 |
Мальтоза (солодовый сахар)
|
|
|
|
Состоит из двух остатков глюкозы. Хорошо растворима в воде. Легко гидролизуется ферментом мальтаза с образованием двух молекул глюкозы. Это основной структурный элемент крахмала и гликогена. Она образуется в результате расщепления полисахаридов в семенах растений и в пищеварительной системе человека, используется при производстве пива.
Гликозиды
Гликозиды — производные моно- и дисахаридов, часто обладающие горьким вкусом или специфическим ароматом. По химической природе являются простыми эфирами, образующимися в результате взаимодействия гликозидного гидроксила сахарида со спиртовой группой вещества неуглеводной природы; в качестве неуглеводного компонента в них могут содержаться разнообразные соединения. Широко распространены в растениях. Синигрин, содержащийся в семенах горчицы, придает им специфический запах и горький вкус. С наличием гликозида амигдалина связан специфический вкус и аромат горького миндаля, а также абрикосовых, сливовых и персиковых «косточек». В картофеле (особенно в позеленевших на свету клубнях) содержатся гликозиды соланины, иногда придающие ему неприятный, горький вкус.
Полисахариды
Полисахариды второго порядка. Высокомолекулярные органические вещества, биополимеры, мономерами которых являются простые углеводы. Чаще всего мономером полисахаридов является глюкоза, иногда манноза, галактоза и другие сахара. Как правило, в состав полисахаридов входит несколько сотен мономерных единиц. В животных клетках полисахариды представлены гликогеном, в растительных - в основном растворимым крахмалом и нерастворимыми целлюлозой, гемицеллюлозой, пектином и др. Полисахариды по составу делятся на:
|
|
|
· гомополисахариды (один вид моносахаридов);
· гетерополисахариды (разные виды моносахаридов).
Свойства полисахаридов
· Большая молекулярная масса (обычно сотни тысяч);
· не дают ясно оформленных кристаллов;
· либо нерастворимы в воде, либо образуют растворы, напоминающие по свойствам коллоидные;
· сладкий вкус не характерен;
· нередуцирующие углеводы.
Образование полисахаридов
Полисахариды образуются в результате реакции поликонденсации (рис. 267). Если в молекуле полисахарида присутствуют только 1,4-гликозидные связи, то образуется линейный, неразветвленный полимер (целлюлоза). Если присутствуют как 1,4, так и 1,6-гликозидные связи, полимер будет разветвленным (гликоген). 1,6-гликозидная связь образуется между остатками моносахаридов, входящих в состав разных линейных цепей.
Рис.267. Образование разветвленного полисахарида.
Наиболее важные полисахариды
Крахмал
Основной резервный углевод растений. Особенно в больших количествах накапливается обычно в семенах, плодах, клубнях, корневищах и других запасающих органах растений. Общая формула (С6Н10О5)n, где n- количество остатков a-глюкозы. Нерастворим в холодной воде. В горячей воде образует раствор, по свойствам напоминающий коллоидный (крахмальный клейстер). Молекула крахмала примерно на 20% состоит из амилозы и на 80% из амилопектина. Линейные цепи амилозы состоят из нескольких тысяч остатков глюкозы и способны спирально свертываться, принимая более компактную форму. Амилопектин интенсивно ветвится, и за счет этого обеспечивается его компактность. Качественной реакцией на крахмал является реакция с йодом, при которой он окрашивается в сине-фиолетовый цвет.
Гликоген
Основной резервный углевод животных и человека. Обнаружен также в грибах, дрожжах и зернах кукурузы. Содержится главным образом в печени (20%) и мышцах (4%). Служит источником глюкозы. Поставщик глюкозы в кровь.
|
|
|
Молекула сходна с молекулой амилопектина, но сильнее ветвится. Гликоген сравнительно хорошо растворим в горячей воде.
Целлюлоза (клетчатка)
Основной структурный углевод клеточных стенок растений. Неразветвлённые молекулы целлюлозы формируют пучки, которые входят в состав клеточных стенок растений и некоторых грибов. Является основой древесины. Один из самых распространенных природных полимеров: в ней аккумулировано около 50% всего углерода биосферы. Целлюлоза нерастворима в воде, лишь набухает в ней. Является линейным полимером b-глюкозы. Состоит из нескольких прямых параллельных цепей, соединённых между собой водородными связями. В отличие от крахмала, остатки глюкозы соединены в молекуле целлюлозы b-гликозидными связями, что исключает ее расщепление пищеварительными соками человека, так как у человека отсутствуют ферменты, способные разрывать b-гликозидные связи целлюлозы. Каждая цепь образована остатками b-D-глюкозы. Такая структура препятсвует проникновению воды, очень прочна на разрыв, что обеспечивает устойчивость оболочек клеток растений, в составе которых 26-40% целлюлозы. Химически инертна и не растворяется ни в кислотах, ни в щелочах. В кишечнике человека и большинства животных нет ферментов, способных расщеплять связи между молекулами глюкозы, входящей в состав целлюлозы. В ЖКТ жвачных животных присутствует фермент целлюлаза, расщепляющий целлюлозу до глюкозы. В то же время целлюлозные волокна играют важную роль в питании, поскольку они придают пище объёмность и грубую консистенцию, стимулируют перильстатику кишечника.
Кроме полисахаридов, состоящих из полимеров гексоз, существуют значительно более сложные длинные молекулы, содержащие аминный азот (как, например, в глюкозамине), который, кроме того, может быть ацетилирован (как в ацетилглюкозамине) или замещен на остатки серной или фосфорной кислоты. Эти сложные полисахариды представлены следующими соединениями..
Нейтральные полисахариды, содержащие только ацетилглюкозамин (например, хитин — опорное вещество насекомых и ракообразных).
Хитин
Хитин входит в состав клеточных стенок грибов и кутикулы членистоногих. Это неразветвленный полимер. Мономерами являются азотсодержащие сахара.
|
|
|
Кислые мукополисахариды, содержащие в молекуле остатки серной и других кислот. К этой группе принадлежит гепарин, гиалуроновая кислота.
Мукопротеиды (мукоиды) и гликопротеиды представляют собой комплексы ацетилглюкозамнна и других углеводов с белками. К ним принадлежат вещества, входящие в состав слюны и секрета слизистой желудка, также к гликопротеидам относятся яичный и сывороточный альбумины.
Муреин
Муреин входит в состав клеточной стенки бактерий, это гликопротеид.
Функции углеводов
Энергетическая
Одна из основных функций углеводов. Углеводы — основные источники энергии в животном организме. Обеспечивают до 67% суточного энергопотребления (не менее 50%). При расщеплении 1 г углевода выделяется 17,6 кДж.
Запасающая
Запасающая функция выражается в накоплении крахмала клетками растений и гликогена клетками животных, которые играют роль источников глюкозы, легко высвобождая ее по мере необходимости.
Опорно-строительная
Сложные углеводы, соединенные с белками (гликопротеины) и (или) жирами (гликолипиды), участвуют в образовании клеточных поверхностей и взаимодействиях клеток. Углеводы входят в состав клеточных мембран и клеточных стенок (целлюлоза входит в состав клеточной стенки растений, из хитина образован панцирь членистоногих, различные олиго- и полисахариды образуют клеточную стенку бактерий), опорных тканей: у животных – хрящи, сухожилия, межклеточное вещество кожи, обладающие прочность и эластичностью; сложный полисахарид хитин – главный структурный компонент наружного скелета членистоногих. Продукты промежуточного обмена углеводов используются для синтеза липидов, аминокислот. Соединяясь с липидами и белками, образуют гликолипиды и гликопротеины. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав мономеров нуклеотидов.
Рецепторная
Олигосахаридные фрагменты гликопротеинов и гликолипидов клеточных стенок выполняют рецепторную функцию, воспринимая сигналы, поступающие из внешней среды.
Защитная
Слизи, выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными (например, гликопротеинами). Они предохраняют пищевод, кишечник, желудок, бронхи от механических повреждений, препятствуют проникновению в организм бактерий и вирусов. Гепарин предотвращает свертывание крови в организме животных и человека.
|
|
|
