Углеводы

Углеводы. Общие сведения.

admin — Sat, 26 Sep 2009 09:32:22 +0000

Углеводы относятся к числу наиболее распространенных в природе органических соединений: они являются компонентами клеток любых организмов, в том числе бактерий, растений и животных. Среди них встречаются как достаточно простые соединения с молекулярной массой около 200, так и гигантские полимеры, молекулярная масса которых составляет несколько миллионов. Углеводы появляются в растениях уже на ранних стадиях превращения углекислого газа в органические соединения в процессе фотосинтеза. Животные не способны сами синтезировать углеводы из углекислого газа и поэтому полностью зависят от растений как их поставщиков.

Углеводы

admin — Mon, 31 Aug 2009 18:18:32 +0000

Углеводы играют в организме роль энергетического субстрата. Биополимеры, относящиеся к классу полисахаридов, выполняют дополнительно ряд важных биологических функций in vivo. Они участвуют в построении клеточных стенок и межклеточного матрикса, в регулировании обмена ионами между клеткой и ее окружением, выполняют роль энергетического резерва. Изучение полисахаридных систем, заметно активизированное в последнее время, приближает нас к пониманию различных аспектов функционирования живой материи и поэтому имеет большое теоретическое значение. В то же время, обладая уникальными способностями к загущению, студнеобразованию, эмульгированию, водоудержанию и стабилизации структурно-слоеных систем, полисахариды находят широкое применение в различных областях человеческой деятельности. К тому же низкомолекулярные углеводы используют для подслащивания пищевых продуктов, а их производные — пищевые кислоты применяют для обеспечения низкого рН при консервировании пищевых продуктов. Наряду с белками полисахариды являются основными компонентами пищи, определяющими ее структуру, органолептические качества, степень переваримости и усвоения. Адсорбционные свойства полисахаридов наделяют продукты радиопротекторными и шлаковыводящими свойствами, что обусловливает их применение в рационах для коррекции и поддержания здоровья. В связи с этим ежегодный прирост потребления их в пищу человека составляет около 3,8 % при тенденции к дальнейшему росту.

Классификация полисахаридов

admin — Tue, 13 Oct 2009 16:55:00 +0000

К полисахаридам относятся вещества, построенные из большого числа остатков моносахаридов или их производных. Если полисахарид содержит остатки моносахарида одного вида, его называют гомополисахаридом. В том случае, когда полисахарид составлен из моносахаридов двух видов или более, регулярно или нерегулярно чередующихся в молекуле, его относят к гетерополисахаридам.

Гидролиз других природных полисахаридов

admin — Tue, 13 Oct 2009 16:27:00 +0000

Аналогично крахмалу и гликогену гидролизуются другие природные полисахариды: целлюлоза — при участии целлтолазного комплекса ферментов (состоит из эндо-1,4-В-глюканазы, экзоцеллобиогидролазы, целлобиазы и экзо-1,4-В-глюкогидролазы), инулин—с помощью инулнназы (2,1-B-D-фруктан фруктаногидролазы), хитин—хитиназы, ксилан—ксилаиазы, гиалуронопая кислота—гиалуранидазы, пектиновые вещества — комплекса пектинолитических ферментов (пектинэстеразы, полигалактуроназы и др.) и т. п. Во всех случаях полисахариды распадаются до соответствующих моносахаридов или их производных (иногда до дисахаридов), из которых составлены молекулы указанных полисахаридов. Некоторые из гидролаз, перечисленных выше, широко распространены в природе, другие (целлюлаза, ипулипаза)—присущи лишь определенным видам растений, животных и микроорганизмов. Особое внимание в последние годы привлекают целлюлазы, хитиназы, 1,3- и 1,6-(3-глюканазы и лихеназы (гидролизуют гетерополисахариды с перемежающимися 1,3- и 1,4-гликозидными связями), так как они деструктируют растительные и микробные остатки, являющиеся экологически опасными отходами производства, позволяя при этом получать глюкозу и N-ацетилглюкозамин. Некоторые из них, например, хитиназы из Bacillus cereus, множественны (68, 52 и 38 кДа), выделены и очищены до гомогенного состояния; они ускоряют реакцию гидролиза хитина при рН=4 и t=60° С до хитобиозы, но не до К-ацетил-B-D-глюкозамина.

Растворимость клетчатки

admin — Tue, 13 Oct 2009 12:45:00 +0000

Клетчатка отличается очень малой растворимостью в подавляющем большинстве агентов; лишь аммиачный раствор Си(ОН)2 и концентрированный раствор Ca(SCN)2 при нагревании заметно растворяют ее. Устойчивость клетчатки к действию растворителей объясняют тем, что ее длинные нитевидные молекулы, взаимодействуя друг с другом, образуют прочные мицеллы, которые, в свою очередь, собраны в фибриллы, располагающиеся вдоль оси волокна. Так, тончайшие элементарные волокна хлопка диаметром 20 нм состоят из множества молекул целлюлозы (диаметр 0,6—0,7 нм), упакованных очець плотно. Отрыв индивидуальных молекул клетчатки от упомянутых устойчивых агрегатов весьма затруднен, и только немногие вещества, способные нарушать межмолекулярные связи в мицеллах, растворяют клетчатку.

Структура хитина

admin — Tue, 13 Oct 2009 06:23:00 +0000

Элементарной структурной единицей хитина является N-auemrc-p-D-глюкозамин, соединенный р-1,4-гликозидными связями в линейную молекулу. Структура хитина, как можно видеть из приведенной выше формулы, весьма напоминает таковую целлюлозы. Рентгенограммы этих двух полисахаридов очень похожи.

Структура амилозы и амилопектнна

admin — Tue, 13 Oct 2009 05:40:00 +0000

Различна и химическая структура амилозы и амилопектнна. Молекулы первой, как правило, строго структурированы. В них остатки a-D-глюкопиранозы связаны друг с другом — исключительно а-1,4-глюкозидными связями, т.е. кислородные мостики возникают за счет гликозидного гидроксила 1-го углеродного атома одной молекулы a-D-глюкопиранозы и спиртового гидроксила при 4-м углеродном атоме другой.

Структура сахарозы

admin — Tue, 13 Oct 2009 05:37:00 +0000

Сахароза представляет собой дисахарид типа глнкозидо-гликозида, составленный из остатков a-D-глюкопттранозы и В-D-фруктофуранозы. При гидролизе сахароза распадается на два моносахарида — a-D-глюкозу и В-D-фрук-тозу. Сахароза — один из самых распространенных в природе и практически наиболее важных дисахаридов. Она больше известна под названием тростникового или свекловичного сахара, так как из сока этих двух растений практически получают весь сахар. Сахароза содержится также в соке многих других растений, но в сравнительно небольшой концентрации, хотя в соке клена, березы и пальмы содержание ее довольно высоко.

Гидролизация полисахаридов

admin — Tue, 13 Oct 2009 00:59:00 +0000

Полисахариды сравнительно легко гидролизуются при кипячении с разбавленными растворами кислот или при инкубации с соответствующими ферментами. Щелочи не гидролизуют полисахаридов. Так, гликоген можно нагревать в течение нескольких часов с 30%-ным раствором щелочи без какого-либо разложения его. На этом основан метод количественного определения гликогена. Характерно, что в ряде случаев при ферментативном гидролизе таких распространенных полисахаридов, как крахмал и клетчатка, образуются дисахариды (мальтоза и целлобиоза соответственно), тогда как при неспецифическом кислотном гидролизе образуется моносахарид (D-глюкоза).

Кольчато-цепная таутомерия

admin — Tue, 13 Oct 2009 00:13:00 +0000

Кольчато-цепная таутомерия моносахаридов заключается в существовании кольчатых (циклических) форм и цепной (т. е. с открытой углеродной цепью) формы моносахарида, находящихся в динамическом равновесии. Мысль о существовании циклических форм моносахаридов была впервые (1870) высказана профессором Московского высшего технологического училища А. А. Колли. Замыкание цикла осуществляется при сближении СО-группы моносахарида с гидроксилом углеродного атома, удаленного от нее на 3—4 звена. По карбонильному кислороду проходит реакция присоединения атома водорода упомянутой спиртовой группы, в результате чего образуется новый гидроксил, получивший название гликозидного или полуацетального. Одновременно с этим замыкается кислородный мостик, дающий начало пяти- или шестичленному гетероциклу