다당류

Polysaccharide
베타글루칸 다당류인 셀룰로오스의 3차원 구조
아밀로스는 주로 α(1→4) 결합과 연결된 포도당의 선형 중합체이다.그것은 수천 개의 포도당 단위로 만들어질 수 있다.그것은 녹말의 두 가지 성분 중 하나이고, 다른 하나는 아밀로펙틴이다.

다당류 또는 다탄수화물은 음식에서 발견되는 가장 풍부한 탄수화물이다.그것들은 글리코시드 결합에 의해 결합된 단당류 단위로 구성된 긴 사슬의 고분자 탄수화물이다.이 탄수화물은 아밀라아제 효소를 촉매로 사용하여 물과 반응할 수 있으며, 이는 구성 당(단당 또는 올리고당)을 생성한다.그것들은 선형에서 고도로 분기된 것까지 구조가 다양합니다.예를 들어 녹말, 글리코겐 및 갈락토겐과 같은 저장 다당류와 셀룰로오스 및 키틴과 같은 구조 다당류를 포함한다.

다당류는 종종 매우 이질적이며 반복 단위의 약간의 변화를 포함한다.구조에 따라, 이러한 고분자는 단당 구성 블록과 뚜렷한 특성을 가질 수 있습니다.그것들은 비정질일 수도 있고 물에 [1]녹지 않을 수도 있다.다당류에 있는 모든 단당류가 같은 종류일 때, 다당류는 호모다당류 또는 호모글리칸이라고 불리지만, 하나 이상의 단당류가 존재할 때는 헤테로다당류 또는 [2][3]헤테로글리칸이라고 불린다.

천연 당류는 일반적으로 단당류라고 불리는 단당류라고 불리는 단순 탄수화물로 구성되어 있는데,n 여기서2 n은 3 또는 그 이상이다.단당류의 예로는 머스칼린, 과당, glyceraldehyde이 포도당이다.[4]다당류는 한편, Cx(H2O)y 200에서 2500사이에 어디 x은 보통 큰 번호를 일반적인 공식을 가지고 있다.중합체가 백본의 반복은six-carbon 단당류 흔히 있는 사례에서 일반적으로 40≤ n3000≤,,는 일반적인 공식(C6H10O5)n에, 단순화된다.

경험적으로 다당류는 단당류 단위를 10개 이상 포함하는 반면 올리고당은 단당류 단위를 3~10개 이상 포함하고 있지만, 정확한 컷오프 정도는 관례에 따라 다소 다르다.다당류는 생물학적 고분자의 중요한 종류이다.생물에서 이들의 기능은 보통 구조 또는 저장과 관련이 있다.녹말(포도당의 중합체)은 식물에서 저장 다당류로 사용되며, 아밀로스 및 분기된 아밀로펙틴의 형태로 발견된다.동물에서 구조적으로 유사한 포도당 중합체는 더 조밀하게 분기된 글리코겐으로, 때때로 "동물 녹말"이라고 불립니다.글리코겐의 성질은 움직이는 동물들의 활동적인 삶에 맞는 더 빨리 대사되도록 해줍니다.박테리아에서, 그들은 박테리아 [5]다세포에 중요한 역할을 한다.

셀룰로오스와 키틴은 구조적인 다당류의 한 예이다.셀룰로오스는 식물과 다른 유기체의 세포벽에 사용되며 [6]지구상에서 가장 풍부한 유기 분자로 알려져 있다.종이 및 섬유 산업에서 중요한 역할을 하는 등 많은 용도를 가지고 있으며, 레이온(비스코스 공정을 통해), 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로이드 및 니트로셀룰로오스 생산의 원료로서 사용됩니다.키틴은 비슷한 구조를 가지고 있지만 질소가 함유된 곁가지가 있어 강도가 높아진다.그것은 절지동물 외골격과 일부 균류의 세포벽에서 발견된다.또한 수술용 나사산을 포함하여 여러 용도로 사용됩니다.다당류는 또한 칼로스 또는 라미나린, 크리솔라미나린, 자일란, 아라비녹실란, 마난, 푸코이단 및 갈락토만난도 포함한다.

기능.

구조.

영양 다당류는 일반적인 에너지원입니다.많은 유기체가 쉽게 녹말을 포도당으로 분해할 수 있지만, 대부분의 유기체는 셀룰로오스나 셀룰로오스, 키틴, 아라비녹실란과 같은 다른 다당류들을 대사할 수 없습니다.이러한 탄수화물 유형은 일부 박테리아와 원생체에 의해 대사될 수 있습니다.예를 들어 반추동물과 흰개미는 [7]셀룰로오스를 가공하기 위해 미생물을 사용한다.

비록 이러한 복잡한 다당류가 매우 소화되지 않지만, 그것들은 인간에게 중요한 식단 요소들을 제공합니다.식이 섬유라고 불리는 이 탄수화물들은 다른 이점들 중에서 소화를 돕는다.식이섬유의 주요 작용은 위장관의 내용물을 변화시키고 다른 영양소와 화학물질이 [8][9]흡수되는 방법을 변화시키는 것이다.수용성 섬유는 소장의 담즙산에 결합하여 체내에 들어갈 가능성을 낮춘다; 이것은 혈액 [10]속의 콜레스테롤 수치를 낮춘다.수용성 섬유는 또한 설탕의 흡수를 감소시키고, 식사 후 당 반응을 감소시키며, 혈중 지질 수치를 정상화하고, 대장 내에서 발효되면 광범위한 생리 활동을 하는 부산물로 짧은 사슬 지방산을 생산합니다(아래 설명).불용성 섬유질은 당뇨병 위험 감소와 관련이 있지만, 이것이 발생하는 메커니즘은 [11]알려져 있지 않다.

필수 영양소로 아직 공식적으로 제안되지 않은(2005년 기준) 식이섬유는 식단에 중요한 것으로 간주되고 있으며, 많은 선진국의 규제 당국은 [8][9][12][13]섬유 섭취 증가를 권고하고 있다.

저장 다당류

탄수화물

주요 기사:녹말

녹말은 글루코피라노스 단위가 알파 결합에 의해 결합되는 포도당 중합체이다.그것은 아밀로스(15~20%)와 아밀로펙틴(80~85%)의 혼합물로 구성되어 있다.아밀로스는 수백 개의 포도당 분자로 이루어진 선형 체인으로 구성되고, 아밀로펙틴은 수천 개의 포도당 단위로 이루어진 분기 분자이다. (24~30개의 포도당 단위 각각의 체인은 아밀로펙틴의 단위이다.)녹말은 물에 녹지 않는다.그것들은 알파 연결(당질 결합)을 끊음으로써 소화될 수 있다.인간과 다른 동물들 모두 아밀라아제를 가지고 있어서 녹말을 소화할 수 있다.감자, 쌀, 밀, 옥수수는 인간의 식단에서 녹말의 주요 공급원이다.녹말의 형성은 식물이 [citation needed]포도당을 저장하는 방식이다.

글리코겐

주요 기사:글리코겐

글리코겐은 동물과 곰팡이 세포에서 2차 장기 에너지 저장 역할을 하며, 1차 에너지 저장소는 지방 조직에 있습니다.글리코겐은 주로 간과 근육에 의해 만들어지지만, 뇌와 [14]위에서 글리코겐 형성에 의해서도 만들어질 수 있다.

글리코겐은 식물의 포도당 폴리머인 녹말과 유사하며, 때로는 동물성 [15]녹말이라고 불리기도 하는데, 아밀로펙틴과 유사한 구조를 가지고 있지만 녹말보다 더 광범위하게 분기되고 압축되어 있다.글리코겐은 α(1→4) 글리코사이드 결합과 α(1→6) 결합의 중합체이다.글리코겐은 많은 세포 유형에서 세포질/세포질 과립 형태로 발견되며, 포도당 순환에서 중요한 역할을 한다.글리코겐은 포도당에 대한 갑작스러운 요구를 충족시키기 위해 빠르게 동원될 수 있는 에너지 비축량을 형성하지만, 중성지방보다 [citation needed]덜 작고 에너지 비축량으로 더 즉시 사용할 수 있습니다.

간세포에서 글리코겐은 식사 [16]후 바로 신선한 무게의 8%까지 구성될 수 있습니다.120g)를 구성할 수 있다.간에 저장된 글리코겐만 다른 장기에 접근할 수 있게 할 수 있다.근육에서 글리코겐은 근육량의 1~2%의 낮은 농도에서 발견됩니다.체내에 저장되는 글리코겐의 양은, 특히 근육, 간, 적혈구[17][18][19] 내에 저장되는 글리코겐의 양은 신체 활동, 기초 대사율, 그리고 간헐적 단식과 같은 식습관에 따라 다양합니다.소량의 글리코겐이 신장에서 발견되고, 뇌와 백혈구의 특정 신경교 세포에서 훨씬 더 적은 양이 발견됩니다.자궁은 또한 [16]태아에게 영양을 공급하기 위해 임신 중에 글리코겐을 저장한다.

글리코겐은 포도당 잔기의 분기된 사슬로 구성되어 있다.그것은 간과 근육에 저장되어 있다.

  • 그것은 동물을 위한 에너지 비축량이다.
  • 그것은 동물의 몸에 저장되는 탄수화물의 주요 형태이다.
  • 물에 녹지 않는다.그것은 요오드와 섞이면 갈색으로 변한다.
  • 그것은 또한 가수분해 시 포도당을 생산한다.
  • Schematic 2-D cross-sectional view of glycogen. A core protein of glycogenin is surrounded by branches of glucose units. The entire globular granule may contain approximately 30,000 glucose units.[20]

    글리코겐의 개략적인 2-D 단면도.글리코겐의 핵심 단백질은 포도당 단위의 가지에 둘러싸여 있다.전체 구상 과립은 약 30,000개의 포도당 [20]단위를 포함할 수 있습니다.

  • A view of the atomic structure of a single branched strand of glucose units in a glycogen molecule.

    글리코겐 분자 내 포도당 단위 중 하나의 분기된 가닥의 원자 구조를 나타낸 그림.

갈락토겐

주요 기사: Galactogen

갈락토겐은 갈락토스의 다당류로,[21] 과민성 달팽이와 일부 케노가스트로포다에서 에너지 저장소로 기능합니다.이 다당류는 생식을 배타적으로 하며 암컷 달팽이 생식계의 알부민샘과 [citation needed]난자의 페리비텔린액에서만 발견된다.

갈락토겐은 배아와 부화를 위한 에너지 비축 역할을 하며, 나중에 청소년과 [22]성인의 글리코겐으로 대체된다.

이눌린

주요 기사:이눌린

이눌린은 인간의 소화효소에 의해 완전히 분해될 수 없는 식물 유래 식품인 과당으로 이루어진 자연발생 다당류 복합 탄수화물이다.이눌린은 프룩탄으로 알려진 식이섬유의 종류에 속합니다.이눌린은 에너지를 저장하는 수단으로 일부 식물에 의해 사용되며 일반적으로 뿌리나 뿌리줄기에서 발견됩니다.이눌린을 합성하고 저장하는 대부분의 식물들은 녹말과 같은 다른 형태의 탄수화물을 저장하지 않는다.2018년 미국에서는 이눌린이 제조식품의 [23]영양가 향상을 위해 사용되는 식이섬유 성분으로 승인되었다.

구조용 다당류

몇몇 중요한 천연 구조 다당류

아라비녹실란류

아라비녹실란은 식물의 1차 세포벽과 2차 세포벽 모두에서 발견되며 아라비노스와 자일로스의 두 설탕의 공중합체이다.그것들은 또한 인간의 [24]건강에 이로운 영향을 미칠 수 있다.

셀룰로오스

식물의 구조적 구성요소는 주로 셀룰로오스로부터 형성된다.목재는 주로 셀룰로오스와 리그닌이며, 종이와 면은 거의 순수한 셀룰로오스이다.셀룰로오스는 반복된 포도당 단위들이 베타 결합에 의해 결합되어 만들어진 폴리머입니다.인간과 많은 동물들은 베타 고리를 파괴하는 효소가 부족하기 때문에 셀룰로오스를 소화시키지 못한다.흰개미와 같은 특정 동물들은 셀룰로오스를 소화시킬 수 있는데, 그 효소를 가진 박테리아가 그들의 내장 안에 존재하기 때문이다.셀룰로오스는 물에 녹지 않는다.요오드와 섞어도 색이 변하지 않습니다.가수분해 시 포도당을 생산한다.그것은 [citation needed]자연에서 가장 풍부한 탄수화물입니다.

치틴

키틴은 자연적으로 발생하는 많은 중합체 중 하나이다.그것은 외골격과 같은 많은 동물들의 구조적 구성요소를 형성한다.시간이 지남에 따라 자연 환경에서 생물 분해가 가능합니다.그것의 분해는 박테리아와 곰팡이와 같은 미생물에 의해 분비되고 몇몇 식물에 의해 생산되는 키티나아제라고 불리는 효소에 의해 촉매될 수 있다.이 미생물들 중 일부는 키틴의 분해로 인한 단당에 대한 수용체를 가지고 있다.키틴이 검출되면, 그들은 그것을 단당과 암모니아로 [citation needed]전환하기 위해 글리코시드 결합을 분해함으로써 그것을 소화시키는 효소를 생산한다.

화학적으로 키틴은 키토산과 밀접한 관련이 있다.그것은 또한 포도당 유도체의 긴 가지 없는 사슬이라는 점에서 셀룰로오스와 밀접한 관련이 있다.두 재료 모두 구조와 강도에 기여하여 [citation needed]유기체를 보호합니다.

펙틴스

펙틴은 1,4-결합α-D-갈락토실 우론산 잔기를 포함하는 복합 다당류이다.그것들은 대부분의 1차 세포벽과 육생 식물의 [25]부질 부분에 존재한다.

산성 다당류

산성 다당류는 카르복실기, 인산기 및/또는 황산에스테르기를 포함하는 다당류이다.

다당류는 생체 분자의 주요 종류이다.그것들은 여러 개의 작은 단당류로 구성된 탄수화물 분자의 긴 사슬입니다.이러한 복잡한 생체 고분자는 동물 세포에서 중요한 에너지원으로 기능하며 식물 세포의 구조적 구성 요소를 형성합니다.단당의 종류에 따라 호모다당류 또는 헤테로다당류일 수 있다.

다당류는 선형 다당류로 알려진 단당류의 직선 사슬일 수도 있고, 분기 다당류로 알려진 분기 다당류일 수도 있다.

세균성 다당류

병원성 박테리아는 일반적으로 두껍고 점액 같은 다당류 층을 생성한다.이 "캡슐"은 박테리아 표면에 항원 단백질을 가리고 그렇지 않으면 면역 반응을 유발하여 박테리아를 파괴시킬 수 있습니다.캡슐형 다당류는 수용성이고 일반적으로 산성이며 분자량은 100,000에서 2,000,000 달톤 정도입니다.그것들은 선형이며 1~6개의 단당류의 소단위들을 규칙적으로 반복하는 것으로 구성되어 있다.엄청난 구조적 다양성이 있다; 거의 200개의 다른 다당류가 대장균에 의해서만 생산된다.포자상 다당류 혼합물은 결합되거나 토종적으로 백신으로 사용된다.

박테리아와 곰팡이와 조류를 포함한 많은 다른 미생물들은 종종 다당류를 분비하여 표면에 달라붙어 마르는 것을 방지한다.인간은 이러한 다당류 중 일부를 크산탄 껌, 덱스트란, 웰란 껌, 젤란 껌, 디우탄 껌, 풀란을 포함한 유용한 상품으로 발전시켰다.

이러한 다당류의 대부분은 물에 매우 낮은 [26]수준으로 용해될 때 유용한 점탄성 특성을 보인다.이것은 일부 음식, 로션, 세정제, 페인트 등 일상생활에서 사용되는 다양한 액체를 정지 상태에서는 점성이 생기지만, 교반이나 흔들기, 붓기, 닦기, 양치질 등으로 약간의 전단이라도 가하면 훨씬 더 자유롭게 흐른다.이 성질을 의사소성 또는 전단박형이라고 하며, 이러한 성질을 레올로지라고 합니다.

웰란껌의 점도
전단율(rpm) 점도(cP 또는 mPaµs
0.3 23330
0.5 16000
1 11000
2 5500
4 3250
5 2900
10 1700
20 900
50 520
100 310

다당류 수용액만 교반하면 교반 후 처음에는 운동량에 의해 소용돌이를 계속하다가 점도에 의해 정지하고 잠시 방향을 반전시킨 뒤 정지하는 기묘한 동작을 한다.이 반동은 이전에 용액으로 늘어나 있던 다당류 사슬이 이완된 상태로 되돌아가는 탄성 효과 때문이다.

세포 표면 다당류는 세균 생태학과 생리학에서 다양한 역할을 한다.세포벽과 환경 사이의 장벽 역할을 하며 숙주와 병원체의 상호작용을 중재합니다.다당류는 또한 Myxoccus xanthus와[27] 같은 박테리아에서 생물막의 형성과 복잡한 생명체의 형성에 중요한 역할을 한다.

이러한 다당류는 뉴클레오티드 활성 전구체(뉴클레오티드 당이라고 함)로부터 합성되며, 대부분의 경우 완성된 폴리머의 생합성, 조립 및 운반에 필요한 모든 효소는 유기체의 게놈 내에서 전용 클러스터로 구성된 유전자에 의해 암호화된다.리포다당류는 가장 중요한 세포 표면 다당류 중 하나이며, 외막 건전성에 중요한 구조적 역할을 할 뿐만 아니라 숙주-병원체 상호작용의 중요한 매개체이다.

A-밴드(호모폴리머)와 B-밴드(헤테로폴리머) O-항원을 만드는 효소가 확인되었고 대사 경로가 [28]정의되었다.엑소다당류 알긴산염은 β-1,4-결합 D-만누론산과 L-굴론산 잔기의 선형공중합체로 말기 낭포성 섬유증 질환의 뮤코이드 표현형을 담당한다.펠과 psl loci는 바이오필름 형성에 중요한 것으로 밝혀진 엑소다당류도 코드하는 최근에 발견된 두 개의 유전자 클러스터이다.Rhamnolipid는 생화학활성제로서 생산량이 전사 수준에서 엄격히 제한되지만, 질병에서 그것이 하는 정확한 역할은 현재 잘 알려져 있지 않다.단백질 글리코실화, 특히 필린과 편모충은 약 2007년부터 여러 그룹에 의해 연구의 초점이 되었으며 세균 감염 [29]시 접착과 침입에 중요한 것으로 나타났다.

다당류 화학식별시험

주기산 쉬프염색(PAS)

보호되지 않은 바이시날 디올 또는 아미노당(일부 수산기가 아민으로 대체됨)을 가진 다당류는 양의 주기적 산 쉬프 염색(PAS)을 제공합니다.PAS로 얼룩진 다당류 목록은 길다.상피 유래 뮤신은 PAS로 염색되지만 결합 조직 유래 뮤신은 너무 많은 산성 치환을 가지고 있어 PAS와 반응하기에 충분한 글리콜 또는 아미노알코올 그룹이 남아 있지 않습니다.

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외부 링크

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