Polüsahhariidid

Polüsahhariidid ehk polüoosid on rühm suure molekulmassiga süsivesikuid (sahhariide ehk suhkruid), mida saab vaadelda ühenditena, mis koosnevad glükosiidsidemega ühendatud monosahhariidi molekulide jääkidest (eraldunud on H2O). Enamasti loetakse polüsahhariidideks need, mis sisaldavad rohkem kui 10 monosahhariidilüli. Kui polüsahhariidi molekul koosneb sama tüüpi monosahhariididest, siis on tegemist homopolüsahhariidiga (glükogeen, tselluloos), kui aga erinevatest monosahhariididest, siis on tegemist heteropolüsahhariidiga (hemitselluloos, pektiin). Kõrgmolekulaarsed polüsahhariidid on Maa biosfääris kõige suurema osakaaluga orgaanilised ained. Need omavad looduses olulist tähtsust organismis ladestuva energiaallikana või rakkudele ja kudedele mehaanilist tugevust andva materjalina. Taimedele annavad tugevuse rakukestad, mille põhikoostisosad on polümeersed süsivesikud tselluloos ja hemitselluloos ning nendega seondunud hüdrofoobne polümeer ligniin. Tselluloos ja hemitselluloos moodustavad põhimassi Maal levinud taimsest materjalist, vastavalt keskmiselt 33% ja 20% biomassist. Puidus on nende sisaldus vastavalt 40–50% ja 20–30%. Looduslikud polüsahhariidid moodustavad kõige suurema taastuva orgaanilise aine ressursi. Kasutust leiab see ressurss kütusena (puit, energiavõsa, õled), aga ka keemiatööstuses (puit, puuvill) paberi, tselluloosi ja selle derivaatide ning bioetanooli saamiseks. Tärklise ensümaatilisel hüdrolüüsil saadakse tsüklodekstriinid, mis kuuluvad oligosahhariidide klassi. Biopolüsahhariidid täidavad elusorganismidele olulisi funktsioone: annavad rakkudele ja kudedele mehaanilise tugevuse: tselluloos on looduslik kiudaine taimede rakukestades esinev hargnemata struktuuriga polüsahhariid, mis koosneb glükoosi jääkidest; vesiniksidemete kaudu on tselluloosi molekulid liitunud suhteliselt jäikadeks kimpudeks; hemitselluloos on kõrvuti tselluloosiga peaaegu kõigi taimede rakukestades esinev hargnenud ahelatega heteropolüsahhariid, mis koosneb erinevatest sahhariididest; kitiin on glükoosi derivaadi – N-atsetüülglükoosamiini polümeer pika hargnemata ahelaga; annab organismidele (putukad, lülijalgsed ja teised välisskeletsed, seened jt) tugevuse ja kaitse; pektiin on mittepuit-taimede rakukestades esinev heteropolüsahhariid; organismid ladestavad polüsahhariide, mida vajadusel kasutatakse energiaallikana, hüdrolüüsitakse glükoosiks: tärklis on taime seemneis, mugulais, juurtes jm. teralise varuainena ladestuv energiat andev toitaine; tärklis on alfaglükosiidsidemetega glükoosi polümeer: amüloosi (15–20%) ja amülopektiini (80–85%) segu; glükogeen, nn loomne tärklis, on kudedes, eriti maksas varuainena sisalduv polüsahhariid; rakkude kuivamist ja külmumist takistavad vesilahustuvad polüsahhariidid: dekstriinid on suhteliselt madala molekulmassiga glükoosi polümeerid, mis moodustuvad tärklise või glükogeeni hüdrolüüsil; merevetikates esineb painduva spiraalse struktuuriga galaktoosi polümeeride (galaktaanide) perekond; neid kasutatakse toiduainetes geelistavate ja paksendavate lisanditena: karraginaanid, agaroos (agar-agar). Polüsahhariidide elementaarlülideks olevad monosahhariidid on ühendatud glükosiidsidemetega. Näiteks kuue süsinikuga monosahhariidid annavad polümeeri üldvalemiga (C6H10O5)n kus 40 ≤ n ≤ 3000. Mõnel juhul on elementaarlülideks suhkrute derivaadid, mis sisaldavad karboksüülrühmi, fosfaatrühmi, aminorühmi (näiteks kitiin). Polüsahhariidide omadused (molekulide ruumiline kuju, hüdrolüüsuvus, molekulidevahelised sidemed, jäikus, elastsus) sõltuvad peale keemilise koostise molekuli keemilisest struktuurist. Mõnel määral illustreerib seda alltoodud galerii. Beetaglükosiidside tselluloosi vs. alfaglükosiidside tärklise ja glükogeeni ahelates Amüloosis, mis on tärklise üks komponent, on glükoosi lülid seotud α-(1→4) sidemetega Amülopektiini, mis on tärklise teine komponent, struktuur Amülopektiin skemaatiliselt Tselluloosi struktuur, kus on näidatud molekulidesisesed ja –vahelised vesiniksidemed Dekstriini struktuur, kus esinevad α-(1→4) ja α-(1→6) sidemed Glükogeenis on tsentri proteiin ümbritsetud glükoosist tuletatud harudega Agaroosi struktuur Sahhariidid Oligosahhariidid