DISACHARIDY: VLASTNOSTI, STRUKTURA, PŘÍKLADY, FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Mezi disacharidy jsou sacharidy, které jsou také nazývány dvojité cukry. Mají důležité funkce ve stravě člověka jako hlavní zdroje energie. Mohou být rostlinného původu, jako je například sacharóza z cukrové třtiny a přítomná maltóza a živočišného původu, jako je například laktóza přítomná v mléce savců.

Sacharidy nebo cukry jsou takzvané uhlohydráty nebo uhlohydráty, což jsou ve vodě rozpustné látky složené z uhlíku, kyslíku a vodíku obecného vzorce (CH2O) n.

Reprezentace struktury laktosy disacharidů (Zdroj: Telliott na anglické Wikipedii prostřednictvím Wikimedia Commons)

Sacharidy jsou nejhojnějšími organickými látkami v přírodě a vyskytují se ve všech rostlinách. Celulóza, která tvoří strukturu buněčných buněčných stěn, je uhlohydrát, podobně jako škroby v zrnech a hlízách.

Nacházejí se také ve všech zvířecích tkáních, jako je krev a mléko savců.

Sacharidy se dělí na: (1) monosacharidy, které nelze hydrolyzovat na jednodušší sacharidy; (2) v disacharidech, které po hydrolýze produkují dva monosacharidy; (3) v oligosacharidech, které poskytují hydrolýzu 3-10 monosacharidů a (4) v polysacharidech, jejichž hydrolýza vede k více než 10 monosacharidům.

Škrob, celulóza a glykogen jsou polysacharidy. Disacharidy fyziologického významu u lidí a jiných zvířat jsou sacharóza, maltóza a laktóza.

Vlastnosti a struktura

Jako sacharidy se disacharidy skládají z uhlíku, kyslíku a vodíku. Obecně je kyslík a vodík ve struktuře většiny uhlohydrátů ve stejném poměru jako ve vodě, to znamená, že pro každý kyslík jsou dva vodíky.

Proto se jim říká „uhlohydráty nebo uhlohydráty“. Chemicky mohou být uhlohydráty definovány jako polyhydroxylované aldehydy (R-CHO) nebo ketony (R-CO-R).

Aldehydy a ketony mají karbonylovou skupinu (C = O). V aldehydech je tato skupina navázána na alespoň jeden vodík a v ketonech tato karbonylová skupina není navázána na vodík.

Disacharidy jsou dva monosacharidy spojené glykosidickou vazbou.

Disacharidy, jako je maltóza, sacharóza a laktóza, jsou-li zahřívány zředěnými kyselinami nebo enzymatickým působením, hydrolyzují a dávají vznik monosacharidovým složkám. Sacharóza vede ke vzniku glukózy a fruktózy, maltose ke vzniku dvou glukózy a laktózy ke galaktóze a glukóze.

Příklady

Sacharóza

Sacharóza je nejhojnějším cukrem v přírodě a je složena z monosacharidů glukózy a fruktózy, která se nachází v ovocných šťávách z řepy, cukrové třtiny, čiroku, ananasu, javoru a v menší míře v zralé ovoce a šťáva z mnoha druhů zeleniny. Tento disacharid se snadno fermentuje působením kvasinek.

Laktóza

Laktóza nebo mléčný cukr se skládá z galaktózy a glukózy. Savčí mléko má vysoký obsah laktózy a poskytuje výživu pro kojence.

Většina savců může trávit laktózu jako kojence a tuto schopnost ztrácí, jak zrají. Ve skutečnosti lidé, kteří jsou schopni strávit mléčné výrobky v dospělosti, mají mutaci, která jim to umožňuje.

Proto tolik lidí trpí nesnášenlivostí laktózy; Lidé, stejně jako ostatní savci, neměli schopnost trávit laktózu v kojeneckém věku, dokud se tato mutace neobjevila v některých populacích asi před 10 000 lety.

Dnes se počet lidí trpících nesnášenlivostí laktózy v různých populacích značně liší, od 10% v severní Evropě po 95% v některých částech Afriky a Asie. Tradiční strava různých kultur to odráží v množství konzumovaných mléčných výrobků.

Sladový cukr

Maltóza se skládá ze dvou jednotek glukózy a vzniká, když enzym amyláza hydrolyzuje škrob přítomný v rostlinách. V trávicím procesu rozkládá amyláza ve slinách a pankreatická amyláza (amylopepsin) škrob, čímž vzniká meziprodukt, kterým je maltóza.

Tento disacharid je přítomen v sirupech z kukuřičného cukru, sladovém cukru a naklíčeném ječmenu a může být snadno fermentován působením kvasinek.

Trehalóza

Trehalosa je také tvořena dvěma molekulami glukózy, jako je maltóza, ale molekuly jsou spojeny odlišně. Nachází se v některých rostlinách, houbách a zvířatech, jako jsou krevety a hmyz.

Hladina cukru v krvi mnoha druhů hmyzu, jako jsou včely, kobylky a motýli, je tvořena trehalózou. Používají ji jako účinnou ukládací molekulu, která poskytuje rychlou energii pro let, když se zhroutí.

Chitobiosa

Skládá se ze dvou spojených glukosaminových molekul. Strukturálně je velmi podobný cellobióze, kromě toho, že má N-acetylaminoskupinu, kde cellobióza má hydroxylovou skupinu.

Nachází se u některých bakterií a používá se v biochemickém výzkumu ke studiu enzymatické aktivity.

To je také nalezené v chitin, který tvoří stěny hub, exoskeletons hmyzu, členovců a korýšů, a je také nalezený v rybách a cephalopods takový jako chobotnice a chobotnice.

Cellobióza (glukóza + glukóza)

Cellobióza je produkt hydrolýzy celulózy nebo materiálů bohatých na celulózu, jako je papír nebo bavlna. Je tvořen spojením dvou beta-glukózových molekul p vazbou (1 → 4)

Laktulóza (galaktóza + fruktóza)

Laktulóza je syntetický (umělý) cukr, který není absorbován tělem, ale spíše se v tlustém střevě rozkládá na produkty, které absorbují vodu v tlustém střevě, čímž změkčuje stolici. Jeho primární použití je k léčbě zácpy.

Používá se také ke snížení hladiny amoniaku v krvi u lidí s onemocněním jater, protože laktulóza absorbuje amoniak v tlustém střevu (vylučuje ho z těla).

Isomaltóza (glukóza + glukóza isomaltáza)

Trehalulosa je umělý cukr, disacharid složený z glukózy a fruktózy spojený alfa (1-1) glykosidickou vazbou.

Vyrábí se při výrobě isomaltulosy ze sacharózy. V sliznici tenkého střeva štěpí enzym isomaltáza trehalulózu na glukózu a fruktózu, které se pak absorbují do tenkého střeva. Trehalulosa má nízkou schopnost způsobit zubní kaz.

Chitobiosa

Je to disacharidová opakující se jednotka v chitinu, která se liší od cellobiózy pouze v přítomnosti N-acetylaminoskupiny na uhlíku-2 místo hydroxylové skupiny. Neacetylovaná forma se však často nazývá také chitobióza.

Lactitol

Je to krystalický alkohol C12H24O11 získaný hydrogenací laktózy. Je to disacharidový analog laktulózy, používaný jako sladidlo. Je také projímadlo a používá se k léčbě zácpy.

Turanóza

Redukční disacharidová organická sloučenina, kterou mohou bakterie a houby použít jako zdroj uhlíku.

Melibiosa

Disacharidový cukr (C12H22O11) vytvořený částečnou hydrolýzou rafinózy.

Xylobióza

Disacharid sestávající ze dvou zbytků xylózy.

Suffocating

Disacharid přítomný v soforolipidu.

Gentiobiosa

Gentiobióza je disacharid sestávající ze dvou jednotek D-glukózy spojených glykosidickou vazbou p-typu (1 → 6). Gentiobióza má mnoho izomerů, které se liší povahou glykosidické vazby, která spojuje dvě glukózové jednotky.

Leucrose

Je to glykosylfruktóza sestávající z a-D-glukopyranozylového zbytku připojeného k D-fruktopyranóze prostřednictvím vazby (1 → 5). Isomer sacharózy.

Rutina

Je to disacharid přítomný v glykosidech.

Caroliniaside A

Oligosacharidy, které obsahují dvě monosacharidové jednotky spojené glykosidickou vazbou.

Vstřebávání

U lidí jsou požité disacharidy nebo polysacharidy, jako je škrob a glykogen, hydrolyzovány a absorbovány jako monosacharidy v tenkém střevě. Požívané monosacharidy jsou absorbovány jako takové.

Fruktóza například pasivně difunduje do střevní buňky a většina se převádí na glukózu před vstupem do krevního řečiště.

Laktáza, maltáza a sukraláza jsou enzymy umístěné na luminálním okraji buněk tenkého střeva, které jsou odpovědné za hydrolýzu laktózy, maltózy a sacharózy.

Laktáza je produkována novorozenými dětmi, ale v některých populacích již není syntetizována enterocytem během dospělého života.

V důsledku nepřítomnosti laktázy zůstává laktóza ve střevu a voda osmózou vtahuje vodu do střevního lumenu Po dosažení tlustého střeva se laktóza degraduje fermentací bakteriemi v trávicím traktu s produkcí CO2 a různých kyselin. Při konzumaci mléka způsobuje tato kombinace vody a CO2 průjem, což se nazývá nesnášenlivost laktózy.

Glukóza a galaktóza jsou absorbovány běžným mechanismem závislým na sodíku. Za prvé, existuje aktivní transport sodíku, který odstraňuje sodík ze střevní buňky bazolaterální membránou do krve. To snižuje koncentraci sodíku ve střevní buňce, což vytváří gradient sodíku mezi lumen střeva a vnitřkem enterocytu.

Když se vytvoří tento gradient, získá se síla, která bude pohánět sodík spolu s glukózou nebo galaktózou do buňky. Ve stěnách tenkého střeva je Na + / glukóza, Na + / galaktózový kotransportér (symporter), který závisí na koncentracích sodíku pro vstup glukózy nebo galaktózy.

Čím vyšší je koncentrace Na + v lumen zažívacího traktu, tím větší je příliv glukózy nebo galaktózy. Pokud není sodík nebo jeho koncentrace v lumen zkumavky je velmi nízká, nebude glukóza ani galaktóza dostatečně absorbována.

U bakterií, jako je například E. Coli, které normálně získávají svou energii z glukózy, mohou v nepřítomnosti tohoto uhlohydrátu v médiu používat laktózu a za tím syntetizují protein zodpovědný za aktivní transport laktózy nazývaný laktóza, a tak vstupují laktóza bez předchozí hydrolýzy.

Funkce

Požité disacharidy vstupují do těla zvířat, která je konzumují jako monosacharidy. V lidském těle, zejména v játrech, ačkoliv se vyskytuje i v jiných orgánech, jsou tyto monosacharidy podle potřeby integrovány do metabolických řetězců syntézy nebo katabolismu.

Díky katabolismu (rozpadu) se tyto sacharidy podílejí na produkci ATP. Při syntéze se podílejí na syntéze polysacharidů, jako je glykogen, a vytvářejí tak energetické rezervy přítomné v játrech, v kosterních svalech a v mnoha dalších orgánech.

Účastní se také syntézy mnoha glykoproteinů a glykolipidů obecně.

Ačkoli disacharidy, stejně jako všechny přijímané uhlohydráty, mohou být pro člověka a zvířata zdrojem energie, podílejí se na mnoha organických funkcích, protože tvoří součást struktur buněčných membrán a glykoproteinů.

Glukosamin je například základní složkou kyseliny hyaluronové a heparinu.

Z laktózy a jejích derivátů

Laktóza přítomná v mléce a jeho derivátech je nejdůležitějším zdrojem galaktózy. Galaktóza je velmi důležitá, protože je součástí cerebrosidů, gangliosidů a mukoproteinů, které jsou podstatnými složkami membrán neuronálních buněk.

Laktóza a přítomnost dalších cukrů ve stravě podporuje rozvoj střevní flóry, která je nezbytná pro trávicí funkce.

Galaktóza se také podílí na imunitním systému, protože je jednou ze složek skupiny ABO ve stěně červených krvinek.

Glukóza, produkt trávení laktózy, sacharózy nebo maltózy, může vstoupit do těla na cestu syntézy pentóz, zejména syntézy ribózy, která je nezbytná pro syntézu nukleových kyselin.

V rostlinách

Ve většině vyšších rostlin jsou disacharidy syntetizovány z fosforečnanu triosového z cyklu redukce fotosyntetického uhlíku.

Tyto rostliny hlavně syntetizují sacharózu a transportují ji z cytosolu do kořenů, semen a mladých listů, tj. Do oblastí rostlin, které podstatně nepoužívají fotosyntézu.

Takto je sacharóza syntetizovaná fotosyntetickým redukčním cyklem uhlíku a ta, která pochází z degradace škrobu syntetizovaného fotosyntézou a akumulovaného v chloroplastech, pro rostliny dvěma nočními zdroji energie.

Další známou funkcí některých disacharidů, zejména maltózy, je účastnit se mechanismu přenosu chemických signálů na motor bičíku některých bakterií.

V tomto případě se maltóza nejprve váže na protein a tento komplex se pak váže na převodník; v důsledku této vazby je produkován intracelulární signál zaměřený na motorickou aktivitu bičíku.

Reference

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Základní buněčná biologie. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Fox, SI (2006). Human Physiology (9. ed.). New York, USA: McGraw-Hill Press.
3. Guyton, A., and Hall, J. (2006). Učebnice lékařské fyziologie (11. vydání). Elsevier Inc.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V. a Weil, P. (2009). Harperova ilustrovaná biochemie (28. vydání). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Biochemie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.