GALAKTOZA: STRUKTURA, FUNKCIJE, METABOLIZAM I PATOLOGIJE - KEMIJA - 2026

Galaktoza je monosaharid šećer nalaze se uglavnom u mlijeku i drugih mliječnih proizvoda. Vezivanjem na glukozu formiraju laktozni dimer. Djeluje kao strukturna komponenta membrane živčanih stanica, ključna je za laktaciju u sisavaca i može poslužiti kao izvor energije.

Međutim, njegova konzumacija u prehrani nije obvezna. Različiti metabolički problemi povezani s galaktozom dovode do patologija kao što su netolerancija na laktozu i galaktozemija.

Struktura

Galaktoza je monosaharid. To je aldoza sa šest ugljika, s molekularnom formulom C ₆ H ₁₂ O ₆. Molekulska masa je 180 g / mol. Ova je formula ista za ostale šećere, poput glukoze ili fruktoze.

Može postojati u obliku otvorenog lanca ili također biti prisutan u cikličkom obliku. To je epimer glukoze; razlikuju se samo kod broja ugljika 4. Pojam epimer odnosi se na stereoizomer koji se razlikuje samo u položaju njegovih središta.

Značajke

U prehrani

Glavni izvor galaktoze u prehrani je laktoza koja dolazi iz mliječnih proizvoda. Može se koristiti kao izvor energije.

Međutim, doprinos prehrani nije bitan za tijelo, budući da se UDP-glukoza može transformirati u UDP-galaktozu, a ovaj metabolit može obavljati svoje funkcije u tijelu kao sastavni dio skupine glikolipida.

Ne postoji vrsta studija koja ne otkriva bilo kakvu patologiju povezanu s niskom potrošnjom galaktoze. Suprotno tome, pretjerano konzumiranje prijavljeno je kao toksično kod modelnih životinja. U stvari, višak galaktoze povezan je s kataraktama i oksidativnim oštećenjima.

Međutim, u djece laktoza doprinosi 40% energije u njihovoj prehrani, dok se u odraslih taj postotak smanjuje na 2%.

Strukturne funkcije: glikolipidi

Galaktoza je prisutna u specifičnoj grupi glikolipida koji se naziva cerebrosidi. Cerebrosidi koji u svojoj strukturi sadrže galaktozu nazivaju se galaktocerebrozidi ili galaktolipidi.

Te su molekule ključne komponente lipidnih membrana, posebno živčanih stanica u mozgu; otuda i njegovo ime.

Cerebrosidi se razgrađuju enzimom lizosimom. Kad ih tijelo ne može razgraditi, ti se spojevi nakupljaju. Ovo se stanje naziva Krabbeova bolest.

Sinteza laktoze u sisavaca

Galaktoza ima temeljnu ulogu u sintezi laktoze. U sisavaca mliječne žlijezde proizvode velike količine laktoze nakon trudnoće kako bi nahranile svoje mladiće.

Taj proces kod žena pokreće niz hormona karakterističnih za trudnoću. Reakcija uključuje UDP-galaktozu i glukozu. Ova dva šećera spojena su djelovanjem enzima laktoza sintetaza.

Ovaj enzimski kompleks u određenoj je mjeri himerni, jer njegovi sastavni dijelovi nisu povezani s njegovom funkcijom.

Jedan njegov dio sastoji se od galaktozil transferaze; u normalnim uvjetima, njegova funkcija povezana je s glikozilacijom proteina.

Drugi dio kompleksa čini α-laktalbumin koji je vrlo sličan lizocimu. Ovaj enzimski kompleks fascinantan je primjer evolucijskih promjena.

Metabolizam

Laktoza je šećer koji se nalazi u mlijeku. To je disaharid formiran monosaharidima glukozom i galaktozom povezanima pomoću β-1,4-glikozidne veze.

Galaktoza se dobiva hidrolizom laktoze, ovaj korak katalizira laktaza. U bakterijama postoji analogan enzim zvan β-galaktozidaza.

Enzim hekokinaze, prisutan u prvom koraku glikolitičkog puta, može prepoznati različite šećere, poput glukoze, fruktoze i manoze. Međutim, ne prepoznaje galaktozu.

Zato se korak pretvorbe nazvan epimerizacija mora dogoditi kao korak prije glikolize. Ovim putem je pretvorena galaktoza u metabolit koji može ući u glikolizu, točnije glukoza-6-fosfat.

Razgradnja galaktoze moguća je samo u amnionskim stanicama, stanicama jetre, eritrocitima i leukocitima (krvnim stanicama). Put jetre poznat je kao Leloir put u čast svog otkrivača, Luis Federico Leloir, važnog argentinskog znanstvenika.

Galaktozu enterociti preuzimaju aktivnim transportom, putem SGLT1, SGC5A1 (natrijum-glukozni kotransporteri), a u manjoj mjeri i SGLT2.

Koraci metabolizma

Koraci metabolizma sažet su kako slijedi:

- Galaktoza se fosforilira u prvom ugljiku. Taj korak katalizira enzim galaktokinaza.

- Uridilna skupina prenosi se glukoza-1-fosfatom galaktoza-1-fosfat uridiltransferazom. Rezultat ove reakcije je glukoza-1-fosfat i UDP-galaktoza.

- UDP-galaktoza se transformira u UDP-glukozu, korak kataliziran UDP-galaktozom-4-epimerazom.

- Napokon, glukoza-1-fosfat se pretvara u glukoza-6-fosfat. Ovaj spoj može ući u glikolitički put.

Te se reakcije mogu sažeti kao: galaktoza + ATP -> glukoza-1-fosfat + ADP + H ⁺

Regulacija homeostaze galaktoze je složena i snažno integrirana s regulacijom ostalih ugljikohidrata.

Patologije povezane s metabolizmom galaktoze

galaktozemija

Galaktosemija je patologija u kojoj tijelo ne može metabolizirati galaktozu. Uzroci su genetski, a njegovo liječenje uključuje dijetu bez galaktoze.

Ono obuhvaća niz različitih simptoma, poput povraćanja, proljeva, mentalne retardacije, problema s razvojem, problema s jetrom i stvaranja katarakte. U nekim slučajevima bolest može biti fatalna i pogođeni pojedinac umire.

Bolesnici s ovim stanjem ne posjeduju enzim galaktoza-1-fosfat uridiltransferaza. Kako se ostale metaboličke reakcije ne mogu nastaviti, ovaj se toksični proizvod nakuplja u tijelu.

Intolerancija na laktozu

Kod nekih odraslih osoba postoji deficit enzima laktaze. Ovo stanje ne dopušta normalan metabolizam laktoze, pa konzumiranje mliječnih proizvoda stvara promjene u gastrointestinalnom traktu.

Vrijedi spomenuti da se nedostatak ovog enzima javlja prirodno kako pojedinci postaju stariji, budući da prehrana odrasle osobe pretpostavlja niži značaj laktoze i mliječnih proizvoda u prehrani.

Mikroorganizmi koji naseljavaju debelo crijevo mogu koristiti laktozu kao izvor ugljika. Krajnji proizvodi ove reakcije su metan i vodikov plin.

Reference

1. Berg, JM, Stryer, L., i Tymoczko, JL (2007). Biokemija. Preokrenuo sam se.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologija. Uredništvo Médica Panamericana.
3. Horton-Szar, D. (2010). Osnove metabolizma i ishrane. Elsevier.
4. Kohlmeier, M. (2015). Metabolizam hranjivih sastojaka: strukture, funkcije i geni. Akademska štampa.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija. Osnove medicine i životnih znanosti. Preokrenuo sam se.
6. Pertierra, AG, Olmo, R., Aznar, CC, i López, CT (2001). Metabolička biokemija. Uredništvo Tebar.
7. Rodríguez, MH, i Gallego, AS (1999). Prehrambeni ugovor. Izdanja Díaza de Santosa.
8. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2007). Osnove biokemije. Uredništvo Médica Panamericana.