Polisakkaritler nelerdir? Polisakkaritlerin yapısı, kimyasal bağlanma şekilleri, özellikleri, örnekleri ve görevleri nelerdir, hakkında bilgi.
Polisakkarit Tanımı
Bir polisakkarit, birçok küçük monosakaritten oluşan büyük bir moleküldür. Monosakaritler, glikoz gibi basit şekerlerdir. Özel enzimler bu küçük monomerleri birbirine bağlayarak büyük şeker polimerleri veya polisakkaritler oluşturur. Bir polisakkarit, içindeki tüm monosakkaritlerin aynı olduğu bir homopolisakkarit veya monosakkaritlerin değiştiği bir heteropolisakarit olabilir. Hangi monosakkaritlerin bağlandığına ve monosakkaritlerdeki hangi karbonların bağlandığına bağlı olarak, polisakkaritler çeşitli formlar alır. Düz bir monosakkarit zinciri olan bir moleküle doğrusal bir polisakarit adı verilirken, kolları ve dönüşleri olan bir zincir dallanmış bir polisakkarit olarak bilinir.
Polisakkaritlerin Fonksiyonları
Yapılarına bağlı olarak, polisakkaritler doğada çok çeşitli fonksiyonlara sahip olabilir. Bazı polisakkaritler, enerji depolamak, bazıları hücresel mesajlar göndermek, bazıları ise hücrelere ve dokulara destek sağlamak için kullanılır.
Enerjinin Depolanması
Birçok polisakkarit, organizmalarda enerji depolamak için kullanılır. Enerji üreten enzimler sadece bir polisakkaritte depolanan monosakkaritler üzerinde çalışırken, polisakkaritler tipik olarak biraraya gelir ve yoğun bir alanda birçok monosakkarit içerebilir. Ayrıca, monosakkaritlerin yan zincirleri, kendileri ile mümkün olduğunca fazla hidrojen bağı oluşturdukları için, su, molekülleri giremez ve onları hidrofobik hale getirir. Bu özellik moleküllerin bir arada kalmalarını ve sitozolde çözünmemelerini sağlar. Bu, bir hücrede şeker konsantrasyonunu düşürür ve daha sonra daha fazla şeker alınabilir. Polisakkaritler sadece enerjiyi depolamakla kalmaz, aynı zamanda besin ve suyun hücresel alımını etkileyebilecek konsantrasyon gradyanında değişikliklere neden olur.
Hücresel İletişim
Birçok polisakkarit, proteinlere veya lipitlere kovalent olarak bağlandıklarında glikokonjugatlar haline gelir. Glikolipitler ve glikoproteinler, hücreler arasında ve içindeki sinyalleri göndermek için kullanılabilir. Spesifik bir organel için yöneltilen proteinler, hücrenin belirli bir organelde taşınmasına yardımcı olan bazı polisakkaritler tarafından “etiketlenebilir”. Polisakkaritler, daha sonra proteini, vezikülü veya başka bir maddeyi bir mikrotüpe bağlamaya yardımcı olan özel proteinlerle tanımlanabilir. Hücreler içerisindeki mikrotüplerin ve ilgili proteinlerin sistemi, spesifik polisakkaritler tarafından etiketlendiğinde herhangi bir maddeyi, bulunduğu yere kadar alabilir. Ayrıca, çok hücreli organizmalar, hücrelerin yüzeyindeki glikoproteinlerin tanınmasıyla uyarılan immün sistemlere sahiptir. Tek bir organizmanın hücreleri, hücrelerini süslemek için spesifik polisakkaritler üretecektir. Bağışıklık sistemi diğer polisakkaritleri ve farklı glikoproteinleri tanıdığında, harekete geçer ve istilacı hücreleri tahrip eder.
Hücresel Destek
Polisakkaritlerin en büyük rollerinden biri hücresel destek sağlamaktır. Dünyadaki bütün bitkiler kısmen polisakkarit selüloz ile desteklenir. Böcekler ve mantarlar gibi diğer organizmalar, hücrelerinin etrafındaki hücre dışı matrisi desteklemek için kitin kullanır. Bir polisakkarit, daha sert, daha az sert ve hatta özel özelliklere sahip malzemeler oluşturmak için herhangi bir sayıda başka bileşenle birleşebilir. Ağaçlardaki odunlardan, deniz canlılarının kabuklarına kadar her şey bir çeşit polisakkarit tarafından üretilir. Basitçe yapıyı yeniden düzenleyerek polisakkaritler, depolama moleküllerinden çok daha güçlü fibröz moleküllere dönüşebilirler. Çoğu monosakkaritin halka yapısı, bu prosese yardımcı olmaktadır.
Polisakkaritlerin Yapısı
Tüm polisakkaritler aynı temel işlemle oluşturulur: monosakkaritler glikosidik bağlarla bağlanır. Bir polisakkarit oluştuğunda, ayrı ayrı monosakaritler, artıklar olarak bilinir. Aşağıda görülen, doğada yaratılan birçok monosakkaritten sadece birkaçıdır. Polisakkarite bağlı olarak, bunların herhangi bir kombinasyonu seri halinde birleştirilebilir.
Birleştirilen moleküllerin yapısı, ortaya çıkan polisakkaritin yapılarını ve özelliklerini belirler. Hidroksil grupları (OH), diğer yan gruplar, moleküllerin konfigürasyonları ve bunlara dahil olan enzimler arasındaki karmaşık etkileşim, elde edilen polisakkariti etkilemektedir. Enerji depolamak için kullanılan bir polisakkarit, kompakt bir yapı korurken, monosakaritlere kolay erişim sağlayacaktır. Destek için kullanılan bir polisakkarit, genellikle bir lif olarak hareket eden uzun bir monosakarit zinciri olarak birleştirilir. Bir çok lif birlikte, aşağıdaki resimde görüldüğü gibi, malzemenin genel yapısını kuvvetlendiren lifler arasında hidrojen bağları üretir.
Monosakkaritler arasındaki glikosidik bağlar, iki karbon halkasını köprüleyen bir oksijen molekülünden oluşur. Bağ, bir hidroksil grubu bir molekülün karbonundan kaybolduğunda, hidrojen ise başka bir monosakaritin hidroksil grubu tarafından kaybedilir. Birinci moleküldeki karbon, ikinci moleküldeki oksijenin kendi yerine geçecektir ve glikosidik bağ oluşur. İki hidrojen molekülü ve bir oksijen atıldığı için reaksiyon aynı zamanda bir su molekülü de üretir. Bu tip reaksiyona, reaktiflerden su uzaklaştırıldığı için dehidrasyon reaksiyonu denir.
Polisakkarit Örnekleri
Selüloz ve Kitin
Selüloz ve kitin, uzun liflerde bir araya getirilen binlerce glikoz monomerinden oluşan yapısal polisakkaritlerdir. İki polisakkarit arasındaki tek fark, monosakaritlerin karbon halkalarına tutturulmuş yan zincirlerdir. Kitinde, glukoz monosakaritleri daha fazla karbon, azot ve oksijen içeren bir grupla modifiye edilmiştir. Yan zincir, hidrojen bağını artıran bir dipol oluşturur. Selüloz ahşap gibi sert yapılar üretebilirken, kitin, sıkıştırıldığında kabuk, kireç taşı ve hatta mermer gibi daha sert yapılar bile üretebilir.
Her iki polisakarit de uzun, doğrusal zincirler oluşturur. Bu zincirler hücre zarı dışında biriken uzun lifler oluşturur. Bazı proteinler ve diğer faktörler, liflerin, yan zincirler arasındaki hidrojen bağları ile karmaşık bir şekilde örülmesine yardımcı olur. Bu nedenle, bir zamanlar enerji depolamak için kullanılan basit glikoz molekülleri, yapısal sertliği olan moleküllere dönüştürülebilir. Yapısal polisakkaritler ve depolama polisakkaritleri arasındaki tek fark, kullanılan monosakkaritlerdir. Glikoz moleküllerinin konfigürasyonunu yapısal bir polisakkarit ile değiştirmek suretiyle, molekül çok daha fazla bağı daha küçük bir alanda depolar. Selüloz ve nişasta arasındaki tek fark, kullanılan glikozun konfigürasyonudur.
Glikojen ve Nişasta
Muhtemelen gezegendeki en önemli depolama polisakkaritleri, glikojen ve nişastadır ve sırasıyla hayvanlar ve bitkiler tarafından üretilir. Bu polisakkaritler, merkezi bir başlangıç noktasından oluşturulur ve karmaşık dallanma düzenlerinden ötürü dışa doğru sarmal yapar. Tek tek polisakkaritlere bağlanan çeşitli proteinlerin yardımıyla, büyük dallanmış moleküller granüller veya kümeler oluşturur.
Bir glikojen veya nişasta molekülü parçalandığında, sorumlu enzimler merkezden en uzak uçlarda başlar. Bu önemlidir, çünkü geniş dallanma nedeniyle sadece 2 başlangıç noktası vardır. Bu, monosakkaritlerin, polisakkaritten hızlı bir şekilde çıkarılabileceği ve enerji için kullanılabileceği anlamına gelir. Nişasta ve glikojen arasındaki tek fark, molekül başına gerçekleşen dalların sayısıdır. Buna, monosakkaritlerin bağ oluşturan farklı kısımları ve moleküller üzerinde etkili farklı enzimler neden olur.
Kaynak – 2
Çok sayıda glikozdan oluşan kompleks moleküllerdir. En önemli polisakkaritler; nişasta, selüloz, kitin ve glikojen molekülleridir. Bunların tamamının temel yapısında glikoz bulunur. Glikoz moleküllerinin farklı bağlanması, polisakkaritlerin farklı olmasını sağlar.
Nişasta:
Bitkilerde fotosentez sonucu sentezlenen, çok sayıda glikoz molekülünün birleşmesiyle meydana gelen bir polisakkarittir.
Sadece bitki hücrelerinde sentezlenen ve depo edilen nişasta; buğday, mısır, patates, bakla ve pirinçte yüksek oranda bulunur. Nişasta üzerine, iyot çözeltisi damlatıldığında mavi renk verir.
Glikojen:
Karbonhidratlar, bitkilerde nişasta; hayvan, bakteri, mantar ve insanlarda glikojen şeklinde depo edilir. Glikojen de, nişasta molekülü gibi, binlerce glikoz molekülünün birbirine bağlanması ile meydana gelen bir polisakkarittir. Glikojen suda çözünebilir.
Kanda glikoz miktarı normal seviyenin üzerinde olursa, kas ve karaciğerlerde glikojen şeklinde depo edilir. Glikoz seviyesinin azalması durumunda depo edilen glikojenden kana glikoz verilir. Glikojen iyotla muamele edildiğinde kahverengini verir.
Selüloz:
Bitkilerde en fazla bulunan bir diğer karbonhidrat da selülozdur. Selüloz da tıpkı nişastaya benzer şekilde 1000-2000 glikoz molekülünün birleşmesiyle oluşan bir polisakkarittir. Suda çözünmez ve iyotla etkileştiğinde renk değişimi olmaz.
Bitki hücrelerinin çeperlerinin esas yapısını oluşturan selüloz; ağaçlarda %50, pamuk liflerinde ise %98 oranında bulunur. Selüloz; sentetik ipeğin, fotoğraf ilimlerinin, bazı plastik, cila ve patlayıcıların üretiminde ticari amaçla kullanılır.
Kitin:
Böcek, örümcek, kabuklular gibi eklem bacaklıların dış iskeletinde bulunur. Saf kitin deri gibi yumuşaktır, yapısına kalsiyum karbonat tuzunun katılmasıyla sertleşir. Mantarlarda da hücre duvarının yapısında kitin bulunur.
Kitin selüloza benzer, ancak selülozdan farklı olarak yapısında azot bulunur.