DISACCHARIDES: ลักษณะโครงสร้างตัวอย่างฟังก์ชัน - ชีววิทยา - 2026

disaccharidesคาร์โบไฮเดรตซึ่ง จะ เรียกว่าน้ำตาลคู่ พวกมันมีหน้าที่สำคัญในการรับประทานอาหารของมนุษย์เป็นแหล่งพลังงานหลัก สิ่งเหล่านี้อาจมาจากพืชผักเช่นซูโครสของอ้อยและมอลโตสที่มีอยู่และจากสัตว์เช่นแลคโตสที่มีอยู่ในนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นต้น

คาร์โบไฮเดรตหรือน้ำตาลเป็นสิ่งที่เรียกว่าคาร์โบไฮเดรตหรือคาร์โบไฮเดรตซึ่งเป็นสารที่ละลายน้ำได้ประกอบด้วยคาร์บอนออกซิเจนและไฮโดรเจนโดยมีสูตรเคมีทั่วไป (CH2O) n.

การแสดงโครงสร้างของไดแซคคาไรด์แลคโตส (ที่มา: Telliott จาก English Wikipedia ผ่าน Wikimedia Commons)

คาร์โบไฮเดรตเป็นสารอินทรีย์ที่มีอยู่มากที่สุดในธรรมชาติและมีอยู่ในพืชทุกชนิด เซลลูโลสที่ประกอบเป็นโครงสร้างของผนังเซลล์พืชเป็นคาร์โบไฮเดรตเช่นเดียวกับแป้งในธัญพืชและพืชหัว

นอกจากนี้ยังพบในเนื้อเยื่อของสัตว์ทุกชนิดเช่นเลือดและนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็น: (1) โมโนแซ็กคาไรด์ซึ่งไม่สามารถไฮโดรไลซ์เป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวได้ (2) ในไดแซ็กคาไรด์ซึ่งเมื่อไฮโดรไลซ์จะทำให้เกิดโมโนแซ็กคาไรด์สองตัว (3) ในโอลิโกแซ็กคาไรด์ซึ่งให้โมโนแซ็กคาไรด์ 3-10 ชิ้นโดยการไฮโดรไลซิสและ (4) ในโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งการไฮโดรไลซิสทำให้เกิดโมโนแซ็กคาไรด์มากกว่า 10 ชนิด

แป้งเซลลูโลสและไกลโคเจนเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ ไดแซ็กคาไรด์ที่มีความสำคัญทางสรีรวิทยาในมนุษย์และสัตว์อื่น ๆ ได้แก่ ซูโครสมอลโตสและแลคโตส

ลักษณะและโครงสร้าง

ในฐานะคาร์โบไฮเดรตไดแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยคาร์บอนออกซิเจนและไฮโดรเจน โดยทั่วไปออกซิเจนและไฮโดรเจนในโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตส่วนใหญ่จะมีสัดส่วนเดียวกันกับที่อยู่ในน้ำนั่นคือสำหรับออกซิเจนทุกตัวจะมีไฮโดรเจนสองตัว

นั่นคือเหตุผลที่เรียกว่า "คาร์โบไฮเดรดหรือคาร์โบไฮเดรด" ในทางเคมีคาร์โบไฮเดรตสามารถกำหนดเป็นอัลดีไฮด์ polyhydroxylated (R-CHO) หรือคีโตน (R-CO-R)

อัลดีไฮด์และคีโตนมีหมู่คาร์บอนิล (C = O) ในอัลดีไฮด์กลุ่มนี้ติดอยู่กับไฮโดรเจนอย่างน้อยหนึ่งตัวและในคีโตนกลุ่มคาร์บอนิลนี้ไม่ติดกับไฮโดรเจน

ไดแซ็กคาไรด์เป็นโมโนแซ็กคาไรด์สองตัวที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก

ไดแซ็กคาไรด์เช่นมอลโตสซูโครสและแลคโตสเมื่อได้รับความร้อนด้วยกรดเจือจางหรือโดยการกระทำของเอนไซม์ไฮโดรไลซ์และก่อให้เกิดส่วนประกอบของโมโนแซคคาไรด์ ซูโครสก่อให้เกิดกลูโคสและฟรุกโตสโดยมอลโตสจะให้น้ำตาลกลูโคสและแลคโตส 2 ชนิดเป็นกาแลคโตสและกลูโคส

ตัวอย่าง

Saccharose

ซูโครสเป็นน้ำตาลที่มีมากที่สุดในธรรมชาติและประกอบด้วยน้ำตาลกลูโคสและฟรุกโตสโมโนแซ็กคาไรด์ .. พบได้ในน้ำผลไม้ของพืชเช่นบีทรูทอ้อยข้าวฟ่างสับปะรดเมเปิ้ลและในระดับน้อยกว่าใน ผลไม้สุกและน้ำผักหลายชนิด ไดแซคคาไรด์นี้หมักได้ง่ายโดยการกระทำของยีสต์

แล็กโตส

แลคโตสหรือน้ำตาลนมประกอบด้วยกาแลคโตสและกลูโคส นมแม่มีแลคโตสสูงและให้สารอาหารสำหรับทารก

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่สามารถย่อยแลคโตสได้เมื่อเป็นทารกเท่านั้นและพวกมันจะสูญเสียความสามารถนี้ไปเมื่อโตเต็มที่ ในความเป็นจริงมนุษย์ที่สามารถย่อยผลิตภัณฑ์นมได้ในวัยผู้ใหญ่มีการกลายพันธุ์ที่ทำให้สามารถทำเช่นนั้นได้

ด้วยเหตุนี้ผู้คนจำนวนมากจึงแพ้แลคโตส มนุษย์เช่นเดียวกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ ไม่มีความสามารถในการย่อยแลคโตสในวัยเด็กจนกระทั่งการกลายพันธุ์นี้เกิดขึ้นในประชากรบางกลุ่มเมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อน

ปัจจุบันจำนวนผู้ที่แพ้แลคโตสแตกต่างกันไปในแต่ละกลุ่มประชากรตั้งแต่ 10% ในยุโรปเหนือถึง 95% ในบางส่วนของแอฟริกาและเอเชีย อาหารแบบดั้งเดิมของวัฒนธรรมที่แตกต่างกันสะท้อนให้เห็นถึงจำนวนผลิตภัณฑ์นมที่บริโภค

มอลโตส

มอลโตสประกอบด้วยกลูโคสสองหน่วยและเกิดขึ้นเมื่อเอนไซม์อะไมเลสไฮโดรไลซ์แป้งที่มีอยู่ในพืช ในกระบวนการย่อยอาหารอะไมเลสที่ทำน้ำลายและอะไมเลสในตับอ่อน (อะไมโลเปปซิน) จะสลายแป้งทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ขั้นกลางที่เป็นมอลโตส

ไดแซคคาไรด์นี้มีอยู่ในน้ำเชื่อมน้ำตาลข้าวโพดน้ำตาลมอลต์และข้าวบาร์เลย์ที่แตกหน่อและสามารถหมักได้ง่ายโดยการกระทำของยีสต์

Trehalose

Trehalose ประกอบด้วยโมเลกุลของน้ำตาลกลูโคสสองโมเลกุลเช่นมอลโตส แต่โมเลกุลเชื่อมโยงต่างกัน พบได้ในพืชเชื้อราและสัตว์บางชนิดเช่นกุ้งและแมลง

น้ำตาลในเลือดของแมลงหลายชนิดเช่นผึ้งตั๊กแตนและผีเสื้อประกอบด้วยทรีฮาโลส พวกเขาใช้มันเป็นโมเลกุลกักเก็บที่มีประสิทธิภาพซึ่งให้พลังงานอย่างรวดเร็วสำหรับการบินเมื่อมันพังทลาย

Chitobiosa

ประกอบด้วยกลูโคซามีนสองโมเลกุลที่เชื่อมโยงกัน โครงสร้างคล้ายกับเซลโลไบโอสมากยกเว้นว่ามีหมู่ N-acetylamino โดยที่ cellobiose มีกลุ่มไฮดรอกซิล

พบในแบคทีเรียบางชนิดและใช้ในการวิจัยทางชีวเคมีเพื่อศึกษาการทำงานของเอนไซม์

นอกจากนี้ยังพบในไคตินซึ่งเป็นผนังของเชื้อราแมลงนอกโครงกระดูกสัตว์ขาปล้องและกุ้งและยังพบได้ในปลาและสัตว์จำพวกปลาหมึกเช่นปลาหมึกยักษ์และปลาหมึก

เซลโลไบโอส (กลูโคส + กลูโคส)

Cellobiose เป็นผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายเซลลูโลสหรือวัสดุที่อุดมด้วยเซลลูโลสเช่นกระดาษหรือฝ้าย เกิดจากการรวมโมเลกุลเบต้า - กลูโคสสองโมเลกุลโดยพันธะβ (1 → 4)

แลคโตโลส (กาแลคโตส + ฟรุกโตส)

แลคโตโลสเป็นน้ำตาลสังเคราะห์ (เทียม) ที่ร่างกายไม่ดูดซึม แต่จะแตกตัวในลำไส้ใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์ที่ดูดซับน้ำในลำไส้ใหญ่จึงทำให้อุจจาระนิ่มลง การใช้งานหลักคือการรักษาอาการท้องผูก

นอกจากนี้ยังใช้เพื่อลดระดับแอมโมเนียในเลือดของผู้ที่เป็นโรคตับเนื่องจากแลคโตโลสดูดซับแอมโมเนียในลำไส้ใหญ่ (กำจัดออกจากร่างกาย)

Isomaltose (กลูโคส + กลูโคส Isomaltase)

Trehalulose เป็นน้ำตาลเทียมซึ่งเป็นไดแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยกลูโคสและฟรุกโตสที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิกอัลฟา (1-1)

ผลิตขึ้นในระหว่างการผลิตไอโซมอลทูโลสจากซูโครส ในเยื่อบุของลำไส้เล็ก isomaltase เอนไซม์จะสลายทรีฮาลูโลสเป็นกลูโคสและฟรุกโตสซึ่งจะถูกดูดซึมในลำไส้เล็ก Trehalulose มีฤทธิ์ต่ำในการทำให้ฟันผุ

Chitobiosa

เป็นหน่วยทำซ้ำของไดแซ็กคาไรด์ในไคตินซึ่งแตกต่างจากเซลโลไบโอสเฉพาะเมื่อมีหมู่ N-acetylamino บนคาร์บอน -2 แทนกลุ่มไฮดรอกซิล อย่างไรก็ตามรูปแบบที่ไม่มีอะซิทิเลตมักเรียกอีกอย่างว่าไคโตไบโอส

lactitol

เป็นแอลกอฮอล์ที่มีลักษณะเป็นผลึก C12H24O11 ที่ได้จากการเติมไฮโดรเจนของแลคโตส เป็นสารอะนาลอกไดแซคคาไรด์ของแลคทูโลสใช้เป็นสารให้ความหวาน นอกจากนี้ยังเป็นยาระบายและใช้ในการรักษาอาการท้องผูก

Turanose

สารประกอบอินทรีย์ที่ช่วยลดไดแซ็กคาไรด์ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งคาร์บอนโดยแบคทีเรียและเชื้อรา

Melibiosa

น้ำตาลไดแซคคาไรด์ (C12H22O11) เกิดจากการไฮโดรไลซิสบางส่วนของราฟฟิโนส

Xylobiose

ไดแซคคาไรด์ประกอบด้วยสารตกค้างสองไซโลส

ที่หอบ

ไดแซ็กคาไรด์ที่มีอยู่ในโซโฟโรลิปิด

Gentiobiosa

Gentiobiose เป็นไดแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วย D- กลูโคสสองหน่วยที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิกชนิดβ (1 → 6) Gentiobiose มีไอโซเมอร์หลายชนิดที่แตกต่างกันตามลักษณะของพันธะไกลโคซิดิกที่เชื่อมต่อกลูโคสทั้งสองหน่วย

Leucrose

เป็นไกลโคซิลฟรุคโตสประกอบด้วยกากα-D-glucopyranosyl ที่เชื่อมโยงกับ D-fructopyranose ผ่านพันธะ (1 → 5) ไอโซเมอร์ของซูโครส

กิจวัตรประจำวัน

เป็นไดแซคคาไรด์ที่มีอยู่ในไกลโคไซด์

แคโรลินีไซด์ก

โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่มีโมโนแซ็กคาไรด์สองหน่วยเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก

การดูดซึม

ในมนุษย์ไดแซ็กคาไรด์หรือโพลีแซ็กคาไรด์ที่รับประทานเข้าไปเช่นแป้งและไกลโคเจนจะถูกไฮโดรไลซ์และดูดซึมเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ในลำไส้เล็ก โมโนแซ็กคาไรด์ที่รับประทานเข้าไปจะถูกดูดซึมเช่นนี้

ตัวอย่างเช่นฟรุกโตสจะแพร่กระจายอย่างอดทนเข้าไปในเซลล์ลำไส้และส่วนใหญ่จะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสก่อนเข้าสู่กระแสเลือด

แลคเตสมอลเตสและซูโครสเป็นเอนไซม์ที่อยู่ที่ขอบด้านข้างของเซลล์ของลำไส้เล็กซึ่งรับผิดชอบในการย่อยแลคโตสมอลโตสและซูโครสตามลำดับ

แลคเตสผลิตโดยทารกแรกเกิด แต่ในบางประชากรจะไม่สังเคราะห์โดย enterocyte ในช่วงวัยผู้ใหญ่อีกต่อไป

อันเป็นผลมาจากการไม่มีแลคเตสแลคโตสยังคงอยู่ในลำไส้และลากน้ำโดยการออสโมซิสไปยังลำไส้ของลำไส้เมื่อถึงลำไส้ใหญ่แลคโตสจะถูกย่อยสลายโดยการหมักโดยแบคทีเรียในระบบทางเดินอาหารด้วยการผลิต CO2 และกรดต่างๆ เมื่อบริโภคนมการรวมกันของน้ำและ CO2 ทำให้เกิดอาการท้องร่วงและเรียกว่าการแพ้แลคโตส

กลูโคสและกาแลคโตสถูกดูดซึมโดยกลไกการขึ้นกับโซเดียมทั่วไป ประการแรกมีการขนส่งโซเดียมที่ใช้งานอยู่ซึ่งจะกำจัดโซเดียมออกจากเซลล์ลำไส้โดยผ่านเยื่อบุข้างในเลือด สิ่งนี้จะลดความเข้มข้นของโซเดียมภายในเซลล์ลำไส้ซึ่งจะสร้างการไล่ระดับโซเดียมระหว่างลูเมนของลำไส้และภายในของเอนเทอโรไซต์

เมื่อสร้างการไล่ระดับสีนี้จะได้รับแรงที่จะขับโซเดียมพร้อมกับกลูโคสหรือกาแลคโตสเข้าสู่เซลล์ ในผนังของลำไส้เล็กจะมี Na + / glucose, Na + / galactose cotransporter (ตัวตรวจจับ) ซึ่งขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของโซเดียมในการป้อนน้ำตาลกลูโคสหรือกาแลคโตส

ยิ่งความเข้มข้นของ Na + ในลูเมนของระบบทางเดินอาหารสูงขึ้นการไหลเข้าของกลูโคสหรือกาแลคโตสก็จะมากขึ้น ถ้าไม่มีโซเดียมหรือความเข้มข้นของมันในลูเมนของหลอดต่ำมากทั้งกลูโคสและกาแลคโตสจะไม่ถูกดูดซึมอย่างเพียงพอ

ตัวอย่างเช่นในแบคทีเรียเช่น E. Coli ซึ่งโดยปกติได้รับพลังงานจากกลูโคสในกรณีที่ไม่มีคาร์โบไฮเดรตนี้อยู่ในอาหารพวกเขาสามารถใช้แลคโตสได้และด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงสังเคราะห์โปรตีนที่รับผิดชอบในการขนส่งแลคโตสที่เรียกว่า lactose permease จึงเข้าสู่ แลคโตสโดยไม่ผ่านการไฮโดรไลซ์ก่อนหน้านี้

คุณสมบัติ

ไดแซ็กคาไรด์ที่กินเข้าไปจะเข้าสู่ร่างกายของสัตว์ที่กินพวกมันเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ ในร่างกายมนุษย์ส่วนใหญ่อยู่ในตับแม้ว่ามันจะเกิดขึ้นในอวัยวะอื่น ๆ แต่โมโนแซ็กคาไรด์เหล่านี้จะรวมอยู่ในห่วงโซ่การเผาผลาญของการสังเคราะห์หรือการเร่งปฏิกิริยาตามความจำเป็น

ผ่านการสลายตัว (สลาย) คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้มีส่วนร่วมในการผลิต ATP ในกระบวนการสังเคราะห์พวกเขามีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โพลีแซ็กคาไรด์เช่นไกลโคเจนและก่อตัวเป็นพลังงานสำรองที่มีอยู่ในตับในกล้ามเนื้อโครงร่างและในอวัยวะอื่น ๆ

พวกเขายังมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ไกลโคโปรตีนและไกลโคลิปิดจำนวนมากโดยทั่วไป

แม้ว่าไดแซ็กคาไรด์เช่นเดียวกับคาร์โบไฮเดรตที่กินเข้าไปทั้งหมดสามารถเป็นแหล่งพลังงานสำหรับมนุษย์และสัตว์ได้ แต่พวกมันมีส่วนร่วมในหน้าที่อินทรีย์หลายอย่างโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์และไกลโคโปรตีน

ตัวอย่างเช่นกลูโคซามีนเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของกรดไฮยาลูโรนิกและเฮปาริน

แลคโตสและอนุพันธ์

แลคโตสที่มีอยู่ในนมและอนุพันธ์เป็นแหล่งที่สำคัญที่สุดของกาแลคโตส กาแลคโตสมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของ cerebrosides, gangliosides และ mucoproteins ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท

แลคโตสและน้ำตาลอื่น ๆ ในอาหารช่วยส่งเสริมการพัฒนาของพืชในลำไส้ซึ่งจำเป็นต่อการย่อยอาหาร

กาแลคโตสยังมีส่วนร่วมในระบบภูมิคุ้มกันเนื่องจากเป็นหนึ่งในส่วนประกอบของกลุ่ม ABO ในผนังเซลล์เม็ดเลือดแดง

กลูโคสซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการย่อยแลคโตสซูโครสหรือมอลโตสสามารถเข้าสู่ร่างกายไปสู่เส้นทางการสังเคราะห์เพนโทสโดยเฉพาะการสังเคราะห์ไรโบสที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก

ในพืช

ในพืชชั้นสูงส่วนใหญ่ไดแซ็กคาไรด์ถูกสังเคราะห์จากไตรโอสฟอสเฟตจากวงจรการลดคาร์บอนสังเคราะห์ด้วยแสง

พืชเหล่านี้สังเคราะห์ซูโครสเป็นหลักและขนส่งจากไซโทซอลไปยังรากเมล็ดและใบอ่อนนั่นคือไปยังพื้นที่ของพืชที่ไม่ได้ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นหลัก

ดังนั้นซูโครสที่สังเคราะห์โดยวัฏจักรการลดคาร์บอนสังเคราะห์ด้วยแสงและที่เกิดจากการย่อยสลายของแป้งที่สังเคราะห์โดยการสังเคราะห์ด้วยแสงและสะสมในคลอโรพลาสต์จึงเป็นแหล่งพลังงานในเวลากลางคืนสองแหล่งสำหรับพืช

หน้าที่ที่เป็นที่รู้จักอีกประการหนึ่งของไดแซ็กคาไรด์บางชนิดโดยเฉพาะมอลโตสคือการมีส่วนร่วมในกลไกการส่งสัญญาณทางเคมีไปยังมอเตอร์แฟลเจลลัมของแบคทีเรียบางชนิด

ในกรณีนี้มอลโตสจะจับกับโปรตีนก่อนจากนั้นคอมเพล็กซ์นี้จะจับกับตัวแปลงสัญญาณ อันเป็นผลมาจากการผูกนี้สัญญาณภายในเซลล์จะถูกสร้างขึ้นเพื่อส่งไปยังกิจกรรมมอเตอร์ของแฟลเจลลัม

อ้างอิง

1. Alberts, B. , Dennis, B. , Hopkin, K. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , … Walter, P. (2004). ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group
2. ฟ็อกซ์ SI (2549). สรีรวิทยาของมนุษย์ (ฉบับที่ 9) นิวยอร์กสหรัฐอเมริกา: McGraw-Hill Press
3. Guyton, A. , & Hall, J. (2006). ตำราสรีรวิทยาการแพทย์ (ฉบับที่ 11) Elsevier Inc.
4. Murray, R. , Bender, D. , Botham, K. , Kennelly, P. , Rodwell, V. , & Weil, P. (2009) ชีวเคมีในภาพประกอบของ Harper (28th ed.) การแพทย์ McGraw-Hill
5. Rawn, JD (1998). ชีวเคมี. เบอร์ลิงตันแมสซาชูเซตส์: Neil Patterson Publishers