- •Глава I. Углеводы
- •Классификация углеводов
- •1. Моносахариды.
- •1.1. Альдозы и кетозы.
- •1.1.1. Стереоизомерия углеводов.
- •1.1.2. Относительная конфигурация и построение формул Фишера. D- и l-ряды.
- •1.1.3. Циклические формы. Построение проекций Хеуорса.
- •1.1.4. Таутомерия моносахаридов. Мутаротация.
- •1.2. Химические свойства альдоз и кетоз.
- •1.2.1. Реакции по гидроксильной группе.
- •1.2.1.1. Образование сахаратов.
- •1.2.1.2. Образование простых эфиров.
- •1.2.1.3. Образование сложных эфиров.
- •1.2.2. Реакции по карбонильной группе.
- •1.2.2.1. Удлинение и укорачивание цепи моносахарида.
- •1.2.3. Реакции окисления-восстановления.
- •1.2.4. Поведение моносахаридов в водных растворах кислот и щелочей. Дегидратация и взаимные превращения моносаха-ридов.
- •1.2.5. Специфические реакции моносахаридов.
- •1.3. Важные производные моносахаридов.
- •2. Олигосахариды.
- •2.1. Восстанавливающие дисахариды.
- •2.2. Невосстанавливающие дисахариды.
- •2.3. Химические свойства дисахаридов.
- •3. Полисахариды.
- •3.1. Гомополисахариды.
- •3.1.1. Резервные полисахариды.
- •3.1.2. Структурные полисахариды.
- •3.2. Гетерополисахариды.
- •3.3. Химические свойства полисахаридов.
- •4. Углеводсодержащие смешанные биополимеры.
- •5. Роль углеводов в жизнедеятельности человеческого организма.
- •Некоторые представители углеводов
- •Эталоны решения задач Задача №1
- •Решение.
- •Задача №2
- •Решение.
- •Задача №3
- •Решение.
- •Задача №4
- •Решение.
- •Задача №5
- •Задача №8
- •Вопросы для контроля усвоения темы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Вариант №1
- •Вариант №2
- •Вариант №3
- •Вариант №4
- •Вариант №5
- •Вариант №6
- •Вариант №7
- •Вариант №8
- •Вариант №9
- •Вариант №10
- •Глава II. Нуклеиновые кислоты
- •1. Компоненты нуклеиновых кислот
- •1.1. Азотистые основания.
- •1.2. Углеводы.
- •1.3. Фосфорная кислота.
- •2. Нуклеозиды
- •3. Нуклеотиды
- •3.1. Мононуклеотиды.
- •3.1.1. Нуклеозидмонофосфаты.
- •3.1.1.1. Нуклеозидмоноциклофосфаты.
- •3.1.2. Нуклеозид-5-дифосфаты (ндф) и нуклеозид-5-трифос-фаты (нтф).
- •3.2. Динуклеотиды.
- •3.3. Олиго- и полинуклеотиды.
- •3.3.1. Первичная структура нуклеиновых кислот.
- •3.3.2. Вторичная структура нуклеиновых кислот.
- •3.3.3. Химические свойства нуклеиновых кислот.
- •3.3.3.1. Гидролиз в кислой среде.
- •3.3.3.2. Гидролиз в щелочной среде.
- •3.3.3.3. Ферментативный гидролиз.
- •Эталоны решения задач
- •Задача №3
- •Решение.
- •Задача №4
- •Задачи для самостоятельного решения
3.1. Гомополисахариды.
К гомополисахаридам относятся полисахариды растительного (крахмал, целлюлоза, пектиновые вещества), животного (гликоген, хитин) и бактериального (декстрины) происхождения, состоящие из остатков моносахарида одного типа. Названия гомополисахаридов образуются из названий моноз с заменой суффикса -оза на суффикс -ан (глюкан, маннан и т.п.). Для большинства из них этим моносахаридом является D-глюкоза.
С учетом биологической роли гомополисахариды делятся на структурные и резервные. К резервным относятся крахмал и гликоген; к структурным целлюлоза и хитин.
3.1.1. Резервные полисахариды.
Крахмал это смесь двух полисахаридов (амилозы и амило-пектина), в состав которых входят остатки α-D-глюкопиранозы. Образуется в растениях в процессе фотосинтеза и содержится в клубнях, корнях, семечках. Цепь амилозы линейна и включает 200-1000 глюкозных остатков, соединенных α-(1 4)-гликозидными связями. Относительная молекулярная масса составляет 160000.
В водном растворе макромолекулярная цепь амилозы свернута в спираль, поэтому в воде амилоза не дает истинного раствора, а образует гидратированные мицеллы, которые при добавлении иода окрашиваются в синий цвет.
Амилопектин имеет разветвленное (звездообразное) строение. В отличие от амилозы амилопектин при набухании в водных растворах образует клейстер. В основной цепи амилопектина остатки α-D-глюкопиранозы связаны α-(1 4)-гликозидными связями, а в местах разветвления α-(1 6)-гликозидными связями:
Относительная молекулярная масса амилопектина в сотни раз больше чем у амилозы и составляет 1-6 млн. В воде амилопектин также образует коллоидные растворы, однако при добавлении иода раствор окрашивается не в синий, а в красно-фиолетовый цвет.
Гидролиз крахмала при нагревании в присутствии минеральных кислот приводит к образованию различных продуктов:
где m n.
Растворимый крахмал это частично гидролизованный полиса-харид. Его молекулярная масса несколько меньше, чем обычного крахмала. Растворимый крахмал растворяется в горячей воде, с йодом дает синее окрашивание.
Декстрины это полисахариды с промежуточной длиной цепи. Они являются продуктами неполного гидролиза крахмала, хорошо растворяются в холодной воде и с йодом дают окрашивание от фиолетового до желтого цвета. Промышленный способ получения декстринов – нагревание крахмала до 180-2000С. Например, процесс хлебопечения состоит в превращении малорастворимого крахмала в растворимые декстрины, которые гораздо легче усваиваются организмом.
Крахмал ценный пищевой продукт. Применяется он и в химической промышленности. Например, кислотный гидролиз крахмала (при кипячении) служит промышленным методом получения глюкозы. Крахмал является сырьем для производства этилового и н-бутилового спиртов, ацетона, молочной и лимонной кислот, глицерина и других продуктов. Он используется для производства декстринов и клеев.
Впищеварительном тракте гидролиз основных компонентов крахмала протекает под действием ферментов. Гидролиз амилозы протекает под действием ферментаα-амилазы, который присутствует в слюне и соке поджелудочной железы. Этот фермент гидролизует α-(1 4)-гликозидные связи с образованием в конечном итоге смеси глюкозы и мальтозы. α-(1 6)-гликозидные связи, находящиеся в точках ветвления, гидролизуются при помощи фермента α-(1 6)-глюкозидазы. Конечными продуктами гидролиза также являются глюкоза и мальтоза.
В животных организмах функциональным аналогом растительного крахмала является гликоген. Особенно много его содержится в печении в мышцах. Относительная молекулярная масса углевода составляет 100 млн. По структуре гликоген близок к амилопектину и отличается от него большей степенью разветвлен-ности. В пищеварительном тракте гликоген легко гидролизуется амилазами, что позволяет проводить быструю регенерацию глюкозы в организме человека в случае стрессовых ситуаций, при физических и умственных нагрузках. В клетках гидролиз гликогена осуществляется фосфоролитическим путем при помощи фермента фосфорилазы, которая последовательно отщепляет молекулы глюкозы в виде 1-фосфата.
В целом, функцию резервных полисахаридов можно представить следующим образом: если в клетке имеется избыток глюкозы, то под действием соответствующих ферментов ее молекулы присоединяются к молекулам крахмала или гликогена; если же возникает метаболическая потребность в глюкозе, то происходит ее фермента-тивное отщепление от полисахаридов.
Вмикроорганизмах (дрожжах, бактериях) роль резервных полисахаридов выполняютдекстраны. Они также представляют собой полисахариды с разветвленной цепью и состоят из остатков D-глюкозы, но отличаются от крахмала и гликогена тем, что структурные единицы их остова связаны главным образом α-(1 6)-гликозидными связями. Декстраны, синтезируемые бактериями, обитающими на поверхности зубов, являются одной из причин образования зубного налета.