Функции и элементарный состав углеводов

Представителями гомополисахаридов являются крахмал, клетчатка и гликоген.

Крахмал (полисахарид растений) – состоит из нескольких тысяч остатков глюкозы, 10-20% которых представлено амилозой, а 80—90% амилопектином. Крахмал нерастворим в холодной воде, а в горячей образует коллоидный раствор, называемый в быту крахмальным клейстером. На долю крахмала приходится до 80% потребляемых с пищей углеводов. Источником крахмала служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также картофель. Больше всего крахмала содержат крупы (от 60% в гречневой крупе (ядрице) и до 70% - в рисовой).

Клетчатка(целлюлоза)- самый распространенный на земле углевод растений, образующийся в количестве примерно 50 кг на каждого жителя Земли. Клетчатка представляет собой линейный полисахарид, состоящий из 1000 и более остатков глюкозы. В организме клетчатка участвует в активации моторики желудка и кишечника, стимулирует выделение пищеварительных соков, создает ощущение сытости.

Гликоген (животный крахмал) является основным запаснымуглеводом организма человека. Он состоит примерно из 30 000 остатков глюкозы, которые образуют разветвленную структуру. В наиболее значительном количестве гликоген накапливается в печени и мышечной ткани, в том числе в мышце сердца. Функция мышечного гликогена состоит в том, что он является легкодоступным источником глюкозы, используемой в энергетических процессах в самой мышце. Гликоген печени используется для поддержания физиологических концентраций глюкозы в крови, прежде всего в промежутках между приемами пищи. Через 12-18 ч после приема пищи запас гликогена в печени почти полностью истощается. Содержание мышечного гликогена заметно снижается только после продолжительной и напряженной физической работы. При недостатке глюкозы он быстро расщепляется и восстанавливает ее нормальный уровень в крови. В клетках гликоген связан с белком цитоплазмы и частично — с внутриклеточными мембранами.

Гетерополисахариды (гликозамингликаны или мукополисахариды) (приставка «муко-» указывает, что они впервые были получены из муцина). Состоят из различного вида моносахаридов (глюкозы, галактозы) и их производных (аминосахаров, гексуроновых кислот). В их составе обнаружены и другие вещества: азотистые основания, органические кислоты и некоторые другие.

Гликозамингликаны представляют собой желеподобные, липкие вещества. Они выполняют различные функции, в том числе структурную, защитную, регуляторную и др. Гликозамингликаны, например, составляют основную массу межклеточного вещества тканей, входят в состав кожи, хрящей, синовиальной жидкости, стекловидного тела глаза. В организме они встречаются в комплексе с белками (протеогликаны и гликопротсиды) и жирами (гликолипиды), в которых на долю полисахаридов приходится основная часть молекулы (до 90% и более). Для организма имеют значение следующие из них.

Гиалуроновая кислота — основная часть межклеточного вещества, своего рода «биологический цемент», который соединяет клетки, заполняя все межклеточное пространство. Она также выполняет роль биологического фильтра, который задерживает микробы и препятствует их проникновению в клетку, участвует в обмене воды в организме.

Следует отметить, что гиалуроновая кислота распадается под действием специфического фермента гиалуронидазы. При этом нарушается структура межклеточного вещества, в его составе образуются «трещины», что приводит к увеличению его проницаемости для воды и других веществ. Это имеет важное значение в процессе оплодотворения яйцеклетки сперматозоидами, которые богаты этим ферментом. Гиалуронидазу содержат также и некоторые бактерии, что существенно облегчает их проникновение в клетку.

Xондроитинсульфаты — хондроитинсерные кислоты, служат структурными компонентами хрящей, связок, клапанов сердца, пупочного канатика и др. Они способствуют отложению кальция в костях.

Гепарин образуется в тучных клетках, которые встречаются в легких, печени и других органах, и выделяется ими в кровь и межклеточную среду. В крови он связывается с белками и препятствует свертыванию крови, выполняя функцию антикоагулянта. Кроме того, гепарин обладает противовоспалительным действием, влияет на обмен калия и натрия, выполняет антигипоксическую функцию.

Особую группу гликозамингликанов представляют соединения, имеющие в  своем составе нейраминовые кислоты  и производные углеводов. Соединения нейраминовой кислоты с уксусной называются опаловыми кислотами. Они обнаружены в клеточных оболочках, слюне и других биологических жидкостях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пектины

Пектиновые вещества (от греч. Pektos - свернутый) - группа природных  углеводородов, которые содержатся во всех растениях и некоторых водорослях. Пектиновые вещества - полисахариды (гетерополисахариды), которые построены из остатков галактуроновой кислоты, которая является продуктом окисления глюкозы. Они неоднородны и встречаются в виде протопектина, пектина, пектиновой и пектовои кислоты. Основная функция пектиновых веществ - поддерживать тургор в тканях. Кроме того, пектины повышают засухоустойчивость растений, способствующих длительному хранению овощей и плодов.  Пектиновые вещества входят в состав клеточных стенок растений, составляя до 52% клеточной массы. ^[4]

В химическом отношении пектиновые вещества - высокомолекулярные ангидриды пентоз и гексоз. Они довольно устойчивы к действию бактерий, но подвергаются гидролитическом расщеплению в естественных условиях под влиянием ферментов, в результате чего образуются пентозаны (С ₅ Н ₈ О _{4) n} и гексозаны (С ₆ Н ₁₀ О) _n.

Способны растворяться в  горячей воде до 100 C. Они содержатся как у многоклеточных, так и  в низших растениях, а также в Альга.

1. Протопектин

Пектиновые вещества являются производными углеводов и входят в состав овощей и плодов. К ним  относятся протопектин, пектин, пектиновая и пектова кислоты.

Протопектин входит в состав межклеточных пластин, соединяющих  клетки между собой. Много его  в недозрелых плодах и овощах, при  созревании которых протопектин  под действием ферментов переходит  в пектин, а плоды и овощи  размягчаются.

2. Пектин

Пектин - растворимое в  воде вещество, которое содержится в клеточном соке плодов и овощей. При варке с сахаром и кислотами  пектин образует студень. Это его свойство используется в кулинарии при приготовлении сладких блюд с образованием студней, в производстве мармелада, джема, варенье, конфитюров, пастилок и др..  
Пектин является сложным эфиром метилового спирта и пектиновой кислоты. Он имеет важные биологические свойства, которые обусловлены наличием свободных карбоксильных и гидрокарбоксильних групп галактуроновой кислоты. Эти группы способны связывать тяжелые металлы в том числе радионуклиды, с образованием нерастворимых комплексов, которые выводятся из организма. Как гидрофильный коллоид пектин увеличивает вязкость фруктового сока.

3. Пектиновая и  пектова кислоты

Пектиновая и пектова  кислоты образуются из пектина под  действием ферментов при перестиганни плодов и предоставляют им кислого  вкуса.

На пектиновые вещества богатые яблоки, айва, абрикосы, сливы, черная смородина, алыча, столовую свеклу - в среднем 0,01-2%.

Пектины делятся на две  группы:

пектиновые кислоты, часть кислотных звеньев которых существует в виде метилового эфира (пектинаты - их соли)

печь кислоты, обладающие отсутствие эфирный групп (пектаты - их соли)

Пектиновые вещества обладают бактерицидными свойствами и благотворно  влияют на процесс пищеварения. Пектин выводит из организма тяжелые  металлы и радионуклиды.

Человеку нужно в сутки 400-500 г углеводов, из них 50-100 г моно-и  дисахаридов.

4. Гидролиз пектиновых  веществ

Гидролиз пектинов аналогично другим полисахаридам происходит с помощью кислот или ферментов. Кислотный гидролиз требует жестких условий по сравнению с нейтральными гликаны, что связано с электронным воздействием карбоксильной группы на гликозидной связи. Вследствие жестких условий кислотного гидролиза с пектинов получают в основном не галактуроновой кислоты, а продукт его декарбоксилирования - фурфурол.

При энзиматического гидролиза  пектиновых веществ выход конечных соединений зависит от природы соответствующих  энзимов.

5. Применение

Пектиновые вещества широко используются в пищевой, текстильной  промышленности, машиностроении, медицине.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используемая  литература.

 

1. Роговин З.А. Химия  целлюлозы. М.: Химия, 1972.

2. Петропавловский Г.А.  Гидрофильные частично замещенные  эфиры целлюлозы и их модификация  путем химического сшивания. Л.: Наука, 1988.

3. Роговин З.А., Гальбрайх  Л.С. Химические превращения и  модификация целлюлозы. М.: Химия, 1979.

4. Капуцкий Ф.Н., Юркштович  Т.Л. Лекарственные препараты  на основе производных целлюлозы.  Минск, 1989.

5. Панов В.П., Жбанков Р.Г.  Внутри- и межмолекулярные взаимодействия  в углеводах. Минск: Наука и  техника, 1988.

6.Голубев В.Н. Пектин: химия, технология, применение / В.Н. Голубев, Н.П Шелухина - М.: 1995. - 186 с

7.Полевой В. Физиология растений / Полевой В. В. - М.: Высш. шк., 1989. - 464 с

8.Биохимия: [учеб.] / В. Г. Щербаков, В. Г. Лобанов, Т. Н. Прудникова, А. Д. Минакова; Под ред. В. Г. Щербакова. - 2-е изд., Перераб. и доп. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 439 с

9.Шелухина Н.П. Пектин и параметры его получения / М.: Легкая промышленность, 1987. - 120с.