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Glykogen ist ein "Ersatzkohlenhydrat" im menschlichen Körper und gehört zur Klasse der Polysaccharide.

Manchmal wird es fälschlicherweise als "Glucogen" bezeichnet. Es ist wichtig, beide Namen nicht zu verwechseln, da der zweite Begriff ein Insulinantagonistenproteinhormon ist, das im Pankreas produziert wird.

Was ist Glykogen?

Bei fast jeder Mahlzeit erhält der Körper Kohlenhydrate, die als Glukose in das Blut gelangen. Manchmal übertrifft seine Menge jedoch die Bedürfnisse des Organismus, und die überschüssigen Glukoseüberschüsse reichern sich in Form von Glykogen an, das den Körper bei Bedarf mit zusätzlicher Energie spaltet und anreichert.

Wo werden Vorräte gelagert?

Die Glykogenreserven in Form des kleinsten Granulats werden im Leber- und Muskelgewebe gespeichert. Dieses Polysaccharid befindet sich auch in den Zellen des Nervensystems, der Niere, der Aorta, des Epithels, des Gehirns, in embryonalen Geweben und in der Schleimhaut der Gebärmutter. Im Körper eines gesunden Erwachsenen befinden sich normalerweise etwa 400 Gramm Substanz. Übrigens verwendet der Körper bei erhöhter körperlicher Anstrengung hauptsächlich Muskelglykogen. Daher sollten sich Bodybuilder etwa 2 Stunden vor dem Training zusätzlich mit kohlenhydratreichen Lebensmitteln sättigen, um die Substanzreserven wiederherzustellen.

Biochemische Eigenschaften

Chemiker nennen Polysaccharid mit der Formel (C6H10O5) n Glykogen. Ein anderer Name für diesen Stoff ist tierische Stärke. Obwohl Glykogen in tierischen Zellen gespeichert ist, ist dieser Name nicht ganz richtig. Der französische Physiologe Bernard entdeckte die Substanz. Vor fast 160 Jahren entdeckte ein Wissenschaftler erstmals „Ersatzkohlenhydrate“ in Leberzellen.

"Ersatzkohlenhydrat" wird im Zytoplasma von Zellen gespeichert. Fühlt der Körper jedoch plötzlich Glukose, wird Glykogen freigesetzt und gelangt in das Blut. Interessanterweise kann sich jedoch nur in der Leber angesammeltes Polysaccharid (Hepatozid) in Glukose umwandeln, die den „hungrigen“ Organismus sättigen kann. Die Glykogenspeicher in der Drüse können 5% ihrer Masse erreichen und in einem erwachsenen Organismus etwa 100-120 g ausmachen.Die maximale Konzentration an Hepatoziden beträgt etwa eineinhalb Stunden nach der Mahlzeit, gesättigt mit Kohlenhydraten (Süßwaren, Mehl, stärkehaltige Nahrung).

Als Teil des Muskels nimmt Polysaccharid nicht mehr als 1-2 Gewichtsprozent des Stoffes ein. Angesichts des gesamten Muskelbereichs wird jedoch deutlich, dass Glykogen "Ablagerungen" in den Muskeln die Reserven der Substanz in der Leber übersteigen. In den Nieren, Gliazellen des Gehirns und in Leukozyten (weiße Blutkörperchen) befinden sich auch geringe Mengen an Kohlenhydraten. Somit können die gesamten Glykogenreserven im Körper eines Erwachsenen fast ein halbes Kilogramm betragen.

Interessanterweise findet man das "Ersatz" -Saccharid in den Zellen einiger Pflanzen, in Pilzen (Hefen) und Bakterien.

Die Rolle von Glykogen

Meistens ist Glykogen in den Zellen der Leber und der Muskeln konzentriert. Und es sollte verstanden werden, dass diese zwei Quellen von Reserveenergie unterschiedliche Funktionen haben. Ein Polysaccharid aus der Leber versorgt den Körper insgesamt mit Glukose. Dies ist für die Stabilität des Blutzuckerspiegels verantwortlich. Bei übermäßiger Aktivität oder zwischen den Mahlzeiten sinkt der Blutzuckerspiegel. Und um Hypoglykämie zu vermeiden, spaltet sich das in Leberzellen enthaltene Glykogen in den Blutkreislauf und drückt den Glukoseindex ein. Die regulatorische Funktion der Leber in dieser Hinsicht sollte nicht unterschätzt werden, da eine Veränderung des Zuckerspiegels in alle Richtungen mit schwerwiegenden, sogar tödlichen Problemen behaftet ist.

Muskelspeicher werden benötigt, um die Funktion des Bewegungsapparates aufrechtzuerhalten. Das Herz ist auch ein Muskel mit Glykogenspeichern. Wenn man dies weiß, wird deutlich, warum die meisten Menschen langfristig an Hunger, Magersucht und Herzproblemen leiden.

Wenn jedoch überschüssige Glukose in Form von Glykogen abgelagert werden kann, stellt sich die Frage: "Warum wird die Kohlenhydratnahrung durch die Fettschicht auf dem Körper abgelagert?". Dies ist auch eine Erklärung. Glykogenvorräte im Körper sind nicht dimensionslos. Bei geringer körperlicher Aktivität haben tierische Stärkebestände keine Zeit zum Ausgeben, daher sammelt sich Glukose in einer anderen Form an - in Form von Lipiden unter der Haut.

Darüber hinaus ist Glykogen für den Abbau von komplexen Kohlenhydraten notwendig, es ist an Stoffwechselvorgängen im Körper beteiligt.

Synthesis

Glykogen ist eine strategische Energiereserve, die im Körper aus Kohlenhydraten gebildet wird.

Erstens nutzt der Körper die gewonnenen Kohlenhydrate für strategische Zwecke und legt den Rest „für einen regnerischen Tag“ ab. Der Mangel an Energie ist der Grund für den Abbau von Glykogen zu Glukose.

Die Synthese einer Substanz wird durch Hormone und das Nervensystem reguliert. Dieser Prozess, insbesondere in den Muskeln, "beginnt" Adrenalin. Durch die Aufspaltung von tierischer Stärke in der Leber wird das Hormon Glucagon (durch die Bauchspeicheldrüse beim Fasten produziert) aktiviert. Insulinhormon ist für die Synthese des "Ersatzkohlenhydrats" verantwortlich. Der Prozess besteht aus mehreren Stufen und findet ausschließlich während der Mahlzeit statt.

Glykogenose und andere Störungen

In einigen Fällen tritt jedoch keine Aufspaltung von Glykogen auf. Infolgedessen sammelt sich Glykogen in den Zellen aller Organe und Gewebe. In der Regel wird eine solche Verletzung bei Menschen mit genetischen Störungen (Dysfunktion von Enzymen, die für den Abbau der Substanz erforderlich sind) beobachtet. Dieser Zustand wird als Glykogenose bezeichnet und bezieht sich auf die Liste der autosomal rezessiven Pathologien. Heute sind 12 Arten dieser Krankheit in der Medizin bekannt, aber bisher ist nur die Hälfte ausreichend untersucht.

Dies ist jedoch nicht die einzige mit tierischer Stärke verbundene Pathologie. Glykogenerkrankungen umfassen auch Glykogenose, eine Störung, die von der vollständigen Abwesenheit des Enzyms begleitet wird, das für die Glykogensynthese verantwortlich ist. Symptome der Krankheit - ausgeprägte Hypoglykämie und Krämpfe. Das Vorhandensein von Glykogenose wird durch Leberbiopsie bestimmt.

Der Körper braucht Glykogen

Glykogen ist als Reserve-Energiequelle wichtig, regelmäßig wiederhergestellt zu werden. Wissenschaftler sagen es zumindest. Erhöhte körperliche Aktivität kann zu einer vollständigen Erschöpfung der Kohlenhydratreserven in Leber und Muskeln führen, was sich auf die Vitalaktivität und die menschliche Leistungsfähigkeit auswirkt. Infolge einer langen kohlenhydratfreien Diät sinken die Glykogenspeicher in der Leber auf nahezu Null. Muskelreserven werden während des intensiven Krafttrainings aufgebraucht.

Die minimale tägliche Glykogendosis beträgt 100 g oder mehr. Diese Zahl ist jedoch wichtig, wenn:

• intensive körperliche Anstrengung;
• erhöhte geistige Aktivität;
• nach den "hungrigen" Diäten.

Im Gegenteil, Menschen mit Leberfunktionsstörungen und Enzymmangel sollten bei glykogenreichen Lebensmitteln Vorsicht walten lassen. Darüber hinaus sorgt eine Ernährung mit hohem Glukosegehalt für eine Verringerung der Verwendung von Glykogen.

Nahrung für die Ansammlung von Glykogen

Nach Ansicht der Forscher sollten 65% der Kalorien, die der Körper für eine ausreichende Ansammlung von Glykogen aus Kohlenhydratnahrung erhalten soll. Um den Vorrat an tierischer Stärke wieder herzustellen, ist es wichtig, in die Diätbäckereiprodukte Getreide, Getreide, Getreide, verschiedene Früchte und Gemüse einzubringen.

Die besten Glykogenquellen: Zucker, Honig, Schokolade, Marmelade, Marmelade, Datteln, Rosinen, Feigen, Bananen, Wassermelonen, Kaki, süße Backwaren, Fruchtsäfte.

Die Wirkung von Glykogen auf das Körpergewicht

Wissenschaftler haben festgestellt, dass sich in einem erwachsenen Organismus etwa 400 Gramm Glykogen ansammeln können. Die Wissenschaftler haben jedoch auch festgestellt, dass jedes Gramm Backup-Glukose etwa 4 Gramm Wasser bindet. Es stellt sich also heraus, dass 400 g Polysaccharid etwa 2 kg glykogener wässriger Lösung sind. Dies erklärt übermäßiges Schwitzen während des Trainings: Der Körper verbraucht Glykogen und verliert gleichzeitig viermal mehr Flüssigkeit.

Diese Eigenschaft von Glykogen erklärt das schnelle Ergebnis von Expressdiäten zur Gewichtsabnahme. Kohlenhydratdiäten provozieren einen intensiven Konsum von Glykogen und damit von Körperflüssigkeiten. Wie Sie wissen, ist ein Liter Wasser 1 kg. Sobald jedoch eine Person zu einer normalen Diät mit Kohlenhydratgehalt zurückkehrt, werden die tierischen Stärkevorräte wiederhergestellt, und mit ihnen die Flüssigkeit, die während der Diätperiode verloren geht. Dies ist der Grund für die kurzfristigen Ergebnisse des ausdrücklichen Gewichtsverlusts.

Für einen wirklich wirksamen Gewichtsverlust raten Ärzte nicht nur, die Diät zu überarbeiten (um dem Protein den Vorzug zu geben), sondern auch, um die körperliche Anstrengung zu erhöhen, was zu einem schnellen Konsum von Glykogen führt. Übrigens haben die Forscher berechnet, dass 2-8 Minuten intensives kardiovaskuläres Training ausreichen, um Glykogenspeicher und Gewichtsabnahme zu nutzen. Diese Formel ist jedoch nur für Personen geeignet, die keine Herzprobleme haben.

Defizit und Überschuss: wie zu bestimmen

Ein Organismus, in dem überschüssige Glykogengehalte enthalten sind, berichtet dies höchstwahrscheinlich durch Blutgerinnung und gestörte Leberfunktion. Menschen mit übermäßigen Beständen dieses Polysaccharids haben auch eine Fehlfunktion im Darm und ihr Körpergewicht nimmt zu.

Aber der Mangel an Glykogen ist für den Körper nicht spurlos. Der Mangel an tierischer Stärke kann zu emotionalen und psychischen Störungen führen. Apathie, depressiver Zustand. Sie können auch vermuten, dass die Energiereserven bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem, schlechtem Gedächtnis und nach einem starken Verlust an Muskelmasse aufgebraucht sind.

Glykogen ist eine wichtige Energiequelle für den Körper. Sein Nachteil ist nicht nur eine Abnahme des Tonus und eine Abnahme der Lebenskräfte. Ein Mangel der Substanz beeinflusst die Qualität der Haare und der Haut. Und selbst der Verlust von Glanz in den Augen ist auch auf einen Mangel an Glykogen zurückzuführen. Wenn Sie die Symptome eines Polysaccharidmangels bemerkt haben, sollten Sie über die Verbesserung Ihrer Ernährung nachdenken.

Glykogen

Die Widerstandsfähigkeit unseres Körpers gegen widrige Umweltbedingungen beruht auf seiner Fähigkeit, zeitnahe Nährstofflagerungen zu erstellen. Eine der wichtigen "Ersatz" -Substanzen des Körpers ist Glykogen - ein Polysaccharid, das aus Glucoseresten gebildet wird.

Vorausgesetzt, dass eine Person täglich die notwendigen Kohlenhydrate erhält, kann Glukose, die in Form von Glykogenzellen vorliegt, in Reserve gehalten werden. Wenn eine Person Energiehunger erfährt, wird Glykogen aktiviert und anschließend in Glucose umgewandelt.

Glykogenreiche Lebensmittel:

Allgemeine Eigenschaften von Glykogen

Glykogen wird bei den einfachen Menschen als tierische Stärke bezeichnet. Es ist ein Reservekohlenhydrat, das bei Tieren und Menschen produziert wird. Seine chemische Formel lautet - (C₆H₁₀O₅)_n. Glykogen ist eine Verbindung von Glukose, die in Form kleiner Körnchen im Zytoplasma von Muskelzellen, Leber, Nieren sowie in Gehirnzellen und weißen Blutkörperchen abgelagert wird. Glykogen ist also eine Energiereserve, die den Mangel an Glukose bei fehlender Ganzkörperernährung ausgleichen kann.

Das ist interessant!

Leberzellen (Hepatozyten) sind führend in der Glykogenansammlung! Sie können zu 8 Prozent aus diesem Stoff bestehen. Gleichzeitig können die Muskelzellen und andere Organe Glykogen in einer Menge von nicht mehr als 1–1,5% ansammeln. Bei Erwachsenen kann die Gesamtmenge an Glykogen der Leber 100-120 Gramm erreichen!

Der tägliche Bedarf des Körpers an Glykogen

Auf Empfehlung von Ärzten sollte die tägliche Glykogenrate nicht weniger als 100 Gramm pro Tag betragen. Es muss berücksichtigt werden, dass Glykogen aus Glucosemolekülen besteht, und die Berechnung kann nur voneinander abhängig durchgeführt werden.

Der Bedarf an Glykogen steigt:

• Im Falle einer erhöhten körperlichen Aktivität, die mit der Implementierung einer großen Anzahl sich wiederholender Manipulationen verbunden ist. Infolgedessen leiden die Muskeln an einer mangelnden Blutversorgung sowie an Glukose im Blut.
• Bei der Durchführung von Arbeiten im Zusammenhang mit der Gehirnaktivität. In diesem Fall wird das in den Gehirnzellen enthaltene Glykogen schnell in die für die Arbeit benötigte Energie umgewandelt. Die Zellen selbst, die das Ansammeln geben, müssen aufgefüllt werden.
• Bei begrenzter Leistung. In diesem Fall beginnt der Körper, ohne Glukose aus der Nahrung zu erhalten, seine Reserven zu verarbeiten.

Der Bedarf an Glykogen wird reduziert:

• Durch den Verbrauch großer Mengen an Glukose und glukoseartigen Verbindungen.
• Bei Erkrankungen, die mit einer erhöhten Glukoseaufnahme einhergehen.
• Bei Erkrankungen der Leber.
• Wenn die Glykogenese durch eine Verletzung der enzymatischen Aktivität verursacht wird.

Glykogenverdaulichkeit

Glykogen gehört zur Gruppe der schnellverdaulichen Kohlenhydrate mit einer Verzögerung der Ausführung. Diese Formulierung wird wie folgt erklärt: Solange es genügend andere Energiequellen im Körper gibt, werden die Glykogenkörnchen intakt gespeichert. Sobald das Gehirn die fehlende Energieversorgung signalisiert, wandelt sich Glykogen unter dem Einfluss von Enzymen in Glukose um.

Nützliche Eigenschaften von Glykogen und seine Wirkung auf den Körper

Da das Glykogenmolekül ein Polysaccharid von Glukose ist, entsprechen seine vorteilhaften Eigenschaften sowie seine Wirkung auf den Körper den Eigenschaften von Glukose.

Glykogen ist eine wertvolle Energiequelle für den Körper während einer Zeit des Mangels an Nährstoffen, es ist für die volle geistige und körperliche Aktivität notwendig.

Interaktion mit wesentlichen Elementen

Glykogen kann sich schnell in Glucosemoleküle umwandeln. Gleichzeitig ist es in hervorragendem Kontakt mit Wasser, Sauerstoff, Ribonukleinsäuren (RNA) und Desoxyribonukleinsäuren (DNA).

Anzeichen von Glykogenmangel im Körper

• Apathie;
• Gedächtnisstörung;
• reduzierte Muskelmasse;
• schwache Immunität;
• deprimierte Stimmung.

Anzeichen von überschüssigem Glykogen

• Blutgerinnsel;
• abnorme Leberfunktion;
• Probleme mit dem Dünndarm;
• Gewichtszunahme.

Glykogen für Schönheit und Gesundheit

Da Glykogen eine interne Energiequelle im Körper ist, kann sein Mangel eine allgemeine Abnahme der Energie des gesamten Körpers verursachen. Dies spiegelt sich in der Aktivität von Haarfollikeln und Hautzellen wider und äußert sich auch im Verlust des Augenglanzes.

Eine ausreichende Menge an Glykogen im Körper, selbst in der Zeit des akuten Mangels an freien Nährstoffen, wird Energie speichern, Rouge auf den Wangen, Schönheit der Haut und Glanz der Haare!

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Glykogen

Der Inhalt

Glykogen ist ein komplexes Kohlenhydrat, das aus Glucosemolekülen besteht, die in einer Kette miteinander verbunden sind. Nach einer Mahlzeit beginnt eine große Menge Glukose in den Blutkreislauf zu gelangen und der menschliche Körper speichert den Überschuss dieser Glukose in Form von Glykogen. Wenn der Glukosespiegel im Blut abzunehmen beginnt (z. B. bei körperlichen Übungen), spaltet der Körper Glykogen unter Verwendung von Enzymen, wodurch der Glukosespiegel normal bleibt und die Organe (einschließlich der Muskeln während des Trainings) genug Energie zur Energieerzeugung erhalten.

Glykogen lagert sich hauptsächlich in der Leber und in den Muskeln ab. Die Gesamtmenge an Glykogen in der Leber und in den Muskeln eines Erwachsenen beträgt 300 bis 400 g ("Human Physiology" AS Solodkov, EB Sologub). Beim Bodybuilding ist nur das im Muskelgewebe enthaltene Glykogen wichtig.

Bei Kraftübungen (Bodybuilding, Powerlifting) treten allgemeine Ermüdungserscheinungen auf, da die Glykogenspeicher aufgebraucht sind. Daher wird empfohlen, 2 Stunden vor dem Training kohlenhydratreiche Nahrungsmittel zu sich zu nehmen, um die Glykogenspeicher aufzufüllen.

Biochemie und Physiologie Edit

Aus chemischer Sicht ist Glykogen (C6H10O5) n ein Polysaccharid, das durch Glucosereste gebildet wird, die durch α-1 → 4-Bindungen (α-1 → 6 an Verzweigungsstellen) verbunden sind. Das Hauptreservekohlenhydrat von Mensch und Tier. Glykogen (manchmal auch tierische Stärke genannt, trotz der Ungenauigkeit dieses Begriffs) ist die Hauptform der Speicherung von Glukose in tierischen Zellen. Es wird in Form von Granulaten im Zytoplasma in vielen Zelltypen (hauptsächlich Leber und Muskeln) abgelagert. Glykogen bildet eine Energiereserve, die bei Bedarf schnell mobilisiert werden kann, um den plötzlichen Glukosemangel auszugleichen. Die Glykogenspeicher sind jedoch nicht so reich an Kalorien pro Gramm wie Triglyceride (Fette). Nur in den Leberzellen (Hepatozyten) gespeichertes Glykogen kann zu Glukose verarbeitet werden, um den gesamten Körper zu ernähren. Der Gehalt an Glykogen in der Leber mit einer Erhöhung seiner Synthese kann 5-6 Gew.-% der Leber betragen. [1] Die Gesamtmasse des Glykogens in der Leber kann bei Erwachsenen 100 bis 120 Gramm erreichen. In den Muskeln wird Glykogen ausschließlich für den lokalen Konsum zu Glukose verarbeitet und reichert sich in viel niedrigeren Konzentrationen (nicht mehr als 1% der gesamten Muskelmasse) an, während sein Gesamtmuskelbestand den in den Hepatozyten angesammelten Vorrat übersteigen kann. Eine geringe Menge Glykogen kommt in den Nieren vor und noch weniger in bestimmten Arten von Gehirnzellen (Glia) und weißen Blutkörperchen.

Als Reservekohlenhydrat ist Glykogen auch in Pilzzellen vorhanden.

Glykogenstoffwechsel Edit

Wenn Glukose im Körper fehlt, wird Glykogen unter dem Einfluss von Enzymen in Glukose zerlegt, die in das Blut gelangt. Die Regulierung der Synthese und des Abbaus von Glykogen erfolgt durch das Nervensystem und die Hormone. Erbliche Defekte von Enzymen, die an der Synthese oder dem Abbau von Glykogen beteiligt sind, führen zur Entwicklung seltener pathologischer Syndrome - der Glykogenose.

Regulierung des Glykogenabbaus

Der Abbau von Glykogen in den Muskeln löst Adrenalin aus, das an seinen Rezeptor bindet und Adenylatcyclase aktiviert. Adenylatcyclase beginnt, cyclisches AMP zu synthetisieren. Cyclisches AMP löst eine Reaktionskaskade aus, die letztendlich zur Aktivierung der Phosphorylase führt. Glykogenphosphorylase katalysiert den Abbau von Glykogen. In der Leber wird der Glykogenabbau durch Glucagon stimuliert. Dieses Hormon wird während des Fastens von den Pankreas-a-Zellen ausgeschieden.

Regulation der Glykogensynthese

Die Glykogensynthese wird gestartet, nachdem Insulin an seinen Rezeptor gebunden ist. Wenn dies der Fall ist, Autophosphorylierung von Tyrosinresten im Insulinrezeptor. Eine Reaktionskaskade wird ausgelöst, in der die folgenden Signalproteine ​​abwechselnd aktiviert werden: Insulinrezeptorsubstrat 1, Phosphoinositol-3-Kinase, Phospho-Inositol-abhängige Kinase-1, AKT-Proteinkinase. Letztendlich wird die Kinase-3-Glykogen-Synthase gehemmt. Beim Fasten ist die Kinase-3-Glykogen-Synthetase als Reaktion auf ein Insulinsignal nach einer Mahlzeit nur für kurze Zeit aktiv und inaktiviert. Es hemmt die Glykogen-Synthase durch Phosphorylierung und erlaubt ihr nicht, Glykogen zu synthetisieren. Während der Nahrungsaufnahme aktiviert Insulin eine Reaktionskaskade, wodurch die Kinase-3-Glykogen-Synthase inhibiert und die Proteinphosphatase-1 aktiviert wird. Proteinphosphatase-1 dephosphoryliert die Glykogen-Synthase, und die letztere beginnt, Glykogen aus Glucose zu synthetisieren.

Proteintyrosinphosphatase und ihre Inhibitoren

Sobald die Mahlzeit beendet ist, blockiert die Proteintyrosinphosphatase die Wirkung von Insulin. Es dephosphoryliert Tyrosinreste im Insulinrezeptor und der Rezeptor wird inaktiv. Bei Patienten mit Typ-II-Diabetes ist die Aktivität der Protein-Tyrosinphosphatase übermäßig erhöht, was zu einer Blockierung des Insulinsignals führt, und die Zellen erweisen sich als insulinresistent. Derzeit werden Studien zur Bildung von Proteinphosphatase-Inhibitoren durchgeführt, mit deren Hilfe neue Therapien zur Behandlung von Typ-II-Diabetes entwickelt werden können.

Glykogenspeicher auffüllen Bearbeiten

Die meisten ausländischen Experten [2] [3] [4] [5] [6] betonen die Notwendigkeit, Glykogen als Hauptenergiequelle für die Muskelaktivität zu ersetzen. Wiederholte Belastungen, so wird in diesen Arbeiten bemerkt, können zu einer starken Erschöpfung der Glykogenreserven in Muskeln und Leber führen und die Leistung von Sportlern beeinträchtigen. Kohlenhydratreiche Nahrungsmittel erhöhen die Glykogenspeicherung, das Energiepotenzial der Muskeln und verbessern die Gesamtleistung. Die meisten Kalorien pro Tag (60-70%) sollten nach den Beobachtungen von V. Shadgan auf Kohlenhydrate zurückgeführt werden, die Brot, Getreide, Getreide, Gemüse und Obst enthalten.

Glykogen

Glykogen - (C ₆ H ₁₀ O ₅)_n, ein Polysaccharid, gebildet aus Glucoseresten, die durch α-1 → 4-Bindungen verbunden sind (α-1 → 6 an Verzweigungsstellen); Das Hauptreservekohlenhydrat von Mensch und Tier. Glykogen (manchmal auch tierische Stärke genannt, trotz der Ungenauigkeit dieses Begriffs) ist die Hauptform der Speicherung von Glukose in tierischen Zellen. Es wird in Form von Granulaten im Zytoplasma in vielen Zelltypen (hauptsächlich Leber und Muskeln) abgelagert. Glykogen bildet eine Energiereserve, die bei Bedarf schnell mobilisiert werden kann, um den plötzlichen Glukosemangel auszugleichen. Die Glykogenspeicher sind jedoch nicht so reich an Kalorien pro Gramm wie Triglyceride (Fette). Nur in Leberzellen (Hepatozyten) gespeichertes Glykogen kann zu Glukose verarbeitet werden, um den gesamten Körper zu ernähren, während Hepatozyten in der Lage sind, bis zu 8 Prozent ihres Gewichts als Glykogen anzusammeln. Dies ist die maximale Konzentration aller Zelltypen. Die Gesamtmasse des Glykogens in der Leber kann bei Erwachsenen 100-120 Gramm erreichen. In den Muskeln wird Glykogen ausschließlich für den lokalen Konsum zu Glukose verarbeitet und reichert sich in viel niedrigeren Konzentrationen (nicht mehr als 1% der gesamten Muskelmasse) an, während sein Gesamtmuskelbestand den in den Hepatozyten angesammelten Vorrat übersteigen kann. Eine geringe Menge Glykogen kommt in den Nieren vor und noch weniger in bestimmten Arten von Gehirnzellen (Glia) und weißen Blutkörperchen.

Als Reservekohlenhydrat ist Glykogen auch in Pilzzellen vorhanden.

Glykogenstoffwechsel

Wenn Glukose im Körper fehlt, wird Glykogen unter dem Einfluss von Enzymen in Glukose zerlegt, die in das Blut gelangt. Die Regulierung der Synthese und des Abbaus von Glykogen erfolgt durch das Nervensystem und die Hormone.

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Glykogen

Glykogen ist ein mehrfach verzweigtes Glucosepolysaccharid, das als Energiespeicher für Menschen, Tiere, Pilze und Bakterien dient. Die Polysaccharidstruktur ist die Hauptspeicherform von Glukose im Körper. Beim Menschen wird Glykogen hauptsächlich in den Leber- und Muskelzellen produziert und gespeichert, die von drei oder vier Teilen Wasser hydratisiert werden. 1) Glykogen fungiert als sekundäre Langzeitspeicherung von Energie, wobei die primären Energiereserven die im Fettgewebe enthaltenen Fette sind. Muskelglykogen wird von Muskelzellen in Glukose umgewandelt und Leberglykogen wird in Glukose umgewandelt, um es im gesamten Körper einschließlich des zentralen Nervensystems zu verwenden. Glykogen ist ein Analogon von Stärke, einem Glukosepolymer, das als Energiespeicher in Pflanzen dient. Es hat eine ähnliche Struktur wie Amylopektin (eine Stärkekomponente), ist jedoch stärker verzweigt und kompakter als Stärke. Beide sind weiße Pulver in trockenem Zustand. Glykogen kommt in vielen Zelltypen als Granulat im Zytosol / Zytoplasma vor und spielt eine wichtige Rolle im Glukosezyklus. Glykogen bildet eine Energiereserve, die schnell mobilisiert werden kann, um einen plötzlichen Bedarf an Glukose zu decken, jedoch weniger kompakt als die Energiereserven von Triglyceriden (Lipiden). In der Leber kann Glykogen 5 bis 6% des Körpergewichts (100-120 g bei einem Erwachsenen) betragen. Nur in der Leber gespeichertes Glykogen kann anderen Organen zur Verfügung stehen. In den Muskeln ist Glykogen in geringer Konzentration (1-2% der Muskelmasse). Die Menge an Glykogen, die im Körper gespeichert wird, insbesondere in Muskeln, Leber und roten Blutkörperchen 2) hängt hauptsächlich von Bewegung, Grundstoffwechsel und Essgewohnheiten ab. In den Nieren findet sich eine geringe Menge Glykogen, in einigen Gliazellen des Gehirns und in Leukozyten sogar eine geringere Menge. Der Uterus speichert auch Glykogen während der Schwangerschaft, um den Embryo zu ernähren.

Struktur

Glykogen ist ein verzweigtes Biopolymer, das aus linearen Ketten von Glucoseresten besteht, wobei sich weitere Ketten alle 8-12 Glucose oder so verzweigen. Glucose ist linear mit α (1 → 4) glycosidischen Bindungen von einer Glucose zur nächsten verknüpft. Verzweigungen sind Ketten zugeordnet, von denen sie durch glycosidische Bindungen α (1 → 6) zwischen der ersten Glukose der neuen Verzweigung und der Glukose in der Kette der Stammzellen 3 getrennt sind. Aufgrund der Synthese von Glykogen enthält jedes glykogene Granulat ein Glycogenin-Protein. Glykogen in Muskeln, Leber und Fettzellen wird in hydratisierter Form gespeichert, bestehend aus drei oder vier Teilen Wasser pro Teil Glykogen, verbunden mit 0,45 Millimol Kalium pro Gramm Glykogen.

Funktionen

Leber

Wenn die Nahrung, die Kohlenhydrate oder Eiweiß enthält, verzehrt und verdaut wird, steigt der Blutzuckerspiegel an und die Bauchspeicheldrüse schüttet Insulin aus. Der Blutzucker aus der Pfortader gelangt in die Leberzellen (Hepatozyten). Insulin wirkt auf Hepatozyten und stimuliert die Wirkung mehrerer Enzyme, einschließlich Glykogen-Synthase. Glucosemoleküle werden zu Glykogenketten hinzugefügt, solange sowohl Insulin als auch Glucose reichlich vorhanden sind. In diesem postprandialen oder „vollen“ Zustand entnimmt die Leber dem Blut mehr Glukose, als sie freisetzt. Nachdem das Nahrungsmittel verdaut wurde und der Glukosespiegel zu sinken beginnt, nimmt die Insulinsekretion ab und die Glykogensynthese stoppt. Wenn es für Energie benötigt wird, wird Glykogen zerstört und wandelt sich wieder in Glukose um. Glykogenphosphorylase ist das wichtigste Enzym für den Abbau von Glykogen. In den nächsten 8 bis 12 Stunden ist Glukose aus Leberglykogen die Hauptquelle für Blutzucker, die der Rest des Körpers zur Kraftstoffproduktion verwendet. Glucagon, ein anderes Hormon, das von der Bauchspeicheldrüse produziert wird, ist weitgehend ein entgegengesetztes Insulinsignal. In Reaktion auf Insulinwerte unter dem Normalwert (wenn der Blutzuckerspiegel unter den Normalbereich zu fallen beginnt), wird Glucagon in zunehmenden Mengen sekretiert und stimuliert sowohl die Glykogenolyse (Abbau von Glykogen) als auch die Gluconeogenese (Glukoseproduktion aus anderen Quellen).

Muskel

Muskelzellglykogen scheint als unmittelbare Ersatzquelle für Glukose für Muskelzellen zu fungieren. Andere Zellen, die kleine Mengen enthalten, verwenden sie auch lokal. Da den Muskelzellen Glukose-6-Phosphatase fehlt, die für die Aufnahme von Glukose ins Blut erforderlich ist, steht das von ihnen gelagerte Glykogen ausschließlich für den internen Gebrauch zur Verfügung und gilt nicht für andere Zellen. Dies steht im Gegensatz zu den Leberzellen, die ihr gespeichertes Glykogen bei Bedarf leicht in Glukose zerlegen und als Brennstoff für andere Organe durch die Blutbahn schicken.

Geschichte von

Glykogen wurde von Claude Bernard entdeckt. Seine Experimente zeigten, dass die Leber eine Substanz enthält, die unter der Wirkung eines „Enzyms“ in der Leber zu einer Zuckerreduzierung führen kann. Im Jahr 1857 beschrieb er die Freisetzung einer Substanz, die er "la matière glycogène" oder "zuckerbildende Substanz" nannte. Kurz nach der Entdeckung des Glykogens in der Leber entdeckte A. Sanson, dass Muskelgewebe auch Glykogen enthält. Die empirische Formel für Glykogen (C6H10O5) n wurde 1858 von Kekule aufgestellt. 4)

Stoffwechsel

Synthesis

Die Synthese von Glykogen ist im Gegensatz zu seiner Zerstörung endergonisch - es erfordert Energieeintrag. Die Energie für die Glykogensynthese stammt von Uridintriphosphat (UTP), das mit Glucose-1-phosphat zu UDP-Glucose in einer durch UTP-Glucose-1-phosphat-Uridyltransferase katalysierten Reaktion reagiert. Glykogen wird aus Monomeren von UDP-Glucose synthetisiert, zunächst durch Proteinglycogenin, das zwei Tyrosinanker für das reduzierende Ende von Glycogen aufweist, da Glycogenin ein Homodimer ist. Nachdem etwa acht Glucosemoleküle zu dem Tyrosinrest hinzugefügt worden sind, verlängert das Glycogen-Synthase-Enzym die Glycogen-Kette unter Verwendung von UDP-Glucose allmählich durch Zugabe von α (1 → 4) -gebundener Glucose. Das Glykogenenzym katalysiert die Übertragung eines terminalen Fragments von sechs oder sieben Glucoseresten von einem nicht reduzierenden Ende zur C-6-Hydroxylgruppe des Glucoserests tiefer in den inneren Teil des Glykogenmoleküls. Das Verzweigungsenzym kann nur auf eine Verzweigung mit mindestens 11 Resten wirken, und das Enzym kann auf dieselbe Glucosekette oder benachbarte Glucoseketten übertragen werden.

Glykogenolyse

Glykogen wird von nicht reduzierenden Kettenenden durch das Enzym Glykogenphosphorylase abgespalten, um Glucose-1-phosphat-Monomere herzustellen. In vivo verläuft die Phosphorylierung in Richtung des Glykogenabbaus, da das Verhältnis von Phosphat und Glucose-1-phosphat üblicherweise größer als 100 ist. 5) Anschließend wird Glucose-1-phosphat durch Phosphoglucomtase in Glucose-6-phosphat (G6P) umgewandelt. Um α (1-6) -Zweige in einem verzweigten Glykogen zu entfernen, ist ein spezielles Fermentationsenzym erforderlich, das die Kette in ein lineares Polymer umwandelt. Die resultierenden G6P-Monomere haben drei mögliche Schicksale: G6P kann den Weg der Glykolyse fortsetzen und als Brennstoff verwendet werden. G6P kann den Pentosephosphatweg durch das Enzym Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase durchdringen, um NADPH- und 5-Kohlenstoff-Zucker herzustellen. In Leber und Niere kann G6P durch das Enzym Glucose-6-phosphatase wieder zu Glucose dephosphoryliert werden. Dies ist der letzte Schritt auf dem Weg der Glukoneogenese.

Klinische Relevanz

Verletzungen des Glykogenstoffwechsels

Die häufigste Erkrankung, bei der der Glykogenstoffwechsel abnorm wird, ist Diabetes, bei dem aufgrund von anormalen Insulinmengen Leberglykogen abnorm akkumuliert oder erschöpft sein kann. Die Wiederherstellung des normalen Glukosestoffwechsels normalisiert normalerweise den Glykogenstoffwechsel. Wenn Hypoglykämie durch übermäßige Insulinspiegel verursacht wird, ist die Glykogenmenge in der Leber hoch, aber hohe Insulinspiegel verhindern die Glykogenolyse, die zur Aufrechterhaltung eines normalen Blutzuckerspiegels erforderlich ist. Glucagon ist eine übliche Behandlung für diese Art von Hypoglykämie. Verschiedene angeborene Stoffwechselstörungen werden durch Mängel der für die Synthese oder den Abbau von Glykogen erforderlichen Enzyme verursacht. Sie werden auch als Glykogen-Speicherkrankheiten bezeichnet.

Glykogenabbaueffekt und Ausdauer

Langstreckenläufer wie Marathonläufer, Skifahrer und Radfahrer leiden häufig unter einer Abnahme von Glykogen, wenn fast alle Glykogenspeicher im Körper eines Sportlers nach längerer Anstrengung ohne ausreichende Kohlenhydratzufuhr erschöpft sind. Der Abbau von Glykogen kann auf drei Arten verhindert werden. Erstens werden während des Trainings Kohlenhydrate mit der höchstmöglichen Umwandlung in Blutzucker (hoher glykämischer Index) kontinuierlich zugeführt. Das beste Ergebnis dieser Strategie ersetzt etwa 35% der Glukose, die während des Herzrhythmus verbraucht wird, über etwa 80% des Maximums. Zweitens kann der Körper dank Ausdaueranpassungs-Workouts und speziellen Mustern (z. B. geringe Ausdauer plus Diät-Training) die Muskelfasern des Typs I bestimmen, um die Kraftstoffeffizienz und die Arbeitsbelastung zu erhöhen, um den Prozentsatz der als Kraftstoff verwendeten Fettsäuren zu erhöhen. 6) um Kohlenhydrate zu sparen. Drittens kann der Körper die Speicherkapazität von intramuskulärem Glykogen erhöhen, wenn er große Mengen Kohlenhydrate konsumiert, nachdem die Glykogenspeicher infolge von Bewegung oder Diät aufgebraucht wurden. Dieser Vorgang wird als "Kohlenhydratbelastung" bezeichnet. Im Allgemeinen spielt der glykämische Index der Kohlenhydratquelle keine Rolle, da die Empfindlichkeit des Muskelinsulins infolge vorübergehender Glykogenabnahme ansteigt. 7) Mit einem Mangel an Glykogen erleben Athleten oft extreme Müdigkeit, so dass es für sie schwierig sein kann, einfach zu gehen. Interessanterweise absolvieren die besten Profifahrer der Welt in der Regel das 4-5-Gänge-Rennen an der Grenze des Glykogenabbaus anhand der ersten drei Strategien. Wenn Sportler nach erschöpfenden Übungen Kohlenhydrate und Koffein konsumieren, werden ihre Glykogenspeicher normalerweise schneller aufgefüllt 8), aber die Mindestdosis an Koffein, bei der ein klinisch signifikanter Effekt auf die Glykogensättigung festgestellt wird, wurde nicht festgestellt.

Polysaccharide

Polysaccharide sind hochmolekulare Kohlenhydrate, Polymere von Monosacchariden (Glykane). Polysaccharidmoleküle sind lange lineare oder verzweigte Ketten von Monosaccharidresten, die durch eine glycosidische Bindung verbunden sind. Bei der Hydrolyse bilden sich Monosaccharide oder Oligosaccharide. In lebenden Organismen üben eine Reserve (Stärke, Glykogen), strukturelle (Cellulose, Chitin) und andere Funktionen aus.

Die Eigenschaften von Polysacchariden unterscheiden sich signifikant von den Eigenschaften ihrer Monomere und hängen nicht nur von der Zusammensetzung ab, sondern auch von der Struktur (insbesondere der Verzweigung) der Moleküle. Sie können amorph oder sogar in Wasser unlöslich sein. [1] [2] Wenn ein Polysaccharid aus identischen Monosaccharidresten besteht, wird es als Homopolysaccharid oder Homoglycan bezeichnet und unterscheidet sich von einem Heteropolysaccharid oder einem Heteroglycan. [3] [4]

Natürliche Saccharide bestehen meistens aus Monosacchariden mit der Formel (CH₂O)_n, wobei n ≥ 3 ist (z. B. Glucose, Fructose und Glyceraldehyd) [5]. Die allgemeine Formel der meisten Polysaccharide ist C._x(H₂O)_y, wobei x normalerweise zwischen 200 und 2500 liegt. Meistens handelt es sich bei den Monomeren um Monosaccharide mit sechs Kohlenstoffatomen, und in diesem Fall sieht die Polysaccharidformel so aus (C₆H₁₀O₅)_n, wo 40 ≤ n ≤ 3000.

Polysaccharide werden üblicherweise als Polymere bezeichnet, die mehr als zehn Monosaccharidreste enthalten. Es gibt keine scharfe Grenze zwischen Polysacchariden und Oligosacchariden. Polysaccharide sind eine wichtige Untergruppe von Biopolymeren. Ihre Funktion in lebenden Organismen ist normalerweise entweder strukturell oder reserviert. Stärke, bestehend aus Amylose und Amylopektin (Glucosepolymere), dient in der Regel als Reservesubstanz für höhere Pflanzen. Tiere haben ein ähnliches, aber dichteres und verzweigtes Glucosepolymer - Glykogen oder "tierische Stärke". Es kann aufgrund des aktiven Stoffwechsels der Tiere schneller verwendet werden.

Cellulose und Chitin sind strukturelle Polysaccharide. Zellulose ist die strukturelle Basis der Zellwand von Pflanzen, sie ist die häufigste organische Substanz auf der Erde. [6] Es wird bei der Herstellung von Papier und Geweben sowie als Rohstoff für die Herstellung von Reyon, Celluloidcelluloid und Celluloidnitrocellulose verwendet. Chitin hat die gleiche Struktur, jedoch mit einem stickstoffhaltigen Seitenzweig, wodurch seine Festigkeit erhöht wird. Es ist im Exoskelett des Arthropoden und in den Zellwänden einiger Pilze. Es wird auch in vielen Branchen verwendet, einschließlich chirurgischer Nadeln. Polysaccharide umfassen auch Callose, Laminarin, Chrysolaminarin, Xylan, Arabinoxylan, Mannan, Fucoidan und Galactomannane.

Der Inhalt

Funktionen

Eigenschaften

Nahrungsmittelpolysaccharide sind die Hauptenergiequellen. Viele Mikroorganismen bauen Stärke leicht zu Glucose ab, die meisten Mikroorganismen können jedoch Cellulose oder andere Polysaccharide wie Chitin und Arabinoxylane nicht verdauen. Diese Kohlenhydrate können von einigen Bakterien und Protisten aufgenommen werden. Wiederkäuer und Termiten verwenden beispielsweise Mikroorganismen, um Cellulose zu verdauen.

Obwohl diese komplexen Kohlenhydrate nicht sehr leicht verdaulich sind, sind sie für die Ernährung wichtig. Sie werden Ballaststoffe genannt. Diese Kohlenhydrate verbessern die Verdauung neben anderen Vorteilen. Die Hauptfunktion von Ballaststoffen besteht darin, die natürlichen Gehalte des Gastrointestinaltrakts zu verändern und die Aufnahme anderer Nährstoffe und Chemikalien zu verändern. [7] [8] Lösliche Fasern binden sich im Dünndarm an Gallussäuren und lösen sie zur besseren Aufnahme auf; Dies senkt wiederum den Cholesterinspiegel im Blut. [9] Lösliche Fasern verlangsamen auch die Aufnahme von Zucker und reduzieren die Reaktion darauf nach dem Essen, normalisieren die Blutlipide und werden nach der Fermentation im Dickdarm zu kurzkettigen Fettsäuren als Nebenprodukte mit einem breiten Spektrum an physiologischer Aktivität synthetisiert (Erklärung unten). Obwohl unlösliche Fasern das Risiko für Diabetes reduzieren, wurde der Wirkungsmechanismus noch nicht untersucht. [10]

Ballaststoffe gelten als wichtiger Bestandteil der Ernährung und in vielen Industrieländern wird empfohlen, ihren Verbrauch zu erhöhen. [7] [8] [11] [12]

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Reserve-Polysaccharide

Stärke

Stärken sind Glucosepolymere, in denen Glucopyranosereste Alpha-Verbindungen bilden. Sie bestehen aus einer Mischung aus Amylose (15–20%) und Amylopektin (80–85%). Amylose besteht aus einer linearen Kette von mehreren hundert Glucosemolekülen, und Amylopektin ist ein verzweigtes Molekül aus mehreren tausend Glucoseresten (jede Kette aus 24-30 Glucoseresten ist eine Einheit Amylopektin). Stärken sind in Wasser unlöslich. Sie können durch Brechen von Alpha-Verbindungen (Glykosidverbindungen) verdaut werden. Sowohl Tiere als auch Menschen haben Amylasen, so dass sie Stärke verdauen können. Kartoffeln, Reis, Mehl und Mais sind die Hauptquellen für die menschliche Ernährung. Pflanzen speichern Glukose in Form von Stärke.

Glykogen

Glykogen ist die zweitwichtigste Energiereserve in den Zellen von Tieren und Pilzen, die sich in Form von Energie im Fettgewebe ablagert. Glykogen wird hauptsächlich in der Leber und in den Muskeln gebildet, kann aber auch durch Glykogenogenese im Gehirn und Magen produziert werden. [13]

Glykogen ist ein Analogon von Stärke, einem Glucosepolymer in Pflanzen, das manchmal als „tierische Stärke“ bezeichnet wird [14]. Es hat eine ähnliche Struktur wie Amylopektin, ist jedoch verzweigter und kompakter als Stärke. Glykogen ist ein Polymer, das durch glycosidische Bindungen α (1 → 4) (an den Verzweigungspunkten α (1 → 6)) gebunden ist. Glykogen liegt in Form von Granulaten im Cytosol / Cytoplasma vieler Zellen vor und spielt eine wichtige Rolle im Glukosezyklus. Glykogen bildet eine Energiereserve, die bei Bedarf in Glukose schnell in den Kreislauf gelangt, jedoch weniger dicht ist und als Energie schneller verfügbar ist als Triglyceride (Lipide).

In Hepatozyten kann das Glykogen kurz nach einer Mahlzeit bis zu 8 Prozent der Masse ausmachen (bei Erwachsenen 100–120 g). [15] Nur in der Leber gespeichertes Glykogen kann anderen Organen zur Verfügung stehen. Das Muskelglykogen macht 1-2% der Masse aus. Die Menge des im Körper abgelagerten Glykogens - insbesondere in Muskeln, Leber und roten Blutkörperchen [16] [17] [18] - hängt von körperlicher Aktivität, Basalstoffwechsel und Essgewohnheiten ab, wie beispielsweise dem intermittierenden Fasten. Eine kleine Menge Glykogen findet sich in den Nieren und noch weniger in Gliazellen im Gehirn und in Leukozyten. Glykogen wird auch während der Schwangerschaft im Uterus gespeichert, so dass der Embryo wächst. [15]

Glykogen besteht aus einer verzweigten Kette von Glucoseresten. Es befindet sich in der Leber und in den Muskeln.

• Dies ist eine Energiereserve für Tiere.
• Dies ist die Hauptform des im Körper des Tieres abgelagerten Kohlenhydrats.
• Es ist in Wasser unlöslich. Jod wird rot.
• Bei der Hydrolyse wird es zu Glucose.

Glykogendiagramm in einem zweidimensionalen Schnitt. Im Mittelpunkt steht das Glycogenin-Protein, umgeben von Ästen von Glucoseresten. In dem globulären Granulat können ungefähr 30.000 Glucoserückstände enthalten sein. [19]

Verzweigung im Glykogenmolekül.

Strukturelle Polysaccharide

Arabinoxylane

Arabinoxylane kommen sowohl in der Haupt- als auch in der Sekundärwand von Pflanzenzellen vor und sind Copolymere von zwei Pentose-Zuckern: Arabinose und Xylose.

Cellulose

Das Baumaterial von Pflanzen wird hauptsächlich aus Zellulose gebildet. Der Baum enthält neben Zellulose viel Lignin, und Papier und Baumwolle sind fast reine Zellulose. Cellulose ist ein Polymer, das aus repetitiven Glucoseresten besteht, die durch Beta-Bindungen miteinander verbunden sind. Menschen und viele Tiere haben keine Enzyme, um Beta-Bindungen aufzubrechen, sodass sie keine Cellulose verdauen. Bestimmte Tiere wie Termiten können Cellulose verdauen, weil sich in ihrem Verdauungssystem Enzyme befinden, die sie verdauen können. Cellulose ist in Wasser unlöslich. Ändert die Farbe nicht, wenn sie mit Jod gemischt wird. Wenn die Hydrolyse in Glukose geht. Dies ist das häufigste Kohlenhydrat der Welt.

Chitin

Chitin ist eines der häufigsten natürlichen Polymere. Es ist ein Baustein vieler Tiere wie Exoskelette. Es wird in der Umwelt lange Zeit von Mikroorganismen abgebaut. Sein Abbau kann durch Enzyme, sogenannte Chitinasen, katalysiert werden, die Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze ausscheiden und einige Pflanzen produzieren. Einige dieser Mikroorganismen haben Rezeptoren, die Chitin in einfache Zucker zerlegen. Wenn Chitin gefunden wird, beginnen sie, Enzyme zu sezernieren, die es in glycosidische Bindungen zerlegen, um einfache Zucker und Ammoniak zu erzeugen.

Chemisch gesehen liegt Chitin sehr nahe an Chitosan (einem wasserlöslicheren Derivat von Chitin). Es ist auch sehr ähnlich zu Cellulose: Es ist auch eine lange unverzweigte Kette von Glucoseresten, jedoch mit zusätzlichen Gruppen. Beide Materialien verleihen den Organismen Stärke.

Pektine

Pektine sind eine Kombination von Polysacchariden, die aus a-1,4-Bindungen zwischen D-Galactopyranosyluronsäureresten bestehen. Sie befinden sich in vielen der wichtigsten Zellwände und in nichtholzartigen Pflanzenteilen.

Säurepolysaccharide

Säurepolysaccharide sind Polysaccharide, die Carboxylgruppen, Phosphatgruppen und / oder Schwefelestergruppen enthalten.

Bakterielle Kapselpolysaccharide

Pathogene Bakterien produzieren normalerweise eine viskose, schleimige Polysaccharidschicht. Diese "Kapsel" verbirgt antigene Proteine ​​auf der Oberfläche des Bakteriums, die sonst eine Immunreaktion verursachen und somit zur Zerstörung des Bakteriums führen würden. Kapselpolysaccharide sind wasserlöslich, oft sauer, und sie haben ein Molekulargewicht von 100–2000 kDa. Sie sind linear und bestehen aus ständig wiederkehrenden Untereinheiten von einem bis sechs Monosacchariden. Es gibt eine große strukturelle Vielfalt. Mit nur einem E. coli werden etwa zweihundert verschiedene Polysaccharide hergestellt. Eine Mischung aus Kapselpolysacchariden, entweder konjugiert oder natürlich als Impfstoff verwendet.

Bakterien und viele andere Mikroben, einschließlich Pilze und Algen, scheiden oft Polysaccharide aus, um an Oberflächen zu haften, um ein Austrocknen zu verhindern. Die Menschen haben gelernt, einige dieser Polysaccharide in nützliche Produkte umzuwandeln, darunter Xanthangummi, Dextran, Guarkernmehl, Velangummi, Dyutangummi und Pullulan.

Die meisten dieser Polysaccharide sezernieren vorteilhafte viskoelastische Eigenschaften, wenn sie in sehr geringen Mengen in Wasser gelöst werden. [20] Damit können Sie im täglichen Leben verschiedene Flüssigkeiten verwenden, z. B. in Produkten wie Lotionen, Reinigungsmitteln und Farben, die in einem stabilen Zustand zähflüssig sind, jedoch mit der geringsten Bewegung viel flüssiger werden und zum Rühren oder Rühren zum Gießen, Wischen verwendet werden oder kämmen. Diese Eigenschaft wird als Pseudoplastizität bezeichnet. Das Studium solcher Materialien wird Rheologie genannt.

Eine wässrige Lösung solcher Polysaccharide hat eine interessante Eigenschaft: Wenn Sie eine kreisförmige Bewegung ausführen, kreisen die Lösungen zunächst durch Trägheit weiter, verlangsamen die Bewegung aufgrund der Viskosität und wechseln dann die Richtung und stoppen dann. Diese Umkehrung ist auf die Elastizität der Ketten von Polysacchariden zurückzuführen, die nach dem Dehnen dazu neigen, in einen entspannten Zustand zurückzukehren.

Membranpolysaccharide spielen eine andere Rolle in der Bakterienökologie und -physiologie. Sie dienen als Barriere zwischen der Zellwand und der Außenwelt, vermitteln die Wechselwirkung zwischen Wirt und Parasit und bilden die Bausteine ​​des Biofilms. Diese Polysaccharide werden aus Nukleotid-aktivierten Vorläufern (sie werden als Nukleotidzucker bezeichnet) synthetisiert. In vielen Fällen sind alle für die Biosynthese, Sammlung und den Transport von ganzen Genen, die von Genen kodiert werden, erforderlichen Enzyme mit dem Körpergenom in speziellen Gruppen organisiert. Lipopolysaccharid ist eines der wichtigsten Membranpolysaccharide, da es eine wichtige strukturelle Rolle für die Aufrechterhaltung der Integrität der Zelle spielt und auch der wichtigste Mediator bei der Interaktion zwischen dem Wirt und dem Parasiten ist.

Kürzlich wurden Enzyme gefunden, die die A-Gruppe (Homopolymer) und die B-Gruppe (Heteropolymer) -O-Antigene bilden und deren Stoffwechselwege bestimmt werden. [21] Exopolysaccharidalginat ist ein lineares Polysaccharid, das durch β-1,4-Reste von D-Mannuron- und L-Guluronsäuren verknüpft ist und für den mukoiden Phänotyp der letzten Stufe der Mukoviszidose verantwortlich ist. Die Pel- und psl-Loci sind zwei neu entdeckte genetische Gruppen, die ebenfalls mit Exopolysacchariden kodiert werden und, wie sich herausgestellt hat, sehr wichtige Bestandteile des Biofilms sind. Ramnolipide sind biologische Tenside, deren Produktion auf transkriptioneller Ebene streng reguliert ist, deren Rolle während der Krankheit jedoch noch nicht untersucht wurde. Die Proteinglykosylierung, insbesondere Pilin und Flagellin, wird seit etwa 2007 von mehreren Gruppen erforscht. Wie sich herausstellte, sind sie für die Adhäsion und Invasion während einer bakteriellen Infektion sehr wichtig. [22]