Высшие полисахариды. Крахмал, Гликоген, целлюлоза; их строение и роль в процессах жизнедеятельности

Полисахариды (гликаны) – это молекулы полимерных углеводов, соединенных длинной цепочкой моносахаридных остатков, объединенные вместе гликозидной связью, а при гидролизестановятся составной частью моносахаридов или олигосахаридов. Они выстраиваются либо линейной в структурной форме, либо разветвленной. Примерами могут служить резервные полисахариды, такие как крахмал и гликоген и структурные полисахариды – целлюлоза и хитин. Полисахариды чаще всего неоднородны, состоят из смеси непрочных повторяющихся остатков. В зависимости от структуры у этих макромолкекул могут быть различные свойства в зависимости от их моносахаридных блочных молекул. Они могут быть аморфные или даже нерастворимы в воде. Когда в полисахариде находятся все моносахариды одного типа, полисахарид называетсягомополисахаридом или гомокликаном, но когда присутствует больше одного типа моносахаридов, их называют гетерополисахаридами или гетерогликанами. Крахмал Крахмалы – это полимеры глюкозы, в которых остатки глюкопиранозы образуют альфа-соединения. Они сделаны из смеси амилозы (15–20%) иамилопектина (80–85%). Амилоза состоит из линейной цепочки нескольких сотен глюкозных молекул, а амилопектин – это разветвленная молекула, сделанная из нескольких тысяч глюкозных остатков (каждая цепочка из 24–30 глюкозных остатков – это одна единица амилопектина). Крахмалынерастворимы в воде. Они могут перевариться при разрыве альфа-соединений (гликозидные соединения). И у животных, и людей есть амилазы, поэтому они могут переварить крахмал. Картофель, рис, мука и кукуруза – главные источники крахмала в человеческом питании. Растения запасают крахмалы в виде глюкозы. Биологическая роль крахмала Крахмалы составляют около 70% всех углеводов в питании Человека. В сыром природном виде действию ферментов желудочно-кишечного тракта (амилаз) они практически не поддаются и в неизменном виде проходят в толстый кишечник, зато продукты, содержащие крахмалы, в варёном и жареном виде отлично перевариваются в тонкой кишке, распадаются до отдельных молекул глюкозы и всасываются в кровь.

В крахмалах присутствуют два типа полисахаридов: амилоза и амилопектин. Отметим, что крахмалы с большим содержанием амилопектина перевариваются легче, чем крахмалы с большим количеством амилозы. Например, крахмалы бобовых продуктов устойчивы к действию амилазы кишечника, и практически без изменений проходят до толстой кишки, где и происходит их расщепление. Наибольшей устойчивостью обладает крахмал морщинистого гороха, способный сохраняться даже после его разваривания. Данное свойство крахмалов необходимо учитывать при заболеваниях, требующих бережного отношения к слизистой ЖКТ. Крахмал рисовой и манной крупы, варёного картофеля и пшеничного хлеба переваривается легче и быстрей, чем крахмал пшена, гречневой, перловой, ячневой круп, бобовых (гороха, фасоли), поэтому продукты содержащие легкоперевариваемый крахмал могут быть рекомендованы таким больным. Добавим, что усвоение крахмала ухудшается при поджаривании круп, а крахмал в чистом виде, полученный из картофеля или зерновых продуктов, используемый для приготовления блюд (допустим, киселей) усваивается очень быстро. Наибольшее содержание крахмала (до 40-60%) в зерновых и зернобобовых (горох, маш, нут, просо, рис, пшеница, рожь, фасоль, сорго, чечевица), включая продукты их переработки (крупа, мука) и изделиях из них (хлеб, каши).

Содержание крахмала в овощах может быть от 0,1 до 15%, наибольшее – в батате и картофеле. Во фруктах содержание крахмала от 0 до 0,9 %. Отметим, что крахмала мало в зрелых плодах, а в недозрелых яблоках, грушах зимних сортов количество крахмала может доходить до 4-5%, а перед сбором – 1,5-2%. При дальнейшем дозревании крахмал полностью осахаривается. Нужно сказать, что в качестве источника углеводов наиболее благоприятно употреблять продукты, богатые крахмалом, чем рафинированный сахар, так как вместе с углеводами в организм поступают витамины группы В, минеральные вещества и пищевые волокна.

Целлюлоза

Строительный материал растений формируется в первую очередь из целлюлозы. Дерево – это основной источник целлюлозы, как и лигнин, в то время какбумага и хлопок почти чистая целлюлоза. Целлюлоза – это полимер, сделанный из повторяющихся глюкозных остатков, соединенных вместе бета-связями. У людей и многих животных не хватает энзимов разорвать бета-связи, поэтому они не перевариваривают целлюлозу. Определенные животные, такие как термиты, могут переварить целлюлозу, потому что в их пищеварительной системе присутствуют энзимы, способные переварить ее. Целлюлоза нерастворима в воде. Не меняет цвет при смешивании с йодом. При гидролизе переходит в глюкозу. Это самый распространенный углевод в мире. Биологическая роль целлюлозы (клетчатки). 1. Является основным структурным компонентом оболочки растительной клетки, полимер глюкозы.

2. Основное физиологическое действие – способность связывать воду (до 0,4 г воды на 1 г клетчатки). В толстом кишечнике метаболизируется бактериями. Отметим, что переваривание клетчатки представляет собой единственный процесс в организме, происходящий без доступа кислорода (в анаэробных условиях). В результате переваривания образуются газы (двуокись углерода, водород и метан), летучие жирные кислоты, большая часть которых всасывается в кровь и может использоваться для энергетических целей организма. Неусвоенная часть летучих жирных кислот и образовавшиеся газы способствуют увеличению объёма каловых масс и ускорению транспорта их в прямую кишку. Энергия жирных кислот используется также для размножения и поддержания жизнедеятельности полезных бактерий в толстой кишке. С увеличением содержания пищевых волокон в пище увеличивается и объём полезной микрофлоры кишечника, усиливается синтез витаминов. 3. Добавление в пищу 30-45 г пшеничных отрубей приводит к увеличению массы фекалий с 79 до 228 г в сутки и сокращению времени их передвижения с 58 до 40 часов. У тех людей, которые регулярно добавляют в свой рацион клетчатку, стул становится мягче, что является хорошей профилактикой запоров и геморроя. 4. Богатая клетчаткой пища, в частности пищевыми отрубями, способна улучшать устойчивость организма к глюкозе, как у здоровых людей, так и у больных при сахарном диабете 1 типа. Наиболее высокое содержание клетчатки в пшеничных и ржаных отрубях, хлебе из муки грубого помола, белково-отрубном хлебе, сухофруктах (черносливе, урюке, кураге), свекле, моркови, крупах (гречневой, перловой, ячневой, пшённой,