DISACCHARIDER: EGENSKABER, STRUKTUR, EKSEMPLER, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

De disaccharider er carbohydrater, der er også kaldet dobbelt sukkerarter. De har vigtige funktioner i menneskets diæt som vigtigste energikilder. Disse kan være af vegetabilsk oprindelse, såsom saccharose af sukkerrør og maltose, der er til stede, og af animalsk oprindelse, såsom lactose, der er til stede i mælken fra pattedyr, blandt andre.

Kolhydrater eller sukkerarter er de såkaldte kulhydrater eller kulhydrater, der er vandopløselige stoffer sammensat af kulstof, ilt og brint med den generelle kemiske formel (CH2O) n.

Repræsentation af strukturen af ​​disaccharidet Lactose (Kilde: Telliott på engelsk Wikipedia via Wikimedia Commons)

Kulhydrater er de mest rigelige organiske stoffer i naturen og findes i alle planter. Den cellulose, der udgør strukturen af ​​plantecellevægge, er et kulhydrat, ligesom stivelsen i korn og knolde.

De findes også i alle dyrevæv, såsom blod og mælk fra pattedyr.

Carbohydrater er klassificeret i: (1) monosaccharider, som ikke kan hydrolyseres til enklere kulhydrater; (2) i disaccharider, som når hydrolyseret producerer to monosaccharider; (3) i oligosaccharider, der giver 3-10 monosaccharider ved hydrolyse og (4) i polysaccharider, hvis hydrolyse resulterer i mere end 10 monosaccharider.

Stivelse, cellulose og glykogen er polysaccharider. Disaccharider af fysiologisk betydning hos mennesker og andre dyr er saccharose, maltose og lactose.

Egenskaber og struktur

Da det er kulhydrater, består disaccharider af kulstof, ilt og brint. Generelt er ilt og brint i strukturen for de fleste kulhydrater i den samme andel, som de er i vand, det vil sige, for hvert ilt er der to hydrogener.

Derfor kaldes de "kulhydrater eller kulhydrater." Kemisk set kan kulhydrater defineres som polyhydroxylerede aldehyder (R-CHO) eller ketoner (R-CO-R).

Aldehyder og ketoner har en carbonylgruppe (C = O). I aldehyder er denne gruppe bundet til mindst et hydrogen, og i ketoner er denne carbonylgruppe ikke bundet til hydrogen.

Disaccharider er to monosaccharider bundet med en glykosidbinding.

Disaccharider såsom maltose, saccharose og lactose, når de opvarmes med fortyndede syrer eller ved enzymatisk virkning, hydrolyseres og giver anledning til deres monosaccharidkomponenter. Sucrose giver anledning til en glukose og en fruktose, maltose giver anledning til to glukose og lactose til en galactose og en glukose.

eksempler

Saccharose

Sukrose er den mest rigelige sukker i naturen og består af monosacchariderne glukose og fruktose.Den findes i juice fra planter som rødbeder, sukkerrør, sorghum, ananas, ahorn og i mindre grad i moden frugt og saften af ​​mange grøntsager. Dette disaccharid fermenteres let ved hjælp af gær.

Laktose

Lactose eller mælkesukker består af galactose og glukose. Pattedyrmælk indeholder meget laktose og giver næringsstoffer til babyer.

De fleste pattedyr kan kun fordøje laktose som spædbørn, og de mister denne evne, når de modnes. Faktisk har mennesker, der er i stand til at fordøje mejeriprodukter i voksen alder, en mutation, der giver dem mulighed for det.

Dette er grunden til, at så mange mennesker er laktoseintolerante; Mennesker, som andre pattedyr, havde ikke evnen til at fordøje lactose i spædbarnet, før denne mutation blev til stede i visse populationer for ca. 10.000 år siden.

I dag varierer antallet af mennesker, der er laktoseintolerante, vidt mellem populationer, der spænder fra 10% i Nordeuropa til 95% i dele af Afrika og Asien. De traditionelle diæter fra forskellige kulturer afspejler dette i mængden af ​​mejeriprodukter, der forbruges.

maltose

Maltose er sammensat af to glucoseenheder og dannes, når enzymet amylase hydrolyserer den stivelse, der findes i planter. I fordøjelsesprocessen nedbryder spyt amylase og pancreas amylase (amylopepsin) stivelse, hvilket giver anledning til et mellemprodukt, der er maltose.

Dette disaccharid findes i majs sukker sirup, malsukker og spiret byg og kan let fermenteres ved hjælp af gær.

trehalose

Trehalose består også af to glukosemolekyler som maltose, men molekylerne er forskelligt forbundet. Det findes i visse planter, svampe og dyr som rejer og insekter.

Blodsukkeret hos mange insekter, såsom bier, græshoppere og sommerfugle, består af trehalose. De bruger det som et effektivt opbevaringsmolekyle, der giver hurtig energi til flyvning, når det bryder sammen.

Chitobiosa

Det består af to bundne glucosaminmolekyler. Strukturelt set ligner det meget cellobiose, bortset fra at det har en N-acetylamino-gruppe, hvor cellobiose har en hydroxylgruppe.

Det findes i nogle bakterier, og det bruges i biokemisk forskning til at undersøge enzymaktivitet.

Det findes også i chitin, der danner svampeveje, eksoskeletter af insekter, leddyr og krebsdyr og findes også i fisk og blæksprutter såsom blæksprutte og blæksprutte.

Cellobiose (glukose + glukose)

Cellobiose er et produkt af hydrolyse af cellulose eller celluloserigt materiale, såsom papir eller bomuld. Det dannes ved sammenføjning af to beta-glukosemolekyler med en β-binding (1 → 4)

Lactulose (galactose + fructose)

Lactulose er et syntetisk (kunstigt) sukker, som ikke absorberes af kroppen, men snarere nedbrydes i tyktarmen til produkter, der absorberer vand i tyktarmen, hvilket blødgør afføringen. Dens primære anvendelse er at behandle forstoppelse.

Det bruges også til at sænke ammoniakniveauer i blodet hos mennesker med leversygdom, da lactulose absorberer ammoniak i tyktarmen (fjerner det fra kroppen).

Isomaltose (glucose + glucose Isomaltase)

Trehalulose er et kunstigt sukker, et disaccharid sammensat af glukose og fruktose forbundet med en alfa (1-1) glykosidbinding.

Det produceres under produktionen af ​​isomaltulose fra saccharose. I slimhindens foring nedbryder enzymet isomaltase trehalulose til glukose og fruktose, som derefter absorberes i tyndtarmen. Trehalulose har en lav styrke til at forårsage tandfald.

Chitobiosa

Det er den gentagende disaccharid-enhed i chitin, der kun adskiller sig fra cellobiose i nærværelse af en N-acetylaminogruppe på carbon-2 i stedet for hydroxylgruppen. Imidlertid kaldes den ikke-acetylerede form ofte også chitobiose.

lactitol

Det er en krystallinsk alkohol C12H24O11 opnået ved hydrogenering af lactose. Det er en disaccharidanalog af lactulose, der bruges som sødestof. Det er også et afføringsmiddel og bruges til behandling af forstoppelse.

turanose

En reducerende organisk forbindelse med disaccharid, der kan bruges som en kulstofkilde af bakterier og svampe.

Melibiosa

Et disaccharidsukker (C12H22O11) dannet ved partiel hydrolyse af raffinose.

xylobiose

Et disaccharid bestående af to xyloserester.

kvælende

Et disaccharid, der er til stede i en soforolipid.

Gentiobiosa

Gentiobiose er et disaccharid, der består af to D-glucoseenheder bundet med en β-type glycosidbinding (1 → 6). Gentiobiose har mange isomerer, der adskiller sig efter beskaffenheden af ​​den glykosidiske binding, der forbinder de to glukoseenheder.

leucrose

Det er en glycosylfructose, der består af en a-D-glucopyranosylrest bundet til D-fructopyranose gennem en binding (1 → 5). En isomer af saccharose.

Rutine

Det er et disaccharid, der er til stede i glycosider.

Caroliniaside A

Oligosaccharider, der indeholder to monosaccharidenheder bundet med en glykosidbinding.

absorption

Hos mennesker hydrolyseres og indtages disaccharider eller polysaccharider, såsom stivelse og glycogen, og absorberes som monosaccharider i tyndtarmen. Indtagne monosaccharider absorberes som sådan.

Fruktose diffunderer for eksempel passivt ind i tarmscellen, og de fleste omdannes til glukose, inden de kommer ind i blodbanen.

Lactase, maltase og sucrase er enzymerne placeret ved luminalgrænsen til cellerne i tyndtarmen, der er ansvarlige for hydrolysen af ​​henholdsvis lactose, maltose og saccharose.

Lactase produceres af nyfødte spædbørn, men i nogle populationer syntetiseres den ikke længere af enterocytten i voksenlivet.

Som en konsekvens af fraværet af lactase forbliver lactose i tarmen og trækker vand ved hjælp af osmose mod tarmens lumen. Når de når tykktarmen, nedbrydes lactose ved gæring af bakterier i fordøjelseskanalen med produktion af CO2 og forskellige syrer. Når man konsumerer mælk, forårsager denne kombination af vand og CO2 diarré, og dette er kendt som laktoseintolerance.

Glukose og galactose absorberes af en almindelig natriumafhængig mekanisme. For det første er der en aktiv transport af natrium, der fjerner natrium fra tarmscellen gennem den basolaterale membran ind i blodet. Dette sænker natriumkoncentrationen inden i tarmcellen, der genererer en natriumgradient mellem tarmens lumen og det indre af enterocytten.

Når denne gradient genereres, opnås den kraft, der vil føre natrium sammen med glucose eller galactose ind i cellen. I tyndtarmenes vægge er der en Na + / glucose, Na + / galactose cotransporter (en symporter), der afhænger af natriumkoncentrationer til indtræden af ​​glukose eller galactose.

Jo højere koncentration af Na + i lumen i fordøjelseskanalen er, jo større er tilstrømningen af ​​glukose eller galactose. Hvis der ikke er natrium, eller dens koncentration i rørets lumen er meget lav, absorberes hverken glukose eller galactose tilstrækkeligt.

I bakterier som E. Coli, for eksempel, som normalt får deres energi fra glukose, i fravær af dette kulhydrat i mediet, kan de bruge lactose, og til dette syntetiserer de et protein, der er ansvarligt for den aktive transport af lactose kaldet lactosepermease, hvorved de kommer ind lactose uden tidligere at være hydrolyseret.

Funktioner

Indtagne disaccharider kommer ind i kroppen af ​​dyr, der spiser dem som monosaccharider. I den menneskelige krop, hovedsageligt i leveren, skønt den også forekommer i andre organer, er disse monosaccharider integreret i de metaboliske kæder til syntese eller katabolisme efter behov.

Gennem katabolisme (nedbrydning) deltager disse kulhydrater i produktionen af ​​ATP. I synteseprocesserne deltager de i syntesen af ​​polysaccharider, såsom glykogen, og danner således energireserverne, der er til stede i leveren, i knoglemuskler og i mange andre organer.

De deltager også i syntesen af ​​mange glycoproteiner og glycolipider generelt.

Selvom disaccharider som alle indtagne kulhydrater kan være energikilder for mennesker og dyr, deltager de i flere organiske funktioner, da de udgør en del af strukturen i cellemembraner og glycoproteiner.

Glucosamin er for eksempel en grundlæggende komponent i hyaluronsyre og heparin.

Af lactose og dets derivater

Laktose til stede i mælk og dens derivater er den vigtigste kilde til galactose. Galactose er af stor betydning, da det er en del af cerebrosider, gangliosider og mucoproteiner, som er essentielle bestanddele af neuronale cellemembraner.

Laktose og tilstedeværelsen af ​​andre sukkerarter i kosten favoriserer udviklingen af ​​tarmfloraen, som er vigtig for fordøjelsesfunktionen.

Galactose deltager også i immunsystemet, da det er en af ​​komponenterne i ABO-gruppen i væggen i røde blodlegemer.

Glukose, produkt til fordøjelse af lactose, saccharose eller maltose, kan komme ind i kroppen til vejen for syntesen af ​​pentoser, især syntesen af ​​ribose, der er nødvendig for syntesen af ​​nukleinsyrer.

I planter

I størstedelen af ​​de højere planter syntetiseres disaccharider fra triosphosphat fra den fotosyntetiske kulstofreduktionscyklus.

Disse planter syntetiserer hovedsageligt saccharose og transporterer den fra cytosol til rødder, frø og unge blade, det vil sige til områder af planten, der ikke bruger fotosyntese på en væsentlig måde.

Sådan er saccharose syntetiseret ved den fotosyntetiske kulstofreduktionscyklus, og den, der stammer fra nedbrydningen af ​​stivelse, der er syntetiseret ved fotosyntesen og akkumuleret i chloroplaster, er to natlige energikilder for planter.

En anden kendt funktion af nogle disaccharider, især maltose, er at deltage i mekanismen til transduktion af kemiske signaler til flagellummotoren for nogle bakterier.

I dette tilfælde binder maltosen først til et protein, og dette kompleks binder sig derefter til transduceren; som et resultat af denne binding frembringes et intracellulært signal rettet mod flagellumets motoriske aktivitet.

Referencer

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Væsentlig cellebiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Fox, SI (2006). Human Physiology (9. udg.). New York, USA: McGraw-Hill Press.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Lærebog om medicinsk fysiologi (11. udgave). Elsevier Inc.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. udgave). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Biokemi. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson forlag.