Полисахариды. Углеводы, содержащие более 10 остатков моносахаридов, называются полисахаридами

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, построенныеиз фрагментов D-глюкозы. В природе встречаются также полисахариды, содержащие фрагменты D-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 структура целлюлозы – это последовательность

b,D-глюкопиранозных звеньев, соединенных между собой b-1,4-гликозидными связями:

Вторичная структура определяется 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 %) и амилопектина (70–80 %).

Амилоза. Имеет молекулярную массу 150 тыс.-600 тыс. Да.

Первичная структура амилозы – последовательность a,D–глюкопиранозных звеньев, соединенных между собой a-1,4–гликозидными связями.

Вторичная структура представляет собой спираль с шестью остатками молекул a,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 a,D-глюкопиранозные звенья соединяются между собой a-1,4– и a-1,6- гликозидными связями. Между точками ветвлений 20-25 остатков a,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.

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. Гликоген имеет молекулярную массу до 100 млн. В структурном отношении похож на амилопектин. Основные типы связей: a-1,4 - и a-1,6- гликозидные. Между точками ветвлений – 5-6 остатков a,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), что достигается при большом количестве концевых остатков, т.е. при большой разветвленности молекулы. Значительная молекулярная масса позволяет запасать большое количество молекул глюкозы в клетках.

Тема 9. Гетероциклические соединения

Цель занятия: сформировать знания электронного строения и химических свойств гетероциклических соединений, играющих важную роль в биологической химии и медицине, составляющих основу метаболитов и лекарственных веществ.