عديدات السكاريد المتجانسة: الخصائص ، الهيكل ، الوظائف - مادة الاحياء - 2025

و heteropolysaccharides أو heteroglycans مجموعة من الكربوهيدرات المعقدة تصنف ضمن مجموعة من السكريات، والتي تشمل جميع الكربوهيدرات التي تتكون من أكثر من 10 وحدات أحادي السكاريد من أنواع مختلفة من السكريات.

عادة ما تحتوي معظم السكريات غير المتجانسة التي يتم تصنيعها في الطبيعة على نوعين مختلفين من السكريات الأحادية. وفي الوقت نفسه ، تمتلك عديدات السكاريد الاصطناعية غير المتجانسة عمومًا ثلاث أو أكثر من وحدات السكاريد الأحادي المختلفة.

مثال على الوحدة الأساسية لعديد السكاريد غير المتجانسة (المصدر: Ccostell عبر ويكيميديا ​​كومنز)

عديدات السكاريد المتجانسة هي جزيئات ضخمة تؤدي الوظائف الأساسية للحياة. وهي تتكون من عدة مونومرات سكر مختلفة (السكريات الأحادية) ، مرتبطة بشكل متكرر ببعضها البعض بواسطة روابط جليكوسيدية من أنواع مختلفة.

من بين الكربوهيدرات المعقدة الموجودة بشكل متكرر في الطبيعة هيميسليلوز ، البكتين ، أجار أجار ، ومعظم هذه السكريات ذات الأهمية التجارية للصناعات الغذائية.

في السياق الطبي ، كانت عديدات السكاريد غير المتجانسة الأكثر دراسة هي تلك الموجودة في الأنسجة الضامة ، تلك الموجودة في مجموعات الدم ، تلك المرتبطة بالبروتينات السكرية مثل γ-globulin و glycolipids التي تغلف الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي.

على مر السنين ومع التقدم العلمي ، تم تطوير تقنيات مختلفة لدراسة عديدات السكاريد غير المتجانسة ، والتي تتضمن عمومًا تحللها إلى السكريات الأحادية المكونة لها وتحليلها الفردي.

تختلف تقنيات الفصل هذه لكل كربوهيدرات وتعتمد على الخصائص الفيزيائية والكيميائية لكل كربوهيدرات. ومع ذلك ، فإن اللوني هو أكثر التقنيات استخدامًا لتحليل عديدات السكاريد غير المتجانسة.

الخصائص والهيكل

عديدات السكاريد المتجانسة عبارة عن بوليمرات خطية أو متفرعة تتكون من وحدات متكررة من اثنين أو أكثر من السكريات الأحادية المختلفة. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن هذه السكريات الأحادية قد تكون أو لا تكون بنفس النسبة.

عديدات السكاريد المتجانسة لها هياكل معقدة ، مع طوبولوجيا متفرعة بشكل عام ، وفي حالتها الأصلية ، لديها شكل غير متماثل وغير متبلور إلى حد ما.

ترتبط الوحدات المتكررة التي تتكون منها عديدات السكاريد غير المتجانسة (السكريات الأحادية أو السكريات الثنائية أو السكريات الصغيرة) معًا بواسطة روابط α- أو β-glucosidic. في هذه الوحدات ، من الشائع ملاحظة التعديلات أو البدائل مثل مجموعات الميثيل والأسيتيل وغيرها ، خاصة في الفروع.

علاوة على ذلك ، فإن ارتباط جزيئات معينة مع عديدات السكاريد غير المتجانسة يمكن أن يعطي الأخيرة شحنة صافية ، والتي لها وظائف فسيولوجية مهمة في أنواع مختلفة من الخلايا.

الكربوهيدرات البكتيرية

تتكون عديدات السكاريد الميكروبية من وحدات متكررة من ثلاثة إلى ثمانية سكريات أحادية يمكن أن تكون خطية أو متفرعة. وهي تتكون بشكل عام من السكريات الأحادية D-glucose و D-galactose و L-rhamnose بنسب مختلفة.

يمكن الحصول على الفوكوز ، المانوز ، الريبوز ، الفركتوز ، السكريات الأحادية والسكريات الأحادية المستبدلة بالجلسرين وغيرها ، وإن كان ذلك بدرجة أقل.

المميزات

عادةً ما تعمل عديدات السكاريد غير المتجانسة كدعم خارج الخلية للكائنات الحية في جميع الممالك ، من البكتيريا إلى البشر. هذه السكريات ، مع البروتينات الليفية ، هي أهم مكونات المصفوفة خارج الخلية في الحيوانات والصفيحة الوسيطة في النباتات.

غالبًا ما توجد عديدات السكاريد المتجانسة مع البروتينات لتشكيل البروتيوغليكان والجليكوزامينوجليكان وحتى عديدات السكاريد المخاطية. تؤدي هذه الوظائف وظائف مختلفة ، من تنظيم امتصاص الماء ، وتعمل كنوع من "الأسمنت" الخلوي وتعمل كمواد تشحيم بيولوجية ، من بين أشياء أخرى كثيرة.

تحتوي عديدات السكاريد المتجانسة في الأنسجة الضامة على مجموعات حمضية في هياكلها. تعمل هذه كجسور بين جزيئات الماء والأيونات المعدنية. أكثر عديدات السكاريد غير المتجانسة شيوعًا في هذه الأنسجة هو حمض اليورونيك مع بدائل الكبريت.

يمكن العثور على البروتيوغليكان كعناصر هيكلية لغشاء البلازما ، تعمل كمستقبلات في استقبال المنبهات على سطح غشاء الخلية وتحفيز آليات الاستجابة الداخلية.

الجلوبيولين هي بروتينات سكرية تشكل جزءًا من الجهاز المناعي للعديد من الحيوانات وترتكز نظام التعرف عليها على جزء من عديدات السكاريد غير المتجانسة الموجودة في الطبقة الخارجية.

تحتوي الهيبارين على وظائف مضادة للتخثر وهي مخاطية مخاطية تستخدم السكاريد مع بدائل كبريتية لتقليل شحنتها السالبة والتداخل مع الاتحاد بين الثرومبين والصفائح الدموية ، مما يؤدي بدوره إلى ارتباط مضادات الثرومبينات وتعطيل البروثرومبين.

أمثلة

هيميسيلولوز

يشمل هذا المصطلح مجموعة من عديدات السكاريد غير المتجانسة التي تشمل السكريات الأحادية مثل الجلوكوز والزيلوز والمانوز والأرابينوز والجلاكتوز وأحماض البوليك المختلفة في بنيتها. ومع ذلك ، فإن الهياكل الأكثر شيوعًا هي البوليمرات الخطية للزيلان والزيلوجليكان المرتبطة بروابط β-1،4.

هذه السكريات غير المتجانسة متوفرة بكثرة في جدار الخلية للنباتات. كما أنها قابلة للذوبان في المحاليل القلوية المركزة وبعض الأنواع تطور شكلًا ليفيًا حيث تعمل كعوامل تدعيم في الأنسجة النباتية.

البكتين

البكتين هو عديد السكاريد من الطبقة الوسطى بين جدران الخلايا ذات الأصل الأساسي في النباتات. مكونه الرئيسي هو حمض D-galacturonic المرتبط برابطة α-D-1،4 ، حيث يمكن أسترة بعض الكربوكسيل مع مجموعات الميثيل.

هذا النوع من السكر لديه القدرة على البلمرة بسهولة عند ملامسته لإسترات الميثيل والسكريات الأخرى مثل الجالاكتوز والرابينوز ورامنوز. تستخدم على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية لإضفاء الصلابة على بعض المنتجات مثل المربيات والكومبوت والعلكة السكرية.

الهيبارين

وهو مضاد للتخثر يتم إنتاجه في الدم وفي الأعضاء المختلفة مثل الرئتين والكلى والكبد والطحال للحيوانات. يتكون من 12 إلى 50 تكرارًا لحمض D-glucuronic أو L-iduronic acid و N -acetyl-D-glucosamine. الهيبارين هو عديد السكاريد من النوع الجليكوزامينوجليكان مع شحنة سالبة قوية.

تعتبر الهيبارين ذات أهمية صناعية كبيرة ويتم الحصول عليها بشكل مصطنع من الهندسة الوراثية في البكتيريا أو بشكل طبيعي من رئتي الماشية أو الغشاء المخاطي المعوي للخنازير.

حمض الهيالورونيك

هذا هو أحد الأدوية الأكثر استخدامًا في الصناعة التجميلية كمواد تشحيم نظرًا لخصائصه اللزجة والمرنة والريولوجية. يتم استخدامه كمواد تشحيم للعين وامتصاص صدمات في المفاصل ولتأخير عمليات الشيخوخة ، لأنه يقلل من نشاط الخلايا في دورة الخلية.

وهو بوليمر ينتمي إلى مجموعة الجليكوزامينوجليكان ويتكون من حمض D-glucuronic و N -acetyl-D-glucosamine ، مرتبطين معًا برابطة β-1،3. يوجد تقريبًا في جميع الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة ، خاصة في الأنسجة الضامة وجلد الحيوانات.

المراجع

1. Delgado، LL، & Masuelli، M. (2019). السكريات: المفاهيم والتصنيف. مجلة التطور في تكنولوجيا البوليمر ، 2 (2) ، 2-7.
2. Huber ، KC ، & BeMiller ، JN (2018). الكربوهيدرات. في الكيمياء العضوية (ص 888-928). شركة Elsevier Inc.
3. دافيسون ، إي (1999). موسوعة بريتانيكا. تم الاسترجاع في 14 أغسطس 2019 من www.britannica.com/science/carbohydrate/
4. Huber ، KC ، & BeMiller ، JN (2018). الكربوهيدرات. في الكيمياء العضوية (ص 888-928). شركة Elsevier Inc.
5. جامعة مين. (و). تم الاسترجاع في 14 أغسطس 2019 ، من www.umaine.edu