Полиозы (полисахариды, гликоны)

Полиозы – углеводы полимерного характера, построенные из остатков моноз, соединенных преимущественно гликозид-гликозной связью.

По количеству остатков моноз различают – олигосахариды (10-20 остатков) и полисахариды (до нескольких тысяч моноз). Моноза существует в пиранозной или фуранозной форме. Для образования цепей моноза может предоставлять гликозидный гидроксил, при этом образуется линейные гликаны, или несколько гидроксильных групп, тогда гликан будет разветвленным. В гликанах, имеющих гликозид-гликозные связи между монозами, концевой монозный остаток содержит гликозидный гидроксил. С помощью него гликаны могут связываться с молекулами неуглеводной природы, так образованы, например, гликопротеины, гликолипиды.

Модель линейного полимера

Гомополисахариды (гомогликаны) состоят из остатков одной монозы (гликаны, маннаны. …). Например, название целлюлозы: поли(1,4)-β,D-глюкопиранан.

Гетерополисахариды (гетерогликаны) состоят из остатков различных моноз (глюкоманнаны, арабиногалактины).

Полиозы составляют основную часть массы органических веществ в биосфере планеты, при этом выполняют две важнейшие функции в живых организмах:

1) энергетический резерв;

2) структурный компонент клеток и ткане

Резервные полисахариды

Крахмал

Резервный полисахарид растений, накапливается в виде зерен в клетках семян, луковиц, листьев, стеблей. В картофеле содержатся 17-24, в хлебе 60-75, в рисе 90-99% крахмала.

Крахмал представляет собой белое аморфное вещество, нерастворимое в холодной воде, эфире, этаноле []_D от +118 до +210°. В зернах крахмала содержится: 98-99,5% полиоз, 0,52% липидов, белков и т.д.

Крахмал это смесь амилозы и амилопектина, которые построены из остатков α-D-глюкопиранозы.

Амилоза – линейный полисахарид, связь между остатками D-глюкозы - 1α-4. Форма цепи – спиралевидная, один виток спирали содержит 6 остатков D-глюкозы. Амилозы в крахмале – 15-25%.

М = от 150 тысяч (рис, кукуруза)

М = от 500 тысяч (картофель)

Амилопектин – разветвленный полисахарид, связи между остатками D-глюкозы – 1α-4 и 1α-6. Содержание амилопектина в крахмале – 75-85% (n~20).

схематическое изображение амилопетина:

Характеристика химических свойств

1. Образование простых и сложных эфиров (аналогично биозам).

2. Качественная реакция – окрашивание при добавлении иода I₂: для амилозы – в синий цвет, для амилопектина – красный цвет. Молекулы иода проникают в спиралевидные молекулы амилозы и амилопектина, образуя окрашенные соединения – клатраты.

3. Гидролиз: H₃O⁺, t° (химический гидролиз), амилазы (биохимический гидролиз). Декстрины – это продукты частичного гидролиза крахмала.

Мировое производство крахмала составляет около 20 млн. тонн в год. Например, из крахмала ферментативно получают: этанол, бутанол, ацетон, лимонную и молочную кислоты, глицерин.

Гликоген

Резервный полисахарид печени и мышц человека, животных, некоторых бактерий и грибов. По строению подобен амилопектину, при этом n=12 . Характерно растворим в воде, опалесцирует.

Инулин

Резервный полисахарид, состоит из остатков D-фруктозы, относится к фруктонам. Содержится в клубнях георгинов, топинамбура и артишоков. Легко растворяется в воде, не реагирует с раствором Фелинга, при гидролизе превращается в D-фруктозу.

Декстраны

Резервный полисахарид бактерий, относится к разветвленным гликанам, состоит из остатков α,D-глюкопиранозы, соединенных 1α-6 (1α-3). Частично гидролизованные декстраны (так называемые клинические) используют для приготовления плазмозаменителей противошокового действия.