TREHALOSE: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The trehalosa adalah disakarida yang terdiri dari dua glukosa α-D-ditemukan di banyak serangga, jamur dan mikroorganisme, tetapi yang tidak dapat disintesis oleh vertebrata. Seperti sukrosa, ini adalah disakarida non-pereduksi dan dapat membentuk kristal sederhana.

Trehalosa adalah karbohidrat dengan sedikit daya pemanis, sangat larut dalam air dan digunakan sebagai sumber energi dan untuk pembentukan exoskeleton kitin pada banyak serangga. Ini adalah bagian dari membran sel berbagai serangga dan mikroorganisme, yang mensintesisnya.

Representasi Haworth untuk Trehalose (Sumber: Fvasconcellos 18:56, 17 April 2007 (UTC) melalui Wikimedia Commons)

Ini digunakan dalam industri makanan sebagai penstabil dan pelembab. Ini ada dalam jus tebu sebagai produk yang terbentuk setelah tebu dipotong, dan sangat stabil terhadap pemanasan dan media asam.

Di usus manusia, sebagai hasil dari enzim trehalase (hadir di vili usus kecil), trehalosa dipecah menjadi glukosa, yang diserap bersama dengan natrium. Tidak adanya trehalase menghasilkan intoleransi terhadap jamur.

Karakteristik dan struktur

Trehalose pertama kali dijelaskan oleh Wiggers pada tahun 1832 sebagai gula yang tidak diketahui hadir dalam "ergot of rye" (Claviceps purpurea), jamur beracun.

Belakangan, Berthelot menemukannya di dalam kepompong kumbang bernama Larinus Maculata, biasa disebut trehala. Maka dari itu nama trehalose berasal.

Trehalosa (α-D-glukopiranosil α-D-glukopiranosida) adalah disakarida non-pereduksi di mana dua residu D-glukosa saling terkait, satu sama lain, melalui hidrogen anomerik. Trehalosa tersebar luas pada tumbuhan, ragi, serangga, jamur, dan bakteri, tetapi tidak ditemukan pada vertebrata.

Kitin dalam eksoskeleton serangga dibentuk dari UDP-N-asetil-glukosamin oleh aksi glikosiltransferase yang disebut kitin sintetase. Pada serangga, UDP-N-asetil-glukosamin disintesis dari trehalosa.

Biosintesis

Ada lima jalur utama untuk biosintesis trehalosa, tiga di antaranya paling umum.

Yang pertama dijelaskan dalam ragi dan melibatkan kondensasi UDP-glukosa dan glukosa 6-fosfat oleh glukosiltransferase trehalosa 6-fosfat sintetase, untuk menghasilkan trehalosa 6-fosfat dan menghidrolisis ester asam fosfat oleh trehalosa 6-fosfat fosfatase.

Jalur kedua dijelaskan untuk pertama kalinya pada spesies genus Pimelobacter dan melibatkan transformasi maltosa menjadi trehalosa, reaksi yang dikatalisasi oleh enzim trehalosa sintetase, sebuah transglucosidase.

Rute ketiga telah dijelaskan dalam genera prokariota yang berbeda, dan melibatkan isomerisasi dan hidrolisis residu maltosa terminal dari malto-oligosakarida dengan aksi serangkaian enzim untuk menghasilkan trehalosa.

Sementara kebanyakan organisme hanya menggunakan satu dari jalur ini untuk pembentukan trehalosa, mikobakteri dan corynebacteria menggunakan ketiga jalur untuk sintesis trehalosa.

Trehalosa dihidrolisis oleh hidrolase glukosida yang disebut trehalosa. Sementara vertebrata tidak mensintesis trehalosa, itu diperoleh di usus saat tertelan dan dihidrolisis oleh trehalosa.

Secara industri, trehalosa disintesis secara enzimatis dari substrat pati jagung dengan enzim malto-oligosil-trehalosa sintetase dan malto-oligosil-trehalosa hidroksilase, dari Arthrobacter Ramosus.

fitur

Tiga fungsi biologis dasar telah dijelaskan untuk trehalosa.

1- Sebagai sumber karbon dan energi.

2- Sebagai pelindung tegangan (kekeringan, salinisasi tanah, panas dan tegangan oksidatif).

3- Sebagai sinyal atau molekul pengatur metabolisme tanaman.

Dibandingkan dengan gula lainnya, trehalosa memiliki kemampuan yang jauh lebih besar untuk menstabilkan membran dan protein terhadap dehidrasi. Selain itu, trehalosa melindungi sel dari stres oksidatif dan kalori.

Beberapa organisme dapat bertahan hidup bahkan ketika mereka telah kehilangan hingga 90% kandungan airnya dan kemampuan ini, dalam banyak kasus, terkait dengan produksi trehalosa dalam jumlah besar.

Misalnya, di bawah dehidrasi lambat, nematoda Aphelenchus avenae mengubah lebih dari 20% berat keringnya menjadi trehalosa dan kelangsungan hidupnya terkait dengan sintesis gula ini.

Kemampuan trehalosa untuk bertindak sebagai pelindung lapisan ganda lipid membran sel tampaknya terkait dengan strukturnya yang unik, yang memungkinkan membran menyimpan cairan. Ini mencegah fusi dan pemisahan fase membran dan, oleh karena itu, mencegah pecah dan disintegrasi.

Konformasi struktural clam trehalose (bivalve), dibentuk oleh dua cincin gula yang saling berhadapan, memungkinkan untuk melindungi protein dan aktivitas banyak enzim. Trehalosa mampu membentuk struktur kaca non-kristal dalam kondisi dehidrasi.

Menjadi trehalosa disakarida penting yang tersebar luas, itu juga merupakan bagian dari struktur banyak oligosakarida yang ada pada tumbuhan dan hewan invertebrata.

Ini adalah karbohidrat utama dalam hemolimfa serangga dan dengan cepat dikonsumsi dalam aktivitas intensif seperti terbang.

Fungsi dalam industri

Dalam industri makanan, bahan ini digunakan sebagai zat penstabil dan pembasahan, yang mungkin ditemukan dalam minuman susu beraroma, teh dingin, produk olahan berbasis ikan, atau produk bubuk. Ini juga memiliki aplikasi dalam industri farmasi.

Ini digunakan untuk melindungi makanan beku dan, menjadi stabil terhadap perubahan suhu, untuk mencegah perubahan warna gelap minuman. Itu juga digunakan untuk menekan bau.

Karena kekuatan pelembabnya yang luar biasa dan fungsi perlindungannya terhadap protein, bahan ini termasuk dalam banyak produk yang ditujukan untuk perawatan kulit dan rambut.

Secara industri, ini juga digunakan sebagai pemanis untuk menggantikan gula dalam kembang gula dan roti, coklat dan minuman beralkohol.

Fungsi biologis eksperimental

Pada hewan percobaan, beberapa penelitian menunjukkan bahwa trehalosa mampu mengaktifkan gen (aloxe 3) yang meningkatkan sensitivitas insulin, mengurangi glukosa hati, dan meningkatkan metabolisme lemak. Penelitian ini tampaknya menjanjikan di masa depan untuk pengobatan obesitas, perlemakan hati dan diabetes tipe II.

Karya lain telah menunjukkan beberapa manfaat penggunaan trehalosa pada hewan percobaan, seperti peningkatan aktivitas makrofag untuk mengurangi plak ateromatosa dan dengan demikian "membersihkan arteri".

Data ini sangat penting, karena akan memungkinkan, di masa depan, untuk secara efektif mempengaruhi pencegahan beberapa penyakit kardiovaskular yang sangat sering.

Referensi

1. Crowe, J., Crowe, L., & Chapman, D. (1984). Pelestarian membran dalam organisme anhidrobiotik: peran trehalosa. Science, 223 (4637), 701–703.
2. Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., & Carroll, D. (2003). Wawasan baru tentang trehalosa: molekul multifungsi. Glikobiologi, 13 (4), 17–27.
3. Finch, P. (1999). Karbohidrat: Struktur, Sintesis dan Dinamika. London, Inggris: Springer-Science + Business Media, BV
4. Stick, R. (2001). Karbohidrat. Molekul Manis Kehidupan. Pers Akademik.
5. Stick, R., & Williams, S. (2009). Carbohydrates: The Essential Molecules of Life (edisi ke-2nd). Elsevier.