POLISAKKARITLER: ÖZELLIKLER, YAPI, SINIFLANDIRMA, ÖRNEKLER - BIYOLOJI - 2025

Polisakaritler , genellikle glikanlar olarak adlandırılan, tek tek şekerler (monosakaritler) fazla 10 birimleri tarafından oluşan yüksek moleküler ağırlıklı kimyasal bileşiklerdir. Başka bir deyişle, glikosidik bağlarla birbirine bağlanmış monosakkarit polimerleridir.

Bunlar doğada çok yaygın moleküllerdir, çünkü tüm canlılarda bulunurlar ve burada birçoğu hala üzerinde çalışılmakta olan çok çeşitli işlevleri yerine getirirler. Dünyadaki en büyük yenilenebilir doğal kaynak kaynağı olarak kabul edilirler.

Bir homopolisakkarit olan selülozun yapısı (Kaynak: http://www.monografias.com/trabajos46/celulosa-madera/celulosa-madera2.shtml / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa /4.0) Wikimedia Commons aracılığıyla)

Örneğin bitki hücrelerinin duvarı, biyosferdeki en bol polisakkaritlerden biri olan selülozdan oluşur.

Glikoz adı verilen bir monosakkaritin tekrarlayan birimlerinden oluşan bu bileşik, bitkilerin yapısını korumadaki işlevlerinin yanı sıra binlerce mikroorganizma, mantar ve hayvan için besin görevi de görüyor.

Zamanla, insan selülozdan pratik amaçlar için yararlanmayı başardı: Giysiler yapmak için pamuk, kağıt yapmak için ağaçların "hamurunu" vb.

Yine bitkiler tarafından üretilen ve insan için büyük önem taşıyan bir diğer çok bol polisakkarit, karbon ve enerjinin ana kaynaklarından biri olduğu için nişastadır. Hububat tanelerinde, yumrularda vb. Bulunur.

Polisakkaritlerin özellikleri

- Çok yüksek moleküler ağırlıklı makromoleküllerdir

- Esas olarak karbon, hidrojen ve oksijen atomlarından oluşurlar

- Yapısal ve işlevsel olarak çok çeşitlidirler

- Yeryüzündeki neredeyse tüm canlılarda bulunurlar: bitkiler, hayvanlar, bakteriler, protozoa ve mantarlar

- Bazı polisakkaritler suda yüksek oranda çözünürler ve diğerleri değildir, bu genellikle yapılarındaki dalların varlığına bağlıdır.

- Enerji depolamada, hücresel iletişimde, hücrelerin ve dokuların yapısal desteğinde vb. Çalışırlar.

- Hidrolizi genellikle bireysel kalıntıların (monosakkaritler) salınmasına neden olur

- Birçok glikoproteinin, glikolipidin vb. Karbonhidrat kısmı gibi daha karmaşık makromoleküllerin parçası olarak bulunabilirler.

yapı

Başlangıçta bahsettiğimiz gibi, polisakkaritler, birbirine glukozidik bağlarla bağlanan 10'dan fazla şeker veya monosakkarit kalıntısı içeren polimerlerdir.

Son derece çeşitli moleküller olmalarına rağmen (sonsuz çeşitlilikte olası yapısal tipler vardır), bir polisakkaritin yapısında bulunan en yaygın monosakkaritler, sırasıyla 5 ve 6 karbon atomlu şekerler olan pentoz ve heksoz şekerlerdir.

çeşitlilik

Bu makromoleküllerin çeşitliliği, onları oluşturan farklı şekerlere ek olarak, her şeker kalıntısının iki farklı döngüsel biçimde olabilmesinden kaynaklanmaktadır: furanoz veya piranoz (yalnızca 5 ve 6 karbon atomlu şekerler).

Dahası, glikosidik bağlar a- veya configuration- konfigürasyonunda olabilir ve bu yeterli değilmiş gibi, bu bağların oluşumu, bitişik kalıntıda bir veya daha fazla hidroksil grubunun (-OH) ikamesini içerebilir.

Dallı zincirli şekerler, bir veya daha fazla hidroksil grubu (-OH) içermeyen şekerler ve 6'dan fazla karbon atomuna sahip şekerlerin yanı sıra farklı monosakkarit türevleri (yaygın olan veya olmayan) tarafından da oluşturulabilirler.

Bir doğrusal ve dallı polisakkaridin grafik gösterimi (Kaynak: jphwang / Public domain, Wikimedia Commons aracılığıyla), Raquel Parada Puig tarafından değiştirilmiştir.

Doğrusal zincirli polisakkaritler, suda oldukça çözünür olan ve sulu çözeltilerde "macunsu" yapılar oluşturan dallı polisakkaritlerin aksine, genellikle sert veya esnek olmayan yapılarda daha iyi paketlenir ve suda çözünmez.

Polisakkaritlerin sınıflandırılması

Polisakkaritlerin sınıflandırılması genellikle doğal oluşumlarına dayanmaktadır, ancak, onları kimyasal yapılarına göre sınıflandırmak giderek daha yaygın hale gelmektedir.

Pek çok yazar, polisakkaritleri sınıflandırmanın en iyi yolunun, onları oluşturan şekerlerin türüne dayandığını ve buna göre iki büyük grubun tanımlandığını düşünmektedir: homopolisakkaritlerinki ve heteropolisakkaritlerinki.

Homopolisakkaritler veya homoglikanlar

Bu grup, özdeş şeker veya monosakkarit birimlerinden oluşan, yani aynı tip şekerin homopolimerlerinden oluşan tüm polisakkaritleri içerir.

En basit homopolisakkaritler, tüm şeker kalıntılarının aynı tip kimyasal bağ ile bağlandığı doğrusal bir yapıya sahip olanlardır. Selüloz buna iyi bir örnektir: β bağlarıyla (1 → 4) bağlanan glikoz kalıntılarından oluşan bir polisakkarittir.

Bununla birlikte, daha karmaşık homopolisakkaritler vardır ve bunlar doğrusal bir zincirde birden fazla bağ türüne sahip olan ve hatta dallara sahip olabilenlerdir.

Doğada çok yaygın olan homopolisakkarit örnekleri, tümü tekrarlayan glikoz birimlerinden oluşan selüloz, glikojen ve nişastadır; Bu grup aynı zamanda, bir glikoz türevi olan N-asetil-glukozaminin tekrar eden birimlerinden oluşan kitini de içerir.

Daha sonra, fruktanlar (fruktoz birimlerinden oluşan), pentozanlar (arabinoz veya ksilozdan oluşan) ve pektinler (sırayla galaktozdan türetilen galakturonik asit türevlerinden oluşan) gibi literatürde daha az popüler olanlar da vardır.

Heteropolisakkaritler veya heteroglikanlar

Bu grup içinde ise iki veya daha fazla farklı şeker türünden oluşan tüm bu polisakkaritler sınıflandırılır, yani farklı şekerlerin heteropolimerleridir.

En basit heteropolisakkaritler, (1) aynı lineer zincirde olabilen veya (2) biri bir ana lineer zincir oluşturan ve diğeri yan zincirleri oluşturan iki farklı şeker kalıntısı (veya şeker türevleri) tarafından oluşturulur.

Bununla birlikte, 2'den fazla tipte yüksek oranda dallanmış veya şekerli olmayan kalıntılardan oluşan heteropolisakkaritler de olabilir.

Bu moleküllerin çoğu, hayvan dokularında çok bol bulunan glikoproteinler ve glikolipidler oluşturan proteinler veya lipidlerle birleşir.

Heteropolisakkaritlerin çok yaygın örnekleri, hayvanlar arasında geniş çapta dağılan ve N-asetil-D-glukozamin kalıntılarına bağlı glukuronik asit kalıntılarından oluşan hiyaluronik asit gibi mukopolisakaritlerin parçası olanlardır.

Tüm omurgalı hayvanlarda mevcut olan kıkırdakta ayrıca bol miktarda heteropolisakkaridler, özellikle tekrarlayan glukuronik asit ve N-asetil-D-galaktozamin birimlerinden oluşan kondroitin sülfat bulunur.

İsimlendirme hakkında genel bir gerçek

Polisakkaritler jenerik glikan terimiyle adlandırılır, bu nedenle en kesin isimlendirmeler, bir ad vermek için "ebeveyn şekeri" önekini ve "-ano" sonunu kullanır. Örneğin, glukoz birimlerine dayalı bir polisakkarite glukan denebilir.

Polisakkarit örnekleri

Metin boyunca, şüphesiz bu büyük makromolekül grubunu temsil eden en yaygın örneklerden alıntı yaptık. Daha sonra, bazılarını biraz daha geliştireceğiz ve diğer eşit derecede önemli olanlardan bahsedeceğiz.

Glikojen ve selüloz, iki polisakkarit (Kaynak: Sunshineconnelly at en.wikibooks / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5), Wikimedia Commons aracılığıyla, Raquel Parada Puig tarafından değiştirilmiştir)

Selüloz ve kitin

Bir glikoz kalıntısı polimeri olan selüloz, kitin ile birlikte yeryüzündeki en bol polimerlerden biri olan bir N-asetil-glukozamin kalıntısı polimeridir.

Kitin molekülü

İlki, bitki hücrelerini örten duvarın temel bir parçasıdır ve ikincisi, mantarların hücre duvarında ve eklembacaklıların dış iskeletinde, böcekler ve böcekler de dahil olmak üzere inanılmaz derecede çeşitli ve bol miktarda omurgasız hayvanlardır. örneğin kabuklular.

Her iki homopolisakkarit de, besin zincirinin temelindeki organizmaların yapısal bir parçasını oluşturdukları için, sadece insanlar için değil, biyosferdeki tüm ekosistemler için de eşit derecede önemlidir.

Glikojen ve nişasta

Polisakkaritler, çoklu işlevleri arasında, enerji rezerv malzemesi olarak hizmet eder. Nişasta bitkilerde, glikojen ise hayvanlarda üretilir.

Her ikisi de, oldukça karmaşık modellerde çok sayıda dal sunan, farklı glikosidik bağlarla bağlanan glikoz kalıntılarından oluşan homopolisakkaritlerdir. Bazı proteinlerin yardımıyla, iki tip molekül daha kompakt granüller oluşturabilir.

Nişasta, iki farklı glikoz polimerinden oluşan bir komplekstir: amiloz ve amilopektin. Amiloz, α bağları (1 → 4) ile bağlanan glikoz kalıntılarının doğrusal bir polimeridir, amilopektin ise α bağları (1 → 6) yoluyla amiloza bağlanan dallı bir polimerdir.

Bir patates hücresindeki nişasta taneleri. Kaynak: Ganymede / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Öte yandan glikojen, aynı zamanda, α (1 → 4) bağlarıyla ve α (1 → 6) bağlarıyla bağlanan çok sayıda dalla bağlanmış bir glikoz birimleri polimeridir. Bu, nişastadan çok daha fazla dal sayısına sahiptir.

Glikojenin yapısı

heparin

Heparin, sülfat grupları ile ilişkili bir glikozaminoglikandır. Çoğu esterlenmiş olan glukuronik asit birimleri ve a (1 → 4) bağları ile bağlanmış 6-karbonunda ek bir sülfat grubuna sahip olan N-glukozamin sülfat birimlerinden oluşan bir heteropolisakkarittir.

Heparinin yapısı. Resim kaynağı: Jü / CC0

Bu bileşik, genellikle kalp krizi ve kararsız anjina pektorisin tedavisi için reçete edilen bir antikoagülan olarak kullanılır.

Diğer polisakkaritler

Bitkiler, sakızlar ve diğer yapışkan veya emülsifiye edici bileşikler dahil olmak üzere kompleks heteropolisakkaritler bakımından zengin birçok madde üretir. Bu maddeler genellikle glukuronik asit ve diğer şekerlerin polimerleri açısından zengindir.

Bakteriler aynı zamanda heteropolisakkaritleri de üretirler, bunlar çoğu zaman kendilerini çevreleyen ortama salınırlar, bu yüzden ekzopolisakkaritler olarak bilinirler.

Bu maddelerin çoğu, özellikle laktik asit bakterileri tarafından sentezlenenler olmak üzere gıda endüstrisinde jelleştirici maddeler olarak kullanılmaktadır.

Referanslar

1. De Vuyst, L. ve Degeest, B. (1999). Laktik asit bakterilerinden heteropolisakkaritler. FEMS mikrobiyoloji incelemeleri, 23 (2), 153-177.
2. Aspinall, GO (Ed.). (2014). Polisakkaritler. Akademik Basın.
3. Encyclopaedia Britannica'nın Editörleri (2019). Encyclopaedia Britannica. 18 Nisan 2020 tarihinde www.britannica.com/science/polysaccharide adresinden erişildi.
4. Dische, ZACHABIAS (1955). Polisakkaritlerdeki şekerler. Methods of biochemical analysis (Cilt 2, sayfa 313-358). Interscience New York.
5. Brown Jr, RM (2004). Selüloz yapısı ve biyosentez: 21. yüzyılda neler beklenmektedir? Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 42 (3), 487-495.
6. Roach, PJ (2002). Glikojen ve metabolizması. Güncel moleküler tıp, 2 (2), 101-120. Al of Polymer Science Bölüm A: Polimer Kimyası, 42 (3), 487-495.