ทรีฮาโลเป็นไดแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยสองกลูโคสα-D-พบในแมลงเชื้อราและจุลินทรีย์ แต่ที่ไม่สามารถสังเคราะห์โดยสัตว์มีกระดูกสันหลัง เช่นเดียวกับซูโครสเป็นไดแซ็กคาไรด์ที่ไม่ลดปริมาณและสามารถสร้างผลึกธรรมดาได้
Trehalose เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีพลังให้ความหวานเพียงเล็กน้อยละลายได้ในน้ำและใช้เป็นแหล่งพลังงานและสำหรับการสร้างโครงกระดูกภายนอกของไคตินในแมลงหลายชนิด มันเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ของแมลงและจุลินทรีย์ต่างๆที่สังเคราะห์มันขึ้นมา
การเป็นตัวแทนของ Haworth สำหรับ Trehalose (ที่มา: Fvasconcellos 18:56, 17 เมษายน 2550 (UTC) ผ่าน Wikimedia Commons)
ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเป็นสารให้ความคงตัวและความชื้น มีอยู่ในน้ำอ้อยเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นหลังจากการตัดอ้อยและมีความเสถียรโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อความร้อนและตัวกลางที่เป็นกรด
ในลำไส้ของมนุษย์อันเป็นผลมาจากเอนไซม์ทรีฮาเลส (มีอยู่ในวิลลีของลำไส้เล็ก) ทรีฮาโลสจะถูกย่อยสลายเป็นกลูโคสซึ่งจะถูกดูดซึมพร้อมกับโซเดียม การไม่มีทรีฮาเลสก่อให้เกิดการแพ้ของเห็ด
ลักษณะและโครงสร้าง
Trehalose ได้รับการอธิบายครั้งแรกโดย Wiggers ในปีพ. ศ. 2375 ว่าเป็นน้ำตาลที่ไม่รู้จักที่มีอยู่ใน "ergot of rye" (Claviceps purpurea) ซึ่งเป็นเชื้อราที่มีพิษ
ต่อมา Berthelot พบมันในรังของด้วงชื่อ Larinus Maculata หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า trehala ดังนั้นชื่อจึงมาจากทรีฮาโลส
Trehalose (α-D-glucopyranosyl α-D-glucopyranoside) เป็นไดแซ็กคาไรด์ที่ไม่ช่วยลดซึ่งมีการตกค้างของ D-glucoses สองตัวเข้าด้วยกันโดยใช้ไฮโดรเจนที่ผิดปกติ Trehalose กระจายอยู่ทั่วไปในพืชยีสต์แมลงเชื้อราและแบคทีเรีย แต่ไม่พบในสัตว์มีกระดูกสันหลัง
ไคตินในโครงกระดูกภายนอกของแมลงถูกสร้างขึ้นจาก UDP-N-acetyl-glucosamine โดยการกระทำของไกลโคซิลทรานสเฟอเรสที่เรียกว่าไคตินซินเทเทส ในแมลง UDP-N-acetyl-glucosamine สังเคราะห์จากทรีฮาโลส
การสังเคราะห์
มีห้าเส้นทางหลักสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของทรีฮาโลสซึ่งสามทางที่พบมากที่สุด
ครั้งแรกอธิบายไว้ในยีสต์และเกี่ยวข้องกับการควบแน่นของ UDP-glucose และ glucose 6-phosphate โดย glucosyltransferase trehalose 6-phosphate synthetase เพื่อผลิต trehalose 6-phosphate และ hydrolyze phosphoric acid esters โดย trehalose 6-phosphate phosphatase
เส้นทางที่สองได้รับการอธิบายเป็นครั้งแรกในชนิดของสกุล Pimelobacter และเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของมอลโตสเป็นทรีฮาโลสซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ทรีฮาโลสซินเทเทสซึ่งเป็นทรานส์กลูโคซิเดส
เส้นทางที่สามได้รับการอธิบายในประเภทของโปรคาริโอตที่แตกต่างกันและเกี่ยวข้องกับการไอโซเมอไรเซชันและการไฮโดรไลซิสของกากมอลโตสเทอร์มินัลของมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์โดยการทำงานของเอนไซม์หลายชุดเพื่อผลิตทรีฮาโลส
ในขณะที่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ใช้เพียงเส้นทางเดียวในการสร้างทรีฮาโลส mycobacteria และ corynebacteria ใช้ทั้งสามเส้นทางในการสังเคราะห์ทรีฮาโลส
Trehalose ถูกไฮโดรไลซ์โดย glucoside hydrolase ที่เรียกว่า trehalose ในขณะที่สัตว์มีกระดูกสันหลังไม่สังเคราะห์ทรีฮาโลส แต่จะได้รับในลำไส้เมื่อกินเข้าไปและถูกไฮโดรไลซ์โดยทรีฮาโลส
โดยทั่วไปแล้วทรีฮาโลสถูกสังเคราะห์ด้วยเอนไซม์จากสารตั้งต้นของแป้งข้าวโพดด้วยเอนไซม์ malto-oligosyl-trehalose synthetase และ malto-oligosyl-trehalose hydroxylase จาก Arthrobacter Ramosus
คุณสมบัติ
มีการอธิบายหน้าที่ทางชีววิทยาพื้นฐานสามประการสำหรับทรีฮาโลส
1- เป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงาน
2- เป็นตัวป้องกันความเครียด (ความแห้งแล้งดินเค็มความร้อนและความเครียดออกซิเดชั่น)
3- เป็นสัญญาณหรือโมเลกุลควบคุมการเผาผลาญของพืช
เมื่อเทียบกับน้ำตาลอื่น ๆ ทรีฮาโลสมีความสามารถในการทำให้เยื่อและโปรตีนมีเสถียรภาพมากขึ้นจากการขาดน้ำ นอกจากนี้ทรีฮาโลสยังช่วยปกป้องเซลล์จากความเครียดจากออกซิเดชั่นและแคลอรี่
สิ่งมีชีวิตบางชนิดสามารถดำรงอยู่ได้แม้ว่าจะสูญเสียปริมาณน้ำไปถึง 90% และในหลาย ๆ กรณีความสามารถนี้เกี่ยวข้องกับการผลิตทรีฮาโลสจำนวนมาก
ตัวอย่างเช่นภายใต้การคายน้ำอย่างช้าๆไส้เดือนฝอย Aphelenchus avenae จะแปลงน้ำหนักแห้งมากกว่า 20% เป็นทรีฮาโลสและการอยู่รอดของมันเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์น้ำตาลนี้
ความสามารถของทรีฮาโลสในการทำหน้าที่เป็นตัวป้องกัน lipid bilayer ของเยื่อหุ้มเซลล์ดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งช่วยให้เมมเบรนเก็บของเหลวได้ สิ่งนี้ช่วยป้องกันการหลอมรวมและการแยกเฟสของเมมเบรนดังนั้นจึงป้องกันการแตกและการแตกตัว
โครงสร้างของทรีฮาโลสประเภทหอย (หอยสองฝา) ซึ่งเกิดจากวงแหวนน้ำตาลสองวงที่หันหน้าเข้าหากันช่วยปกป้องโปรตีนและการทำงานของเอนไซม์หลายชนิด Trehalose สามารถสร้างโครงสร้างแก้วที่ไม่เป็นผลึกภายใต้สภาวะการคายน้ำ
Trehalose เป็นไดแซ็กคาไรด์ที่กระจายอยู่ทั่วไปที่สำคัญนอกจากนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของโอลิโกแซ็กคาไรด์จำนวนมากที่มีอยู่ในพืชและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง
เป็นคาร์โบไฮเดรตหลักในเม็ดเลือดแดงของแมลงและถูกบริโภคอย่างรวดเร็วในกิจกรรมที่รุนแรงเช่นการบิน
หน้าที่ในอุตสาหกรรม
ในอุตสาหกรรมอาหารใช้เป็นสารให้ความคงตัวและทำให้เปียกสามารถพบได้ในเครื่องดื่มนมปรุงแต่งชาเย็นผลิตภัณฑ์จากปลาแปรรูปหรือผลิตภัณฑ์ผง นอกจากนี้ยังมีการใช้งานในอุตสาหกรรมยา
ใช้เพื่อป้องกันอาหารแช่แข็งและมีความเสถียรต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพื่อป้องกันการเปลี่ยนสีเข้มของเครื่องดื่ม นอกจากนี้ยังใช้เพื่อระงับกลิ่น
เนื่องจากมีพลังในการให้ความชุ่มชื้นที่ดีเยี่ยมและมีหน้าที่ในการปกป้องโปรตีนจึงรวมอยู่ในผลิตภัณฑ์หลายชนิดที่มีไว้สำหรับการดูแลผิวและเส้นผม
โดยทั่วไปแล้วยังใช้เป็นสารให้ความหวานเพื่อทดแทนน้ำตาลในขนมและเบเกอรี่ช็อกโกแลตและเครื่องดื่มแอลกอฮอล์
ฟังก์ชันทางชีววิทยาทดลอง
ในสัตว์ทดลองการศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าทรีฮาโลสสามารถกระตุ้นยีน (aloxe 3) ที่ช่วยเพิ่มความไวของอินซูลินลดระดับน้ำตาลในตับและเพิ่มการเผาผลาญไขมัน งานวิจัยนี้ดูเหมือนจะแสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาในอนาคตสำหรับการรักษาโรคอ้วนไขมันในตับและโรคเบาหวานประเภท II
ผลงานอื่น ๆ แสดงให้เห็นถึงประโยชน์บางประการของการใช้ทรีฮาโลสในสัตว์ทดลองเช่นการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของมาโครฟาจเพื่อลดคราบไขมันและทำให้ "ทำความสะอาดหลอดเลือด"
ข้อมูลเหล่านี้มีความสำคัญมากเนื่องจากจะช่วยให้ในอนาคตมีอิทธิพลต่อการป้องกันโรคหัวใจและหลอดเลือดที่พบบ่อยได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อ้างอิง
- Crowe, J. , Crowe, L. , & Chapman, D. (1984). การเก็บรักษาเยื่อในสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้น้ำ: บทบาทของทรีฮาโลส วิทยาศาสตร์, 223 (4637), 701–703.
- Elbein, A. , Pan, Y. , Pastuszak, I. , & Carroll, D. (2003). ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับทรีฮาโลส: โมเลกุลมัลติฟังก์ชั่น Glycobiology, 13 (4), 17–27.
- ฟินช์พี (2542). คาร์โบไฮเดรต: โครงสร้างการสังเคราะห์และพลวัต ลอนดอนสหราชอาณาจักร: Springer-Science + Business Media, BV
- สติ๊ก, อาร์. (2544). คาร์โบไฮเดรต โมเลกุลแห่งชีวิตที่หอมหวาน สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Stick, R. , & Williams, S. (2009). คาร์โบไฮเดรต: โมเลกุลสำคัญของชีวิต (2nd ed.) เอลส์