The glucans adalah mungkin yang paling karbohidrat banyak di biosfera. Sebilangan besar membentuk dinding sel bakteria, tumbuhan, ragi, dan organisma hidup lain. Sebilangannya merupakan bahan simpanan vertebrata.
Semua glukan terdiri daripada satu jenis monosakarida berulang: glukosa. Walau bagaimanapun, ini boleh didapati dalam pelbagai bentuk dan pelbagai fungsi.
Contoh ikatan biasa dalam B-glukan (Sumber: Jatlas2 / Domain awam melalui Wikimedia Commons)
Nama glukan berasal dari perkataan Yunani "glykys", yang bermaksud "manis." Beberapa buku teks merujuk kepada glukan sebagai polimer bukan selulosa yang terdiri daripada molekul glukosa yang dihubungkan oleh ikatan β 1-3 (apabila mengatakan "bukan selulosa" mereka yang merupakan bahagian dinding sel tumbuhan dikecualikan dari kumpulan ini) .
Namun, semua polisakarida yang terdiri dari glukosa, termasuk yang membentuk dinding sel tumbuhan, dapat diklasifikasikan sebagai glukan.
Banyak glukan adalah antara sebatian pertama yang diasingkan dari bentuk kehidupan yang berbeza untuk mengkaji kesan fisiologi yang mereka alami pada vertebrata, terutama pada sistem kekebalan tubuh mamalia.
Struktur
Glycans mempunyai komposisi yang agak sederhana, walaupun terdapat kepelbagaian dan kerumitan struktur yang terdapat di alam semula jadi. Semua adalah polimer glukosa besar yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik, ikatan yang paling kerap adalah α (1-3), β (1-3) dan β (1-6).
Gula ini, seperti semua sakarida yang mempunyai glukosa sebagai asasnya, pada dasarnya terdiri dari tiga jenis atom: karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O), yang membentuk struktur siklik yang dapat disatukan. ya membentuk rantai.
Sebilangan besar glukan terdiri daripada rantai lurus, tetapi yang mempunyai cabang dihubungkan dengan ikatan glukosidik jenis α (1-4) atau α (1-4) dalam kombinasi dengan ikatan α (1-6).
Penting untuk disebutkan bahawa kebanyakan glukan dengan ikatan “α” digunakan oleh makhluk hidup sebagai bekalan tenaga, secara metabolik.
Glukan dengan bahagian ikatan “β” tertinggi adalah karbohidrat struktur. Ini mempunyai struktur yang lebih kaku dan lebih sukar untuk ditembusi dengan tindakan mekanikal atau enzimatik, sehingga tidak selalu berfungsi sebagai sumber tenaga dan karbon.
Jenis glukan
Makromolekul ini berbeza mengikut konfigurasi anomerik unit glukosa yang menyusunnya; kedudukan, jenis dan bilangan cawangan yang menyertainya. Semua varian telah dikelaskan kepada tiga jenis glukan:
- β-glukan (selulosa, lichenine, cymosan atau zymosan, dll.)
Struktur kimia zimosan
- α, β-glukan
- α-glukan (glikogen, kanji, dekstran, dll.)
Struktur kimia dextran
Α, β-glukans juga dikenal sebagai "glukosa campuran", kerana mereka menggabungkan pelbagai jenis ikatan glukosidik. Mereka mempunyai struktur paling kompleks dalam karbohidrat dan umumnya mempunyai struktur yang sukar dipisahkan menjadi rantai karbohidrat yang lebih kecil.
Secara amnya, glukan mempunyai sebatian berat molekul tinggi, dengan nilai yang bervariasi antara ribuan hingga berjuta-juta dalton.
Ciri glukana
Semua glukana mempunyai lebih daripada 10 molekul glukosa yang dihubungkan bersama dan yang paling biasa adalah mencari sebatian ini yang terbentuk oleh beratus-ratus atau ribuan residu glukosa yang membentuk satu rantai.
Setiap glukan mempunyai ciri khas fizikal dan kimia, yang berbeza-beza bergantung pada komposisi dan persekitaran di mana ia dijumpai.
Apabila glukan dibersihkan, mereka tidak mempunyai warna, aroma, atau rasa, walaupun pemurnian tidak pernah begitu tepat untuk memperoleh satu molekul tunggal yang terpencil dan mereka selalu dihitung dan dikaji "kira-kira", kerana isolat mengandungi beberapa molekul yang berbeza.
Glycans boleh didapati sebagai homo- atau heteroglikan.
- Homoglikans hanya terdiri daripada satu jenis anomer glukosa
- Heteroglikans terdiri dari anomer glukosa yang berlainan.
Adalah biasa bagi heteroglikan, ketika dilarutkan di dalam air, untuk membentuk penggantungan koloid (mereka larut dengan lebih mudah jika mengalami panas). Dalam beberapa kes, pemanasannya menghasilkan struktur dan / atau gel yang teratur.
Penyatuan antara residu yang membentuk struktur utama glukan (polimer) berlaku berkat ikatan glukosidik. Walau bagaimanapun, strukturnya stabil melalui interaksi "hidrostatik" dan beberapa ikatan hidrogen.
Contoh pengikatan glikosid dalam Glikogen (Sumber: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain via Wikimedia Commons)
ciri-ciri
Glukans adalah struktur yang sangat serba boleh untuk sel hidup. Sebagai contoh, pada tumbuhan, gabungan ikatan β (1-4) antara molekul β-glukosa memberikan ketegaran yang besar pada dinding sel masing-masing sel, membentuk apa yang dikenali sebagai selulosa.
Struktur selulosa (Sumber: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) melalui Wikimedia Commons)
Seperti pada tumbuhan, bakteria dan jamur, jaringan serat glukan mewakili molekul-molekul yang membentuk dinding sel kaku yang melindungi membran plasma dan sitosol yang terdapat di dalam sel.
Pada haiwan vertebrata molekul rizab utama adalah glikogen. Ini adalah glukan yang dibentuk oleh banyak residu glukosa yang dihubungkan berulang kali, membentuk rantai, yang bercabang di seluruh struktur.
Secara amnya, glikogen disintesis di hati semua vertebrata dan sebahagiannya disimpan di tisu-tisu otot.
Glycogen, 'pati' haiwan (Sumber: Mikael Häggström / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)
Ringkasnya, glukan tidak hanya mempunyai fungsi struktur, tetapi juga penting dari sudut penyimpanan tenaga. Mana-mana organisma yang mempunyai alat enzimatik untuk memutuskan ikatan dan memisahkan molekul glukosa untuk menggunakannya sebagai "bahan bakar" menggunakan sebatian ini untuk bertahan hidup.
Aplikasi dalam industri
Glukans banyak digunakan dalam industri makanan di seluruh dunia, kerana mempunyai ciri-ciri yang sangat bervariasi dan kebanyakannya tidak mempunyai kesan toksik untuk penggunaan manusia.
Banyak yang membantu menstabilkan struktur makanan dengan berinteraksi dengan air, menghasilkan emulsi atau gel yang memberikan konsistensi yang lebih besar untuk penyediaan masakan tertentu. Contohnya ialah pati atau tepung jagung.
Rasa buatan dalam makanan biasanya merupakan hasil penambahan pemanis, yang kebanyakannya terdiri daripada glukan. Ini harus melalui keadaan yang sangat melampau atau jangka masa yang panjang untuk kehilangan kesannya.
Titik lebur tinggi glukan berfungsi melindungi banyak sebatian sensitif suhu rendah dalam makanan. Glukans "sequester" molekul air dan mencegah kristal ais memecah molekul yang membentuk bahagian makanan yang lain.
Selanjutnya, struktur yang dibentuk oleh glukan dalam makanan termoreversibel, iaitu dengan meningkatkan atau menurunkan suhu di dalam makanan, mereka dapat memulihkan rasa dan teksturnya pada suhu yang sesuai.
Rujukan
- Di Luzio, NR (1985, Disember). Kemas kini mengenai aktiviti imunomodulasi glukan. Dalam seminar Springer dalam imunopatologi (Jilid 8, No. 4, hlm. 387-400). Springer-Verlag.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2015). Lehninger: prinsip biokimia.
- Novak, M., & Vetvicka, V. (2009). Glukans sebagai pengubah tindak balas biologi. Gangguan Endokrin, Metabolik & Kekebalan Tubuh-Sasaran Dadah (Dahulu Sasaran Dadah-Gangguan Imun, Endokrin & Metabolik), 9 (1), 67-75.
- Synytsya, A., & Novak, M. (2014). Analisis struktur glukan. Sejarah perubatan translasi, 2 (2).
- Vetvicka, V., & Vetvickova, J. (2018). Glukans dan Kanser: Perbandingan β-glukan yang Terdapat Secara Komersial - Bahagian IV. Penyelidikan antikanker, 38 (3), 1327-1333.