多糖類
多糖類とは何？多糖類は、いくつかの小さな単糖類で構成される、炭水化物分子の長い鎖で構成される生体分子の主要なグループです。これらの生体高分子は、動物細胞の重要なエネルギー源として機能し、植物細胞の構造成分を構成します。存在する単糖の種類に応じて、それらはホモ多糖またはヘテロ多糖である可能性があります。さらに、多糖類は直鎖状多糖類と呼ばれる単糖類の直鎖として存在する場合もあれば、分枝多糖類として知られる分枝状である場合もあります。
多糖類の特徴
多糖類の重要な特徴は次のとおりです:
- 甘くない
- 多糖類は、その構造と分子量に基づいてさまざまな溶媒への溶解度が異なりますが、溶解性があります。それらのほとんどは水に溶けません。高分子量の大きな多糖類は、表面積と体積が大きいため、ほとんどの溶媒に不溶です。
- 疎水性です。つまり、水に引き付けられません。荷電多糖類 (正電荷と負電荷を含む可能性があります) は、水に対してより高い親和性を示します。
- 乾燥しても結晶を生成しません。
- 高分子量の炭水化物です。
- それらはコンパクトで、細胞内で浸透圧的に不活性です。
- 水素、炭素、酸素で構成されています。水素と酸素の比率は 2:1 です。
多糖類の種類
多糖類は次の 2 種類に分類されます:
- ホモ多糖。
- ヘテロ多糖類。
- ホモ多糖類:これらの多糖類には、同じ種類の単糖類が含まれています。ホモ多糖の例:
グリコーゲン :分子の大きな鎖で構成されており、動物や菌類に見られます。
セルロース :植物の細胞壁は、長い鎖状のꞵ-グリコシドからなるセルロースで構成されています.
でんぷん ：でんぷんは、アミロースとアミロペクチンが縮合したものです。植物、果物、種子に大量に含まれています。
イヌリン :複数のフルクトフラノース分子が鎖状に結合したもので、ダリアやアーティチョークなどの植物の塊茎に含まれています。
ヘテロ多糖類
異なる種類の単糖から構成される多糖は、ヘテロ多糖として知られています。ヘテロ多糖類の例:
ヒアルロン酸: D-グルクロン酸と N-アセチル-グルコサミンで構成され、生物の結合組織と皮膚に見られます.
ヘパリン ：D-グルクロン酸とN-スルホ-D-グルコサミンで構成されています。肥満細胞と血液に広く分布しています。
コンドロイチン-4-硫酸: その構成糖は、D-グルクロン酸と N-アセチル-D-ガラクトサミン-4-O-硫酸です。軟骨に含まれています。
ガンマグロブリン: N-アセチル-ヘキソース アミン、D-マンノース、およびガラクトースは、多糖ガンマ グロブリンの構成要素です。
多糖類の機能
主に、多糖類は動植物の構造的、組織的構成要素として機能します。多糖類のその他の機能は次のとおりです。
- 生物にエネルギーを蓄えるのに役立ちます。
- 複数の水素結合が含まれているため、水が分子に侵入できず、疎水性になります。
- 濃度勾配の維持を助け、細胞の栄養素と水分の取り込みに影響を与えます。
- 多くの多糖類が脂質やタンパク質と共有結合して糖脂質や糖タンパク質を生成し、細胞間や細胞内でメッセージやシグナルを送るために使用されます。
- 細胞を機械的に支えます。植物の細胞壁は多糖セルロースで構成されており、それがそれを支えています。昆虫や菌類などの生物では、キチンは細胞を取り囲む細胞外マトリックスを支える上で重要な役割を果たしています。
多糖類の構造
多糖類とは何かを理解するには、その構造を理解することが重要です。ほとんどすべての多糖類は、同じ基本的なプロセスによって調製されます。単糖類は、2 つの炭素環の間に架橋を形成する酸素分子によって形成されるグリコシド結合と呼ばれる結合によって結合されます。結合は、ヒドロキシル基が1つの分子の炭素原子から排出され、水素が別の単糖のヒドロキシル基から排出されるときに生成されます。水素分子2個と酸素分子1個が失われるため、反応は脱水反応です。結合して多糖を形成する分子の構造によって、最終的な構造と特性が決まります。エネルギー貯蔵に利用される多糖類は、それを構成する単糖類へのアクセスを容易にします。対照的に、支持に利用される多糖類は通常、繊維状構造を形成する単糖類の長鎖です。
いくつかの重要な多糖類の例
ホモ多糖類
でんぷん :植物細胞に見られる貯蔵多糖類の一種で、アミロースとアミロペクチンの 2 つの形態で存在します。アミロースは、α-1,4 結合とグリコーゲンのような構造を持つアミロペクチンのみで構成されるらせん状のデンプンですが、分岐した α-1,6 結合は 30 個の単量体のうち約 1 個にしか見られません。
グリコーゲン ：動物に見られるエネルギーを蓄える貯蔵多糖類です。これは、α-1,4-グリコシド結合と、約 10 個のモノマーごとに発生する分岐した α-1,6 結合を含みます。主に肝臓と筋肉で生成されますが、糖新生と呼ばれるプロセスで生成されることもあります.
セルロース :植物の細胞壁に見られる構造多糖類で、摂取すると食物繊維として機能します。セルロースは、地球上で最も豊富な有機分子の 1 つと言われています。セルロースの一般的な形態には、木材、紙、綿などがあります。
ヘテロ多糖類
これらは、人体のさまざまな構造的および機能的構成要素として発生します。
ヒアルロン酸 :関節の滑液の潤滑剤として機能します。
コンドロイチン硫酸 :軟骨、靭帯、腱、大動脈壁の引張強度と弾力性に寄与します。
デルマタン硫酸 :主に皮膚に存在し、血管、心臓、肺にも存在します。凝固、血管疾患、その他の病状に関連している可能性があります。
ケラタン硫酸 :角膜、骨、軟骨、および爪や髪などのさまざまな構造に存在します。
ヘパリン :血液中に抗凝固剤として存在します.
小胞体によって形成され、ゴルジ体で成熟するグリコサミノグリカンまたはムコ多糖類を含む、他の多くの種類の多糖類が人体に見られます。それらは結合組織の重要な構成要素であり、コラーゲンとエラスチンにも見られます.
多糖類の消化率
でんぷんの消化率は、いくつかの要因によって異なります。分子レベルでは、アミロースとアミロペクチンの比率に影響されます。アミロース鎖は、デンプン顆粒内に詰め込まれたらせん構造を生じさせます。これらの構造は、アミラーゼの加水分解と消化の影響を受けやすくなっています。一方、アミロペクチンは、顆粒内に二重らせん鎖が密に詰まっているため、デンプン分解または消化を受けにくい.したがって、アミロース含量の高いデンプンは、未調理の状態での消化率が高くなります。多糖類 (でんぷん) の食物源の例は、じゃがいも、さつまいも、タピオカ、米、小麦、トウモロコシです。
多糖類の生物学的重要性
多糖類は、他の炭水化物と同様に、主要なエネルギー源として機能します。したがって、それらは主要な食事成分の1つです。動物がそれらを消費すると、ATP の合成に使用できる単糖が得られます。 ATP は、体がさまざまな代謝プロセスを実行するために必要です。
細胞が ATP を合成するために使用する単糖の最も一般的な形態はグルコースです。グルコースから、ATP は基質レベルのリン酸化または酸化的リン酸化によって生成されます。ブドウ糖の供給源の 1 つは、高炭水化物食です。しかし、食事中の過剰な炭水化物は、健康上の問題を引き起こす可能性があります.持続的に高い血糖値は、最終的に真性糖尿病と呼ばれる病状につながる可能性があります.腸はまた、それらを消化するためにより大きな努力を払う必要があります.小腸にフルクトースが多すぎると、吸収不良につながる可能性があります。これが起こると、吸収されなかったフルクトースは大腸に行き、結腸フローラによる発酵に使用される可能性があります.これにより、胃腸の痛み、腸の障害、または膨満感が生じる可能性があります.
不要になったブドウ糖は、植物によってデンプンの形で蓄えられます。これらの植物は、食品の準備や工業目的で使用するデンプンを抽出するために収穫されます。多糖類は、セルロースやキチンなどの生物学的構造の主要な構造成分であるため、生物にも不可欠です。植物セルロースは、業界での多様な用途のために抽出されます。
結論
多糖類は、その組成、結合、分岐度、分子量、および特殊な基の存在に関して非常に複雑な構造特性を持っていると結論付けることができます。多糖類とは何かを理解し、その基本的な構造特性を知ることで、食品および非食品産業での応用がより容易になる可能性があります。
よくある質問
<強い>1.糖新生とは
糖新生は、貯蔵のためにグルコースからグリコーゲンが生成される代謝プロセスです。血流中のグルコース濃度が高いため、主に肝臓と筋肉細胞で発生します。体がエネルギーを必要とするとき、このグリコーゲンはグリコーゲン分解のプロセスを通じてブドウ糖に分解されます。
<強い>2.炭水化物はどのように体内に蓄えられますか?
炭水化物はグリコーゲンの形で体内に保存されるため、グルコースの需要が増えると、グリコーゲン分解によってこの貯蔵庫から取り出されます.
<強い>3.多糖類は細胞通信に役立ちますか?
いくつかの多糖類は、タンパク質や脂質に共有結合すると複合糖質になります。これらの糖脂質と糖タンパク質は、細胞間および細胞内でシグナルを送ります。
<強い>4.細菌多糖類とは?
細菌多糖類は、細菌の細胞壁や膜に存在する多糖類です。細菌の多糖類の例は、ペプチドグリカン、リポ多糖類、エキソ多糖類です。
