The glukan mungkin adalah yang paling karbohidrat melimpah di biosfer. Sebagian besar membentuk dinding sel bakteri, tumbuhan, ragi, dan organisme hidup lainnya. Beberapa membentuk zat cadangan vertebrata.
Semua glukan terdiri dari satu jenis monosakarida berulang: glukosa. Namun, ini dapat ditemukan dalam berbagai bentuk dan fungsi.
Contoh ikatan umum di B-glukan (Sumber: Jatlas2 / Domain publik melalui Wikimedia Commons)
Nama glukan berasal dari kata Yunani "glykys", yang berarti "manis". Beberapa buku teks mengacu pada glukan sebagai polimer non-selulosa yang terdiri dari molekul glukosa yang dihubungkan oleh ikatan β 1-3 (saat mengatakan "non-selulosa", mereka yang merupakan bagian dari dinding sel tanaman dikeluarkan dari kelompok ini) .
Namun, semua polisakarida yang terdiri dari glukosa, termasuk yang menyusun dinding sel tumbuhan, dapat diklasifikasikan sebagai glukan.
Banyak glukan di antara senyawa pertama yang diisolasi dari berbagai bentuk kehidupan untuk mempelajari efek fisiologis yang mereka miliki pada vertebrata, terutama pada sistem kekebalan mamalia.
Struktur
Glycans memiliki komposisi yang relatif sederhana, terlepas dari keragaman dan kompleksitas struktur yang dapat ditemukan di alam. Semuanya adalah polimer glukosa besar yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik, ikatan yang paling sering adalah α (1-3), β (1-3) dan β (1-6).
Gula ini, seperti semua sakarida yang memiliki glukosa sebagai basa, pada dasarnya terdiri dari tiga jenis atom: karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O), yang membentuk struktur siklik yang dapat digabungkan. ya membentuk rantai.
Sebagian besar glukan terdiri dari rantai lurus, tetapi cabang yang ada terhubung dengannya melalui ikatan glukosidik jenis α (1-4) atau α (1-4) dalam kombinasi dengan ikatan α (1-6).
Penting untuk disebutkan bahwa sebagian besar glukan dengan ikatan "α" digunakan oleh makhluk hidup sebagai suplai energi, secara metabolik.
Glukan dengan proporsi ikatan "β" tertinggi adalah karbohidrat struktural yang lebih banyak. Ini memiliki struktur yang lebih kaku dan lebih sulit untuk dipecah dengan tindakan mekanis atau enzimatik, sehingga tidak selalu berfungsi sebagai sumber energi dan karbon.
Jenis glukan
Makromolekul ini bervariasi sesuai dengan konfigurasi anomerik unit glukosa yang menyusunnya; posisi, jenis dan jumlah cabang yang bergabung. Semua varian telah diklasifikasikan menjadi tiga jenis glukan:
- β-glukan (selulosa, lichenine, cymosan atau zymosan, dll.)
Struktur kimia zymosan
- α, β-glukan
- α-glukan (glikogen, pati, dekstran, dll.)
Struktur kimia dekstran
Α, β-Glucans juga dikenal sebagai "glukan campuran", karena mereka menggabungkan berbagai jenis ikatan glukosidik. Mereka memiliki struktur paling kompleks dalam karbohidrat dan umumnya memiliki struktur yang sulit dipisahkan menjadi rantai karbohidrat yang lebih kecil.
Umumnya, glukan memiliki senyawa dengan berat molekul tinggi, dengan nilai yang bervariasi antara ribuan dan jutaan dalton.
Karakteristik glukan
Semua glukan memiliki lebih dari 10 molekul glukosa yang saling terkait dan yang paling umum adalah menemukan senyawa ini yang dibentuk oleh ratusan atau ribuan residu glukosa yang membentuk rantai tunggal.
Setiap glukan memiliki karakteristik fisik dan kimiawi khusus, yang bervariasi tergantung pada komposisinya dan lingkungan di mana glukan itu ditemukan.
Ketika glukan dimurnikan, mereka tidak memiliki warna, aroma atau rasa, meskipun pemurnian tidak pernah setepat mungkin untuk mendapatkan satu molekul tunggal yang terisolasi dan mereka selalu diukur dan dipelajari "kira-kira", karena isolat tersebut mengandung beberapa molekul yang berbeda.
Glycans dapat ditemukan sebagai homo- atau heteroglycans.
- Homoglikan hanya terdiri dari satu jenis anomer glukosa
- Heteroglikan terdiri dari anomer glukosa yang berbeda.
Hal ini umum terjadi pada heteroglikan, ketika dilarutkan dalam air, untuk membentuk suspensi koloid (mereka lebih mudah larut jika terkena panas). Dalam beberapa kasus, memanaskannya menghasilkan struktur dan / atau gel yang teratur.
Penyatuan antara residu yang membentuk struktur utama glukan (polimer) terjadi berkat ikatan glukosidik. Namun, strukturnya distabilkan melalui interaksi "hidrostatis" dan beberapa ikatan hidrogen.
Contoh pengikatan glikosidik dalam Glikogen (Sumber: Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain via Wikimedia Commons)
fitur
Glucans adalah struktur yang sangat serbaguna untuk sel hidup. Pada tumbuhan, misalnya, kombinasi ikatan β (1-4) antara molekul β-glukosa memberikan kekakuan yang besar pada dinding sel masing-masing selnya, membentuk apa yang dikenal sebagai selulosa.
Struktur selulosa (Sumber: Vicente Neto / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) melalui Wikimedia Commons)
Seperti pada tumbuhan, pada bakteri dan jamur, jaringan serat glukan mewakili molekul yang membentuk dinding sel kaku yang melindungi membran plasma dan sitosol yang ditemukan di dalam sel.
Pada hewan vertebrata, molekul cadangan utama adalah glikogen. Ini adalah glukan yang dibentuk oleh banyak residu glukosa yang dihubungkan berulang kali, membentuk rantai, yang bercabang di seluruh struktur.
Umumnya, glikogen disintesis di hati semua vertebrata dan sebagian disimpan di jaringan otot.
Glikogen, 'pati' hewan (Sumber: Mikael Häggström / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)
Singkatnya, glukan tidak hanya memiliki fungsi struktural, mereka juga penting dari sudut pandang penyimpanan energi. Setiap organisme yang memiliki peralatan enzimatik untuk memecah ikatan dan memisahkan molekul glukosa untuk digunakan sebagai "bahan bakar" menggunakan senyawa ini untuk bertahan hidup.
Aplikasi dalam industri
Glucans banyak digunakan dalam industri makanan di seluruh dunia, karena memiliki karakteristik yang sangat bervariasi dan sebagian besar tidak memiliki efek toksik untuk konsumsi manusia.
Banyak yang membantu menstabilkan struktur makanan dengan berinteraksi dengan air, menciptakan emulsi atau gel yang memberikan konsistensi yang lebih baik pada olahan kuliner tertentu. Contohnya bisa pati atau tepung maizena.
Rasa buatan dalam makanan biasanya merupakan produk tambahan dari pemanis, yang sebagian besar terdiri dari glukan. Ini harus melalui kondisi yang sangat ekstrim atau periode waktu yang lama untuk kehilangan efeknya.
Titik leleh tinggi dari semua glukan berfungsi untuk melindungi banyak senyawa sensitif suhu rendah dalam makanan. Glucans "menyita" molekul air dan mencegah kristal es memecah molekul yang membentuk bagian lain dari makanan.
Lebih lanjut, struktur yang dibentuk oleh glukan dalam makanan bersifat thermoreversible, artinya dengan menaikkan atau menurunkan suhu di dalam makanan, mereka dapat memulihkan rasa dan teksturnya pada suhu yang sesuai.
Referensi
- Di Luzio, NR (1985, Desember). Pembaruan tentang aktivitas imunomodulasi glukan. Dalam seminar Springer di bidang imunopatologi (Vol. 8, No. 4, hlm. 387-400). Springer-Verlag.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2015). Lehninger: prinsip biokimia.
- Novak, M., & Vetvicka, V. (2009). Glucans sebagai pengubah respon biologis. Endokrin, Metabolik & Gangguan Kekebalan Tubuh-Target Obat (Sebelumnya Target Obat Saat Ini-Kekebalan Tubuh, Gangguan Endokrin & Metabolik), 9 (1), 67-75.
- Synytsya, A., & Novak, M. (2014). Analisis struktural glukan. Annals of translational medicine, 2 (2).
- Vetvicka, V., & Vetvickova, J. (2018). Glusin dan Kanker: Perbandingan β-glukan yang Tersedia Secara Komersial - Bagian IV. Penelitian antikanker, 38 (3), 1327-1333.