و طرهالوز هو ديساكهارايد تتألف من اثنين من الجلوكوز α-D-وجدت في العديد من الحشرات والفطريات والكائنات الدقيقة، ولكن هذا لا يمكن توليفها من قبل الفقاريات. مثل السكروز ، فهو ثنائي السكاريد غير مختزل ويمكن أن يشكل بلورات بسيطة.
تريهالوز عبارة عن كربوهيدرات ذات قوة تحلية قليلة ، وقابل للذوبان في الماء بشدة ويستخدم كمصدر للطاقة ولتكوين الهيكل الخارجي للكيتين في العديد من الحشرات. إنه جزء من أغشية الخلايا للعديد من الحشرات والكائنات الحية الدقيقة التي تصنعها.
تمثيل هاوورث لـ Trehalose (المصدر: Fvasconcellos 18:56 ، 17 أبريل 2007 (UTC) عبر ويكيميديا كومنز)
يتم استخدامه في صناعة المواد الغذائية كعامل استقرار ومرطب. إنه موجود في عصير قصب السكر كمنتج يتشكل بعد قطع القصب ، وهو مستقر بشكل خاص للتسخين والوسط الحمضي.
في الأمعاء البشرية ، نتيجة لإنزيم تريهالاز (الموجود في الزغابات في الأمعاء الدقيقة) ، يتحلل طرهالوز إلى جلوكوز ، يتم امتصاصه مع الصوديوم. ينتج عن عدم وجود trehalase عدم تحمل الفطر.
الخصائص والهيكل
وصف ويغرس تريهالوز لأول مرة في عام 1832 على أنه سكر غير معروف موجود في "إرغوت الجاودار" (كلافيسيبس بوربوريا) ، وهو فطر سام.
في وقت لاحق ، وجده Berthelot في شرانق خنفساء تسمى Larinus Maculata ، والتي تسمى عادة trehala. ومن ثم نشأ اسم trehalose.
تريهالوز (α-D-glucopyranosyl α-D-glucopyranoside) هو عبارة عن ثنائي السكاريد غير المختزل حيث يتم ربط اثنين من بقايا الجلوكوز D ، واحدة إلى أخرى ، من خلال هيدروجين غير طبيعي. ينتشر التريهالوز على نطاق واسع في النباتات والخمائر والحشرات والفطريات والبكتيريا ، ولكنه لا يوجد في الفقاريات.
يتكون الكيتين في الهيكل الخارجي للحشرات من UDP-N-acetyl-glucosamine من خلال عمل إنزيم glycosyltransferase المسمى chitin synthetase. في الحشرات ، يتم تصنيع UDP-N-acetyl-glucosamine من طرهالوز.
التخليق الحيوي
هناك خمسة مسارات رئيسية لتخليق طرهالوز ، ثلاثة منها هي الأكثر شيوعًا.
تم وصف الأول في الخميرة ويتضمن تكثيف UDP- الجلوكوز والجلوكوز 6-فوسفات بواسطة الجلوكوزيل ترانسفيراز تريهالوز 6-فوسفات ، لإنتاج تريهالوز 6 فوسفات وتحلل استرات حمض الفوسفوريك بواسطة تريهالوز 6 فوسفات فوسفاتاز.
تم وصف المسار الثاني لأول مرة في الأنواع من جنس Pimelobacter ويتضمن تحويل المالتوز إلى trehalose ، وهو تفاعل محفز بواسطة إنزيم trehalose synthetase ، وهو transglucosidase.
تم وصف المسار الثالث في أجناس مختلفة من بدائيات النوى ، ويتضمن الأزمرة والتحلل المائي لبقايا المالتوز النهائية لسكاريد مالتو قليل السكاريد بفعل سلسلة من الإنزيمات لإنتاج التريهالوز.
في حين أن معظم الكائنات الحية تستخدم واحدًا فقط من هذه المسارات لتكوين طرهالوز ، فإن المتفطرات والبكتيريا الوتدية تستخدم جميع المسارات الثلاثة لتخليق طرهالوز.
يتم تحلل تريهالوز بواسطة هيدروليز الجلوكوزيد يسمى تريهالوز. في حين أن الفقاريات لا تصنع طرهالوز ، يتم الحصول عليها في الأمعاء عند تناولها وتتحلل عن طريق التريهالوز.
صناعيًا ، يتم تصنيع التريهالوز إنزيميًا من ركيزة نشا الذرة مع إنزيمات مالتو-أوليجوزيل-تريهالوز سينثيتاز ومالتو-أوليجوزيل-تريهالوز هيدروكسيلاز ، من Arthrobacter Ramosus.
المميزات
تم وصف ثلاث وظائف بيولوجية أساسية للتريهالوز.
1- كمصدر للكربون والطاقة.
2- كحماية من الإجهاد (الجفاف ، تملح التربة ، الحرارة ، الإجهاد التأكسدي).
3- كإشارة أو جزيء تنظيمي لعملية التمثيل الغذائي للنبات.
بالمقارنة مع السكريات الأخرى ، فإن التريهالوز لديه قدرة أكبر بكثير على تثبيت الأغشية والبروتينات ضد الجفاف. علاوة على ذلك ، يحمي التريهالوز الخلايا من الإجهاد التأكسدي والسعرات الحرارية.
يمكن لبعض الكائنات الحية البقاء على قيد الحياة حتى عندما تفقد ما يصل إلى 90 ٪ من محتواها المائي وهذه القدرة ، في كثير من الحالات ، ترتبط بإنتاج كميات كبيرة من التريهالوز.
على سبيل المثال ، في ظل الجفاف البطيء ، تحول الدودة الخيطية Aphelenchus avenae أكثر من 20 ٪ من وزنها الجاف إلى تريهالوز ويرتبط بقائها بتركيب هذا السكر.
يبدو أن قدرة الطريهالوز على العمل كحامي للطبقة الدهنية المزدوجة لأغشية الخلايا مرتبطة ببنيتها الفريدة ، والتي تسمح للأغشية بالاحتفاظ بالسوائل. هذا يمنع من اندماج وفصل مراحل الغشاء وبالتالي يمنع تمزقها وتفككها.
يسمح التكوين الهيكلي لنوع البطلينوس trehalose (ذوات الصدفتين) ، المكون من حلقتين سكر متقابلتين ، بحماية البروتينات ونشاط العديد من الإنزيمات. تريهالوز قادر على تكوين هياكل زجاجية غير بلورية تحت ظروف الجفاف.
يعتبر تريهالوز مادة ديساكهاريد موزعة على نطاق واسع ، كما أنه جزء من بنية العديد من السكريات قليلة السكاريد الموجودة في النباتات والحيوانات اللافقارية.
إنه الكربوهيدرات الرئيسي في الدملمف للحشرات ويتم استهلاكه بسرعة في الأنشطة المكثفة مثل الطيران.
وظائف في الصناعة
في صناعة المواد الغذائية ، يتم استخدامه كعامل استقرار وترطيب ، حيث يمكن العثور عليه في مشروبات الألبان المنكهة ، والشاي البارد ، والمنتجات القائمة على الأسماك أو منتجات البودرة. كما أن لها تطبيقات في صناعة الأدوية.
يتم استخدامه لحماية الأطعمة المجمدة ، وكونه مستقرًا في تغيرات درجات الحرارة ، لمنع تغير اللون الغامق للمشروبات. كما أنها تستخدم لقمع الروائح.
نظرًا لقدرته الكبيرة على الترطيب ووظيفته الوقائية للبروتينات ، فهو مُدرج في العديد من المنتجات المخصصة للعناية بالبشرة والشعر.
صناعيًا ، يستخدم أيضًا كمحلٍ لتحل محل السكر في الحلويات والمخابز والشوكولاتة والمشروبات الكحولية.
الوظائف البيولوجية التجريبية
أظهرت بعض الدراسات في حيوانات التجارب أن الطريهالوز قادر على تنشيط جين (aloxe 3) الذي يحسن حساسية الأنسولين ويقلل الجلوكوز في الكبد ويزيد من التمثيل الغذائي للدهون. يبدو أن هذا البحث يبشر بالخير في المستقبل لعلاج السمنة والكبد الدهني ومرض السكري من النوع الثاني.
وقد أظهرت أعمال أخرى بعض فوائد استخدام طرهالوز في حيوانات التجارب ، مثل زيادة نشاط الضامة لتقليل اللويحات الدهنية وبالتالي "تنظيف الشرايين".
هذه البيانات مهمة للغاية ، لأنها ستسمح ، في المستقبل ، بالتأثير بشكل فعال على الوقاية من بعض أمراض القلب والأوعية الدموية المتكررة للغاية.
المراجع
- كرو ، ج. ، كرو ، إل ، وتشابمان ، د. (1984). الحفاظ على الأغشية في الكائنات اللامائية: دور طرهالوز. العلوم ، 223 (4637) ، 701-703.
- Elbein، A.، Pan، Y.، Pastuszak، I.، & Carroll، D. (2003). رؤى جديدة عن طرهالوز: جزيء متعدد الوظائف. علم الأحياء الجليدية ، 13 (4) ، 17-27.
- فينش ، ب. (1999). الكربوهيدرات: الهياكل والتركيبات والديناميات. لندن ، المملكة المتحدة: Springer-Science + Business Media ، BV
- ستيك ، ر. (2001). الكربوهيدرات. جزيئات الحياة الحلوة. الصحافة الأكاديمية.
- ستيك ، ر. ، وويليامز ، س. (2009). الكربوهيدرات: الجزيئات الأساسية للحياة (الطبعة الثانية). إلسفير.