'dan fazla glikoz molekülü vardır ve en yaygın olanı, tek bir zincir oluşturan yüzlerce veya binlerce glikoz kalıntısının oluşturduğu bu bileşikleri bulmaktır.
Her glukanın, bileşimine ve bulunduğu ortama bağlı olarak değişen özel fiziksel ve kimyasal özellikleri vardır.
Glukanlar saflaştırıldığında herhangi bir rengi, aroması veya tadı yoktur, ancak saflaştırma hiçbir zaman tek bir izole tek molekül elde edecek kadar kesin değildir ve izolat birkaç farklı molekül içerdiğinden her zaman ölçülür ve "yaklaşık olarak" incelenir.
Glikanlar, homo- veya heteroglikanlar olarak bulunabilir.
- Homoglikanlar yalnızca bir tür glikoz anomerinden oluşur
- Heteroglikanlar, farklı glikoz anomerlerinden oluşur.
Heteroglikanların suda çözündüklerinde koloidal süspansiyonlar oluşturmaları yaygındır (ısıya maruz kaldıklarında daha kolay çözünürler). Bazı durumlarda, onları ısıtmak, düzenli yapılar ve / veya jeller üretir.
Glukanların (polimer) ana yapısını oluşturan kalıntılar arasındaki birleşim, glukozidik bağlar sayesinde gerçekleşir. Bununla birlikte, yapı "hidrostatik" etkileşimler ve birkaç hidrojen bağıyla stabilize edilir.
Glikojende glikozidik bağlanma örneği (Kaynak: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)
Özellikleri
Glukanlar, canlı hücreler için çok yönlü yapılardır. Bitkilerde, örneğin, glu-glikoz molekülleri arasındaki β (1-4) bağlarının kombinasyonu, hücrelerinin her birinin hücre duvarına büyük bir sertlik kazandırır ve selüloz olarak bilinen şeyi oluşturur.
Selüloz yapısı (Kaynak: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0), Wikimedia Commons aracılığıyla)
Bitkilerde, bakterilerde ve mantarlarda olduğu gibi, bir glukan lifleri ağı, plazma zarını ve hücrelerin içinde bulunan sitozolü koruyan katı hücre duvarını oluşturan molekülleri temsil eder.
Omurgalı hayvanlarda ana yedek molekül glikojendir. Bu, yapı boyunca dallanan bir zincir oluşturan, tekrar tekrar bağlanan birçok glikoz kalıntısının oluşturduğu bir glukandır.
Genel olarak glikojen tüm omurgalıların karaciğerinde sentezlenir ve bir kısmı kas dokularında depolanır.
Hayvanların 'nişastası' olan glikojen (Kaynak: Mikael Häggström / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla)
Kısacası, glukanlar sadece yapısal işlevlere sahip değildir, aynı zamanda enerji depolama açısından da önemlidirler. Bağları parçalamak ve glikoz moleküllerini ayırmak için enzimatik aparata sahip olan herhangi bir organizma, bunları "yakıt" olarak kullanmak için bu bileşikleri hayatta kalmak için kullanır.
Endüstrideki uygulamalar
Glukanlar, çok çeşitli özelliklere sahip oldukları ve çoğu insan tüketimi üzerinde toksik etkileri olmadığı için dünya çapında gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Birçoğu, suyla etkileşime girerek, belirli mutfak preparatlarına daha fazla tutarlılık sağlayan emülsiyonlar veya jeller oluşturarak gıdanın yapısını stabilize etmeye yardımcı olur. Bir örnek, nişasta veya mısır nişastası olabilir.
Gıdalardaki yapay aromalar genellikle çoğu glukanlardan oluşan tatlandırıcıların eklenmesinin ürünüdür. Bunların etkilerini yitirmek için çok zorlu koşullardan veya uzun sürelerden geçmeleri gerekir.
Tüm glukanların yüksek erime noktası, gıdalardaki düşük sıcaklığa duyarlı birçok bileşiğin korunmasına hizmet eder. Glukanlar su moleküllerini "ayırır" ve buz kristallerinin gıdanın diğer kısımlarını oluşturan molekülleri parçalamasını engeller.
Ayrıca, gıdalardaki glukanların oluşturduğu yapılar ısı geri dönüşümlüdür, yani gıdanın içindeki sıcaklığı artırarak veya azaltarak, uygun sıcaklıkta lezzetini ve dokusunu geri kazanabilirler.
Referanslar
- Di Luzio, NR (1985, Aralık). Glukanların immünomodülatör aktiviteleri hakkında güncelleme. Springer seminerlerinde immünopatoloji (Cilt 8, No. 4, sayfa 387-400). Springer-Verlag.
- Nelson, DL ve Cox, MM (2015). Lehninger: biyokimyanın ilkeleri.
- Novak, M. ve Vetvicka, V. (2009). Biyolojik tepki değiştiriciler olarak glukanlar. Endokrin, Metabolik ve Bağışıklık Bozuklukları-İlaç Hedefleri (Eski Adıyla Mevcut İlaç Hedefleri-Bağışıklık, Endokrin ve Metabolik Bozukluklar), 9 (1), 67-75.
- Synytsya, A. ve Novak, M. (2014). Glukanların yapısal analizi. Çeviri tıbbı Annals, 2 (2).
- Vetvicka, V. ve Vetvickova, J. (2018). Glukanlar ve Kanser: Piyasada Bulunan β-glukanların Karşılaştırılması - Bölüm IV. Antikanser araştırması, 38 (3), 1327-1333.