DISZACHARIDOK: JELLEMZŐK, SZERKEZET, PÉLDÁK, FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2026

A diszacharidok olyan szénhidrátok, amelyeket kettős cukroknak is hívnak. Fontos funkciók vannak az ember táplálkozásában, mint a fő energiaforrások. Ezek lehetnek növényi eredetűek, például a cukornád szacharózja és a jelenlévő maláta, valamint állati eredetűek, például az emlősök tejében lévõ laktóz.

A szénhidrátok vagy cukrok az úgynevezett szénhidrátok vagy szénhidrátok, amelyek vízben oldódó anyagok, amelyek szénből, oxigénből és hidrogénből állnak, általános képletük (CH2O) n.

A laktóz diszacharid szerkezetének ábrázolása (Forrás: Telliott az angol Wikipedia-ban a Wikimedia Commons segítségével)

A szénhidrátok a természetben a legtöbb bőséges szerves anyag, és minden növényben megtalálhatók. A növényi sejtfalak szerkezetét alkotó cellulóz szénhidrát, mint a gabonafélékben és gumókban lévő keményítő.

Az összes állati szövetekben megtalálhatók, például az emlősök vérében és tejében.

A szénhidrátokat az alábbiak szerint lehet besorolni: (1) monoszacharidok, amelyek nem hidrolizálhatók egyszerűbb szénhidrátokká; (2) diszacharidokban, amelyek hidrolizáláskor két monoszacharidot eredményeznek; (3) oligoszacharidokban, amelyek hidrolízissel 3-10 monoszacharidot eredményeznek, és (4) poliszacharidokban, amelyeknek hidrolízise több mint 10 monoszacharidot eredményez.

A keményítő, a cellulóz és a glikogén poliszacharidok. Az emberekben és más állatokban élettani szempontból jelentős diszacharidok a szacharóz, a maltóz és a laktóz.

Jellemzők és felépítés

Szénhidrátok formájában a diszacharidok szénből, oxigénből és hidrogénből állnak. Általában az oxigén és a hidrogén a legtöbb szénhidrát szerkezetében ugyanolyan arányban van, mint a vízben, vagyis minden oxigénben két hidrogén van.

Ezért hívják őket "szénhidrátoknak vagy szénhidrátoknak". A szénhidrátok kémiailag meghatározhatók polihidroxilezett aldehidek (R-CHO) vagy ketonok (R-CO-R)ként.

Az aldehidek és ketonok karbonilcsoportot tartalmaznak (C = O). Az aldehidekben ez a csoport legalább egy hidrogénhez kapcsolódik, és ketonokban ez a karbonilcsoport nem kapcsolódik hidrogénhez.

A diszacharidok két monoszacharid, amelyeket egy glikozidos kötés köt össze.

A diszacharidok, például a maltóz, a szacharóz és a laktóz, híg savakkal hevítve vagy enzimes hatással hidrolizálódnak, és monoszacharid-összetevőik előállításához vezetnek. A szacharóz glükózt és fruktózt, a maltóz két glükózt, míg a laktóz galaktózt és glükózt eredményez.

Példák

Szacharóz

A szacharóz a természetben a legelterjedtebb cukor, amely a glükózból és a fruktózból álló monoszacharidokból áll, és olyan növények léében található, mint például a répa, a cukornád, a cirok, az ananász, a juhar, és kisebb mértékben a érett gyümölcsök és sok zöldség lé. Ezt a diszacharidot az élesztők hatására könnyen erjesztik.

laktóz

A laktóz vagy tejcukor galaktózból és glükózból áll. Az emlősök teje magas laktóztartalommal rendelkezik, és tápanyagokat szolgáltat a csecsemők számára.

A legtöbb emlős csak csecsemőként emésztheti fel a laktózt, és érett állapotban elveszíti ezt a képességét. Valójában azokban az emberekben, akik felnőttkorban képesek emésztni a tejtermékeket, van egy mutáció, amely lehetővé teszi számukra.

Ez az oka annak, hogy sok ember laktóz intoleranciát mutat; Az emberek, akárcsak más emlősök, gyermekkorukban nem voltak képesek emészteni a laktózt, amíg ez a mutáció meg nem jelenik egyes populációkban körülbelül 10 000 évvel ezelőtt.

Manapság a laktóz-intoleranciával rendelkezők száma a lakosság között nagyon eltérő, észak-európai 10% -ról Afrika és Ázsia egyes részeinek 95% -ára. A különféle kultúrák hagyományos étrendje ezt tükrözi az elfogyasztott tejtermékek mennyiségében.

Malátacukor

A maláta két glükóz egységből áll, és akkor képződik, amikor az amiláz enzim a növényekben lévő keményítőt hidrolizálja. Az emésztési folyamat során a nyál amiláz és a hasnyálmirigy amiláz (amilopepszin) lebontják a keményítőt, és így egy közbenső termékként maltóz alakul ki.

Ez a diszacharid jelen van a kukoricacukor-szirupokban, a malátacukorban és a csírázott árpában, és élesztő hatásával könnyen erjeszthető.

A trehalóz

A trehalóz is két glükózmolekulából, például maltózból áll, de a molekulák eltérően kapcsolódnak egymáshoz. Egyes növényekben, gombákban és állatokban található, mint például a garnélarák és a rovarok.

Sok rovar, például méhek, szöcskék és pillangók vércukorszintje trehalózból áll. Hatékony tárolómolekulaként használják, amely gyors energiát biztosít a repüléshez, amikor lebomlik.

Chitobiosa

Két összekapcsolt glükózamin molekulából áll. Szerkezetében nagyon hasonlít a cellobiózra, azzal az eltéréssel, hogy N-acetil-amino-csoporttal rendelkezik, ahol a cellobióznak hidroxilcsoportja van.

Egyes baktériumokban található, és biokémiai kutatásokban használják az enzimaktivitás vizsgálatára.

A kitinben is megtalálható, amely gombák, rovarok, ízeltlábúak és rákfélék exoskeletonjait képezi, valamint a halakban és lábasfejűekben, például a polipokban és a tintahalban.

Cellobióz (glükóz + glükóz)

A cellobióz cellulóz vagy cellulózban gazdag anyagok, például papír vagy pamut hidrolízisének terméke. Két béta-glükózmolekulának egy β-kötés (1 → 4) összekapcsolásával képződik.

Laktulóz (galaktóz + fruktóz)

A laktulóz egy szintetikus (mesterséges) cukor, amelyet a test nem felszív, hanem a vastagbélben olyan termékekre bomlik, amelyek abszorbeálják a vizet a vastagbélben, ezáltal lágyítja a székletét. Elsődleges felhasználása a székrekedés kezelésére.

A májbetegségben szenvedő emberek vér ammóniaszintjének csökkentésére is alkalmazzák, mivel a laktulóz felszívja az ammóniát a vastagbélben (kiküszöböli azt a testből).

Izomaltóz (glükóz + glükóz izomaltáz)

A trehalulóz egy mesterséges cukor, egy diszacharid, amely glükózból és fruktózból áll, és alfa (1-1) glikozid-kötés köti össze.

Az izomaltulóz szacharózból történő előállítása során állítják elő. A vékonybél nyálkahártyájában az izomaltáz enzim a trehalulózt glükózra és fruktózra bontja le, amelyet azután a vékonybélben felszívódnak. A trehalulóz csekély hatékonysága okozza a fogszuvasodást.

Chitobiosa

Ez a kitinben lévő diszacharid ismétlődő egység, amely csak a cellobióztól különbözik abban, hogy a hidroxilcsoport helyett N-acetil-amino-csoport jelen van a szén-2-en. A nem-acetilezett formát azonban gyakran kititobinak is nevezik.

Laktitol

Ez egy C12H24O11 kristályos alkohol, amelyet laktóz hidrogénezésével nyernek. Ez a laktulóz diszacharid analógja, amelyet édesítőszerként használnak. Hashajtó is, és székrekedés kezelésére használják.

turanózt

Redukáló diszacharid szerves vegyület, amelyet baktériumok és gombák szénforrásként használhatnak.

Melibiosa

A diszacharid-cukor (C12H22O11) a raffinóz részleges hidrolízisével képződik.

Xylobiose

Két diszacharid, amely két xilóz maradékot tartalmaz.

fojtogató

Diszacharid van jelen a soforolipidben.

Gentiobiosa

A gentiobióz egy diszacharid, amely két D-glükóz egységből áll, amelyeket egy β-típusú glikozidkötés köti össze (1 → 6). A gentiobióznak számos izomerje van, amelyek a két glükóz egységet összekötő glikozid-kötés jellege alapján különböznek egymástól.

leukróz

Ez egy glikozil-fruktóz, amely egy α-D-glükopiranozil-maradékból áll, amely egy kötésen keresztül kapcsolódik a D-fruktopiranózhoz (1 → 5). A szacharóz izomerje.

Rutin

Ez egy diszacharid, amely jelen van a glikozidokban.

Caroliniaside A

Oligoszacharidok, amelyek két monoszacharid egységet tartalmaznak, amelyeket egy glikozidkötés köti össze.

Abszorpció

Emberekben a lenyelött diszacharidok vagy poliszacharidok, például keményítő és glikogén hidrolizálódnak és monoszacharidokként felszívódnak a vékonybélben. Az elfogyasztott monoszacharidok mint ilyenek felszívódnak.

Például a fruktóz passzív módon diffundál a bélsejtbe, és a legtöbb átalakul glükózdá, mielőtt a véráramba kerülne.

A laktáz, a maltáz és a szacharáz az enzimek, amelyek a vékonybél sejtjeinek luminalis határán helyezkednek el, és felelősek a laktóz, a maltóz és a szacharóz hidrolíziséért.

A laktázt újszülöttek termelik, de néhány populációban a felnőttkorban már nem szintetizálja az enterocyták.

A laktáz hiányában a laktóz a bélben marad, és ozmózissal húzza ki a vizet a bél lumene felé. A vastagbél elérésekor a laktóz az emésztőrendszerben található baktériumok fermentációjával bomlik le, és CO2 és különféle savak képződik. A tej fogyasztásakor a víz és a CO2 ezen kombinációja hasmenést okoz, és ezt laktóz intoleranciának nevezik.

A glükózt és a galaktózt egy közös nátrium-függő mechanizmus veszi fel. Először egy aktív nátrium-transzport folyik, amely eltávolítja a nátriumot a bélsejtből a bazolaterális membránon keresztül a vérbe. Ez csökkenti a nátriumkoncentrációt a bélsejtben, ami nátriumgradienst hoz létre a bél lumene és az enterocita belseje között.

Amikor ez a gradiens képződik, létrejön az az erő, amely a nátriumot, a glükózt vagy a galaktózt a cellába vezette. A vékonybél falában található egy Na + / glükóz, Na + / galaktóz-transzporter (egy symporter), amely a glükóz vagy galaktóz belépéséhez a nátriumkoncentrációtól függ.

Minél nagyobb a Na + koncentráció az emésztőrendszer lumenében, annál nagyobb a glükóz vagy a galaktóz beáramlása. Ha nincs nátrium, vagy annak koncentrációja a cső lumenében nagyon alacsony, sem a glükóz, sem a galaktóz nem szívódik fel megfelelően.

Olyan baktériumokban, mint például az E. Coli, amelyek általában energiát glükózból nyerik, ennek a szénhidrátnak a közegben való hiányában laktózt használhatnak, és ehhez szintetizálnak egy fehérjét, amely a laktóz aktív szállításáért felelős, az úgynevezett laktóz permeáz. laktóz anélkül, hogy korábban hidrolizáltak volna.

Jellemzők

Az elfogyasztott diszacharidok az állatok testébe kerülnek, amelyek monoszacharidként fogyasztják őket. Az emberi testben, elsősorban a májban, bár más szervekben is előfordul, ezeket a monoszacharidokat szükség szerint beépítik a szintézis vagy a katabolizmus anyagcseréjébe.

Katabolizmus (lebontás) révén ezek a szénhidrátok részt vesznek az ATP előállításában. A szintézis folyamatában részt vesznek a poliszacharidok, például glikogén szintézisében, és így képezik a májban, a vázizmokban és sok más szervben található energiatartalékokat.

Szintén részt vesznek sok glikoprotein és glikolipid szintézisében.

Bár a diszacharidok, mint az összes bevitt szénhidrát, energiaforrások lehetnek az emberek és állatok számára, a szerves funkciókban sokféle szerepet játszanak, mivel részesei a sejtmembránoknak és a glikoproteineknek.

A glükózamin például a hialuronsav és a heparin alapvető alkotóeleme.

Laktózból és származékaiból

A tejben és annak származékaiban található laktóz a galaktóz legfontosabb forrása. A galaktóz nagy jelentőséggel bír, mivel a cerebrosidok, gangliozidok és mucoproteinek részét képezi, amelyek az idegsejt membránok nélkülözhetetlen alkotóelemei.

A laktóz és más cukrok jelenléte az étrendben elősegíti a bélflóra fejlődését, amely nélkülözhetetlen az emésztés működéséhez.

A galaktóz az immunrendszerben is részt vesz, mivel a vörösvértestek falában az ABO-csoport egyik összetevője.

A glükóz, a laktóz, szacharóz vagy maláta emésztésének terméke, bejuthat a testbe a pentózok szintézisének útjába, különösen a nukleinsavak szintéziséhez szükséges ribóz szintéziséhez.

Növényekben

A magasabb növények többségében a diszacharidokat trióz-foszfátból állítják elő a fotoszintézis szén redukciós ciklusából.

Ezek a növények elsősorban a szacharózt szintetizálják, és a citoszolból a gyökerekbe, a magokba és a fiatal levelekbe szállítják, vagyis a növény olyan területeire, ahol a fotoszintézis lényeges módon nem zajlik.

Ilyen módon a fotoszintézis alatt álló szén redukciós ciklus által szintetizált szacharóz, valamint a fotoszintézissel szintetizált és kloroplasztokban felhalmozódott keményítő lebomlásából származik, két éjszakai energiaforrás a növények számára.

Néhány diszacharid - különösen a maláta - ismert funkciója az, hogy részt vesz a kémiai jeleknek bizonyos baktériumok flagellum motorjához történő transzdukciójában.

Ebben az esetben a maltóz először egy fehérjéhez kötődik, és ez a komplex kötődik az átalakítóhoz; ennek a kötésnek eredményeként intracelluláris jel jön létre, amely a flagellum motoros aktivitására irányul.

Irodalom

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Alapvető sejtbiológia. Abingdon: Garland Science, Taylor és Francis csoport.
2. Fox, SI (2006). Humán fiziológia (9. kiadás). New York, USA: McGraw-Hill Press.
3. Guyton, A., és Hall, J. (2006). Orvosi élettan tankönyve (11. kiadás). Elsevier Inc.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., és Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. kiadás). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Biokémia. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.