Полисахариды

Полисахариды


Целлобиоза (β-глюкопиранозил-(1 → 4)-глюкопираноза появляется при ферментативном гидролизе целлюлозы при участии фермента, продуцируемого микробами – целлюлазы. Состоит из 2-ух остатков β-глюкозы, характеризуется наличием β-1,4-глюкозидной связи и обладает восстановительными качествами. Оптически активна. Угол удельного вращения +34,6о.

Дисахариды – более всераспространенные олигосахариды (эмпирическая формула С12Н22О11). Остатки моносахаридов в молекулах дисахаридов могут быть соединены 2-мя полуацетальными гидроксилами либо полуацетальным гидроксилом 1-го моносахарида и хоть какого другого гидроксила. Дисахариды, у каких остаток моносахарида присоединяется к гликозидному радикалу основного моносахарида по месту собственного гликозидного гидроксила, именуют гликозидо-гликозидами, а тип связи меж моносахаридами – гликозидо-гликозидным. По этому типу построена трегалоза.

Олигосахариды

Производные моносахаридов



Аминосахара –являются производными углеводов, образующимися замещением в моносахариде неких гидроксильных групп аминогруппой. Важными представителями этих соединений в человеческом организме и животных являются гексозоамины: глюкозамин либо хитозамин (2-дезокси-2-амино-D-глюкоза) и сравнимо не так давно открытый D-маннозамин (2-амино-2-дезокси-D-манноза):

Н О \ // С | Н-С-NН2 | НО-С-Н | Н-С-ОН | Н-С-ОН | СН2ОН D-глюкозамин (хитозамин) Н О \ // С | Н-С-NН2 | НО-С-Н | НО-С-ОН | Н-С-ОН | СН2ОН D-галактозамин (хондрозамин) Н О \ // С | НО-С-NН2 | НО-С-Н | Н-С-ОН | Н-С-ОН | СН2ОН D-маннозамин

Аминосахара (обычно в виде N-ацетальных производных) входят в состав мукополисахаридов (полисахаридов плазмы крови, иммунополисахаридов, хитина) и мукопротеидов (гликопротеидов). Маннозамин заходит в состав сиаловых кислот, а галактозамин – хондроитинсульфатов хрящей.

Аминогруппы гексозаминов просто поддаются ацетилированию, метилированию, фосфорилированию и другим модификациям. Ацетильными производными аминосахаров являются, к примеру, N-ацетилглюкозамин и N-ацетилгалактозамин:

Н О \ // С | Н-С-NН-СОСН3 | НО-С-Н | Н-С-ОН | Н-С-ОН | СН2ОН N-ацетилглюкозамин Н О \ // С | Н-С-NН-СОСН3 | НО-С-Н | НО-С-ОН | Н-С-ОН | СН2ОН N-ацетилгалактозамин

Уроновые кислоты - продукты окисления первичной гидроксильной группы альдоз. При окислении D-глюкозы появляется более всераспространенная в растительном и животном мире глюкуроновая кислота. Она заходит в состав полисахаридов соединительной ткани, ксиланов, камедей, глюкопротеидов крови, встречается в свободном состоянии.

Галактуроновая кислота – продукт окисления галактозы. Она участвует в построении пектиновых веществ, растительных и неких бактериальных (пневмококков) полисахаридов. Встречается в ά- и β-формах.

D-маннуроновая и L-гулуроновая кислоты содержатся в полисахариде бурой водные растения - альгиновой кислоте. Полисахариды гепарини хондроитинсульфат содержат в собственном составе идуроновую кислоту. Уроновые кислоты – кристаллические либо бесформенные твердые вещества, отлично растворимые в воде и сльнополярных растворителях. В аква расворах образуют лактоны. D-глюкуроновая и D- маннуроновая кислоты образуют соответственно глюкурони маннурон. Уроновые кислоты владеют высочайшей обскурантистской способностью и проявляют характеристики, соответствующие для кислот, альдегидов и спиртов, так как в их молекулах есть три многофункциональные группы (карбоксильная, карбонильная и гидроксильная). Ниже приведены формулы D-глюкуроновой и D- галактуроновой кислот:


Загрузка...
Н О \ // С | Н-С-ОН | НО-С-Н | Н-С-ОН | Н-С-ОН | СООН D-глюкуроновая кислота СООН | Н-С-ОН | НО-С-Н | НО-С-Н | Н-С-ОН | СН2ОН D- галактуроновая кислота

Олигосахариды являются полимерными углеводами, содержащими обычно от 2-ух до 10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидной связью и характеризующихся сравнимо низкой молекулярной массой. Большая часть олигосахаридов оптически активны, отлично растворимы в воде, просто кристаллизуются и, обычно, имеют сладкий вкус.

У дисахаридов типа трегалозы оба (1-1) гидроксила употребляются для образования гликозидной связи меж остатками моносахаридов, потому они не дают реакций, характерных альдегидной либо кетонной группе, т.е. не окисляются, не восстанавливаются, не мутаротируют и т.д.

Если молекула дисахарида появляется из 2-ух молекул моносахаридов средством кислородного мостика от гликозидного гидроксила 1-го моносахарида к хоть какому другому гидроксилу (почаще около четвертичного атома углерода), то таковой дисахарид именуется гликозидо-глюкозидом, а тип связи - гликозидо-глюкозидным. По этому типу построена мальтоза.Для дисахаридов типа мальтозы свойственны реакции на альдегидные либо кетонные группы, они владеют восстановительными качествами, вероятна кольчато-цепная таутомерия. Основными представителями дисахаридов являются сахароза, мальтоза, лактоза, целлобиоза.

Сахароза – свекловичный либо тростниковый сахар (α-глюкопиранозил-1,2-β-фруктофуранозид). Он состоит из α-D-глюкозы и β-D-фруктозы. В отличие от большинства дисахаридов сахароза не является редуцирующим сахаром, так как оба атома углерода (1-й и 2-й) участвуют в образовании гликозидной связи.

Сахароза один из часто встречающихся в природе и фактически более принципиальных дисахаридов. Ее много в стеблях, корнях, клубнях и плодах растений, а в корнеплодах сладкой свеклы скапливается до 24%, в стеблях сладкого тростника – около 20%. Сахароза сладкая на вкус, отлично растворяется в воде. Она крутит плоскость поляризованного луча на право на 66,5о. Так как получающиеся при гидролизе сахарозы гексозы имеют обратные углы удельного вращения (глюкоза +52,5о, фруктоза – 92о), суммарный угол вращения после гидролиза становится отрицательным. Потому сам процесс расщепления сахарозы на глюкозу и фруктозу назван инверсией сахара, а гидролизованная сахароза – инвертным сахаром. Под воздействием специфичных микробов сахароза подвергается спиртовому, молочно-кислому, масляно-кислому и другим видам брожения.

Лактоза – молочный сахар (β-галактопиранозил-1→4-α-глюко-пираноза). Содержится в молоке животных и человека, найдена в пыльцевых трубочках неких растений. Состоит из α-глюкозы и β-галактозы, а связь меж ними появляется за счет полуацетального гидроксила – галактозы – и спиртового гидроксила 4-ого атома глюкозы. Лактоза обладает восстанавливающими качествами. Сбалансированная смесь ее α- и β-форм имеет удельное вращение +52,2о. Лактоза отлично усваивается организмом. В узкой кишке под воздействием фермента лактазы (β-галактозидазы) она расщепляется на глюкозу и галактозу.

Мальтоза – солодовый сахар (α-глюкопиранозил-(1→4)-α-глюкопираноза) относится к дисахаридам типа гликозидо-глюкоз. Состоит из 2-ух остатков молекул глюкозы и обладает восстанавливающими качествами, т.к. связь меж молекулами появляется благодаря взаимодействию полуацетального гидроксила одной и (обычно) спиртового гидроксила, находящегося у 4-ого атома углерода, 2-ой глюкозы, вследствие чего один полуацетальный гидроксил остается свободным.

Мальтоза в свободном состоянии не встречается. Она является промежным продуктом распада полисахаридов (крахмала и гликогена) под действием ферментов амилаз. Водные смеси мутаротируют. Сбалансированный угол удельного вращения мальтозы равен +136о. под действием фермента мальтазы она гидролизуется с образованием 2-ух молекул α-глюкозы.

Трегалоза – грибной сахар (α-глюкопиранозил-(1→1)-α-глюкопиранозид), найдена в грибах, спорынье, водных растениях, гемолимфе многих насекомых. состоит из 2-ух остатков D-глюкозы, соединенных меж собой полуацетальными гидроксилами, вследствие чего не обладает восстанавливающими качествами; угол удельного вращения +178,3о. При гидролизе дает две молекулы α-глюкозы:

Трисахариды. Более всераспространенными трисахаридами являются:

Мелицитоза – представитель нередуцирующих трисахаридов. Состоит из 2-ух остатков глюкозы и 1-го – фруктозы. Мелицитоза содержится в соке неких хвойных деревьев (лиственницы, сосны).

Раффиноза (мелитриоза) состоит из остатков α-галактозы, α-глюкозы и β-фруктозы. В связи с тем, что все полуацетальные гидроксильные группы связаны, она является нередуцирующим углеводом. Огромное количество раффинозы содержится в сладкой свекле, семенах хлопка, неких морских водных растениях, грибах и других растениях. Раффиноза поддается гидролизу 2-мя ферментами: сахарозой и галактозидазой.

Генцианоза – трисахарид, состоящий из остатка фруктозы и 2-ух остатков глюкозы. Она является нередуцирующим галактоглюкозидо-фруктозидом. Генцианозы много в корнях горечавки, в стеблях неких растений.

Тетрасахариды. Обычным представителем нередуцирующих тетрасахаридов является стахиоза (состоит из 2-ух остатков галактозы, одной молекулы глюкозы и одной – фруктозы. Она не содержит ни 1-го свободного редуцирующего гидроксила и не обладает восстановительными качествами. Стахиоза содержится в относительно огромных количествах в луковках и корнях неких растений, также в семенах бобовых.

Полисахариды представляют собой высокомолекулярные соединения, построенные из огромного числа остатков моносахаридов и их производных. Мономерные единицы в полисахаридах соединены меж собой гликозидными связями, которые образуются в главном за счет гликозидного гидроксила 1-го моносахарида и гидроксила спиртовой группы, размещенного около 4-ого атома углерода (линейных полисахаридов) либо 4-ого и шестого атомов углерода (разветвленных полисахаридов) другой молекулы моносахарида. В связи с таковой структурой молекулы полисахаридов фактически не имеют свободных гликозидных радикалов и владеют обскурантистской способностью только по свободным спиртовым гидроксилам. Зависимо от природы моносахаридов, входящих в состав полисахаридов, различают гомополисахариды и гетерополисахариды.

Гомополисахариды построены из остатков моносахаридов 1-го типа. Более необходимыми представителями гомополисахаридов в растениях являются крахмал и целлюлоза(клетчатка), состоящие из остатков молекул глюкозы. Полисахарид инулин построен из остатков молекул фруктозы, маннанысодержат остатки маннозы, галактаны – галактозы, арабаны – арабинозы.

Геторополисахариды содержат остатки моносахаридов 2-ух либо нескольких типов. Самыми всераспространенными полисахаридами являются гиалуроноваяи хондроитинсерная кислоты, гепарин и др.

Велико био значение полисахаридов. Это запасные питательные вещества (крахмал, гликоген, инулин) в организмах растений и животных. Некие полисахариды делают в главном структурную и запасную функции (хондроитинсерная кислота, целлюлоза и др.). Маннаны и галактаны употребляются в качестве строительного и питательного материала, а гиалуроновая кислота, наряду со строительной функцией, участвует в регуляции проницаемости актуально нужных веществ. Гепарин обладает необходимыми био качествами, являясь антикоагулянтом крови в человеческом организме и животных. Полисахариды представляют собой основной энергетический материал организма.

Крахмал является продуктом фотосинтеза и главным питательным веществом растений. Он откладывается в растительных тканях (в листьях, семенах, плодах, клубнях) в виде зернышек шарообразной формы. В особенности много его содержится в зернах риса (около 30%), пшеницы (75-80%) и в клубнях картофеля (25%).

Основной циклической единицей, из которой синтезируется крахмал, являются остатки D-глюкозы, поочередно соединенные меж собой ά-1,4- и ά-1,6- глюкозидными связями.

Крахмал – белоснежный порошок, нерастворимый в воде, без вкуса и аромата, в жаркой воде образует коллоидный раствор, который иодом окрашивается в голубий цвет. Краткосрочное нагревание пылеобразного крахмала ведет к его распаду на более обыкновенные сахариды, так именуемые декстрины. После чего увеличивается растворимость крахмала в воде. Декстринизация крахмала увеличивается при нагревании его с 10%-ным веществом серной кислоты. Долгий гидролиз ведет к ступенчатому распаду крахмала до глюкозы. Соединение крупномолекулярных декстринов с иодом обусловливает красноватое окрашивание, а низкомолекулярные соединения с иодом расцветки не дают.Процессы декстринизации и осахаривания крахмала употребляют в спиртовой и пищевой индустрии. Природный крахмал состоит из 2-ух разных фракций, отличающихся по собственному строению и свойствам: 25 % амилозы и 75 % амилопектина.

В амилозе остатки глюкозы связаны меж собой α-(1-4)-гликозидной связью, т.е. кислородные мостики появляются благодаря гликозидному гидроксилу первого атома углерода одной молекулы и спиртовому гидроксилу 4-ого атома углерода другой молекулы. Молекула амилозы имеет нитевидную линейную структуру с молекулярной массой около 60 000. Амилоза может быть гидролизована ферментом α-амилазой (α-1,4-глюкан-глюканогидролаза), который выделяется поджелудочной железой и имеется в составе слюны. α-амилаза гидролизует 1,4-связи амилозных цепей с образованием консистенции глюкозы и мальтозы, начиная с нередуцирующего конца.

В амилопектине цепи разветвлены и содержат 8-20 остатков глюкозы, которые в границах каждой недлинной цепи соединены α-(1,4)-гликозидными связями, а в точках ветвления цепи – α-(1,6)-гликозидными. 1,3-гликозидные связи найдены в маленьких количествах (0,05-1%). Амилопектин имеет сферические молекулы с радиусом вращения (0,82-2,55)∙10-7м. Его молекулярная масса 1000 тыс.-1 млн Амилопектин имеет в собственном составе до 0,25% фосфора, он плохо растворим в воде и образует коллоидный либо мицеллярные смеси, которые окрашиваются с иодом в красно-фиолетовый цвет. Амилопектин подается ферментативному гидролизу α- и β-амилазами. При всем этом появляется так именуемый остаточный декстрин и глюкоза; α-(1,6)-связи амилопектина, находящиеся в точках ветвления, гидролизуются специфичными α-1,6-гликозидами. Совместное действие амилаз ведет к полному расщеплению амилопектина на глюкозу и мальтозу.

Биосинтез крахмала осуществляется в тканях растений с внедрением молекул глюкозы, активным донором которой является аденозин дифосфат-глюкоза (АДФ-глюкоза):

АТФ + ά-D-глюкозо-1-фосфат ←→ АДФ-глюкоза + пирофосфат;

АДФ-глюкоза + (глюкоза)n ←→ АДФ + (глюкоза)n+1

удлинившаяся цепь

Во время прорастания семян растений крахмал поддается ферментативному распаду и употребляется как энергетический и строительный материал.

Целлюлоза, либо клетчатка (С6Н10О5)n – представитель полисахаридов, является основной структурой клеточных стен растений, обусловливает их крепкость и упругость. Синтезируется в растениях. В листьях содержится около 30% целлюлозы, в древесной породе – около 50%, а в волосках семян хлопка – до 80%.

Молекула целлюлозы состоит из звеньев глюкозы, соединенных гликозидной связью, точки ветвления отсутствуют. Целлюлоза в чистом виде – белоснежное волокнистое вещество, без аромата и вкуса. Не растворяется в воде, эфире, спирте. В обыденных критериях она устойчива к действию разбавленных кислот, щелочей, слабеньких окислителей. Устойчивость целлюлозы к действию растворителей разъясняется ее структурой. По рентгеноструктурным данным нитевидные молекулы целлюлозы при содействии вместе образуют крепкие мицеллы, которые в свою очередь, при помощи водородных связей соединяются воединыжды в фибриллы. Деполимеризация таких крепких структур на отдельные молекулы целлюлозы очень затруднена.

При гидролизе целлюлозы в присутствии концентрированных кислот появляется только β-глюкоза. Вероятен также частичный гидролиз целлюлозы с образованием редуцирующего дисахарида целлобиозы, в каком меж 2-мя остатками глюкозы существует β-1,4-гликозидная связь. Целлюлоза расщепляется в организме жвачных животных (к примеру, скотин), которые могут питаться ею, так как в одном из отделов их желудка (рубце) есть бактерии, продуцирующие фермент целлюлазу. Этот фермент расщепляет целлюлозу и превращает ее в D-глюкозу.

Число остатков D-глюкозы в молекуле целлюлозы добивается нескольких тыщ, что соответствует молекулярной массе (от 500 тыс. до 20 млн) нативной целлюлозы. D-глюкоза в составе целлюлозы находится креслообразной конформации, и это исключает возможность спирализации полиглюкозидной цепи, потому молекула целлюлозы сохраняет строго линейное строение. Благодаря наличию свободных гидроксильных групп целлюлоза вступает в определенные реакции с кислотами и спиртами, что ведет к образованию разных эфиров. Так, под действием азотной кислоты появляется нитроклетчатка, уксусного ангидрида – ацетилклетчатка, щелочей и сероуглерода – ксантогены клетчатки. Из целлюлозы при помощи этих реакций получают целлофан, целлулоид, взрывчатые вещества, фотопленку.

В ионообменной хроматографии обширно употребляют производные целлюлозы – карьоксиметилцеллюлозу (КМЦ) и диэтиламиноэтилцеллюлозу (ДЭАЭ-целлюлозу) для разделения аминокислот, белков, нуклеиновых кислот.

Инулин является полисахаридом, в главном состоящим из остатков молекул β-фруктозы (94-97 %). В малозначительных количествах в составе инулина найдена α-глюкоза (3-6 %). Инулин содержится в качестве запасного энергетического материала многих растений: в клубнях земельный груши, георгин, корнях кок-сагыза, цикория. В молекуле инулина остатки гексоз соединены меж собой полуацетальными гидроксилами по типу 1,2-связи, а потому не владеют редуцирующими качествами. Молекулярная масса инулина составляет 5000-6000. При кислотном либо ферментативном (инулин-1-фруктогидролазы) гидролизе инулин распадается с образованием молекул β-фруктозы. Инулин растворим в теплой воде, сладкий на вкус, крутит плоскость поляризованного света на –39о. Он употребляется в мед практике в качестве заменителя сахарозы и крахмала при сладком диабете, также для диагностики многофункционального состояния почек.

Камеди относятся к сложным гетерополисахаридам, содержащим в собственной структуре остатки D-галактозы и D-глюкуроновой кислоты, также остатки арабинозы и рамнозы. Макромолекула камеди имеет ветвистое строение. Основная цепь ее построена из остатков D-галактозы, а боковые цепи ветвления содержат остатки арабинофуранозы, галактопиранозы, рамнопиранозы и глюкуроновой кислоты. Камеди являются продуктами растительного происхождения (вишневый клей, гуммиарабик), они владеют завышенной вязкостью, клейкостью, способны набухать и образуют твердые гели. Камеди обширно используются в лекарственной индустрии.

Гемицеллюлозы также являются сложными гетерополисахаридами растительного происхождения. В их составе содержатся остатки галактозы, ксилозы, арабинозы, фруктозы и уроновых кислот.Гемицеллюлозы имеют ветвистую структуру. Более всераспространенные гемицеллюлозы являются полимерами D-ксилозы, соединенными в основной цепи β(1-4)-связями. Боковые цепи, состоящие из остатков арабинозы и других углеводов, в большинстве случаев присоединяются по С-2 и С-3.

Исходя из моносахаридного состава, строения линейной и разветвленной части цепи, макромолекулы гемицеллюлозы систематизируют на 5 групп, состоящих из подгрупп, принадлежность к которым определяют составом и строением разветвленной части цепи молекулы либо наименьшей части углеводных остатков, входящих в состав основной неразветвленной цепи полимеров: арабинаны, ксиланы (арабиноглюкуроноксиланы, глюкуроноксиланы, арабиноксиланы, ксиланы), галактаны (арабиногалактаны, галактоны), маннаны (глюкогалактоманнаны, галактоманнаны, глюкоманнаны и маннаны), фруктаны (глюкофруктаны, фруктаны). Различия в структуре и молекулярной массе гемицеллюлоз предназначает обилие их физических и хим параметров. Гемицеллюлозы употребляются в индустрии для производства спиртов, бумаги, получения лекарств.

Пектиновые вещества. В базе структуры молекул пектиновых веществ лежит цепочка из остатков галактуроновой кислоты (соединенных меж собой 1,4-гликозидными связями), карбоксилы которой этерифицированы метиловым спиртом. Пектиновые вещества содержатся в плодах, корнеплодах и стеблях практически всех растений в виде нерастворимого всеохватывающего соединения – протопектина. В процессе созревания плодов последний преобразуется в растворимый пектин под воздействием фермента протопектиназы. Пектиновые вещества употребляются в кондитерской, консервной и лекарственной индустрии.

Агар-агар – высокомолекулярный полисахарид, основными структурными компонентами которого являются остатки D и L-галактозы, отчасти этерифицированные серной кислотой. В составе агар-агара в малозначительных количествах обнаружены арабиноза и глюкоза. Агар-агар просто разбухает в воде, а при охлаждении преобразуется в жесткий гель. Его употребляют в микробиологии для изготовления питательных сред, также в кондитерской индустрии.

Мукополисахариды относятся к высокомолекулярным гетерополисахаридам, образующим всеохватывающие соединения с белками. Мукополисахариды (от лат. мucus – слизь и полисахариды) полимерные углевод-белковые комплексы с преимущественным содержанием углеводной части (70-80%). Мукополисахариды подобно целлюлозе, служат структурным полисахаридом для многих видов низших растений и насекомых. Основными представителями этой группы углеводов являются гепарин, гиалуроновая и хондроитинсерная кислоты.

Заключение. Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода; соотношение атомов водорода и кислорода в их такое же, как и в воде. Содержание углеводов в растительных тканях около 80-90 %. Углеводы являются источником углерода, нужного для синтеза нуклеиновых кислот; обеспечивают 70 % потребности организма в энергии; делают запасную, структурную и защитные функции. Три главные группы углеводов (моно-, олиго-, полисахариды), их систематизация, строение. Важные представители моно- и олигосахаридов. Крахмал, целлюлоза.




Возможно Вам будут интересны работы похожие на: Полисахариды:


Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Cпециально для Вас подготовлен образовательный документ: Полисахариды