و جلوكان ولعل معظم الكربوهيدرات وفيرة في المحيط الحيوي. يشكل معظمها جدار الخلية من البكتيريا والنباتات والخمائر والكائنات الحية الأخرى. يشكل البعض المواد الاحتياطية للفقاريات.
تتكون جميع الجلوكانات من نوع واحد من السكاريد الأحادي المتكرر: الجلوكوز. ومع ذلك ، يمكن العثور عليها في مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأشكال ومجموعة كبيرة ومتنوعة من الوظائف.
مثال على الروابط المشتركة في B-glucans (المصدر: Jatlas2 / Public domain عبر ويكيميديا كومنز)
يعود أصل اسم جلوكان إلى الكلمة اليونانية "glykys" ، والتي تعني "حلو". تشير بعض الكتب المدرسية إلى الجلوكان على أنها بوليمرات غير سليلوزية مكونة من جزيئات جلوكوز مرتبطة بروابط 1-3 (عند قول "غير سليلوزية" ، يتم استبعاد تلك التي تشكل جزءًا من جدار الخلية النباتية من هذه المجموعة).
ومع ذلك ، يمكن تصنيف جميع السكريات المكونة من الجلوكوز ، بما في ذلك تلك التي تشكل جدار خلية النباتات ، على أنها جلوكان.
كان العديد من الجلوكان من بين المركبات الأولى التي تم عزلها من أشكال الحياة المختلفة لدراسة الآثار الفسيولوجية التي تحدثها على الفقاريات ، وخاصة على الجهاز المناعي للثدييات.
بناء
يحتوي الجليكان على تركيبة بسيطة نسبيًا ، على الرغم من التنوع الكبير وتعقيد الهياكل التي يمكن العثور عليها في الطبيعة. كلها عبارة عن بوليمرات جلوكوز كبيرة مرتبطة بروابط غلوكوزيدية ، وأكثر الروابط شيوعًا هي α (1-3) و (1-3) و β (1-6).
هذه السكريات ، مثل جميع السكريات التي تحتوي على الجلوكوز كقاعدة لها ، تتكون أساسًا من ثلاثة أنواع من الذرات: الكربون (C) والهيدروجين (H) والأكسجين (O) ، والتي تشكل هياكل دورية يمكن ربطها معًا. نعم تشكيل سلسلة.
تتكون معظم الجلوكان من سلاسل مستقيمة ، ولكن تلك التي توجد بها فروع مرتبطة بها من خلال روابط الجلوكوزيد من النوع α (1-4) أو α (1-4) مع روابط α (1-6).
من المهم أن نذكر أن معظم الجلوكان مع روابط "α" تستخدم من قبل الكائنات الحية كمصدر للطاقة ، من الناحية الأيضية.
الجلوكان مع أعلى نسبة من الروابط "β" هي الكربوهيدرات الهيكلية أكثر. هذه لها بنية أكثر صلابة ويصعب كسرها بفعل ميكانيكي أو إنزيمي ، لذلك فهي لا تعمل دائمًا كمصدر للطاقة والكربون.
أنواع الجلوكان
تختلف هذه الجزيئات وفقًا للتكوين الشاذ لوحدات الجلوكوز التي تتكون منها ؛ موقف ونوع وعدد الفروع التي تنضم إليهم. تم تصنيف جميع المتغيرات إلى ثلاثة أنواع من الجلوكان:
- β-glucans (السليلوز ، الأشينين ، سيموسان أو زيموسان ، إلخ)
التركيب الكيميائي لل zymosan
- α ، β-glucans
- α-glucans (جليكوجين ، نشا ، ديكستران ، إلخ)
التركيب الكيميائي للديكستران
تُعرف α ، β-Glucans أيضًا باسم "جلوكانات مختلطة" ، لأنها تجمع بين أنواع مختلفة من روابط الجلوكوزيد. لديهم الهياكل الأكثر تعقيدًا في الكربوهيدرات ولديهم عمومًا هياكل يصعب فصلها إلى سلاسل كربوهيدرات أصغر.
بشكل عام ، يحتوي الجلوكان على مركبات ذات وزن جزيئي مرتفع ، مع قيم تتراوح بين آلاف وملايين الدالتونات.
خصائص جلوكان
تحتوي جميع الجلوكوز على أكثر من 10 جزيئات جلوكوز مرتبطة ببعضها البعض والأكثر شيوعًا هو العثور على هذه المركبات المكونة من مئات أو آلاف بقايا الجلوكوز التي تشكل سلسلة واحدة.
كل جلوكان له خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة ، والتي تختلف باختلاف تركيبها والبيئة التي يوجد فيها.
عندما يتم تنقية الجلوكان ليس لديهم أي لون أو رائحة أو طعم ، على الرغم من أن التنقية لا تكون دقيقة للغاية للحصول على جزيء واحد معزول ودائمًا ما يتم قياسها ودراستها "تقريبًا" ، حيث تحتوي العزلة على عدة جزيئات مختلفة.
يمكن العثور على الجليكانات على أنها homo- أو مغايرة.
- تتكون الهوموجليكان من نوع واحد فقط من شذوذ الجلوكوز
- تتكون الهيتروجليكان من شذوذات مختلفة من الجلوكوز.
من الشائع أن تشكل المواد غير المتجانسة ، عند إذابتها في الماء ، معلقات غروانية (تذوب بسهولة أكبر إذا تعرضت للحرارة). في بعض الحالات ، ينتج عن تسخينها هياكل و / أو مواد هلامية مرتبة.
يحدث الاتحاد بين المخلفات التي تشكل الهيكل الرئيسي للجلوكان (البوليمر) بفضل روابط الجلوكوزيد. ومع ذلك ، استقرت البنية من خلال تفاعلات "هيدروستاتيكية" وعدد قليل من الروابط الهيدروجينية.
مثال على الارتباط بالجليكوزيد في الجليكوجين (المصدر: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain عبر ويكيميديا كومنز)
المميزات
الجلوكان هي هياكل متعددة الاستخدامات للخلايا الحية. في النباتات ، على سبيل المثال ، يمنح الجمع بين روابط (1-4) بين جزيئات β-glucose صلابة كبيرة لجدار كل خلية من خلاياها ، مما يؤدي إلى تكوين ما يعرف بالسليلوز.
بنية السليلوز (المصدر: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) عبر Wikimedia Commons)
كما هو الحال في النباتات ، في البكتيريا والفطريات ، تمثل شبكة من ألياف الجلوكان الجزيئات التي تشكل جدار الخلية الصلب الذي يحمي غشاء البلازما والعصارة الخلوية الموجودة داخل الخلايا.
في الحيوانات الفقارية جزيء الاحتياطي الرئيسي هو الجليكوجين. يتكون هذا الجلوكوز من العديد من بقايا الجلوكوز المرتبطة بشكل متكرر ، مما يشكل سلسلة تتفرع في جميع أنحاء الهيكل.
بشكل عام ، يتم تصنيع الجليكوجين في كبد جميع الفقاريات ويتم تخزين جزء منه في أنسجة العضلات.
الجليكوجين ، "نشا" الحيوانات (المصدر: Mikael Häggström / Public domain ، عبر ويكيميديا كومنز)
باختصار ، ليس للغلوكان وظائف هيكلية فحسب ، بل إنها مهمة أيضًا من وجهة نظر تخزين الطاقة. أي كائن حي لديه الجهاز الأنزيمي لتفكيك الروابط وفصل جزيئات الجلوكوز لاستخدامها "كوقود" يستخدم هذه المركبات للبقاء على قيد الحياة.
تطبيقات في الصناعة
تستخدم الجلوكان على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية في جميع أنحاء العالم ، حيث تتميز بخصائص متنوعة للغاية ومعظمها ليس لها آثار سامة على الاستهلاك البشري.
يساعد الكثير في تثبيت بنية الطعام من خلال التفاعل مع الماء ، وإنشاء مستحلبات أو مواد هلامية توفر تناسقًا أكبر لبعض مستحضرات الطهي. مثال يمكن أن يكون النشا أو نشا الذرة.
عادة ما تكون النكهات الاصطناعية في الأطعمة نتاج إضافة المحليات ، ومعظمها يتكون من الجلوكان. هذه يجب أن تمر بظروف قاسية للغاية أو لفترات طويلة من الوقت لتفقد آثارها.
تعمل نقطة الانصهار العالية لجميع الجلوكانات على حماية العديد من المركبات الحساسة لدرجات الحرارة المنخفضة في الأطعمة. يقوم الجليكان "بحبس" جزيئات الماء ويمنع بلورات الجليد من تكسير الجزيئات التي تشكل الأجزاء الأخرى من الطعام.
علاوة على ذلك ، فإن الهياكل التي تشكلها الجلوكان في الطعام قابلة للانعكاس الحراري ، أي أنه من خلال زيادة أو خفض درجة الحرارة داخل الطعام ، يمكنهم استعادة نكهتهم وملمسهم عند درجة الحرارة المناسبة.
المراجع
- دي لوزيو ، إن آر (1985 ، ديسمبر). تحديث لأنشطة مناعة الجلوكان. في ندوات Springer في أمراض المناعة (المجلد. 8 ، رقم 4 ، ص 387-400). Springer-Verlag.
- نيلسون ، DL ، & Cox ، MM (2015). Lehninger: مبادئ الكيمياء الحيوية.
- نوفاك ، إم ، وفيتفيكا ، ف. (2009). الجلوكان كمعدلات للاستجابة البيولوجية. الغدد الصماء والأيض واضطرابات المناعة - أهداف الأدوية (أهداف الأدوية الحالية سابقًا - اضطرابات المناعة والغدد الصماء والأيض) ، 9 (1) ، 67-75.
- Synytsya، A.، & Novak، M. (2014). التحليل الهيكلي للجلوكان. حوليات الطب الترجمي ، 2 (2).
- Vetvicka ، V. ، & Vetvickova ، J. (2018). الجلوكان والسرطان: مقارنة بين β-glucans المتاحة تجاريًا - الجزء الرابع. أبحاث مكافحة السرطان ، 38 (3) ، 1327-1333.