DIZAHARIDE: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, EXEMPLE, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Cele dizaharidele sunt glucide care sunt numite zaharuri duble. Au funcții importante în dieta omului ca surse principale de energie. Acestea pot fi de origine vegetală, cum ar fi zaharoza trestiei de zahăr și maltoză prezente, precum și de origine animală, cum ar fi lactoza prezentă în laptele mamiferelor, printre altele.

Carbohidrații sau zaharurile sunt așa-numitele carbohidrați sau carbohidrați, care sunt substanțe solubile în apă compuse din carbon, oxigen și hidrogen cu formula chimică generală (CH2O) n.

Reprezentarea structurii disacharidului Lactoza (Sursa: Telliott la Wikipedia Wikipedia prin Wikimedia Commons)

Carbohidrații sunt cele mai abundente substanțe organice din natură și sunt prezente în toate plantele. Celuloza care constituie structura pereților celulelor vegetale este un carbohidrat, la fel ca amidonul din boabe și tuberculi.

De asemenea, se găsesc în toate țesuturile animale, cum ar fi sângele și laptele mamiferelor.

Carbohidrații sunt clasificați în: (1) monosacharide, care nu pot fi hidrolizate în carbohidrați mai simpli; (2) în dizaharide, care atunci când sunt hidrolizate produc două monosacharide; (3) în oligozaharide, care dau 3-10 monosacharide prin hidroliză și (4) în polizaharide, a căror hidroliză are ca rezultat mai mult de 10 monosacharide.

Amidonul, celuloza și glicogenul sunt polizaharide. Dizaharidele de importanță fiziologică la om și la alte animale sunt zaharoza, maltoza și lactoza.

Caracteristici și structură

Fiind carbohidrați, dizaharidele sunt compuse din carbon, oxigen și hidrogen. În general, oxigenul și hidrogenul din structura majorității carbohidraților sunt în aceeași proporție cu cele din apă, adică pentru fiecare oxigen există doi hidrogeni.

De aceea sunt numiți „carbohidrați sau carbohidrați”. Chimic, carbohidrații pot fi definiți ca aldehide polihidroxilate (R-CHO) sau cetone (R-CO-R).

Aldehidele și cetonele au o grupare carbonil (C = O). În aldehide, această grupă este atașată la cel puțin un hidrogen și, în cetone, această grupare carbonilă nu este atașată de hidrogen.

Dizaharidele sunt două monosacharide legate printr-o legătură glicozidică.

Dizaharide, cum ar fi maltoză, zaharoză și lactoză, atunci când sunt încălzite cu acizi diluați sau prin acțiune enzimatică, hidrolizează și dau naștere la componentele lor monosacharide. Sucroza dă naștere unei glucoze și a unei fructoze, maltoza dă naștere la două glucoze și lactoză la o galactoză și la o glucoză.

Exemple

zaharoză

Sucroza este cel mai abundent zahăr din natură și este alcătuită din glucoza și fructoza monosacharide .. Se găsește în sucurile plantelor precum sfecla, trestia de zahăr, sorgul, ananasul, arțarul și într-o măsură mai mică în fructe coapte și sucul multor legume. Această dizaharidă este ușor fermentată prin acțiunea drojdiilor.

Lactoză

Lactoza sau zahărul din lapte este alcătuită din galactoză și glucoză. Laptele mamifer are un conținut ridicat de lactoză și furnizează nutrienți pentru bebeluși.

Majoritatea mamiferelor pot digera lactoza doar ca sugari și își pierd această capacitate pe măsură ce se maturizează. De fapt, oamenii care sunt capabili să digere produsele lactate la vârsta adultă au o mutație care le permite să facă acest lucru.

Acesta este motivul pentru care atât de multe persoane sunt intolerante la lactoză; Oamenii, ca și alte mamifere, nu au avut capacitatea de a digera lactoza la început, până când această mutație a devenit prezentă în anumite populații în urmă cu aproximativ 10.000 de ani.

Astăzi, numărul de persoane intolerante la lactoză variază foarte mult între populații, variind de la 10% în Europa de Nord la 95% în anumite părți din Africa și Asia. Dietele tradiționale din diferite culturi reflectă acest lucru în cantitatea de produse lactate consumate.

Maltoză

Maltoza este compusă din două unități de glucoză și se formează atunci când enzima amilază hidrolizează amidonul prezent în plante. În procesul digestiv, amilaza salivară și amilaza pancreatică (amilopepsina) descompun amidonul, dând naștere unui produs intermediar care este maltoza.

Această dizaharidă este prezentă în siropurile de zahăr de porumb, zahărul de malț și orzul încolțit și poate fi ușor fermentată prin acțiunea drojdiei.

trehaloză

Trehaloza este de asemenea formată din două molecule de glucoză precum maltoza, dar moleculele sunt legate diferit. Se găsește în anumite plante, ciuperci și animale, cum ar fi creveții și insectele.

Glicemia din multe insecte, cum ar fi albinele, lăcustele și fluturii, este alcătuită din trehaloză. O folosesc ca o moleculă eficientă de stocare, care oferă energie rapidă pentru zbor atunci când se descompune.

Chitobiosa

Este format din două molecule de glucozamină legate. Structural este foarte asemănător cu celobioza, cu excepția faptului că are o grupare N-acetilamino unde celobioza are o grupare hidroxil.

Se găsește în unele bacterii și este utilizat în cercetarea biochimică pentru a studia activitatea enzimelor.

Se găsește, de asemenea, în chitină, care formează pereți de ciuperci, exoscheleturi de insecte, artropode și crustacee, și se găsește și la pești și cefalopode precum caracatița și calmarul.

Celobioză (glucoză + glucoză)

Celobioza este un produs al hidrolizei de materiale bogate în celuloză sau celuloză, cum ar fi hârtia sau bumbacul. Se formează prin unirea a două molecule beta-glucoză printr-o legătură β (1 → 4)

Lactuloză (galactoză + fructoză)

Lactuloza este un zahăr sintetic (artificial) care nu este absorbit de organism, ci mai degrabă se descompune în colon în produse care absorb apa din colon, înmuind astfel scaunul. Utilizarea sa principală este pentru a trata constipația.

De asemenea, este utilizat pentru a scădea nivelul de amoniac din sânge la persoanele cu boală hepatică, deoarece lactuloza absoarbe amoniacul în colon (eliminându-l din organism).

Izomaltoza (glucoza + glucoza izomaltaza)

Trehaluloza este un zahăr artificial, un dizaharid compus din glucoză și fructoză legată de o legătură glicozidică alfa (1-1).

Este produs în timpul producției de izomaltuloză din zaharoză. În mucoasa intestinului subțire, enzima izomaltaza descompune trehaluloza în glucoză și fructoză, care sunt apoi absorbite în intestinul subțire. Trehaluloza are o putere mică pentru a provoca cariile dinților.

Chitobiosa

Este unitatea care se repetă cu dizaharidă în chitină, care diferă de celobioză numai în prezența unei grupe N-acetilamino pe carbon-2 în locul grupării hidroxil. Cu toate acestea, forma neacetilată este adesea numită și chitobioză.

lactitol

Este un alcool cristalin C12H24O11 obținut prin hidrogenarea lactozei. Este un analog dizaharid al lactulozei, utilizat ca îndulcitor. De asemenea, este laxativ și este utilizat pentru a trata constipația.

turanoză

Un compus organic reducător de dizaharide care poate fi utilizat ca sursă de carbon de către bacterii și ciuperci.

Melibiosa

Un zahăr disacharid (C12H22O11) format prin hidroliza parțială a raffinozei.

Xylobiose

Un dizaharid format din două reziduuri de xiloză.

Sufocant

Un dizaharid prezent într-un soforolipid.

Gentiobiosa

Gentiobiosa este un dizaharid format din două unități D-glucoză legate printr-o legătură glicozidică de tip β (1 → 6). Gentiobiose are mulți izomeri care diferă prin natura legăturii glicozidice care leagă cele două unități de glucoză.

leucroză

Este o glicozilfructoză constând dintr-un reziduu a-D-glucopiranosil legat la D-fructopiranoză printr-o legătură (1 → 5). Un izomer al zaharozei.

Rutină

Este un dizaharid prezent în glicozide.

Caroliniasida A

Oligozaharide care conțin două unități monosacharide legate printr-o legătură glicozidică.

Absorbţie

La om, dizaharidele sau polizaharidele ingerate, cum ar fi amidonul și glicogenul, sunt hidrolizate și absorbite sub formă de monosacharide în intestinul subțire. Monosacharidele ingerate sunt absorbite ca atare.

Fructoza, de exemplu, difuză pasiv în celula intestinală și majoritatea este transformată în glucoză înainte de a intra în fluxul sanguin.

Lactaza, maltaza și sucraza sunt enzimele situate la marginea luminală a celulelor intestinului subțire, responsabile de hidroliza lactozei, maltozei și zaharozei.

Lactaza este produsă de nou-născuți, dar în unele populații nu mai este sintetizată de enterocit în timpul vieții adulte.

Ca urmare a absenței lactazei, lactoza rămâne în intestin și trage apa prin osmoză spre lumenul intestinal.La atingerea colonului, lactoza este degradată prin fermentarea bacteriilor din tractul digestiv, cu producerea de CO2 și acizi diferiți. Atunci când consumi lapte, această combinație de apă și CO2 provoacă diaree, iar aceasta este cunoscută sub numele de intoleranță la lactoză.

Glucoza și galactoza sunt absorbite de un mecanism comun dependent de sodiu. În primul rând, există un transport activ de sodiu care elimină sodiul din celula intestinală prin membrana bazolaterală în sânge. Aceasta scade concentrația de sodiu din celula intestinală, ceea ce generează un gradient de sodiu între lumenul intestinului și interiorul enterocitului.

Când este generat acest gradient, se obține forța care va conduce sodiu împreună cu glucoza sau galactoza în celulă. În pereții intestinului subțire există un cotransportor Na + / glucoză, Na + / galactoză (un simporter) care depinde de concentrațiile de sodiu pentru intrarea glucozei sau galactozei.

Cu cât concentrația de Na + este mai mare în lumenul tractului digestiv, cu atât influxul de glucoză sau galactoză este mai mare. Dacă nu există sodiu sau concentrația acestuia în lumenul tubului este foarte scăzut, nici glucoza și nici galactoza nu vor fi absorbite în mod adecvat.

În bacteriile precum E. Coli, de exemplu, care în mod normal își obțin energia din glucoză, în absența acestui carbohidrat în mediu pot utiliza lactoză și pentru aceasta sintetizează o proteină responsabilă pentru transportul activ al lactozei numită lactoză permează, intrând astfel lactoză fără a fi anterior hidrolizată.

Caracteristici

Dizaharidele ingerate intră în corpul animalelor care le consumă sub formă de monosacharide. În corpul uman, în principal în ficat, deși apare și în alte organe, aceste monosacharide sunt integrate în lanțurile metabolice de sinteză sau catabolism, după cum este necesar.

Prin catabolism (defalcarea) acești carbohidrați participă la producerea de ATP. În procesele de sinteză participă la sinteza polizaharidelor precum glicogenul și formează astfel rezervele de energie prezente în ficat, în mușchii scheletici și în multe alte organe.

De asemenea, participă la sinteza multor glicoproteine ​​și glicolipide în general.

Deși dizaharidele, la fel ca toți carbohidrații ingerați, pot fi surse de energie pentru om și animale, ei participă la multiple funcții organice, deoarece fac parte din structurile membranelor celulare și ale glicoproteinelor.

Glucozamina, de exemplu, este o componentă fundamentală a acidului hialuronic și a heparinei.

De lactoză și derivații săi

Cea mai importantă sursă de galactoză este lactoza prezentă în lapte și derivații săi. Galactoza are o importanță deosebită, deoarece face parte din cerebroside, gangliozide și mucoproteine, care sunt elemente constitutive esențiale ale membranelor celulare neuronale.

Lactoza și prezența altor zaharuri în dietă favorizează dezvoltarea florei intestinale, esențială pentru funcția digestivă.

Galactoza participă, de asemenea, la sistemul imunitar, deoarece este una dintre componentele grupului ABO din peretele globulelor roșii.

Glucoza, produs al digestiei lactozei, zaharozei sau maltozei, poate intra în corp spre calea sintezei pilozelor, în special sinteza ribozei care este necesară pentru sinteza acizilor nucleici.

În plante

În majoritatea plantelor superioare, dizaharidele sunt sintetizate din fosfat de trioză din ciclul de reducere a carbonului fotosintetic.

Aceste plante sintetizează în principal zaharoza și o transportă din citosol la rădăcini, semințe și frunze tinere, adică în zone ale plantei care nu utilizează fotosinteza într-un mod substanțial.

Astfel, zaharoza sintetizată de ciclul fotosintetic de reducere a carbonului și cea care provine din degradarea amidonului sintetizat prin fotosinteză și acumulat în cloroplaste, sunt două surse nocturne de energie pentru plante.

O altă funcție cunoscută a unor dizaharide, în special maltoză, este de a participa la mecanismul de transducție a semnalelor chimice la motorul flagel al unor bacterii.

În acest caz, maltoza se leagă mai întâi de o proteină, iar acest complex se leagă apoi de traductor; ca urmare a acestei legături, un semnal intracelular este produs direcționat către activitatea motorie a flagelului.

Referințe

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologia celulară esențială. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Fox, SI (2006). Fiziologie umană (ediția a IX-a). New York, SUA: McGraw-Hill Press.
3. Guyton, A., & Hall, J. (2006). Manual de fiziologie medicală (ediția a 11-a). Elsevier Inc.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (ediția a 28-a). McGraw-Hill Medical.
5. Rawn, JD (1998). Biochimie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.