3.2: Kolhydrater

Polysackarider

En lång kedja av monosackarider som är sammanlänkade med glykosidbindningar kallas en polysackarid (poly- = ”många”). Kedjan kan vara förgrenad eller oförgrenad, och den kan innehålla olika typer av monosackarider. Molekylvikten kan vara 100 000 dalton eller mer beroende på antalet sammanlänkade monomerer. Stärkelse, glykogen, cellulosa och kitin är primära exempel på polysackarider.

Stärkelse är den lagrade formen av socker i växter och består av en blandning av amylos och amylopektin (båda polymerer av glukos). Växter kan syntetisera glukos, och överskottsglukos, utöver växtens omedelbara energibehov, lagras som stärkelse i olika växtdelar, inklusive rötter och frön. Stärkelsen i fröna ger mat åt embryot när det gror och kan också fungera som en matkälla för människor och djur. Den stärkelse som konsumeras av människor bryts ner av enzymer, t.ex. salivamylaser, till mindre molekyler, t.ex. maltos och glukos. Cellerna kan sedan ta upp glukoset.

Stärkelse består av glukosmonomerer som är sammanfogade med α 1-4 eller α 1-6 glykosidbindningar. Siffrorna 1-4 och 1-6 hänvisar till kolnumret i de två rester som har förenats för att bilda bindningen. Som illustreras i figur \(\PageIndex{6}\) är amylos stärkelse som bildas av oförgrenade kedjor av glukosmonomerer (endast α 1-4-bindningar), medan amylopektin är en förgrenad polysackarid (α 1-6-bindningar vid grenarna).

Glykogen är glukosens lagringsform hos människor och andra ryggradsdjur och består av monomerer av glukos. Glykogen är djurens motsvarighet till stärkelse och är en starkt förgrenad molekyl som vanligtvis lagras i lever- och muskelceller. När blodglukosnivåerna sjunker bryts glykogen ner för att frigöra glukos i en process som kallas glykogenolys.

Cellulosa är den vanligaste naturliga biopolymeren. Växters cellvägg består till största delen av cellulosa; detta ger cellens strukturella stöd. Trä och papper består till största delen av cellulosa i naturen. Cellulosa består av glukosmonomerer som är sammankopplade med β 1-4 glykosidbindningar (figur \(\PageIndex{7}\)).

Som framgår av figur \(\PageIndex{7}\) är varannan glukosmonomer i cellulosa vänd, och monomerna är tätt packade som utdragna långa kedjor. Detta ger cellulosan dess styvhet och höga draghållfasthet – vilket är så viktigt för växtceller. Även om β 1-4-länken inte kan brytas ner av människans matsmältningsenzymer kan växtätare som kor, koalor, bufflar och hästar, med hjälp av den specialiserade floran i sin mage, smälta växtmaterial som är rikt på cellulosa och använda det som en födokälla. Hos dessa djur bor vissa arter av bakterier och protister i vommen (en del av växtätarnas matsmältningssystem) och utsöndrar enzymet cellulas. I blindtarmen hos betande djur finns också bakterier som smälter cellulosa, vilket ger den en viktig roll i idisslarnas matsmältningssystem. Cellulaser kan bryta ner cellulosa till glukosmonomerer som kan användas som energikälla av djuret. Termiter kan också bryta ner cellulosa på grund av att det finns andra organismer i deras kroppar som utsöndrar cellulaser.

Kolhydrater fyller olika funktioner hos olika djur. Leddjur (insekter, kräftdjur och andra) har ett yttre skelett, kallat exoskelett, som skyddar deras inre kroppsdelar (vilket ses på biet i figur \(\PageIndex{8}\)). Detta exoskelett består av den biologiska makromolekylen kitin, som är ett polysackaridhaltigt kväve. Det består av upprepade enheter av N-acetyl-β-d-glukosamin, ett modifierat socker. Chitin är också en viktig komponent i svampers cellväggar; svampar är varken djur eller växter och utgör ett eget rike inom domänen Eukarya.