Polisacharidai: apibrėžimas, struktūra, tipai ir pavyzdžiai

Polisacharidai yra santykinai sudėtingesni angliavandeniai.

Tai polimerai, sudaryti iš daugelio monosacharidų. Tai labai didelės, dažnai šakotos molekulės. Jie būna amorfiniai, netirpūs vandenyje ir neturi saldaus skonio.

Kai visi monosacharidai yra tos pačios rūšies, jie vadinami homopolisacharidais; kai yra daugiau nei vienos rūšies monosacharidų, jie vadinami heteropolisacharidais.

Pavyzdžiui, kaupiamieji polisacharidai, tokie kaip krakmolas ir glikogenas, ir struktūriniai polisacharidai, tokie kaip celiuliozė ir chitinas.

Struktūra ir cheminės savybės

Polisacharidai sudaryti iš monosacharidų vienetų, sujungtų gliukozidinėmis (gliukozidinėmis) ryšiais arba kitokio tipo glykosidiniais ryšiais. Ryšiai gali būti alfa (pvz., α(1→4), α(1→6)) arba beta (pvz., β(1→4)), o tai lemia molekulės erdvinę konfigūraciją, tirpumą ir biologinį aktyvumą. Pvz., α-ryšiai dažnai suteikia lengviau suardomas struktūras (kaupiamieji polisacharidai), o β-ryšiai – tiesias, pluoštines struktūras (struktūriniai polisacharidai).

Cheminė bendroji formulė dažnai rašoma kaip Cn(H2O)n, nors tikslus santykis priklauso nuo funkcinių grupių (pvz., amidas chitine). Polisacharidai gali būti nešakoti, mažai šakoti arba stipriai šakoti; šakotumas svarbus tam, kaip molekulė susipakuoja ir kaip ją skaido fermentai.

Fizikinės savybės

• Dydis ir masė: polisacharidai yra labai didelės molekulės (didelis molekulinis svoris ir didelis monosacharidų skaičius).
• Tirpumas: dauguma polisacharidų nėra saldūs ir gali būti mažai tirpūs vandenyje, tačiau egzistuoja ir vandenyje tirpūs polisacharidai (pvz., pektinas, gumos, dextranai).
• Formos: gali būti amorfiniai arba formuoti pluoštus (pvz., celiuiozė sudaro tvirtus pluoštus).

Tipai

• Homopolisacharidai – sudaryti iš vienodos rūšies monosacharidų (pvz., krakmolas ir glikogenas iš gliukozės).
• Heteropolisacharidai – sudaryti iš skirtingų monosacharidų (pvz., hialurono rūgštis, pektinai, heparinas).
• Kaupiamieji polisacharidai – saugo energiją: krakmolas (augalams), glikogenas (gyvūnams, grybams).
• Struktūriniai polisacharidai – teikia mechaninį tvirtumą: celiuliozė (augalų sienelėms), chitinas (vabzdžių išorinis skeletas, grybų sienelės).

Biologinės funkcijos ir pavyzdžiai

Kaupiamoji energija: krakmolas augaluose ir glikogenas gyvūnuose veikia kaip energijos atsargos. Kraken susideda iš amylose (linijinė dalis) ir amylopektino (šakota), o glikogenas yra dar labiau šakotas, todėl greičiau suskaidomas.

Struktūrinės funkcijos: celiuliozė sudaro augalų ląstelių sieneles ir suteikia tvirtumo; chitinas – gyvūnų ir grybų apsaugines struktūras.

Kitos funkcijos: polisacharidai dalyvauja ląstelių atpažinime, antikūnų sąveikose, ekstraląstelės matricų formavime (pvz., GAG – glikozaminoglikanai), ir bakterinių kapsulių bei biofiltrų struktūroje.

Virškinimas ir biosintezė

Polisacharidų skaidymas vyksta fermentų pagalba: pvz., burnoje ir žarnyne veikiantis amilazės fermentas pjausto α- gliukozidinius ryšius krakmole, todėl maistas suteikia energiją. Žmonės neturi fermentų, suardyti β(1→4) ryšius celiuliozėje, todėl celiuliozė žmogaus virškinimo trakte daugiausia veikia kaip skaidulos (maistinės skaidulos).

Biosintezė augaluose ir gyvūnuose vyksta specializuotose organelėse arba fermentų kaskadose: gliukozės vienetai prisijungia prie augančios grandinės per aktyvuotus tarpinius junginius (pvz., UDP-glikozė).

Pramoninis ir medicininis panaudojimas

• Maisto pramonė: krakmolas, pektinai, želatina (polimerų dariniai) – tirštikliai, stabilizatoriai, želės.
• Tekstilė ir popieriaus gamyba: celiuliozė pagrindinė žaliava.
• Farmacija ir medicina: chitozanas (gautas iš chitino) naudojamas biomedicininiuose dangaluose, heparinas – antikoaguliantas, glikozaminoglikanai – kremzlės komponentai.
• Aplinkos technologijos: biodegraduojančios medžiagos, absorbentai, filtrai.

Analitinės metodikos

Polisacharidai tiriami įvairiais cheminiais ir fizikiniais metodais: chromatografija (HPLC), masės spektrometrija, NMR spektroskopija, infraraudonųjų spindulių (IR) analizė, gelės elektroforezė ir mikroskopiniai vaizdai. Šie metodai leidžia nustatyti monosacharidų sudėtį, jungčių tipus, šakotumą ir molekulinį svorį.

Pavyzdžiai – trumpai

• Krakmolas – augaluose kaupiama energija; sudarytas iš amylozės ir amylopektino.
• Glikogenas – gyvūnų ir grybų energijos atsargos, labai šakotas.
• Celiuliozė – linijinis polisacharidas iš β(1→4)-susietos gliukozės; sudaro augalų pluoštus.
• Chitinas – sudarytas iš N-acetilglukozamino vienetų su β(1→4) ryšiais; randamas vabzdžių eksoskelete ir grybų sienelėse.

Apibendrinant, polisacharidai yra įvairiapusės makromolekulės, turinčios esminę reikšmę biologijoje, pramonėje ir medicinoje. Jų savybės labai priklauso nuo monosacharidų sudėties, jungčių tipo ir molekulės architektūros.

Paieška pagal raidę