Полисахариды

Углеводы, содержащие более 10 остатков моносахаридов, называются полисахаридами.

Гомополисахариды состоят из остатков одинаковых моносахаридов;гетерополисахариды – из разных.

Важнейшими гомополисахаридами являются целлюлоза, крахмал (амилоза и амилопектин) и гликоген, построенные из фрагментовD-глюкозы. В природе встречаются также полисахариды, содержащие фрагментыD-галактозы,D-маннозы,D-фруктозы,D-ксилозы,L-арабинозы и др.

1. Целлюлоза, или клетчатка,– биополимер с молекулярной массой от 400 тыс. до 1-2 млн. [Да]. Он содержится в семенных волокнах хлопчатника (92–95 %), волокнах льна, рами, джута (75–90 %), в древесине (50–70 %), злаках, подсолнечнике (30–40 %).

Первичная структурацеллюлозы – это последовательность,D-глюкопиранозных звеньев, соединенных между собой-1,4-гликозидными связями:

Вторичная структураопределяется конформационным строением моносахаридных звеньев и стабилизируется водородными связями:

Такая вторичная структура придает целлюлозе волокнистость, большую механическую прочность и гидрофобность (нерастворимость в воде). Она определяет и биологическую функцию этого биополимера. Целлюлоза является основным компонентом и опорным материалом клеточных стенок растений.

Целлюлоза не расщепляется ферментами организма человека и высших животных, однако, она является необходимым для нормального питания балластным веществом, активирующим перистальтику желудка и кишечника.

2. Крахмал – белый аморфный порошок, представляет собой смесь двух различных гомополисахаридов:амилозы (20–30 %) иамилопектина(70–80 %).

Амилоза.Имеет молекулярную массу 150 тыс.-600 тыс. [Да]. Растворяется в воде.

Первичная структураамилозы – последовательность,D–глюкопиранозных звеньев, соединенных между собой-1,4–гликозидными связями.

Вторичная структурапредставляет собой спираль с шестью остатками молекул,D– глюкопиранозы в каждом витке:

Амилоза дает качественную реакцию с йодом. При этом молекулы йода проникают внутрь витков спирали, образуя соединение включения синего цвета.

Амилопектин– полисахарид с молекулярной массой 1-6 млн. [Да]. Не растворяется в воде, но в горячей воде набухает, образуя клейстер. В отличие от амилозы имеет разветвленную структуру. В молекуле амилопектина,D-глюкопиранозные звенья соединяются между собой-1,4– и-1,6- гликозидными связями. Между точками ветвлений 20-25 остатков,D– глюкопиранозы.

Амилопектин образует с йодом комплекс фиолетового цвета.

Амилоза и амилопектин как компоненты крахмала являются главными полисахаридами пищи человека. Расщепляются пищеварительными ферментами сначала до олигосахаридов (декстринов), затем до мальтозы, а, в конечном счете, до глюкозы, которая всасывается в кровь. Таким образом, крахмал пищи является основным источником глюкозы для человека.

Крахмал обнаруживается в некоторых простейших, бактериях и водорослях, но основным его источником являются семена, плоды, листья и луковицы растений, где содержание крахмала составляет от нескольких процентов до 75 % и более (зерна хлебных злаков). Выполняет в растениях резервную функцию.

3. Гликогенимеет молекулярную массу до 100 млн. [Да]. В структурном отношении похож на амилопектин, но более разветвлен. Основные типы связей:-1,4 - и-1,6- гликозидные. Между точками ветвлений – 5-6 остатков,D– глюкопиранозы.

Гликоген – резервный углевод высших животных и человека («животный крахмал»). Образуется и накапливается в печени и в мышцах, а при необходимости очень быстро расщепляется до глюкозы (в печени), или до молочной кислоты (в мышцах), чему способствует большое количество концевых остатков, т.е.разветвленность молекулы. Значительная молекулярная масса гликогена позволяет запасать большое количество глюкозы в клетках.

Глоссарий

Моносахариды (монозы)– это многоатомные альдегидо- или кетоноспирты, не гидролизующиеся до более простых.

Альдозы– это моносахариды, содержащие альдегидную группу.

Кетозы - это моносахариды, содержащие кетонную группу.

Пентозы – моносахариды, молекулы которых содержат пять углеродных атомов (С₅).Гексозы – моносахариды, молекулы которых содержат шесть углеродных атомов (С₆)

Цикло-цепная таутомерия– это существование в водном растворе смеси циклических таутомерных форм, способных превращаться друг в друга через открытую форму.

Мутаротация - это изменение во времени угла вращения плоскости поляризованного света в свежеприготовленных растворах сахаров; обусловлена постепенным установлением равновесия между цикло-цепными таутомерами.

Эпимеры – стереоизомеры, отличающиеся конфигурацией одного хирального центра.

Эпимеризация – взаимное превращение эпимеров друг в друга через общую ендиольную форму.

Гликозид – простой эфир гликозидной группы углевода; ацеталь или кеталь углевода.

Гликозидная связь– простая эфирная связь, образованная при участии гликозидной группы углевода

Олигосахариды – углеводы, содержащие в молекуле от двух до десяти моносахаридных звеньев.

Дисахариды(биозы)-углеводы, молекулы которых состоят из двух моносахаридных остатков.

Дисахариды

- восстаноавливающиепри участии свободного полуацетального гидроксила способны к образованию открытой формы, альдегидная группа которой восстанавливает ионы металлов (Ag⁺,Cu²⁺).

- невосстаноавливающие- не способны к образованию открытой формы, содержащей альдегидную группу.

Полисахариды - углеводы, содержащие более 10 остатков моносахаридов

Гомополисахариды –полисахариды, молекулы которых построены из остатков одинаковых моносахаридов

Гетерополисахариды – полисахариды, молекулы которых построены из остатков разных моносахаридов.

Крахмал– резервный углевод растений.

Гликоген– резервный углевод высших животных и человека.