กลูแคนอาจเป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีอยู่มากที่สุดในชีวมณฑล ส่วนใหญ่ประกอบเป็นผนังเซลล์ของแบคทีเรียพืชยีสต์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ บางชนิดเป็นสารสำรองของสัตว์มีกระดูกสันหลัง
กลูแคนทั้งหมดประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์ชนิดหนึ่งที่ทำซ้ำ: กลูโคส อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้สามารถพบได้ในหลากหลายรูปแบบและมีฟังก์ชั่นที่หลากหลาย
ตัวอย่างของพันธบัตรทั่วไปใน B-glucans (ที่มา: Jatlas2 / โดเมนสาธารณะผ่าน Wikimedia Commons)
ชื่อกลูแคนมีต้นกำเนิดหลักมาจากคำภาษากรีก "ไกลกี้" ซึ่งแปลว่า "หวาน" หนังสือเรียนบางเล่มกล่าวถึงกลูแคนว่าเป็นโพลีเมอร์ที่ไม่ใช่เซลลูโลสซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลของกลูโคสที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะβ 1-3 (เมื่อพูดว่า“ ไม่ใช่เซลลูโลส” กลุ่มที่เป็นส่วนหนึ่งของผนังเซลล์ของพืชจะไม่รวมอยู่ในกลุ่มนี้) .
อย่างไรก็ตามโพลีแซ็กคาไรด์ทั้งหมดที่ประกอบด้วยกลูโคสรวมทั้งที่ประกอบเป็นผนังเซลล์ของพืชสามารถจัดเป็นกลูแคน
กลูแคนหลายชนิดเป็นสารประกอบกลุ่มแรกที่แยกออกจากสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันเพื่อศึกษาผลทางสรีรวิทยาที่มีต่อสัตว์มีกระดูกสันหลังโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
โครงสร้าง
Glycans มีองค์ประกอบที่ค่อนข้างเรียบง่ายแม้จะมีความหลากหลายและความซับซ้อนของโครงสร้างที่สามารถพบได้ในธรรมชาติ ทั้งหมดเป็นโพลีเมอร์กลูโคสขนาดใหญ่ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะกลูโคซิดิกพันธะที่พบบ่อยที่สุดคือα (1-3), β (1-3) และβ (1-6)
น้ำตาลเหล่านี้เช่นเดียวกับแซคคาไรด์ทั้งหมดที่มีกลูโคสเป็นฐานประกอบด้วยอะตอม 3 ประเภท ได้แก่ คาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H) และออกซิเจน (O) ซึ่งก่อให้เกิดโครงสร้างแบบวัฏจักรที่สามารถรวมเข้าด้วยกันได้ ใช่สร้างโซ่
กลูแคนส่วนใหญ่ประกอบด้วยโซ่ตรง แต่กิ่งก้านที่มีอยู่เชื่อมโยงกับสิ่งเหล่านี้ผ่านพันธะกลูโคซิดิกของชนิดα (1-4) หรือα (1-4) ร่วมกับพันธะα (1-6)
สิ่งสำคัญคือต้องพูดถึงว่ากลูแคนส่วนใหญ่ที่มีพันธะ“ α” ถูกใช้โดยสิ่งมีชีวิตเป็นแหล่งพลังงานกล่าวคือการเผาผลาญ
กลูแคนที่มีพันธะ“ β” ในสัดส่วนสูงสุดเป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีโครงสร้างมากกว่า สิ่งเหล่านี้มีโครงสร้างที่แข็งกว่าและทำลายได้ยากกว่าด้วยการกระทำทางกลหรือเอนไซม์ดังนั้นจึงไม่ได้ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานและคาร์บอนเสมอไป
ประเภทของกลูแคน
โมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้แตกต่างกันไปตามการกำหนดค่าความผิดปกติของหน่วยกลูโคสที่ประกอบขึ้น ตำแหน่งประเภทและจำนวนสาขาที่เข้าร่วม ทุกสายพันธุ์แบ่งออกเป็นสามประเภทของกลูแคน:
- β-glucans (เซลลูโลสไลเคนนีนไซโมซานหรือไซโมซาน ฯลฯ )
โครงสร้างทางเคมีของไซโมซาน
- α, β-glucans
- α-glucans (ไกลโคเจนแป้งเดกซ์แทรน ฯลฯ )
โครงสร้างทางเคมีของเดกซ์แทรน
α, β-Glucans มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า "กลูแคนผสม" เนื่องจากมันรวมพันธะกลูโคซิดิกประเภทต่างๆเข้าด้วยกัน พวกมันมีโครงสร้างที่ซับซ้อนที่สุดภายในคาร์โบไฮเดรตและโดยทั่วไปมีโครงสร้างที่ยากที่จะแยกออกเป็นโซ่คาร์โบไฮเดรตขนาดเล็ก
โดยทั่วไปกลูแคนมีสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงโดยมีค่าที่แตกต่างกันไประหว่างหลายพันถึงล้านดาลตัน
ลักษณะของกลูแคน
กลูแคนทั้งหมดมีโมเลกุลของกลูโคสมากกว่า 10 โมเลกุลที่เชื่อมโยงกันและที่พบได้บ่อยที่สุดคือการพบว่าสารประกอบเหล่านี้เกิดจากกลูโคสที่ตกค้างหลายร้อยหรือหลายพันชิ้นรวมกันเป็นสายโซ่เดียว
กลูแคนแต่ละชนิดมีลักษณะพิเศษทางกายภาพและทางเคมีซึ่งแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและสภาพแวดล้อมที่พบ
เมื่อกลูแคนได้รับการทำให้บริสุทธิ์พวกเขาจะไม่มีสีกลิ่นหรือรสชาติแม้ว่าการทำให้บริสุทธิ์จะไม่แม่นยำเท่าที่จะได้โมเลกุลเดี่ยวที่แยกได้เพียงโมเลกุลเดียวและพวกมันจะถูกหาปริมาณและศึกษา "โดยประมาณ" เสมอเนื่องจากไอโซเลตประกอบด้วยโมเลกุลที่แตกต่างกันหลายโมเลกุล
Glycans สามารถพบได้ในรูปแบบ homo- หรือ heteroglycans
- โฮโมไกลแคนประกอบด้วยความผิดปกติของกลูโคสเพียงชนิดเดียว
- Heteroglycans ประกอบด้วยความผิดปกติของกลูโคสที่แตกต่างกัน
เป็นเรื่องปกติที่เฮเทอโรไกลแคนเมื่อละลายในน้ำจะก่อตัวเป็นสารแขวนลอยคอลลอยด์ (ละลายได้ง่ายกว่าหากได้รับความร้อน) ในบางกรณีการให้ความร้อนจะทำให้เกิดโครงสร้างและ / หรือเจลตามสั่ง
การรวมกันระหว่างสิ่งตกค้างที่เป็นโครงสร้างหลักของกลูแคน (โพลีเมอร์) เกิดขึ้นเนื่องจากพันธะกลูโคซิดิก อย่างไรก็ตามโครงสร้างจะเสถียรผ่านปฏิกิริยา "ไฮโดรสแตติก" และพันธะไฮโดรเจนสองสามตัว
ตัวอย่างการจับกับไกลโคซิดิกใน Glycogen (ที่มา: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain ผ่าน Wikimedia Commons)
คุณสมบัติ
กลูแคนเป็นโครงสร้างที่หลากหลายมากสำหรับเซลล์ที่มีชีวิต ตัวอย่างเช่นในพืชการรวมกันของพันธะβ (1-4) ระหว่างโมเลกุลของกลูโคสทำให้เกิดความแข็งแกร่งอย่างมากกับผนังเซลล์ของเซลล์แต่ละเซลล์ซึ่งก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าเซลลูโลส
โครงสร้างเซลลูโลส (ที่มา: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
เช่นเดียวกับในพืชในแบคทีเรียและเชื้อราเครือข่ายของเส้นใยกลูแคนแสดงถึงโมเลกุลที่ประกอบเป็นผนังเซลล์แข็งที่ปกป้องเยื่อหุ้มพลาสมาและไซโตซอลที่พบภายในเซลล์
ในสัตว์มีกระดูกสันหลังโมเลกุลสำรองหลักคือไกลโคเจน นี่คือกลูแคนที่เกิดจากกากน้ำตาลกลูโคสจำนวนมากที่เชื่อมโยงกันซ้ำ ๆ จนเกิดเป็นห่วงโซ่ซึ่งแผ่กิ่งก้านไปทั่วโครงสร้าง
โดยทั่วไปแล้วไกลโคเจนจะถูกสังเคราะห์ในตับของสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิดและส่วนหนึ่งจะถูกเก็บไว้ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ
Glycogen ซึ่งเป็น 'แป้ง' ของสัตว์ (ที่มา: Mikael Häggström / โดเมนสาธารณะผ่าน Wikimedia Commons)
ในระยะสั้นกลูแคนไม่เพียง แต่มีหน้าที่โครงสร้างเท่านั้น แต่ยังมีความสำคัญจากมุมมองของการจัดเก็บพลังงาน สิ่งมีชีวิตใด ๆ ที่มีเครื่องมือของเอนไซม์ในการสลายพันธะและแยกโมเลกุลของกลูโคสเพื่อใช้เป็น "เชื้อเพลิง" จะใช้สารประกอบเหล่านี้เพื่อความอยู่รอด
การใช้งานในอุตสาหกรรม
กลูแคนใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารทั่วโลกเนื่องจากมีลักษณะที่แตกต่างกันมากและส่วนใหญ่ไม่มีผลเป็นพิษต่อการบริโภคของมนุษย์
หลายอย่างช่วยให้โครงสร้างของอาหารคงที่โดยการทำปฏิกิริยากับน้ำสร้างอิมัลชันหรือเจลที่ให้ความสอดคล้องกันมากขึ้นในการเตรียมอาหารบางอย่าง ตัวอย่างอาจเป็นแป้งหรือแป้งข้าวโพด
รสชาติเทียมในอาหารมักเป็นผลมาจากการเติมสารให้ความหวานซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยกลูแคน สิ่งเหล่านี้ต้องผ่านสภาวะที่รุนแรงมากหรือเป็นเวลานานกว่าจะสูญเสียผลกระทบ
จุดหลอมเหลวสูงของกลูแคนทั้งหมดทำหน้าที่ปกป้องสารประกอบที่ไวต่ออุณหภูมิต่ำในอาหาร โมเลกุลของน้ำ "sequester" ของกลูแคนและป้องกันไม่ให้เกล็ดน้ำแข็งทำลายโมเลกุลที่ประกอบเป็นส่วนอื่น ๆ ของอาหาร
นอกจากนี้โครงสร้างที่เกิดจากกลูแคนในอาหารยังไม่สามารถเปลี่ยนอุณหภูมิได้กล่าวคือโดยการเพิ่มหรือลดอุณหภูมิภายในอาหารจะสามารถกู้คืนรสชาติและเนื้อสัมผัสได้ในอุณหภูมิที่เหมาะสม
อ้างอิง
- Di Luzio, NR (1985, ธันวาคม). อัปเดตเกี่ยวกับกิจกรรมสร้างภูมิคุ้มกันของกลูแคน ในการสัมมนา Springer in immunopathology (Vol. 8, No. 4, pp. 387-400) Springer-Verlag
- Nelson, DL, & Cox, MM (2015). Lehninger: หลักการทางชีวเคมี
- Novak, M. , & Vetvicka, V. (2009). กลูแคนเป็นตัวปรับการตอบสนองทางชีวภาพ ความผิดปกติของต่อมไร้ท่อเมตาบอลิกและภูมิคุ้มกัน - เป้าหมายของยา (เดิมคือเป้าหมายของยาในปัจจุบัน - ภูมิคุ้มกันโรคต่อมไร้ท่อและการเผาผลาญ), 9 (1), 67-75
- Synytsya, A. , & Novak, M. (2014). การวิเคราะห์โครงสร้างของกลูแคน พงศาวดารเวชศาสตร์การแปล, 2 (2).
- Vetvicka, V. , & Vetvickova, J. (2018). กลูแคนและมะเร็ง: การเปรียบเทียบβ-glucans ที่มีจำหน่ายทั่วไป - ตอนที่ IV การวิจัยต้านมะเร็ง, 38 (3), 1327-1333