पॉलीसैकराइड्स: विशेषताएँ, संरचना, वर्गीकरण, उदाहरण - जीवविज्ञान - 2025

पॉलीसैकराइड, अक्सर ग्लाइकान कहा जाता है, उच्च आणविक भार व्यक्ति शर्करा (मोनोसैक्राइड) के 10 से अधिक इकाइयों द्वारा गठित की रासायनिक यौगिक हैं। दूसरे शब्दों में, वे ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के माध्यम से एक साथ जुड़े हुए मोनोसैकराइड पॉलिमर हैं।

ये प्रकृति में बहुत आम अणु हैं, जैसा कि वे सभी जीवित प्राणियों में पाए जाते हैं, जहां वे कई प्रकार के कार्य करते हैं, जिनमें से कई का अध्ययन अभी भी किया जाता है। उन्हें पृथ्वी पर अक्षय प्राकृतिक संसाधनों का सबसे बड़ा स्रोत माना जाता है।

सेल्युलोज की संरचना, एक होमोपॉलीसेकेराइड (स्रोत: http://www.monografias.com/trabajos46/celulosa-madera/celulosa-madera2.shtml / CC BY-SA (https://creatorcommons.org/licenses/by-sa) / 4.0) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

पौधे की कोशिकाओं की दीवार, उदाहरण के लिए, जीवमंडल में सबसे प्रचुर पॉलीसेकेराइड में से एक से बना है: सेलोसोज।

ग्लूकोज नामक मोनोसेकेराइड की बार-बार इकाइयों द्वारा गठित यह यौगिक, हजारों सूक्ष्मजीवों, कवक और जानवरों के लिए भोजन के रूप में कार्य करता है, इसके अलावा इसमें पौधों की संरचना को बनाए रखना भी शामिल है।

समय के साथ, मनुष्य व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए सेलूलोज़ का लाभ लेने में कामयाब रहा है: वह कपड़े बनाने के लिए कपास का उपयोग करता है, कागज बनाने के लिए पेड़ों के "लुगदी", और इसी तरह।

एक और बहुत प्रचुर मात्रा में पॉलीसेकेराइड, जो पौधों द्वारा उत्पादित और मनुष्य के लिए बहुत महत्व का है, स्टार्च है, क्योंकि यह कार्बन और ऊर्जा के मुख्य स्रोतों में से एक है। यह अनाज के दानों, कंदों आदि में होता है।

पोलीसेकेराइड्स के लक्षण

- वे बहुत उच्च आणविक भार के मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं

- वे मुख्य रूप से कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं से बने होते हैं

- वे बहुत विविध संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से बोल रहे हैं

- वे पृथ्वी पर व्यावहारिक रूप से सभी जीवित प्राणियों में मौजूद हैं: पौधे, जानवर, बैक्टीरिया, प्रोटोजोआ और कवक

- कुछ पॉलीसेकेराइड पानी में अत्यधिक घुलनशील हैं और अन्य नहीं हैं, जो आमतौर पर उनकी संरचना में शाखाओं की उपस्थिति पर निर्भर करता है

- वे सेल और ऊतकों के संरचनात्मक समर्थन में, सेलुलर संचार में, ऊर्जा भंडारण में काम करते हैं।

- इसकी हाइड्रोलिसिस आमतौर पर व्यक्तिगत अवशेषों (मोनोसैकराइड) की रिहाई के परिणामस्वरूप होती है

- उन्हें अधिक जटिल मैक्रोमोलेक्यूल्स के हिस्से के रूप में पाया जा सकता है, जैसे कि कई ग्लाइकोप्रोटीन, ग्लाइकोलिपिड्स आदि का कार्बोहाइड्रेट भाग।

संरचना

जैसा कि हमने शुरुआत में चर्चा की, पॉलीसेकेराइड 10 से अधिक चीनी या मोनोसैकराइड अवशेषों के पॉलिमर हैं, जो ग्लूकोसाइडिक बॉन्ड के माध्यम से एक साथ जुड़े हुए हैं।

हालांकि वे अत्यंत विविध अणु हैं (संभावित संरचनात्मक प्रकारों की एक अनंत विविधता है), एक पॉलीसैकराइड की संरचना में पाए जाने वाले सबसे आम मोनोसैकेराइड क्रमशः पेन्टोज और हेक्सोज शर्करा होते हैं, अर्थात्, 5 और 6 कार्बन परमाणुओं के शर्करा।

विविधता

इन macromolecules की विविधता इस तथ्य में निहित है कि, अलग-अलग शर्करा के अलावा जो उन्हें बना सकती हैं, प्रत्येक चीनी अवशेष दो अलग-अलग चक्रीय रूपों में हो सकते हैं: फेरनोज़ या पायरानोज़ (केवल 5 और 6 कार्बन परमाणुओं के साथ उन शर्करा)।

इसके अलावा, ग्लाइकोसिडिक बांड α- या configuration- कॉन्फ़िगरेशन में हो सकते हैं और जैसे कि पर्याप्त नहीं थे, इन बांडों के गठन में आसन्न अवशेषों में एक या एक से अधिक हाइड्रॉक्सिल समूहों (-OH) का प्रतिस्थापन शामिल हो सकता है।

वे एक या अधिक हाइड्रॉक्सिल समूहों (-OH) के बिना शर्करा और 6 से अधिक कार्बन परमाणुओं के साथ शर्करा के साथ-साथ मोनोसेकेराइड्स (आम या नहीं) के विभिन्न डेरिवेटिव द्वारा शर्करा द्वारा भी बन सकते हैं।

रेखीय और शाखित पॉलीसैकराइड का ग्राफिक प्रतिनिधित्व (स्रोत: jphwang / सार्वजनिक डोमेन, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से), Raquel Parada Puig द्वारा संशोधित

रैखिक-श्रृंखला पॉलीसेकेराइड आमतौर पर कठोर या अनम्य संरचनाओं में बेहतर पैक करते हैं और पानी में अघुलनशील होते हैं, जैसा कि शाखित पॉलीसेकेराइड के विपरीत होता है, जो पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं और जलीय घोल में "पेस्टी" संरचनाओं का निर्माण करते हैं।

पॉलीसेकेराइड का वर्गीकरण

पॉलीसेकेराइड का वर्गीकरण आमतौर पर उनकी प्राकृतिक घटना पर आधारित होता है, हालांकि, उनकी रासायनिक संरचना के अनुसार उन्हें वर्गीकृत करना आम है।

कई लेखकों का मानना ​​है कि पॉलीसेकेराइड को वर्गीकृत करने का सबसे अच्छा तरीका शर्करा के प्रकार पर आधारित है जो उन्हें रचना करता है, जिसके अनुसार दो बड़े समूहों को परिभाषित किया गया है: होमोपोलिसैकेराइड्स और हेटेरोपॉलीसेकेराइड्स का।

Homopolysaccharides या homoglycans

इस समूह में सभी पॉलीसेकेराइड शामिल हैं जो समान चीनी या मोनोसैकराइड इकाइयों से बने होते हैं, अर्थात, वे एक ही प्रकार की चीनी के एकाधिकार हैं।

सबसे सरल होमोपॉलीसेकेराइड एक रैखिक संचलन के साथ होते हैं, जिसमें सभी चीनी अवशेष एक ही प्रकार के रासायनिक बंधन के माध्यम से जुड़े होते हैं। सेल्युलोज एक अच्छा उदाहरण है: यह एक पॉलीसैकराइड है जो ग्लूकोज अवशेषों से बना है जो (बांड (1 → 4) से जुड़ा हुआ है।

हालांकि, अधिक जटिल होमोपॉलीसेकेराइड हैं और वे वे हैं जो एक रैखिक श्रृंखला में एक से अधिक प्रकार के बंधन हैं और उनकी शाखाएं भी हो सकती हैं।

होमोपोलिसैकेराइड के उदाहरण जो प्रकृति में बहुत आम हैं सेलूलोज़, ग्लाइकोजन और स्टार्च, सभी ग्लूकोज इकाइयों को दोहराते हैं; इस समूह में चिटिन भी शामिल है, जिसमें एन-एसिटाइल-ग्लूकोसामाइन की दोहराई जाने वाली इकाइयां हैं, जो ग्लूकोज का व्युत्पन्न है।

तब साहित्य में कम लोकप्रिय होते हैं जैसे फ्रुक्टंस (फ्रुक्टोज इकाइयों से बना), पेंटोसन (अरबी या जाइलोज से बना) और पेक्टिंस (गैलक्टुरोनिक एसिड के व्युत्पन्न से बना है, बदले में, गैलेक्टोज से बना है)।

हेटेरोपॉलीसेकेराइड या हेट्रोग्लिसकेन्स

इस समूह के भीतर, दूसरी ओर, उन सभी पॉलीसेकेराइड जो दो या अधिक विभिन्न प्रकार के शर्करा से बने होते हैं, को वर्गीकृत किया जाता है, अर्थात वे विभिन्न शर्करा के विषमलैंगिक हैं।

सरलतम हेटेरोपॉलीसेकेराइड दो डिसमिलर शुगर अवशेषों (या शर्करा के डेरिवेटिव) द्वारा निर्मित होते हैं, जो (1) एक ही रैखिक श्रृंखला में हो सकते हैं या (2) एक मुख्य रैखिक श्रृंखला बनाते हैं और दूसरा पक्ष श्रृंखला बनाते हैं।

हालाँकि, वहाँ भी हो सकता है heteropolysaccharides 2 से अधिक प्रकार के अत्यधिक ब्रांच्ड या शर्करा अवशेषों से बना है।

इनमें से कई अणु प्रोटीन या लिपिड के साथ मिलकर ग्लाइकोप्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड बनाते हैं, जो जानवरों के ऊतकों में बहुत प्रचुर मात्रा में होते हैं।

हेटेरोपॉलीसेकेराइड्स के बहुत ही सामान्य उदाहरण हैं जो म्यूकोपॉलीसेकेराइड्स का हिस्सा हैं जैसे कि हायल्यूरोनिक एसिड, व्यापक रूप से जानवरों के बीच वितरित और एन-एसिटाइल-डी-ग्लूकोसाइड अवशेषों से जुड़े ग्लुकुरोनिक एसिड अवशेषों से मिलकर बनता है।

कार्टिलेज, सभी कशेरुक जानवरों में मौजूद होता है, जिसमें प्रचुर मात्रा में हेट्रोपोसेकेराइड होता है, विशेष रूप से चोंड्रोइटिन सल्फेट, जो ग्लूकोरोनिक एसिड और एन-एसिटाइल-डी-गैलेक्टामिनमाइन की दोहराई जाने वाली इकाइयों से बना होता है।

नामकरण के बारे में एक सामान्य तथ्य

पॉलीसेकेराइड को जेनेरिक शब्द ग्लाइकेन के साथ नाम दिया गया है, इसलिए सबसे सटीक नामकरण का उपयोग करते हैं, एक नाम देने के लिए, "पैतृक चीनी" का उपसर्ग और "-आनो"। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज इकाइयों पर आधारित एक पॉलीसेकेराइड को ग्लूकेन कहा जा सकता है।

पॉलीसैकराइड के उदाहरण

पूरे पाठ में हमने सबसे आम उदाहरणों का हवाला दिया है जो निस्संदेह मैक्रोमोलेक्यूल्स के इस बड़े समूह का प्रतिनिधित्व करते हैं। अगला, हम उनमें से कुछ को थोड़ा और विकसित करेंगे और हम अन्य समान रूप से महत्वपूर्ण लोगों का उल्लेख करेंगे।

ग्लाइकोजन और सेल्युलोज, दो पॉलीसेकेराइड (स्रोत: Sunshineconnelly at en.wikibooks / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से, रक़ील परदा पुग द्वारा संशोधित)

सेल्यूलोज और चिटिन

सेल्युलोज, एक ग्लूकोज अवशेष बहुलक, चिटिन के साथ, एक एन-एसिटाइल-ग्लूकोसामाइन अवशेष बहुलक, पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पॉलिमर में से एक है।

चितिन अणु

पूर्व संयंत्र की कोशिकाओं को कवर करने वाली दीवार का एक मूलभूत हिस्सा है और बाद में कवक की कोशिका भित्ति और आर्थ्रोपोड्स के एक्सोस्केलेटन, कीड़े और कीड़ों सहित अविश्वसनीय रूप से विविध और प्रचुर मात्रा में अकशेरुकी जानवरों में है। उदाहरण के लिए क्रस्टेशियंस।

दोनों होमोपोलिसैक्राइड समान रूप से महत्वपूर्ण हैं, न केवल मनुष्य के लिए, बल्कि जीवमंडल में सभी पारिस्थितिक तंत्र के लिए, क्योंकि वे जीवों का एक संरचनात्मक हिस्सा बनाते हैं जो खाद्य श्रृंखला के आधार पर होते हैं।

ग्लाइकोजन और स्टार्च

पॉलीसेकेराइड, उनके कई कार्यों के बीच, ऊर्जा आरक्षित सामग्री के रूप में काम करते हैं। स्टार्च पौधों में और ग्लाइकोजन पशुओं में उत्पन्न होता है।

दोनों ग्लूकोसिपैकराइड्स ग्लूकोज अवशेषों से बने हैं, जो विभिन्न ग्लाइकोसिडिक बांडों के माध्यम से जुड़े हुए हैं, जो कई शाखाओं को काफी जटिल पैटर्न में प्रस्तुत करते हैं। कुछ प्रोटीनों की मदद से, दो प्रकार के अणु अधिक कॉम्पैक्ट ग्रैन्यूल बना सकते हैं।

स्टार्च दो अलग-अलग ग्लूकोज पॉलिमर से बना एक जटिल है: एमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन। एमाइलोज α बांड (1 → 4) द्वारा जुड़े ग्लूकोज अवशेषों का एक रैखिक बहुलक है, जबकि एमाइलोपेक्टिन एक शाखित बहुलक है जो α बांड (1 → 6) के माध्यम से एमाइलोज को बांधता है।

एक आलू सेल में स्टार्च अनाज। स्रोत: गेनीमेड / सीसी बाय-एसए (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.4.0)

दूसरी ओर, ग्लाइकोजन भी α (1 → 4) बॉन्ड और α (1 → 6) बॉन्ड से जुड़ी कई शाखाओं के साथ ग्लूकोज इकाइयों का एक बहुलक है। स्टार्च की तुलना में इसकी शाखाओं की संख्या अधिक है।

ग्लाइकोजन की संरचना

हेपरिन

हेपरिन एक ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन है जो सल्फेट समूहों से जुड़ा है। यह एक हेटेरोपॉलीसेकेराइड है जो ग्लुकुरोनिक एसिड इकाइयों से बना है, जिनमें से कई एस्ट्रिफ़ाइड हैं, और एन -ग्लुकोसामाइन सल्फेट इकाइयाँ हैं जिनके α (1 → 4) बॉन्ड द्वारा जुड़े 6-कार्बन पर एक अतिरिक्त सल्फेट समूह है।

हेपरिन की संरचना। छवि स्रोत: Jü / CC0

यह यौगिक आमतौर पर एक थक्का-रोधी के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसे आमतौर पर दिल के दौरे और अस्थिर एनजाइना पेक्टोरिस के उपचार के लिए निर्धारित किया जाता है।

अन्य पॉलीसेकेराइड

पौधे मसूड़ों और अन्य चिपकने वाले या पायसीकारी यौगिकों सहित कई जटिल हेटरोपॉलीसेकेराइड से समृद्ध पदार्थ बनाते हैं। ये पदार्थ अक्सर ग्लुकुरोनिक एसिड और अन्य शर्करा के पॉलिमर में समृद्ध होते हैं।

बैक्टीरिया भी हेटरोपॉलीसेकेराइड का उत्पादन करते हैं, जो कई बार, उन्हें घेरने वाले वातावरण में छोड़ते हैं, यही वजह है कि उन्हें एक्सोपॉलीसेकेराइड के रूप में जाना जाता है।

इनमें से कई पदार्थों का उपयोग खाद्य उद्योग में गेलिंग एजेंटों के रूप में किया जाता है, विशेष रूप से वे जो लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया द्वारा संश्लेषित होते हैं।

संदर्भ

1. डी वुइस्ट, एल।, और डीगेस्ट, बी (1999)। लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया से Heteropolysaccharides। FEMS सूक्ष्म जीव विज्ञान समीक्षाएँ, 23 (2), 153-177।
2. एस्पिनॉल, जीओ (एड।)। (2014)। पॉलीसैकराइड्स। अकादमिक प्रेस।
3. द एडिटर्स ऑफ़ एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका (2019)। एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका। 18 अप्रैल, 2020 को www.britannica.com/science/polysaccharide से लिया गया
4. डिस्क, ज़ैकाबीएएस (1955)। पॉलीसेकेराइड में शर्करा। जैव रासायनिक विश्लेषण के तरीकों में (वॉल्यूम 2, पीपी। 313-358)। इंटेरसेंस न्यूयॉर्क।
5. ब्राउन जूनियर, आरएम (2004)। सेल्यूलोज संरचना और जैवसंश्लेषण: 21 वीं सदी के लिए क्या है? पॉलिमर साइंस पार्ट ए की पत्रिका: पॉलिमर रसायन विज्ञान, 42 (3), 487-495।
6. रोच, पीजे (2002)। ग्लाइकोजन और इसके चयापचय। वर्तमान आणविक चिकित्सा, 2 (2), 101-120। अल ऑफ पॉलिमर साइंस पार्ट ए: पॉलिमर रसायन, 42 (3), 487-495।