- Karakteristike i struktura
- biosinteza
- Značajke
- Funkcije u industriji
- Eksperimentalne biološke funkcije
- Reference
Trehaloze je disaharid koji se sastoji od dva glukoze α-D-nalaze u mnogim su kukci, gljivice i mikroorganizama, ali koje se ne mogu sintetizirati kralježnjaka. Poput saharoze, to je ne reducirajući disaharid i može tvoriti jednostavne kristale.
Trehaloza je ugljikohidrat s malo moći zaslađivanja, vrlo topiv u vodi i koristi se kao izvor energije i za formiranje himinog egzoskeleta u mnogim insektima. Dio je staničnih membrana raznih insekata i mikroorganizama koji ga sintetiziraju.
Haworth-ova reprezentacija za Trehalose (Izvor: Fvasconcellos 18:56, 17. travnja 2007. (UTC) putem Wikimedia Commonsa)
Koristi se u prehrambenoj industriji kao stabilizator i humectant. Prisutan je u soku od šećerne trske kao proizvod nastao nakon rezanja trske, a posebno je stabilan na zagrijavanje i na kiseli medij.
U ljudskom crijevu, kao rezultat enzima trehalaza (prisutan u vilicama tankog crijeva), trehaloza se razgrađuje u glukozu, koja se apsorbira zajedno s natrijom. Odsutnost trehalaze stvara netoleranciju na gljive.
Karakteristike i struktura
Trehalozu je Wiggers prvi put opisao 1832. godine kao nepoznati šećer prisutan u "rerni raži" (Claviceps purpurea), otrovnoj gljivi.
Kasnije ga je Berthelot pronašao u kokonima buba zvanog Larinus Maculata, obično zvanog trehala. Otuda potječe i naziv trehalose.
Trehaloza (α-D-glukopiranosil α-D-glukopiranozid) je ne reducirajući disaharid u kojem su dva ostatka D-glukoze povezana, jedan s drugim, putem anomernog vodika. Trehaloza je široko rasprostranjena u biljkama, kvascima, insektima, gljivicama i bakterijama, ali se ne nalazi u kralježnjacima.
Hitin u egzoskeletu insekata nastaje iz UDP-N-acetil-glukozamina djelovanjem glikoziltransferaze zvane hitin sintetaza. U insekata se iz trehaloze sintetizira UDP-N-acetil-glukozamin.
biosinteza
Postoji pet glavnih putova za biosintezu trehaloze, od kojih su tri najčešće.
Prvi je opisan kvascem i uključuje kondenzaciju UDP-glukoze i glukoze 6-fosfata glukoziltransferazom trehaloza 6-fosfat sintetazom, čime se dobiva trehaloza 6-fosfat i hidroliziraju esteri fosforne kiseline trehaloza 6-fosfat fosfatazom.
Drugi je put prvi put opisan u rodu roda Pimelobacter i uključuje transformaciju maltoze u trehalozu, reakciju kataliziranu enzimom trehaloza sintetaza, transglukozidazom.
Treći je put opisan u različitim rodovima prokariota i uključuje izomerizaciju i hidrolizu terminalnog ostatka maltoze malto-oligosaharida djelovanjem niza enzima za proizvodnju trehaloze.
Dok većina organizama koristi samo jedan od ovih puteva za stvaranje trehaloze, mikobakterije i korinebakterije koriste sva tri puta za sintezu trehaloze.
Trehaloza se hidrolizira glukozidnom hidrolazom koja se naziva trehaloza. Dok kralježnjaci ne sintetiziraju trehalozu, ona se nakon gutanja dobije u crijevima i hidrolizira trehalozom.
Industrijski gledano, trehaloza se enzimatski sintetizira iz supstrata kukuruznog škroba s enzimima malto-oligosil-trehaloza sintetazom i malto-oligosil-trehalozom hidroksilazom, iz Arthrobacter Ramosus.
Značajke
Opisane su tri temeljne biološke funkcije za trehalozu.
1- Kao izvor ugljika i energije.
2- Kao zaštitnik stresa (suše, zaslanjivanje tla, toplotni i oksidativni stres).
3- Kao signal ili regulatorna molekula biljnog metabolizma.
U usporedbi s ostalim šećerima, trehaloza ima puno veću sposobnost stabiliziranja membrana i proteina protiv dehidracije. Nadalje, trehaloza štiti stanice od oksidativnog i kaloričnog stresa.
Neki organizmi mogu preživjeti čak i kad su izgubili do 90% sadržaja vode, a ta se sposobnost, u mnogim slučajevima, odnosi na proizvodnju velike količine trehaloze.
Na primjer, pri sporoj dehidraciji, nematoda Aphelenchus avenae pretvara više od 20% svoje suhe težine u trehalozu, a njen opstanak povezan je sa sintezom ovog šećera.
Čini se da je sposobnost trehaloze da djeluje kao zaštitnik lipidnog dvosloja staničnih membrana povezana s njegovom jedinstvenom strukturom koja omogućava membranama da drže tekućinu. Time se sprječava fuzija i odvajanje faza membrane i, na taj način, sprječava njihovo pucanje i raspad.
Strukturalna konformacija trehaloze (školjkaša) školjkaša (školjkaša), koju formiraju dva šećerna prstena okrenuta jedan prema drugom, omogućuje zaštitu proteina i aktivnosti mnogih enzima. Trehaloza je sposobna formirati nekristalne staklene strukture u uvjetima dehidracije.
Budući da je trehaloza važan široko rasprostranjeni disaharid, ona je također dio strukture mnogih oligosaharida prisutnih u beskralješnjacima i životinjama.
Glavni je ugljikohidrat u hemolimfi insekata i brzo se konzumira u intenzivnim aktivnostima poput letenja.
Funkcije u industriji
U prehrambenoj industriji koristi se kao sredstvo za stabilizaciju i vlaženje, a moguće ga je pronaći u aromatiziranim mliječnim napicima, hladnim čajevima, prerađenim proizvodima na bazi ribe ili proizvodima u prahu. Također ima primjenu u farmaceutskoj industriji.
Koristi se za zaštitu zamrznute hrane i, postojana na temperaturne promjene, sprečava promjenu tamne boje pića. Također se koristi za suzbijanje neugodnih mirisa.
Zbog velike hidratantne moći i zaštitne funkcije za proteine, uključen je u mnoge proizvode namijenjene njezi kože i kose.
Industrijski se koristi i kao zaslađivač za zamjenu šećera u slastičarstvu i pekarstvu, čokoladi i alkoholnim pićima.
Eksperimentalne biološke funkcije
U pokusnih životinja, neke su studije pokazale da je trehaloza sposobna aktivirati gen (alokse 3) koji poboljšava osjetljivost na inzulin, smanjuje glukozu u jetri i povećava metabolizam masti. Čini se da ovo istraživanje u budućnosti pokazuje obećanje za liječenje pretilosti, masne jetre i dijabetesa tipa II.
Druga su djela pokazala neke prednosti primjene trehaloze kod pokusnih životinja, poput povećanja aktivnosti makrofaga za smanjenje ateromatoznih plakova i na taj način „čišćenje arterija“.
Ti su podaci vrlo važni jer će u budućnosti moći učinkovito utjecati na prevenciju nekih vrlo čestih kardiovaskularnih bolesti.
Reference
- Crowe, J., Crowe, L., i Chapman, D. (1984). Očuvanje membrana u anhidrobiotskim organizmima: uloga trehaloze. Znanost, 223 (4637), 701–703.
- Elbein, A., Pan, Y., Pastuszak, I., i Carroll, D. (2003). Nova saznanja o trehalozi: višenamjenska molekula. Glykobiology, 13 (4), 17–27.
- Finch, P. (1999). Ugljikohidrati: strukture, sinteze i dinamika. London, Velika Britanija: Springer-Science + Business Media, BV
- Stick, R. (2001). Ugljikohidrata. Slatki molekuli života. Akademska štampa.
- Stick, R., i Williams, S. (2009). Ugljikohidrati: Esencijalne molekule života (2. izd.). Elsevier.