Główna różnica – skrobia vs celuloza vs glikogen
Skrobia, celuloza i glikogen to trzy rodzaje polimerycznych węglowodanów występujących w żywych komórkach. Autotrofy wytwarzają glukozę jako cukier prosty podczas fotosyntezy. Wszystkie te polimery węglowodanowe, skrobia, celuloza i glikogen, są zbudowane z połączenia jednostek monomeru glukozy razem przez różne rodzaje wiązań glikozydowych. Służą one jako chemiczne źródła energii, a także jako składniki strukturalne komórki. Główna różnica pomiędzy skrobią, celulozą i glikogenem polega na tym, że skrobia jest głównym źródłem węglowodanów magazynowych u roślin, podczas gdy celuloza jest głównym składnikiem strukturalnym ściany komórkowej roślin, a glikogen jest głównym źródłem energii węglowodanów magazynowych u grzybów i zwierząt.
Ten artykuł bada,
1. Co to jest skrobia
– Struktura, właściwości, źródło, funkcja
2. Co to jest celuloza
– Struktura, właściwości, źródło, funkcja
3. Co to jest glikogen
– Struktura, właściwości, źródło, funkcja
4. What is the difference between Starch Cellulose and Glycogen
What is Starch
Skrobia jest polisacharydem syntetyzowanym przez rośliny zielone jako ich główny magazyn energii. Glukoza jest produkowana przez organizmy fotosyntetyzujące jako prosty związek organiczny. Jest ona przekształcana w nierozpuszczalne substancje, takie jak oleje, tłuszcze i skrobia do przechowywania. Nierozpuszczalne substancje magazynujące, takie jak skrobia, nie mają wpływu na potencjał wody wewnątrz komórki. Nie mogą się one przemieszczać z miejsc magazynowania. W roślinach glukoza i skrobia są przekształcane w składniki strukturalne, takie jak celuloza. Są one również przekształcane w białka, które są wymagane do wzrostu i naprawy struktur komórkowych.
Rośliny przechowują glukozę w podstawowych pokarmach, takich jak owoce, bulwy, takie jak ziemniaki, nasiona, takie jak ryż, pszenica, kukurydza i maniok. Skrobia występuje w granulkach zwanych amyloplastami, ułożonych w półkrystaliczne struktury. Skrobia składa się z dwóch rodzajów polimerów: amylozy i amylopektyny. Amyloza jest łańcuchem liniowym i spiralnym, natomiast amylopektyna jest łańcuchem rozgałęzionym. Około 25% skrobi w roślinach to amyloza, podczas gdy reszta to amylopektyna. Glukozo-1-fosforan jest najpierw przekształcany w ADP-glukozę. Następnie ADP-glukoza jest polimeryzowana poprzez wiązanie 1,4-alfa-glikozydowe przez enzym, syntazę skrobiową. Polimeryzacja ta tworzy liniowy polimer – amylozę. Wiązania 1,6-alfa glikozydowe są wprowadzane do łańcucha przez enzym rozgałęziający skrobię, który wytwarza amylopektynę. Granulki skrobiowe ryżu przedstawiono na rysunku 1.
Rysunek 1: Granulki skrobiowe w ryżu
Co to jest celuloza
Celuloza jest polisacharydem, który składa się z setek do wielu tysięcy jednostek glukozy. Jest ona głównym składnikiem ściany komórkowej roślin. Wiele alg i oomycetes również wykorzystuje celulozę do tworzenia swojej ściany komórkowej. Celuloza jest polimerem o prostym łańcuchu, w którym między cząsteczkami glukozy tworzą się wiązania 1,4-beta-glikozydowe. Wiązania wodorowe tworzą się pomiędzy wieloma grupami hydroksylowymi jednego łańcucha z sąsiednimi łańcuchami. Dzięki temu oba łańcuchy są ze sobą mocno związane. Podobnie, kilka łańcuchów celulozy bierze udział w tworzeniu włókien celulozy. Włókno celulozowe, które składa się z trzech łańcuchów celulozy, pokazano na rysunku 2. Wiązania wodorowe między łańcuchami celulozy pokazano za pomocą cyjanowych linii kolorystycznych.
Rysunek 2: Włókno celulozy
Co to jest glikogen
Glikogen jest polisacharydem spichrzowym zwierząt i grzybów. Jest on analogiem skrobi u zwierząt. Glikogen jest strukturalnie podobny do amylopektyny, ale jest od niej silnie rozgałęziony. Łańcuch liniowy tworzy się poprzez wiązania 1,4-alfa glikozydowe, a rozgałęzienia występują poprzez wiązania 1,6-alfa glikozydowe. Rozgałęzienia występują co 8 do 12 cząsteczek glukozy w łańcuchu. Jej granulki występują w cytosolu komórek. Komórki wątroby, podobnie jak komórki mięśniowe, magazynują glikogen u człowieka. Gdy jest potrzebny, glikogen jest rozkładany do glukozy przez fosforylazę glikogenową. Proces ten nazywany jest glikogenolizą. Glukogon jest hormonem, który stymuluje glikogenolizę. Wiązania 1,4-alfa glikozydowe i 1,6-alfa glikozydowe glikogenu przedstawiono na rysunku 3.
Rysunek 3: Wiązania w glikogenie
Różnica między skrobią celulozą a glikogenem
Definicja
Skrobia: Skrobia jest głównym źródłem węglowodanów magazynowych w roślinach.
Celuloza: Celuloza jest głównym składnikiem strukturalnym ściany komórkowej roślin.
Glikogen: Glikogen jest głównym magazynującym węglowodany źródłem energii u grzybów i zwierząt.
Monomer
Skrobia: Monomerem skrobi jest alfa glukoza.
Celuloza: Monomerem celulozy jest glukoza beta.
Glikogen: Monomerem glikogenu jest glukoza alfa.
Wiązania między monomerami
Skrobia: Wiązania 1,4 glikozydowe w amylozie oraz 1,4 i 1,6 glikozydowe w amylopektynie występują między monomerami skrobi.
Celuloza: 1,4 wiązania glikozydowe występują między monomerami celulozy.
Glikogen: 1,4 i 1,6 wiązania glikozydowe występują między monomerami glikogenu.
Natura łańcucha
Skrobia: Amyloza jest nierozgałęzionym, zwiniętym łańcuchem, a amylopektyna jest długim rozgałęzionym łańcuchem, z którego niektóre są zwinięte.
Celuloza: Celuloza jest prostym, długim, nierozgałęzionym łańcuchem, który tworzy wiązania H z sąsiednimi łańcuchami.
Glikogen: Glikogen jest krótki, wiele rozgałęzionych łańcuchów, z których niektóre łańcuchy są zwinięte.
Wzór cząsteczkowy
Skrobia: Wzór cząsteczkowy skrobi to (C6H10O5)n
Celuloza: Wzór cząsteczkowy celulozy to (C6H10O5)n.
Glikogen: Wzór cząsteczkowy glikogenu to C24H42O21.
Masa molowa
Skrobia: Masa molowa skrobi jest zmienna.
Celuloza: Masa molowa celulozy wynosi 162,1406 g/mol.
Glikogen: Masa molowa glikogenu wynosi 666,5777 g/mol.
Znajduje się w
skrobi: Skrobię można znaleźć w roślinach.
Celuloza: Celuloza występuje w roślinach.
Glikogen: Glikogen występuje u zwierząt i grzybów.
Funkcja
Skrobia: Skrobia służy jako magazyn energii węglowodanowej.
Celuloza: Celuloza bierze udział w budowie struktur komórkowych, takich jak ściany komórkowe.
Glikogen: Glikogen służy jako magazyn energii węglowodanowej.
Występowanie
Skrobia: Skrobia występuje w ziarnach.
Celuloza: Celuloza występuje we włóknach.
Glikogen: Glikogen występuje w małych granulkach.
Wniosek
Skrobia, celuloza i glikogen są polisacharydami występującymi w organizmach. Skrobia występuje w roślinach jako ich główna forma magazynowania węglowodanów. Liniowe łańcuchy skrobi nazywane są amylozą, a gdy są rozgałęzione – amylopektyną. Glikogen jest podobny do amylopektyny, ale jest silnie rozgałęziony. Jest to główna forma magazynowania węglowodanów u zwierząt i grzybów. Celuloza jest liniowym polisacharydem, który tworzy wiązania wodorowe pomiędzy kilkoma łańcuchami celulozy, tworząc strukturę włóknistą. Jest ona głównym składnikiem ściany komórkowej roślin, niektórych alg i grzybów. Tak więc, główną różnicą między celulozą skrobi i glikogenem jest ich rola w każdym organizmie.
Referencje:
1. Berg, Jeremy M. „Complex Carbohydrates Are Formed by Linkage of Monosaccharides.” Biochemistry. 5 wydanie. U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1970. Web. 17 maja 2017. <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22396/>.
Image Courtesy:
1. „Rice starch – microscopy” By MKD – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. „Cellulose spacefilling model „By CeresVesta (talk) (Uploads) – Own work (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. „Glycogen” (Public Domain) via Commons Wikimedia
.