Language
Country/Area
No result found
Раскрытие химической структуры галактозы: почему она так тесно связана с глюкозой?
Галактоза, иногда называемая Гал, представляет собой моносахарид со сладостью, сравнимой со сладостью глюкозы, составляющей около 65% сладости сахарозы. Это альдоза и эпимер C-4 глюкозы. При соединении молекулы галактозы с молекулой глюкозы образуется лактоза. Полимерная форма галактозы, называемая галактаном, содержится в гемицеллюлозе, которая образует класс природных полимерных углеводов, называемых галактанами. D-галактозу также называют «мозговым сахаром», поскольку она является компонентом гликопротеинов (олигосахаридно-белковых соединений) в нервной ткани.
«В мире биохимии галактоза и глюкоза подобны близким партнерам, которые зависят друг от друга и образуют многие краеугольные камни жизни».
Структура галактозы
Галактоза может существовать в форме открытой цепи и кольца. Форма с открытой цепью имеет карбонильную группу на конце цепи. Циклическая форма имеет четыре изомера, два из которых представляют собой пиранозу (шестичленные кольца), а два других — фуранозу (пятичленные кольца). В циклической форме, поскольку при переходе из формы с открытой цепью в циклическую в положении карбонила с открытой цепью образуется новый стереоцентр, образуются два изомера, а именно α-форма и β-форма.
Согласно данным инфракрасной спектроскопии, галактоза демонстрирует широкое и сильное растяжение примерно от 2500 см−1 до 3700 см−1. В то же время характеристики галактозы можно также наблюдать в спектре протонного ядерного магнитного резонанса (ЯМР) при 4,7 м.д., 4,15 м.д. и множестве других химических сдвигов.
Взаимосвязь между лактозой и галактозой
Лактоза — дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации галактозы и глюкозы. Гидролиз лактозы катализируется лактазой и β-галактозидазой — ферментами лактозного оперона Escherichia coli. В природе лактоза в основном содержится в молоке и молочных продуктах. Поэтому многие продукты, приготовленные из молочных продуктов, содержат лактозу.
«Метаболизм галактозы имеет решающее значение, поскольку он не только поддерживает выработку лактозы, но и играет ряд физиологических ролей».
Во время процесса лактации человеку необходимо потреблять галактозу и глюкозу в соотношении 1:1, чтобы молочные железы могли синтезировать и секретировать лактозу. Исследования показали, что когда женщины употребляют пищу, богатую галактозой, значительная часть вырабатываемой ими лактозы поступает из глюкозы и галактозы в плазме.
Метаболизм галактозы
Человеческий организм не может напрямую преобразовывать галактозу в энергию; сначала он должен пройти ряд метаболических путей, в частности знаменитый путь Лелуара. В этом пути задействовано несколько основных ферментов, включая галактокиназу (GALK), галактозо-1-фосфатуридилтрансферазу (GALT) и уридин-галактозо-4'-эпимеразу (GALE). Эти ферменты работают вместе, преобразуя β-D-галактозу в УДФ-глюкозу. Каждый шаг этого процесса имеет важное значение. Если какой-либо из ферментов отсутствует, это приведет к непереносимости галактозы, что вызовет у пациента сильные страдания.
Источники галактозы
Галактоза содержится в молочных продуктах, авокадо, сахарной свекле, а также во многих камеди и растительных маслах. Кроме того, он также может синтезироваться in vivo в составе гликолипидов и гликопротеинов в различных тканях. Процесс его синтеза может также включать определенные процессы биоконверсии, такие как производство этанола третьего поколения, извлекаемого из морских водорослей. Клиническое значение
Эксперименты на животных с длительным воздействием D-галактозы показали, что это может ускорить процесс старения. Кроме того, исследования показали, что высокие дозы D-галактозы могут влиять на фертильность организмов. Некоторые предварительные исследования даже предполагали возможную связь между галактозой и раком яичников, но более широкое изучение результатов не выявило четкой связи. Недавние исследования были сосредоточены на потенциальном положительном влиянии галактозы при заболеваниях почек, таких как очаговый канальцевый склероз. Историческая справка
Еще в 1855 году Э. О. Эрдман заметил, что при гидролизе лактозы образуются вещества, отличные от глюкозы. Галактоза была впервые выделена и изучена Луи Пастером в 1856 году, тогда он назвал ее «лактозой». Впоследствии, в 1860 году, Портелло переименовал его в «галактозу». В 1894 году Эмиль Фишер и Роберт Морель определили структуру галактозы.
Галактоза демонстрирует свою важность в биохимии и клинической медицине, и будущие исследования могут раскрыть больше информации об этом сахаре. Задумывались ли вы когда-нибудь о том, какое глубокое влияние может оказать на здоровье и болезни человека такой распространенный материал, как сахар?
