Глава 4. Углеводы и их обмен

Углеводы – основной источник энергии для процессов жизнедеятельности человека, животных, растений и многих микроорганизмов. Кроме этого, метаболиты (промежуточные продукты обмена) углеводов служат материалом для синтеза многочисленных мономеров, а из мономеров – полимеров и других соединений.

В продуктах питания человека, в кормах животных углеводы представлены полисахаридами – крахмалом, гликогеном, клетчаткой, пектиновыми веществами и др., а также олиго- и моносахаридами: сахарозой, мальтозой, лактозой, глюкозой, фруктозой и др.

У растущих и развивающихся растений синтезируется резервный крахмал, который служит субстратом дыхания и источником метаболитов. В период созревания крахмал откладывается в плодах, клубнях, луковицах, семенах, зернах и служит запасным энергетическим материалом зародыша и источником многочисленных метаболитов.

Использование (мобилизация) полисахаридов начинается с их гидролиза амилазами или расщепления путем фосфоролиза ферментом фосфорилазой.

4.1 Действие амилазы на сырой и вареный крахмал

Податливость субстрата к действию фермента получила название атакуемости. Атакуемость крахмала амилазами зависит от степени повреждения структуры крахмального зерна. Неповрежденные или механически поврежденные крахмальные зерна довольно устойчивы к действию амилазы, оклейстеренный крахмал (вареный) расщепляется амилазами с большей скоростью.

Резервный крахмал семян, зерен злаковых и клубней гидролизуется только после набухания (обводнения).

ХОД РАБОТЫ. Берут две пробирки. В одну вносят 5 мл раствора оклейстеренного крахмала, в другую – 5 мл раствора сырого крахмала (содержимое флакона перед отбором пробы тщательно перемешивают). В каждую пробирку добавляют по 1 мл разбавленной (1:1) слюны или вытяжки солода. Содержимое перемешивают, и пробирки ставят в термостат на 20 мин при 37-38 С. По окончании инкубации в пробирки добавляют по 3 капли раствора йода, содержимое хорошо перемешивают и по результатам опыта делают вывод.

РЕАКТИВЫ. Вода дистиллированная; раствор йода в йодиде калия; растворы с массовыми долями: оклейстеренного крахмала 2 %; сырого крахмала 2 %; слюна разбавленная 1:1; вытяжка из солода.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Назовите углеводы продуктов питания.

2. Роль углеводов для организма.

3. Углеводы растений, их роль.

4. Пути мобилизации полисахаридов в организме животных, растений и микроорганизмов.

5. Роль крахмала в зернах злаковых и развивающихся растениях.

6. Какие ферменты осуществляют мобилизацию крахмала и гликогена?

7. Действие амилаз на сырой и вареный крахмал.

8. Какой крахмал гидролизуется легче и почему?

8. Методы контроля (определения) активности амилаз.

9. Результаты определения скорости гидролиза сырого и вареного крахмала амилазами солода.

4.2. Анаэробное окисление углеводов

Основным источником энергии для клеток животных, растений и многих бактерий, является окисление глюкозы, протекающее в две стадии: анаэробную и аэробную.

Анаэробная стадия окисления глюкозы в клетках человека и животных получила название гликолиз. Гликолиз является первым, а в анаэробных условиях основным процессом катаболизма глюкозы, освобождающаяся при этом энергия аккумулируется в молекулах АТФ. Гликолиз протекает в цитоплазме, состоит из 10 реакций и условно делится на три фазы.

Первая – активирование глюкозы (пусковая реакция) и подготовка к расщеплению на две фосфотриозы; расщепление фруктозо-1,6-дифосфата и изомеризация дигидроксиацетонфосфата в глицеральдегид-3-фосфат.