Polysaccharide

octombrie 6, 2021admin

Table of Contents

Reviewed by: Todd Smith, PhD

Polysaccharide Definition

noun
plural: polysaccharides
pol·y·sac·cha·ride, ˌpɒlɪˈsækəɹaɪd
Any from the group of polymeric carbohydrates formed by long chains of repeating units linked together by glycosidic bonds

Terminology

The term polysaccharide etymologically means multi saccharides. A saccharide refers to the unit structure of carbohydrates. Thus, a polysaccharide is a carbohydrate comprised of many saccharides, i.e. more than ten (mono)saccharide units.

Overview

Carbohydrates are organic compounds comprised of carbon, hydrogen, and oxygen, usually in the ratio of 1:2:1. They are one of the major classes of biomolecules. They are an important source of energy. They also serve as structural components. Ca nutrienți, pot fi clasificați în două grupe majore: carbohidrați simpli și carbohidrați complecși. Carbohidrații simpli, denumiți uneori pur și simplu zahăr, sunt cei care sunt ușor digerabili și servesc ca sursă rapidă de energie. Carbohidrații complecși (cum ar fi celuloza, amidonul, chitina și glicogenul) sunt cei care au nevoie de mai mult timp pentru a fi digerați și metabolizați. Adesea sunt bogate în fibre și, spre deosebire de carbohidrații simpli, este mai puțin probabil să provoace vârfuri ale nivelului de zahăr din sânge.

Caracteristicile polizaharidelor

Polizaharidele sunt caracterizate prin următoarele proprietăți chimice: (1) nu au un gust dulce, (2) multe dintre ele sunt insolubile în apă, (3) nu formează cristale atunci când sunt deshidratate, (4) sunt compacte și nu sunt osmotic active în interiorul celulelor, (5) pot fi extrase pentru a forma o pulbere albă și (6) au formula chimică generală de Cx(H2O)y.

Polizaharidele sunt formate din hidrogen, carbon și oxigen, la fel ca și celelalte forme de carbohidrați. Raportul dintre atomii de hidrogen și atomii de oxigen este adesea de 2:1, motiv pentru care sunt descrise și ca fiind hidrați de carbon. Formula chimică generală a polizaharidelor este (C6H10O5)n. Datorită prezenței carbonului și a legăturilor covalente C-C și C-H, acestea sunt considerate compuși organici asemănători altor carbohidrați.

Polizaharidele diferă de oligozaharide și dizaharide în funcție de numărul de unități monosacaridice prezente. Disacaridele sunt alcătuite din numai două monosacaride. Oligozaharidele au mai mult de două monosacaride. Termenul oligozaharidă este utilizat în mod obișnuit pentru a descrie lanțuri relativ mai scurte decât polizaharidele. Polizaharidele sunt un tip de macromolecule biologice alcătuite din mai multe unități de monosacaride.

Există diverse forme de polizaharide. Structura lor variază de la o simplă formă liniară până la formele mai complexe, foarte ramificate. Multe dintre ele sunt eterogene. În funcție de compoziția lor, ele pot fi amorfe sau insolubile în apă.

Sinteza prin deshidratare

Procesul chimic de îmbinare a unităților de monosacaride este denumit sinteză prin deshidratare, deoarece are ca rezultat eliberarea de apă ca produs secundar. O modalitate de sintetizare a unei polizaharide este reacția de condensare, deoarece implică unirea subunităților pentru a forma un compus mai degrabă condensat, cu eliberarea sau pierderea concomitentă de apă.

Hidroliza

Hidroliza este procesul de transformare a polizaharidelor în componente simple monosacaridice. În timp ce reacția de condensare implică eliminarea apei, hidroliza utilizează molecula de apă. Procesul de conversie a polizaharidelor în monosacaride, în special, se numește sacarificare.
La om, carbohidrații (în afară de monosacaride) sunt digerați printr-o serie de reacții enzimatice. Aceste enzime sunt amilaza salivară, amilaza pancreatică și maltaza. Amilaza salivară acționează asupra amidonului și îl descompune în maltoză. Următorul loc de digestie a carbohidraților va fi intestinul subțire. Stomacul nu este implicat în digestia carbohidraților deoarece sucul gastric inhibă activitatea amilazei salivare. Astfel, următoarea fază a digestiei carbohidraților va fi intestinul subțire.
Când carbohidrații parțial digerați ajung în intestinul subțire, pancreasul secretă sucuri pancreatice care includ amilaza pancreatică. Această enzimă acționează asupra carbohidraților parțial digerați, descompunându-i în zaharuri simple. Marginea în perie a intestinului subțire eliberează enzime digestive, cum ar fi izomaltaza, maltaza, sucraza și lactaza. Isomaltaza digeră polizaharidele la nivelul legăturilor alfa 1-6 și transformă dextrina alfa-limită în maltoză. Maltaza descompune maltoza (o dizaharidă) în două unități de glucoză. Sucrasa și lactaza digeră zaharoza și, respectiv, lactoza, în constituenți monosacaridici. Celulele epiteliale de la marginea în perie a intestinului subțire absorb monosacaridele. Glucoza și galactoza sunt preluate în interiorul celulei intestinale (enterocit) prin transport activ cu ajutorul transportatorilor de glucoză (GluT). Fructoza este, de asemenea, absorbită cu ajutorul GluT, dar modul de transport nu este încă clar (dacă este vorba de transport activ sau pasiv). Enterocitele eliberează monosacaridele în capilare prin transport pasiv (în special prin difuzie facilitată). Zaharurile simple sunt apoi transportate către celulele altor țesuturi, în special către ficat, din fluxul sanguin. Glucoza din sânge poate fi utilizată de organism pentru a produce ATP. În caz contrar, este transportată la ficat, împreună cu galactoza și fructoza (care sunt în mare parte transformate în glucoză), pentru a fi depozitate sub formă de glicogen.
Glucidele rămase neabsorbite de intestinul subțire intră în intestinul gros. Flora intestinală din colon îi metabolizează în mod anaerob (de exemplu, prin fermentație). Ca atare, acest lucru duce la producerea de gaze (de exemplu, hidrogen, CO2 și metan) și acizi grași, cum ar fi acetat și butirat, care sunt imediat metabolizați de organism. Gazele, la rândul lor, sunt excretate prin expirație, eructație (râgâială) sau flatulență.

Glicogeneza

Glicogeneza este procesul metabolic de producere a glicogenului din glucoză pentru depozitare. Procesul are loc în principal în celulele hepatice și musculare ca răspuns la un nivel ridicat de glucoză în sânge. Polimerii scurți de glucoză, în special glucoza exogenă, sunt transformați în polimeri lungi pentru a fi depozitați în interiorul celulelor. Atunci când organismul are nevoie de energie metabolică, glicogenul este descompus în subunități de glucoză prin procesul de glicogenoliză. Astfel, glicogeneza este procesul opus glicogenolizei.

Glicogenoliza

Glicogenoliza este procesul de descompunere a glicogenului stocat în ficat, astfel încât glucoza să poată fi produsă pentru a fi utilizată în metabolismul energetic. Glicogenul stocat în celulele hepatice este descompus în precursori ai glucozei. O singură moleculă de glucoză este tăiată din glicogen și este transformată în glucoză 1-fosfat, care, la rândul său, este transformată în glucoză 6-fosfat care poate intra în glicoliză.

Glicozilarea

Similar cu oligozaharidele, unele polizaharide pot servi drept glicani în anumite glicoconjugate. Cu toate acestea, oligozaharidele sunt mai des componenta glucidică decât polizaharidele. Glicozilarea este procesul prin care un glican este unit pe cale enzimatică cu o proteină, o lipidă sau o altă moleculă organică. Procesele pas cu pas ale glicozilării variază, în funcție de tipul de glicozilare. De exemplu, glicozilarea legată de N este atunci când glicanul este atașat la un atom de azot al reziduului de asparagină sau arginină al unei proteine. În schimb, glicozilarea legată de O este un proces în care glicanii legați de O sunt atașați la oxigenul hidroxil al lanțurilor laterale de serină, treonină, tirozină, hidroxilizină sau hidroxiprolină ale unei proteine. Poate fi, de asemenea, procesul prin care glicanii cu legătură O se atașează la oxigenul de pe lipide. Există și alte forme de glicozilare, cum ar fi cea legată de C (adică glican atașat la carbon), cea legată de P (adică glican, la fosfor) și cea legată de S (glican, la sulf).

Clasificarea polizaharidelor

Polizaharidele pot fi o homopolizaharide sau o heteropolizaharide în funcție de componentele lor monosacaridice. O homopolizaharidă (denumită și omoglican) este alcătuită dintr-un singur tip de monosacaride, în timp ce o heteropolizaharidă (denumită și heteroglican) este compusă din diferite tipuri de monosacaride.
În funcție de funcția lor, polizaharidele pot fi clasificate ca polizaharide de stocare sau structurale. Polizaharidele de depozitare sunt cele care sunt utilizate pentru depozitare. De exemplu, plantele stochează glucoza sub formă de amidon. Animalele stochează zaharuri simple sub formă de glicogen. Polizaharidele structurale sunt carbohidrații care au un rol structural. Plantele au celuloze, care sunt polimeri de unități repetate de glucoză care sunt unite prin legături beta. Anumite animale produc chitină care servește ca o componentă structurală, de exemplu, a exoscheletului.

Exemple de polizaharide

Exemple comune de polizaharide sunt celuloza, amidonul, glicogenul și chitina. Celuloza este o polizaharidă formată dintr-un lanț liniar de unități de D-glucoză legate β (1→4): (C6H10O5) n. Amidonul este un carbohidrat polizaharidic (C6H10O5)n format dintr-un număr mare de unități de glucoză monosacaridice unite între ele prin legături glicozidice, care se găsește în special în semințe, bulbi și tuberculi. Glicogenul este un polimer ramificat de glucoză care este produs în principal în celulele hepatice și musculare și care funcționează ca depozit secundar de energie pe termen lung în celulele animale. Chitina este un polimer de polizaharidă cu conținut de azot (C8H13O5N)n care oferă un înveliș protector și rezistent sau un suport structural la anumite organisme. Constituie pereții celulari ai ciupercilor și exoscheletul insectelor. Alte exemple de dizaharide sunt: caloza, crisolaminarina, xilanul, mananul, fucoidanul, galactomananul, arabinoxilanul.

Importanța biologică

Polizaharidele, la fel ca și ceilalți carbohidrați, sunt o sursă majoră de energie și, prin urmare, reprezintă una dintre principalele componente ale alimentației. Animalele le consumă pentru a obține monozaharide pe care le pot folosi pentru a sintetiza ATP. ATP este energia chimică sintetizată biologic prin respirație aerobă și anaerobă. Glucoza este cea mai frecventă formă de monosaharidă pe care celula o utilizează pentru a sintetiza ATP prin fosforilarea la nivel de substrat (glicoliză) și/sau prin fosforilarea oxidativă (care implică reacții redox și chemiosmoză). Iar una dintre sursele de glucoză este o dietă care conține carbohidrați. Prea mulți carbohidrați în dietă însă ar putea duce la probleme de sănătate. Un nivel constant ridicat al glicemiei ar putea duce în cele din urmă la diabet zaharat. De asemenea, intestinul ar trebui să depună un efort mai mare pentru a le digera. Prea multă fructoză, de exemplu, ar putea duce la malabsorbție în intestinul subțire. Când acest lucru se întâmplă, fructoza neabsorbită, transportată în intestinul gros, ar putea fi folosită în fermentație de către flora colonică. Acest lucru ar putea duce la dureri gastrointestinale, diaree, flatulență sau balonare.
Plantele stochează excesul de glucoză sub formă de amidon. Thus, there are plants that are harvested to use the starch for food preparation and industrial purposes. Animals store carbohydrates in the form of glycogen so that when the body demands for more glucose, glucose can be taken from this reserve through the process, glycogenolysis. Polysaccharides are also essential in living organisms as they serve as structural component of biological structures, such as cellulose and chitin. Plant cellulose is harvested for its multifarious uses in the industry.

Etymology

Ancient Greek πολύς (polús, meaning „many) + saccharide

Synonyms

polysaccharose
polysaccharid

Related Terms

C polysaccharide

Compare

monosaccharide
oligosaccharide