3.2: Carbohydrates

Polysaccharides

Długi łańcuch monosacharydów połączonych wiązaniami glikozydowymi jest znany jako polisacharyd (poly- = „wiele”). Łańcuch może być rozgałęziony lub nierozgałęziony i może zawierać różne rodzaje monosacharydów. Masa cząsteczkowa może wynosić 100,000 daltonów lub więcej, w zależności od liczby połączonych monomerów. Skrobia, glikogen, celuloza i chityna są podstawowymi przykładami polisacharydów.

Skrobia jest przechowywaną formą cukrów w roślinach i składa się z mieszaniny amylozy i amylopektyny (oba polimery glukozy). Rośliny są w stanie syntetyzować glukozę, a nadmiar glukozy, wykraczający poza bezpośrednie potrzeby energetyczne rośliny, jest przechowywany w postaci skrobi w różnych częściach roślin, w tym w korzeniach i nasionach. Skrobia w nasionach stanowi pożywienie dla kiełkującego zarodka, a także może być źródłem pożywienia dla ludzi i zwierząt. Skrobia spożywana przez ludzi jest rozkładana przez enzymy, takie jak amylazy ślinowe, na mniejsze cząsteczki, takie jak maltoza i glukoza. Komórki mogą następnie wchłonąć glukozę.

Skrobia składa się z monomerów glukozy, które są połączone wiązaniami glikozydowymi α 1-4 lub α 1-6. Liczby 1-4 i 1-6 odnoszą się do numeru węgla dwóch reszt, które połączyły się w celu utworzenia wiązania. Jak pokazano na rycinie, amyloza jest skrobią utworzoną przez nierozgałęzione łańcuchy monomerów glukozy (tylko wiązania α 1-4), podczas gdy amylopektyna jest rozgałęzionym polisacharydem (wiązania α 1-6 w punktach rozgałęzień).

Glikogen jest formą magazynowania glukozy u ludzi i innych kręgowców i składa się z monomerów glukozy. Glikogen jest zwierzęcym odpowiednikiem skrobi i jest silnie rozgałęzioną cząsteczką przechowywaną zazwyczaj w komórkach wątroby i mięśni. Kiedykolwiek poziom glukozy we krwi spada, glikogen jest rozkładany w celu uwolnienia glukozy w procesie znanym jako glikogenoliza.

Celuloza jest najbardziej obfitym naturalnym biopolimerem. Ściana komórkowa roślin jest wykonana głównie z celulozy; zapewnia to wsparcie strukturalne dla komórki. Drewno i papier są w większości celulozowe w przyrodzie. Celuloza jest zbudowana z monomerów glukozy, które są połączone wiązaniami β 1-4 glikozydowymi (Rysunek \\).

Jak pokazano na Rysunku ®, co drugi monomer glukozy w celulozie jest odwrócony, a monomery są ciasno upakowane jako wydłużone długie łańcuchy. To nadaje celulozie sztywność i wysoką wytrzymałość na rozciąganie, tak ważną dla komórek roślinnych. Podczas gdy wiązania β 1-4 nie mogą zostać rozłożone przez ludzkie enzymy trawienne, zwierzęta roślinożerne, takie jak krowy, koala, bawoły i konie są w stanie, z pomocą wyspecjalizowanej flory w ich żołądku, strawić materiał roślinny bogaty w celulozę i wykorzystać go jako źródło pożywienia. U tych zwierząt pewne gatunki bakterii i protistów zamieszkują żwacz (część układu pokarmowego zwierząt roślinożernych) i wydzielają enzym celulazę. Wyrostek robaczkowy zwierząt pasących się również zawiera bakterie trawiące celulozę, co sprawia, że odgrywa ona ważną rolę w układzie pokarmowym przeżuwaczy. Celulazy mogą rozkładać celulozę na monomery glukozy, które mogą być wykorzystane przez zwierzę jako źródło energii. Termity są również w stanie rozkładać celulozę ze względu na obecność innych organizmów w ich ciałach, które wydzielają celulazy.

Węglowodany pełnią różne funkcje u różnych zwierząt. Stawonogi (owady, skorupiaki i inne) mają zewnętrzny szkielet, zwany egzoszkieletem, który chroni ich wewnętrzne części ciała (jak widać na pszczole na rysunku). Ten egzoszkielet jest zbudowany z biologicznej makrocząsteczki chityny, która jest polisacharydem zawierającym azot. Jest ona zbudowana z powtarzających się jednostek N-acetylo-β-d-glukozaminy, zmodyfikowanego cukru. Chityna jest również głównym składnikiem ścian komórkowych grzybów; grzyby nie są ani zwierzętami, ani roślinami i tworzą własne królestwo w domenie Eukarya.

.