2018-01-21
1914
Содержат в своей структуре от 2 до 9 атомов углерода, при названии пользуются тривиальной номенклатурой.
| название | символ | название | символ |
| глюкоза | Gle | рибулоза | Pbu |
| галактоза | Gal | ксилуллоза | Xlu |
| манноза | Man | N-ацетилглюкозамин | Gle-NAc |
| фруктоза | Fru | глюкпоновая кислота | Gle-UA |
| рибоза | Rib | ||
| ксилоза | Xyl |
Глюкоза – это основной обменный моносахарид. Нормальное её содержание в крови 80-100мг/10мл. Избыток сахара сконсервируется организмом в виде гликогена. Утилизация глюкозы замедляется, если поджелудочной железой не вырабатывается гормон – инсулин или его вырабатывается недостаточно (инсулин – это полипептид, в котором в цепи внутримолекулярно путём образования дисульфидных связей сшиты молекулы цистеина, включённого в полипептидную цепь). При этом уровень глюкозы в крови повышается до 200-400мг/100мг, почти не в состоянии задерживать такие высокие концентрации сахара и он появляется в моче. Такие явления характерны при сахарном диабете. Наиболее быстро уровень сахара (глюкозы) в крови повышается при употреблении сахарозы. Они очень быстро расщепляется в тонком кишечнике с освобождением глюкозы, которая быстро всасывается в кровь. В свободном виде глюкоза содержится в ягоде и фруктах (винограде – 8%, сливе, черешне – 5-6%, мёде – 36%). Она входит составной частью во многие олиго- и полисахара – крахмал, гликоген, мальтоза, лактоза и т.д. Глюкозу применяют в хлопчатобумажном производстве, в медицине (используют 10-40% растворы). Глюкоза легко подвергается брожению, поэтому используется при получении виноградных вин, в пивоварении.
Фруктоза в чистом виде содержится в пчелином мёде (37%), винограде (7,5%), яблоках (5,5%), входит в состав сахарозы. Фруктоза усваивается медленнее, она больше участвует в обменных процессах. Утилизация фруктозы не требует инсулина, поэтому она может употребляться и больными сахарным диабетом. Кроме этого, фруктоза более сладкий моносахарид, чем глюкоза и употребление её в любых случаях предпочтительно.
D- Галактоза в свободном виде в пищевых продуктах практически не встречается, в небольших количествах содержится в растительных тканях и семенах. Она высвобождается при расщеплении лактозы – молочного сахара. Дисахарид лактоза содержится только в молоке, составляя примерно 1/3 от сухого вещества. Лактоза необходимый продукт питания. Она нормализует деятельность кишечной микрофлоры, способствует развитию молочнокислых бактерий, которые подавляют развитие патогенной и условно-патогенной микрофлоры, гнилостных микробов.
D- Манноза в свободном состоянии практически не встречается, но входит в состав сложных моносахаров.
L-плюс-арабиноза входит в качестве мономерного звена в камеди, слизи гемицеллюлозы. В свободном виде содержится в хвойных растениях, в свекловичном шоме, входит в пектиновые вещества. D-арабиноза не образуется.
D-плюс-ксилоза (древесный сахар), содержится в хлопковой шелухе, кукурузных кочерыжках, входит в состав пентозинов. Выделяется путем кипячения с сахарами. Она сладкая и используется в кондитерской промышленности.
D- ксилулоза участвует в синтезе нуклеофильных кислот. В организме содержится в виде эфира, который образуется в пентозофосфатном цикле окисления глюкозы.
D-рибулоза образуется при окислении глюкозы.
Особое место в ряду моносахаров отведено D-рибозе. Оно является универсальным компонентом главных биологически активных молекул, ответственных за передачу наследственной информации РНК (рибонуклеиновая кислота) и ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Помимо этого она входит составной частью АТФ и АТФ (аденозинтрифосфата и аденозиндитрифосфата) – переносчиков химической энергии. Они участвуют в процессах ассимиляции углекислого газа растениями.
D-рибоза D-2-дезоксирибоза
Д-рибоза представлена четырьмя таутомерными формами – β-Д-рибопираноза (51%), α-Д-рибопираноза (18%), α-Д-рибофураноза (16,5%), β-Д-рибофураноза (6%).
К производным углеводов прежде всего следует отнести сорбит и ксилит.Сорбит – это шестиатомный спирт, получаемый из глюкозы и фруктозы, а ксилит восстановлением ксилозы.
Чаще всего используют ксилит, например, в процессе изготовления напитков, потому что ксилит не имеет неприятного постороннего привкуса в отличие от сорбита. Сорбит образуется в процессе производства аскорбиновой кислоты, а ксилит выделяют из початков кукурузы и хлопковой шелухи.
Калорийность сорбита – 14,8 кДж/г, ксилита – 15,35 кДж. Эти цифры показывают, что по калорийности они близки к углеводам, сладкие на вкус. При этом в организме ксилит и сорбит расщепляются до СО2 и Н2О и вызывают повышение уровня глюкозы в крови.
Моносахариды с длиной цепи 7-8 встречаются редко. В семействе толстянковый найден С-7 углевод седогетулоза. В авокадо обнаружены октозы и наннозы.
Редко, но встречаются разветвлённые моносахара.
Олигосахара
Это углеводы, молекулярная структура которых содержит от 2 до 10 остатков моносахаров, соединенных гликозидными связями.
Дисахариды – сложные вещества, каждая молекула которых при гидролизе распадается на две молекулы моносахаров, которые в молекуле связаны гликозидной связью. Среди дисахаридов наибольшее значение имеют мальтоза, сахароза и лактоза.
мальтоза сахароза лактоза
Среди природных трисахаридов наиболее известна рафиноза, содержащая остатки фруктозы, глюкозы и галактозы. Она обнаружена в сахарной свекле и во многих других растениях, в частности в бобовых. Растения более богаты олигосахаридами по сравнению с животными тканями. Рафиноза – транспортный сахар.
Олигосахара выступают в роли резервных сахаров и широко распространены в природе. Они изменяются в зависимости от источника их содержащего. Например, из лип и тополей выделяют мелицитозу, а из других растительных источников – генцианозу.
Олигосахариды молока – они формируют микрофлору кишечника и особенно необходимы для новорождённых. Присутствуя в молоке они способствуют образованию микроорганизма lactobacilium bididus, расщепляющего лактозу (основной олигосахарид молока) с образованием молочной и уксусной кислот, которые препятствует размножению патогенных бактерий. На долю лактозы в молоке млекопитающих приходится 5-8 %.Под действием фермента лактозы и пищевых кислот, распадаются на лактозу и галактозу, которые далее помимо питательных функций, участвуют транспортировке продуктов метаболизма. Структуры составляющих женского молока установил Кук. В их состав входят Д-глюкоза, Д-галактоза и N-ацетилглюкозамин. Один из наиболее крупных олигосахаридов молока – лакто-N-фукопентаоза. В 1л женского молока находится около 70г лактозы и 3г аминоолигосахаров. В коровьем молоке количество олигосахаридов, содержащих аминосахара, приблизительно в 100 раз меньше.
Наряду с сахарозой, мальтозой и глюкозой –лактозы используется при изготовление сыро-копченных колбасы и сыро-валенного мяса. Лактозы является вкусовым рецептором.
Мальтоза солодовий сахар.Состоит из двух остатков глюкозы, связанные 1,4-гликозидными связями. Является промежуточным продуктом при гидролизе крахмала и гликогена. Практически во всех частях организма(слюна, кровь, мышцы и печени). Под действием фермента мальтоза может превращаться в глюкозу. Рутиноза-1,6-β-1-раниопиранозил-α-Д-глюкопираноза содержатся в качестве сахарной части.
Сахароза тростниковый (свекловичный сахар) самый распространенный дисахарид, входящий практически во все части растения. Сахароза получена из сахарного тростника, где ее содержание достигает 20%, а сахарной свеклы-28%.
Сахароза является энергетически емкой – 16,7кДж/ г; но имеет массу побочных эффектов: под действием желудочного сока расщепляется на глюкозу (опасность заболеваний, таких как сахарный диабет, ожирение) В пищевой технологии используется как улучшитель вкуса, консервант. Сахароза легко сбраживается, подвергается всем видам брожения и используется при изготовление спирта и вина. Трегаллоза-грибной сахар -1,2-α-Д-глюкопиранозил-α-Д-глюкопиранозид-невосстанавливающиеся сахара, содержатся в грибах, водослях.
Циклодекстрины промежуточная структура между ди- и олигосахарами- циклические олигосахара, молекулы которых построены из 6,7,8-Д-глюкопирановых звеньев, соединенные 1,4- гликозидными связями. Имеет форму усеченного корпуса, где на основание расположено 6-8 гидроксильных групп, а наверху 16-17 первичных групп. Циклодекстрины образуются при частичном гидролизе крахмала амилазой (bacilium macoraus). Они обладают очень важным свойством стабилизировать ароматы. Поэтому используется в пищевой и парфюмерной промышленности как фиксатор ароматических вещевств. В природе участвуют при циркуляции сока растений, участие при созревание плодов, регулирование образование листьев и плодов растений, прирост семян и проростков.
Полисахариды
Они могут быть разделены на две группы: гомополисахариды, состоящие из моносахаридных единиц только одного типа и гетерополисахариды, для которых характерно наличие двух или более типов мономерных звеньев.
С точки зрения функционального назначения полисахариды также могут быть разделены на две группы – резервные и структурные полисахариды. Главные резервные полисахариды – гликоген и крахмал. Основные структурные углеводы – целлюлоза и гемицеллюлоза.
Крахмал состоит из двух различных полисахаров – амилозы (10-30%) и амилопектина (70-90%). Полисахарид состоит из остатков глюкозы, связанных a-гликозидными связями, а в точках разветвления амилопектина – связи a-1,6. Крахмал входит в такие главные продукты питания человека как хмд, картофель, крупы, овощи. Фактически это главный энергетический ресурс этих пищевых продуктов.
Гликоген – полисахарид, широко распространённый в тканях животных, близкий по своему строению к амилопектину, но только разветвления у него гораздо чаще (через каждые 3-4 звена). Общее число гликозидных остатков 5000-50000 с молекулярной массой 1-10. Необходим для более быстрого отщепления глюкозы, если необходим быстрый приток энергии. то есть используется организмом в стрессовых условиях.
Инсулин состоит из остатков β-Д-фруктофураноз. Молекулярная масса -5-6 000. Содержится в плодах и некоторых травянистых растений. В медицине используется в качестве замедления сахара и крахмала, и в методах диагностики заболевания печени.
Целлюлоза – клетчатка – это один из наиболее распространённых растительных гомополисахаридов. Она выполняет роль опорного материала растений, из неё строится жесткий скелет стеблей, листьев. Она является основой для получения ваты. Целлюлоза в древесине находится в связанном состоянии с лигнином. Соединены остатки глюкозы в целлюлозе b- гликозидными связями, это предопределяет линейную структуру полимера. Кроме этого b-связи прочнее, что придаёт целлюлозе большую устойчивость. Она не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного тракта млекопитающих, у травоядных есть специфический фермент – целлолаза, под действием которого целлюлоза распадается на целлодекстрины – олигоцеллосахариды и затем целлобиозу.
Ещё в 1886 году Браун обнаружил, что бактерии Acetobacter xylinum способны образовывать целлюлозные мембраны не только из Д-глюкозы, но и из Д-фруктозы и многоатомных спиртов – Д-маннита и глицерина. Из целлюлозы посторены клеточные стенки всех высших растений. Однако она не встречается в чистом виде. Вместе с целлюлозой в клеточных стенках находятся и другие полисахариды – ксилан, маннан, галактан, пектин, гемицеллюлоза.
Гемицеллюлозы (полуклетчатка). Это группа высших полисахаридов. Гемицеллюлозы относятся к гетерополисахаридам. В растениях они сопутствуют целлюлозе и лигнину, часто достаточно прочно связываясь с ними и образуя надмолекулярную структуру. В различных растениях они различны и делятся на три группы, каждая из которых различается по составу и структуре полисахарида. Группы получили название по доминирующему в них моносахариду: маннаны, галактаны, силаны.
Маннаны содержат β-маннозу,β-глюкозу и βгалактозу в отношении 3:1:1. Основная цепь состоит из β-маннозы и β-глюкозы (3:1), соединённых β(1-4) связями. К некоторым остаткам маннозы присоединены β(1-6) связями одиночные остатки галактозы. Такие гемицеллюлозы содержатся в древесине, хвойных и папоротниках.
Ксиланы. Они разнообразны по структуре, но во всех преобладает ксилоза, независимо от того, составляет она главную цепь, или входит в ответвления. Главным источником ксиланов является древесина хвойных пород и злаки (в частности кукуруза).
Галактаны. В основной цепи содержатся β-галактозы, соединённые β(1-3) связями. В них включаются боковые ответвления из ксилоз и L-арабиноз. Есть смешанные полисахариды, например, галактоглюкоманнаны.
Пектины – компоненты матрикса первичных клеточных оболочек. Они входят и в межклеточные вещество, образуя серединную пластинку, которая склеивает стенки соседних клеток. Содержание пектинов в клеточный оболочке невелико ~5%. Пектины – это гетерополисахариды, построены из остатков галактуроновой кислоты, соединённых α(1→4) гликозидными связями.
Частично карбоксильные группы заменены карбометоксильными. Молекулярная масса этих веществ составляет 20-30 тыс. Пектиновые вещества составляют основу фруктовых гелей. Пектины подразделяют на ратсворимые в воде – пектины и нерастворимые в воде – протопектины. Растворимые в воде пектины обычно метилированы.
Среди пектиновых веществ есть представители содержащие L-арабинозу (арабинаны), L-рамнозу (рамногалактуроны), галактаны. Таким образом, пектиновые кислоты (общее название полисахарида) представляют собой гетерополисахариды, гомополисахарид, построенный из Д-галактуроновой кислоты, выделен из коры пихты.
Пентозаны (С5Н8О4) – целлюлозоподобные полисахариды, потсроенные в основном из ксилозы, арабинозы и ряда других пентоз. Особенно богаты пентозанами скорлупы орехов, подсолнухов, кукурузные кочерыжки, сослома, рожь. Пентозаны содержатся и в пшеничной, и в ржаной муке.
Ксантаны. Структурной единицей молекулы ксантана является повторяющийся пентасахаридный фрагмент. Молекулы β-Д-глюкозы,соединяясь 1,4-гликозидной связью, образуют основную цепь, где каждый второй глюкозный остаток содержит короткое боковое и звено их трёх моносахаридных единиц, остаток глюкуроновой кислоты располагается между двумя остатками α-Д-маннозы. Отличием ксантанов является относительно высокая их растворимость. Они образуются при аэробной фрагментации сахаров.
ЛЕКЦИЯ №2.
Камеди и слизи. Камеди – это полисахриды, выделяющиеся в виде вязких растворов и образующие стеклообразную массу при повреждении коры многих растений. Слизи – полисахариды, родственные камедям, но присутствующие обычно в неповреждённых растениях, они найдены во всех частях растения. Камеди являются гетерополисахаридами, состоящими из нескольких моносахаридов, среди которых может быть одна или несколько уроновых кислот, среди слизей встречается много нейтральных гетеро- и гомополисахаридов. Образование камедей в растении обычно связывают с патологическим состоянием – повреждениями, механическими или вирусными, слизи же являются продуктами нормально метаболизма.
Декстраны. Они образуются из сахарозы под действием фермента – декстрансахароза. Доминирующий тип связи α(1→6), декстранах есть и разветвления в боковых цепях, боковые разветвления присоединяются к центральной цепи в положения 3 и 4. Декстраны используются для получения сефидексов различных марок.
