Какие углеводы назвали сложными. К категории сложных относятся углеводы, образованные остатками двух и более молекул простых углеводов.
Теоретически процесс может происходить бесконечное число раз, в результате чего образуются огромные молекулы, состоящие из остатков различных моносахаридов. Именно таким образом образуются цепи из остатков моносахаридов, которые соединяются с помощью гликозидных связей, обычно возникающих между 1- м и 4 – м атомами углерода соседних молекул:
Сложные углеводы делят на две группы: олигосахариды (от греч. Олигос – малый, незначительный) и полисахариды (от греч. Полис – много).
Олигосахариды состоят из небольшого числа остатков моносахаридов. Они хорошо растворяются в воде, в твердом состоянии – это кристаллы, которые имеют сладкий вкус. Поэтому их еще называют сахарами.
Наибольшее значение имеют дисахариды, т.е. углеводы, состоящие из двух остатков моносахаридов, среди которых в природе наиболее распространены сахароза, мальтоза и лактоза. Это структурные изомеры, имеющие молекулярную формулу С12Н220П, однако они характеризуются различными физическими и химическими свойствами и выполняют совершенно разные функции.
Сложные углеводы: олигосахариды и полисахариды
Наиболее часто употребляемым олигосахариды являются сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), состоящий из остатков aD – глюкозы и [ С – Б- фруктозы (102). В чистом виде сахароза содержится только в растениях, где выполняет функцию транспортировки молекул моносахаридов. Кроме того, поскольку она химически достаточно инертна, то откладывается впрок. (Подумайте, в каких органах растений происходит запасание этого вещества.)
Рафинированное (99,9 %) сахароза – одна из найбагатотон – нажниших чистых органических веществ, товары промышленностью: более 110 млн. тонн ежегодно. Годовой урожай сахарного тростника достигает 1 млрд. тонн и значительно превышает объемы заготовки любой другой сельскохозяйственной культуры. (Объясните этот факт.)
Именно сахарозу используют как стандарт при сравнении различных сладких веществ. Опытный дегустатор чувствует присутствие сахарозы в воде малой концентрации – около 10 ммоль / л, или 0,35 г / л. Интересно, что пчелы в тысячи раз менее чувствительны к сахару. Этот факт становится понятным, если вспомнить количество сахаров в нектаре цветов – от 40 до 70 %, а следовательно пчелы просто не отвлекаются на малопитательные продукты.
Кроме сахарозы в тканях растений содержатся и другие дисахариды, мальтоза (солодовый сахар), состоящий из двух молекул aD – глюкозы (103, а). Мальтоза – основной структурный элемент крахмала и гликогена.
В молоке млекопитающих в значительном количестве содержится лактоза, в состав которой входят остатки молекул aD – глюкозы и [ С – Б- галактозы (103, б). Не следует думать, что этот дисахарид встречается только в молоке млекопитающих. Это не так, его также находят в разных, на первый взгляд, неожиданных и экзотических местах, таких, как например пыльцевые трубки растений.
Интересно, что именно лактозу часто используют в микробиологии для изготовления питательных сред.
Разнообразие строения и функций полисахаридов. Молекулы углеводов, состоящие из сотен и тысяч остатков моносахаридов, выделяют в особую группу углеводов – полисахариды, которые относятся к биологическим полимеров (биополимеров). (Вспомните, что такое мономер и полимер.) Остатки моносахаридов в такой молекуле играют роль мономеров. Они собраны в один длинный, иногда разветвленную цепь. (Обратите на это обстоятельство особое внимание: другие биополимеры не имеют никаких разветвлений, а представляют собой линейные молекулы.) Молекулярная масса биополимеров, в частности полисахаридов, может достигать сотен тысяч и даже миллионов дальтон. Поэтому их еще называют биологическими макромолекулами.
По своим физическим свойствам полисахариды – это вещества, которые плохо или совсем не растворяются в воде и не имеют сладкого вкуса. Полисахариды делят на две группы: Гомополисахариды (от греч. Гомо – равный) и гетерополисахариды (от греч. Гетерос – разный).
Гомополисахариды имеют общую формулу (С6Н10О5) п. (Вспомните, что называют степенью полимеризации,.) Мономерами им служат остатки одного и того же моно – сахарида (глюкозы, фруктозы и т.д.). Они являются резервными и структурными веществами клетки.
Крахмал – главная резервная вещество растительной клетки. Это соединенные остатки aD – глюкозы. Природный крахмал состоит из остатков двух вещества: на 20 % с амилозы (104) (от греч. Амилон – крахмал) и на 80% из амилопектина (105) (от греч. Амилон и пек -то – желеобразный). Амилоза имеет четкую линейную форму, а остатки глюкозы соединяются с помощью 1,4 – глико – зидних связей. Молекулы амилопектина разветвленные, что вызвано наличием, кроме 1,4 – гликозидных связей, еще и 1,6 – связей. Именно благодаря последним и образуются разветвления. Крахмал как резервная энергетическая вещество откладывается в виде зерен в клетках листьев, стеблей, луковицах, клубнях и семенах. Соотношение амилозы и амилопектина может меняться. Например, крахмал яблок на 100 % состоит из амилозы.
В кислой среде крахмал вступает в реакцию гидролиза, продуктами которой являются мономеры. Подобный процесс, обратный реакции конденсации, происходит во время пищеварения, однако в этом случае расщепление происходит с помощью специальных ферментов, выделяемых пищеварительными железами (вспомните, каких именно ферментов и которая железа их производит).
Крахмал при взаимодействии с йодом образует интенсивное синее окрашивание (амилопектин дает красно – фиоле – Тове). Благодаря чему можно легко установить наличие этого вещества.
Гликоген, или животный крахмал. Самая резервная вещество животных и грибов. Состоит из ЗО 000 остатков aD – глюкозы, которые сочетаются 1,4 – и 1,6 – гликозидными связями. У человека больше гликогена содержится в клетках печени, несколько меньше – в мышцах. Он является основным поставщиком глюкозы в кровь. В отличие от крахмала, гликоген состоит не из двух, а из нескольких типов молекул различной степени полимеризации. Все типы молекул имеют разветвленную форму (107) и, что характерно, их состав зависит от того, к какому типу или классу животных организм принадлежит.
Гликоген – более аморфная, чем крахмал вещество, лучше растворяется в воде. С раствором йода дает красно – коричневую окраску.
При полноценном питании в печени человека накапливается до 10% гликогена, а при неблагоприятных условиях его содержание может снижаться до 0,2 % от массы печени. (Назовите продукты, которые позволят быстро пополнить запасы этого углевода.)
Клетчатка, или целлюлоза. Этот полисахарид составляет основу клеточной оболочки растений. Образованный остатками aD – и pD – глюкозы, соединенных 1,4 – глико – зиднимы связями. Имеет линейную форму (106). На вид клетчатка – это белая волокнистая вещество, не имеет вкуса и не растворяется не только в воде, но и во многих других растворителях. Причина этого заключается в том, что длинные нитевидные молекулы клетчатки в оболочках растений, взаимодействуя друг с другом, образуют фибриллы, а те в свою очередь – волоконца. Таким образом, молекулы клетчатки очень плотно упакованы и оторвать друг от друга очень сложно.
К этому следует добавить, что в пищеварительном тракте человека, так же как и у животных, нет ферментов (исключение – жуки – короеды), способных гидролизовать клетчатку, такие ферменты есть только у бактерий. Именно поэтому в желудке жвачных животных, питающихся исключительно травой, есть множество бактерий, которые и помогают переварить растительную массу.
Показательно, что в клетчатке аккумулировано около 50 % всего углерода биосферы.
Инулин – еще один резервный полисахарид растений. Состоит главным образом из остатков фруктозы, которые объединены 1,2 – гликозидными связями (108).
Гетерополисахариды очень разнообразны. Они построены не только из остатков моносахаридов, но и из других простых по составу соединений (метилового спирта, уксусной и серной кислот и других). Они выполняют защитные и структурные функции. Типичным представителем этой группы углеводов является хитин, который формирует внешний скелет членистоногих и клеточные оболочки грибов. Структурной единицей этого гетерополисахарнду есть сложное соединение, включающий молекулу [ С – Б- глюкозы, которая через аминогруппу сочетается с остатком уксусной кислоты. Это линейная молекула с 1,4 – гликозидными связями. Хитин – белое вещество, напоминающее бумажную массу, не растворяется в воде. По своему строению очень похожа на целлюлозу.
Гепарин – это вещество, препятствующее свертыванию крови у человека, в состав ее мономеров, кроме aD – глюко – зы, входит остаток серной кислоты.
Многие гетерополисахарндив построены из остатков D – галактозы. Они, как правило, защищают организм от внешних воздействий. К ним относится, например, камедь – прозрачная смолистое вещество янтарного цвета, которая выделяется из трещин ветвей и зеленых плодов вишен и абрикосов. Пектины (109) входят в состав клеточной стенки растений и накапливаются в большом количестве в сочных плодах. Они способны образовывать прочные соединения с атомами тяжелых металлов. Это свойство широко используется в медицине для выведения из организма вредных ионов.
Сложные углеводы (олиго – и полисахариды) состоят из остатков моносахаридов и выполняют в живых системах разнообразные функции, среди которых главными являются энергетическая, резервная, защитная и структурная. Многообразие полисахаридов формируется за счет структуры мономеров, которые могут состоять только из остатков моносахаридов, которые отличаются по типам гликозидных связей и изомерами. Гетерополимеры построены из мономеров, в состав которых входят моносахариды, соединены с остатками органических и неорганических веществ.
(No Ratings Yet)
Загрузка...