Разное

Полисахариды это в биологии: Полисахариды,

Содержание

ПОЛИСАХАРИДЫ - это... Что такое ПОЛИСАХАРИДЫ?

ПОЛИСАХАРИДЫ

гликаны, высокомолекулярные углеводы, молекулы к-рых построены из моносахаридных остатков, связанных гдикозидными связями и образующих линейные или разветвлённые цепи. Мол. м. от неск. тыс. до неск. млн. В состав простейших П. входят остатки только одного моносахарида (гомополисахариды), более сложные П. (гетерополисахариды) состоят из остатков двух или более моносахаридов и м. б. построены из регулярно повторяющихся олигосахаридных блоков. Кроме обычных гексоз и пентоз встречаются де-зоксисахара, аминосахара (глюкозамин, галактозамин), уроновые к-ты. Часть гидроксильных групп нек-рых П. ацилирована остатками уксусной, серной, фосфорной и др. к-т. Углеводные цепи П. могут быть ковалентно связаны с пептидными цепями с образованием гликопротеидов. Свойства и биол. функции П. чрезвычайно разнообразны. Нек-рые линейные регулярные гомополисахариды (целлюлоза, хитин, ксиланы, маннаны) не растворяются в воде вследствие прочной межмолекулярной ассоциации. Более сложные П. склонны к образованию гелей (агар, альгиновые к-ты, пектины), а мн. разветвлённые П. хорошо растворимы в воде (гликоген, декстраны). Кислотный или ферментативный гидролиз П. приводит к полному или частичному расщеплению гликозидных связей и образованию соответственно моно- или олигосахаридов. Крахмал, гликоген, ламинарии, инулин, нек-рые растительные слизи — энергетич. резерв клеток. Целлюлоза и гемицеллюлозы клеточной стенки растений, хитин беспозвоночных и грибов, пепти-догликан прокариот, мукополисахариды соединит, ткани животных — опорные П. Камеди растений, капсульные П. микроорганизмов, гиалуроновая к-та и гепарин у животных выполняют защитные функции. Липополисахариды бактерий и разнообразные гликопротеиды поверхности животных клеток обеспечивают специфичность межклеточного взаимодействия и иммунологич. реакций. Биосинтез П. заключается в последовательном переносе моносахаридных остатков из соотв. нуклеозиддифосфатса-харов с помощью специфич. гликозил-трансфераз либо непосредственно на растущую полисахаридную цепь, либо путём предварит, сборки олигосахаридного повторяющегося звена на т.

н. липидном переносчике (фосфате полиизопреноидного спирта) с последующим транспортом через мембрану и полимеризацией под действием специфич. полимеразы. Разветвлённые П. типа амилопектина или гликогена образуются путём ферментативной перестройки растущих линейных участков молекул типа амилозы. Многие П. получают из природного сырья и используют в пищ. (крахмал, пектины) или химич. (целлюлоза и её производные) пром-сти и в медицине (агар, гепарин, декстраны).

.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

полисахари́ды высокомолекулярные углеводы, образованные остатками моносахаридов или их производных. Присутствуют во всех организмах, играют важную биологическую роль. Гликоген и крахмал – основные энергетические резервы клеток растений, грибов и животных. Целлюлоза и хитин – опорные полисахариды клеточных стенок растений и грибов; из хитина состоит наружный скелет членистоногих. Полисахариды образуют сложные соединения с белками (гликопротеиды) и липидами (гликолипиды), обеспечивающие межклеточные взаимодействия, иммунные реакции организма и др.

.(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

.

полисахарид - это... Что такое полисахарид?

  • полисахарид — сущ., кол во синонимов: 36 • агар (3) • амилоза (1) • амилоид (1) • …   Словарь синонимов

  • полисахарид — Биологический полимер, в качестве мономеров содержащий молекулы сахаров [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN polysaccharide …   Справочник технического переводчика

  • Полисахарид — Полисахариды  общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров  моносахаридов. Полисахариды необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов. Они… …   Википедия

  • полисахарид — polisacharidas statusas T sritis chemija apibrėžtis Junginys, kurio molekulė susideda iš daugelio monosacharidų liekanų. atitikmenys: angl. glycan; polysaccharide rus. полисахарид …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • ПОЛИСАХАРИД — (polysaccharide) углевод, в состав которого входит большое количество соединенных в длинную линейную или разветвленную цепь моносахаридов. Полисахариды выполняют в организме две важные функции: 1) они являются местом хранения различных форм… …   Толковый словарь по медицине

  • полисахарид — поли/сахар/ид/ …   Морфемно-орфографический словарь

  • Полисахарид (Polysaccharide) — углевод, в состав которого входит большое количество соединенных в длинную линейную или разветвленную цепь моносахаридов. Полисахариды выполняют в организме две важные функции: 1) они являются местом хранения различных форм энергии (например,… …   Медицинские термины

  • ЦЕЛЛЮЛОЗА (полисахарид) — ЦЕЛЛЮЛОЗА (франц. cellulose, от лат. cellula, букв. комнатка, здесь клетка) (клетчатка), полисахарид, образованный остатками глюкозы; главная составная часть клеточных стенок растений, обусловливающая механическую прочность и эластичность… …   Энциклопедический словарь

  • органический полисахарид — Загуститель для буровых растворов на водной основе [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN Pal Mix 100 B …   Справочник технического переводчика

  • липосахарид — полисахарид …   Краткий словарь анаграмм

  • Биология для студентов - 05. Структурные полисахариды животных, их физиологическая роль

    Гликоген (животный крахмал) — разветвленный полисахарид животных организмов, а также не­которых бактерий и дрожжей. Структура гликогена подобна амилопектину — a-(1→4)-глюкан с a-(1→6)-связями в точках ветвления.

    Гликоген отличается от амилопектина лишь большей разветвленностью и более жесткой упаковкой молекулы. Если в амилопектине крахмала точки ветвления встречаются через каждые 25-30 остатков глюкозы, то в молекуле гликогена – через 8-10 остатков вдоль a-(1→4)-цепи.

     

    кружочками обозначены остатки a-глюкозы, синие кружочки – точки ветвления

    Структура молекул амилозы (а), амилопектина (б) и гликогена (в).

    Молекулярная масса гликогена колеблется от 102 до 105 кДa. Как и крахмал, гликоген является запасающим веществ в организме животных, который накапливается в печени и расходуется в мышцах во время интенсивной физической нагрузки.

    Среди представителей гомополисахаридов можно отметить: инулин (полимер фруктозы), дектраны (полимер a-D-глюкозы, соединенной связями 1→6, но цепи соединены между собой связями 1→4), пектины (полимеры галактуроновой кислоты с преобладающей связью 1→4), хитин (полимер b-(1→4)-ацетил-глюкозамина) и многие другие.

    Гетерополисахариды. К ярко выраженным гетерополисахаридам относятся:

    • гиалуроновая кислота,
    • хондроитинсульфаты,
    • кератосульфаты.

    По­скольку водные растворы этих соединений гелеобразны, их называют мукополисахаридами (от лат. «mucos» — слизь).

    Гиалуроновая кислота состоит из эквимолярных количеств D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, которые чередуются друг с другом в молекуле полисахарида. Аминосахар соединен с кислотой b-(1→4)-связью, а кислота — с аминосахаром b-(1→3) гликозидной связью.

    Этот полисахарид присутствует в со­единительных тканях животных, а также в стекловидном теле глаза и в сино­виальной жидкости. Кроме того, он синтезируется также различными штам­мами бактерий.

    Фрагмент молекулы гиалуроновой кислоты

    Предполагают, что функция гиалуроновой кислоты заключается в том, чтобы связывать воду в интерстициальных пространствах и удерживать клетки вместе в желеподобном матриксе. Кроме того, она придает синовиальной жидкости смазочные свойства и способность смягчать удары.

    Хондроитинсульфаты. К ним относится, в частности, хондроитин — по­лисахарид, сходный с гиалуровой кислотой, в котором D-глюкозамин замещен D-галактозамином.

    Фрагмент молекулы хондроитинсульфата

    Хондроитинсульфаты состоят из эквимолярных количеств D-глюкуроновой кислоты, N-ацетил-D-галактозами-на и сульфата. Их структуры раз­личаются только по положению сульфатных остатков. В хондроитинсульфате находитсяL-идуроновая кислота. Во всех случа­ях находятся b-(1→3)- и b-(1→4)-гликозидные связи.

    Кератосульфаты. Они сходны с хондроитинсульфатами как в структурном отношении, так и по своему распространению. Кератосульфат является одним из главных полисахаридов соединительной ткани.

    Фрагмент молекулы кератосульфата

    Кератосульфат состоит из чередующихся остат­ков D-галактозы и N-ацетил-D-глюкозаминсульфата, соединенных между со­бой чередующимися связями b-(1→4)- и b-(1→3)-типа.

    Среди других природных образований, содержащих гетерополисахариды, стоит назвать:

    • гепарин – полимер сульфатированных глюкозамина и идуроновой кислоты, соединенных a-(1→4)-гликозидной связью;
    • камеди (вишневый клей, гуммиарабик) - смесь солей гексуроновых кислот и пентоз;
    • лигнин – смесь, содержащая неорганические кислоты, фенольные соединения, вещества ароматического ряда.

    В состав этих гетерополисахаридов входят остатки маннозы, галактозы, ксилозы, глюкуроновой кислоты.

    Молекулярная биология полисахаридов. УГЛЕВОДЫ. А.Н.Бочков, В.А.Афанасьев, Г.Е.Заиков

    Огромные успехи исследований механизмов кодирования наследственной информации и биосинтеза белка, ферментативного катализа и регулирования активности ферменов, действия антибиотиков и гормонов, всей той области изучения живого, которую принято называть молекулярной биологией, приучили всех к мысли о том, что в структурах молекул жизни положение буквально каждого атома строго обусловлено и подчинено выполнению предназначенных для этих молекул биологических функций. Именно в этом смысле принято обычно говорить о специфичности биополимеров, прочно ассоциировавшейся в сознании исследователей с однозначным соответствием между структурой и выполняемой функцией. При таком «комплексе структурного детерминизма» трудно было освоиться с представлением о специфичности полисахаридов, для многих из которых характерна статистичность структур, микрогетерогенность и, нередко, хаотичность распределения моносахаридных остатков по цепи.

    И, тем не менее, накапливающийся материал по сложному и высоко специализированному функционированию углеводных полимеров в живых системах убеждает в том, что и в этой области возможен и необходим перевод функциональных свойств биополимеров на язык молекулярных структур, т.е применим основной принцип молекулярной биологии. Только оперировать при этом нередко приходится с иными уровнями специфической упорядоченности их структур. Носителем функциональной специфичности, если можно так выразиться, здесь оказывается не некоторая одна ковалентная структура, а определенный тип ковалентной структуры. И этот тип может быть не менее строго детерминирован, чем единичная структура. Поэтому возникает задача сформулировать те типовые (а не индивидуальные) характеристики популяции различных молекул, составляющих углеводный биополимер, которые ответственны за его биологические функции. Именно такой подход к молекулярной биологии полисахаридов помог получить первые реальные успехи в этой области.
    Они связаны в первую очередь с именем Д.А.Риса (Англия), на идеях и результатах исследований которого в основном построено наше дальнейшее изложение.

    Характерное свойство многих классов полисахаридов есть способность к гелеобразованию в водных растворах. Именно с этим свойством связан ряд биологических функций полисахаридов (а также ряд областей практического применения самих полисахаридов и их производных). Сюда, в первую очередь, относится обеспечение нужного набора механических свойств опорных систем (таких, например, как клеточные стенки), склеивающих и пластических свойств межклеточного вещества, упругости ряда систем (хрусталик глаза), функционирования смазочных материалов в живых организмах (синовиальная жидкость в суставах), материала поверхности эпителиальных клеток, вдоль которых движутся биологические жидкости (кровь, лимфа и т.п.), и других физико-механических и физико-химических характеристик строительных материалов живых систем. Очень наглядно роль гелеобразующей способности полисахаридов в обеспечении важных биологических функций можно проследить на следующем примере.

    Водоросли прибрежных зон океана обитают в весьма своеобразных условиях: они подвергаются значительным волновым нагрузкам, направление и величина которых меняется по всем трем координатам в зависимости от ветров и микрорельефа, а водоросли литорали подвержены, кроме того, периодическим обсыханиям во время отливов. Чтобы противостоять таким воздействиям, красные и бурые водоросли выработали чисто «полисахаридное» приспособление. Все они содержа в качестве межклеточного вещества специфические кислые полисахариды (альгиновые кислоты в бурых водорослях и сульфатированные галактаны в красных), способные даже в разбавленных растворах образовывать прочные упругие гели, удерживающие значительные количества воды в «псевдотвердом» состоянии.

    Именно упругий гель оказался той механической основой, которая идеально приспособлена к сопротивлению неподвижных организмов волнам, и одновременно великолепным аккумулятором воды, позволяющим водорослям литорали благополучно переживать отливы. Не случайно, именно бурые и красные водоросли служат важным источником гелеобразователей, применяемых в промышленности. Гелеобразующая способность относится к тем немногим функциональным свойствам углеводных биополимеров, которые в настоящее время удается трактовать на молекулярном уровне.

    Для образования полисахаридного геля нужно, чтобы цепные молекулы были организованы в рыхлую пространственную сетку, в ячейках которой находится растворитель (вода). Одним из ключевых вопросов, ответ на который позволяет связать структуру полимера с его способностью к гелеобразованию, является природа узлов этой сетки. Это могут быть ковалентные связи между цепями, и в таком случае сетка представляет собой одну гигантскую трехмерную молекулу. Так построен, например, гликопептид бактериальной стенки, который мы уже рассмотрели, а из искусственных образований – сефадекс, полусинтетический материал для гель-хроматографии. Более типичны полисахаридные гели, в которых связи цепей в узлах не ковалентны.

    Характерный пример кислых гелеобразующих полисахаридов представляют каррагинаны, содержащиеся в ряде красных водорослей. Эти полисахариды относятся к тому же типу альтернирующих структур, что и агароза, и могут быть обобщенно представлены формулой 11. Характерной и постоянной особенностью такой структуры является правильное чередование β -1 à 4 и α -1 à 3-связей, но при этом структура остатков А и В варьирует в определенных пределах. Остатки А в большинстве случаев представлены 3,6-ангидро- α -D-галактопиранозой (12) или ее 2-О-сульфатом (13), но могут быть и α -D-галактопираноза-6-сульфатом (14) и α -D-галактопираноза-2,6-дисульфатом (15). Остаток В – это β -D-галактопираноза (16), ее 2-О-сульфат (17) и 4-О-сульфат (18).

    Если отвлечься от вариаций заместителей в пиранозных циклах и рассматривать только структуры с участием 3,6-ангидро-остатков, то повторяющееся звено таких цепей (-В-А-) можно представить формулой 19. Конформационно такое звено представляет собой отрезок стержня, одна из связей которого лежит на его продолжении, а другая отходит под некоторым углом к его оси, как видно на схематической проекции 20. Такое расположение связей создает предпосылки для спирализации цепи. Действительно, в опытах со специальным образом приготовленными образцами каррагинанов, структура которых достаточно приближается к регулярной с повторяющимся звеном типа 19, при помощи рентгеноструктурного анализа было показано существование спиральной конформации цепей.

    Интересно и важно для дальнейшего, что спираль оказалась двойной: две цепи с одинаковым направлением гликозидных связей тесно связаны водородными связями и закручены в главную спираль с шагом 26 Å . Такая двойная спираль является довольно устойчивым образованием. Геометрические параметры каждой отдельной цепи диктуются конформацией повторяющегося звена 19 и хорошо обосновываются теоретическими методами современного конформационного анализа полимеров. Шаг этой спирали достаточно велик, так что между соседними витками остается большой промежуток («пружина» сильно растянута). В этот промежуток точно укладываются витки второй спирали; причем таким образом, что между соседними остатками из двух разных цепей возникают водородные связи, поддерживающие стабильность всей конструкции.

    В свете этих данных образование трехмерной сетки из линейных молекул каррагинана, обусловливающей гелеобразование, трактуется следующим образом. В сильно разбавленном растворе (или при достаточно высокой температуре), когда межмолекулярные взаимодействия малы, форма цепей аппроксимируется конформацией беспорядочного клубка. В более концентрированных растворах (или при охлаждении) начинается образование двойных спиралей, связывающих участки разных молекул. Некоторая произвольно выбранная (и достаточно длинная) молекула может при этом образовывать несколько таких участков связывания и не с одной, а с несколькими молекулами. Тогда возникают нековалентные поперечные сшивки, и создается трехмерная сетка (рис. 10).

    Теперь можно рассмотреть требования к ковалентной структуре полисахаридной цепи (в рамках общей структуры 11), соблюдение которых необходимо для возникновения такой пространственной сетки. Первым условием является возможность спирализации, для чего необходимы участки цепей из повторяющихся звеньев типа 19. Эти участки должны быть регулярными в смысле правильного чередования таких звеньев, но могут быть нерегулярными по положению и распределению сульфата. В то же время вся цепь или ее значительная часть не должна иметь регулярную структуру из повторяющихся звеньев типа 19.

    Действительно, в таком случае спирализация приводила бы к ассоциированию каждой молекулы только с одной другой молекулой (образовывалась бы непрерывная двойная спираль) и сетка не могла бы образовываться. Макроскопически это привело бы лишь к повышению кажущейся молекулярной массы полисахарида или к дальнейшей ассоциации с выпадением осадка, но не к гелеобразованию. В то же время регулярные участки не должны быть слишком короткими, так как в этом случае двуспиральные связки (узлы сетки) оказались бы чересчур слабыми или не образовывались бы совсем.

    Следовательно, в структуре гелеобразующего полисахарида должны быть и регулярные последовательности типа 19, и нарушения регулярности, места, где конформация цепи резко меняется. Такую роль играют варианты звеньев типа А – сульфаты 14 и 15. Действительно, конформация дисахаридного блока –А-В- с участием (21) резко отличается от таковой для блока с 3,6-ангидрозвеном (19). Поэтому в тех точках цепи, где звено типа 12 или 13 заменено на сульфатированное звено типа 14 или 15, правильная спираль претерпевает излом (22) и связка цепей в виде двойной спирали в этом месте нарушается. Отсюда видно, что отклонения от регулярности, дефекты правильной структуры, суть не ошибки биосинтеза, как может показаться на первый взгляд, а биологически осмысленный, функционально необходимый элемент структуры.

    Прочность геля и содержание в нем воды (зависящее от средних размеров ячеек) определяется в основном двумя параметрами: длиной спирализуемых и длиной неспирализуемых участков, т.е. распределением различных остатков вдоль цепи. Здесь уместно заметить, что «деспирализующие» остатки 14 и 15 являются биохимическими предшественниками 3,6-ангидрозвеньев 12 и 13. Дело в том, что биосинтез полисахаридов типа каррагинанов включает, по-видимому, сульфатирование регулярной незамещенной цепи типа …-A-B-A-B-A-B-… и замыкание ангидрозвеньев по схеме:

    Таким образом, последняя стадия, осуществляемая уже на готовом полисахариде, создает гелеобразующую структуру, а степень ее протекания определяет физико-химические свойства геля. Можно полагать, что, управляя такой циклизацией, водоросли способны к тонкой адаптации своих механических характеристик к конкретным условиям среды. Например, продуцируя или активируя дополнительные количества фермента, катализирующего образование ангидроциклов, организм добивается быстрого повышения степени спирализации и, следовательно, адаптационного изменения свойств геля.

    На примере каррагинанов можно проследить своеобразный характер специфичности структур таких полисахаридов. Очевидно, в этом случае не имеет большого функционального значения точная последовательность всех мономерных остатков в цепи; однако необходимым является чередование участков цепей, регулярных по альтернированию остатков β -D-галактопиранозы и 3,6-ангидро- α -D-галактопиранозы со связями 1 à 3 и 1 à 4, и участков с нарушениями такой регулярности – заменами ангидрозвеньев на соответствующие сульфаты типа 14 и 15.

    Далее, функционально важно, чтобы эти участки имели определенную длину (не слишком большую и не слишком малую), но эта длина может варьировать в некоторых пределах без заметного влияния на функциональные свойства. В деспирализованных участках остатки типа 12 или 13, с одной стороны, и остатки типа 14 и 15, с другой, в известных пределах кажутся взаимозаменяемыми без заметных изменений свойств полисахарида, тогда как в спирализованных участках замена даже одного 3,6-ангидро-звена на его предшественник (сульфат 14 или 15) должна драматически сказаться на гелеобразующей способности полисахарида.

    Как видно уже из структуры остатков типа А и В (12-18), число и положение сульфатных групп может варьировать в довольно широких пределах, но явно недопустимым представляется, например, наличие в остатках типа А сульфогруппы в положении 3 или ее отсутствие в положение 6 на стадии биосинтеза, предшествующей циклизации, так как из таких остатков не могли бы образовываться ангидрозвенья.

    Конфигурация всех асимметрических центров в моносахаридных остатках каррагинанов строго детерминирована, однако, как показывает строение этих полисахаридов с близкородственными по структуре и свойствам сульфатированными полисахаридами типа агара (например, с агарозой и порфираном), в остатках типа А удивительным образом оказывается возможным обращение конфигурации всех ассиметрических центров сразу: замена остатков 3,6-ангидро-D-галактозы на остатки 3,6-ангидро-L-галактозы без сущесвенного изменения функции этих полисахаридов в водорослях (такой случай «безнаказанной» взаимозаменяемости оптических антиподов, по-видимому, уникален во всей биоорганической химии). Таким образом, видно что понятие специфичности полисахаридов, по крайней мере, для разобранного примера, следует относить к типу структуры, а не к индивидуальным структурам.

    В других гелеобразующих полисахаридных системах могут быть иные (и весьма разнообразные) механизмы связывания макромолекул в узлах сетки; однако характер требований к ковалентной струкуре, соблюдение которых обеспечивает выполнение обусловленных гелеобразованием функций, оказывается сходным. Так, например, в гелях альгинатов, т.е. солей альгиновой кислоты, построенной из 1 à 4-связанных остатков β -D-маннуроновой (23) и α -L-гулуроновой (24) кислот, узлы образованы кристаллитами – правильным образом упакованными участками разных молекул с регулярной структурой, подобными по упаковке кристаллическим участкам элементарных фибрилл целлюлозы. Как мы уже говорили, цепи альгиновых кислот построены по блочному принципу: в них чередуются сегменты регулярной структуры из остатков одного типа с сегментами, в которых остатки обоих типов распределены более или менее случайно. Регулярные участки, подобно целлюлозе, имеют стержнеобразную конформацию и потому способны ассоциировать в кристаллиты, а для нерегулярных участков правильная упаковка невозможна, и они образуют в сетке промежутки между узлами.

    Сходный тип узлов (кристаллиты) образуется в гелях пектинов – сложных разветвленных полисахаридов, в основе молекул которых лежит цепь из β -1 à 4-связанных остатков частично этерифицированной D-галактуроновой кислоты.

    Связи цепей в кристаллитах пектинов сравнительно слабы и легко разрываются за счет гидратации моносахаридных остатков. Поэтому прочные гели образуются только при условии снижения термодинамической активности растворителя (воды) за счет растворения хорошо гидратируемых низкомолекулярных веществ (например, сахарозы). Образование пектиновых гелей в присутствии сахарозы есть физико-химическая основа ряда кондитерских проиводств, таких, как изготовление варенья, конфитюров, мармеладов и т.п. В растительных же тканях пектиновые гели служат связующим межклеточным материалом и цементирующей основой клеточной стенки.

    Еще один интересный гелеобразователь практического значения – частично метилированная целлюлоза, часто называемая «метилцеллюлозой». По мономерному составу это производное характеризуется случайным распределением метильных групп: в нем есть остатки и три-О-метил-глюкозы 25, и ди-О-метил-глюкоз (например, 26), и моно-О-метил-глюкоз (например, 27), и неметилированные остатки глюкозы. Онако по условиям получения частично метилированная целлюлоза характеризуется блочным строением. Дело в том, что ее синтез выполняют путем обработки нерастворимого целлюлозного материала хлористым метилом и водной щелочью. При этом происходит сильное набухание и затем интенсивное метилирование аморфных участков микрофибрилл, тогда как фрагменты молекул, находящиеся в кристаллических участках, почти недоступны для реагентов и остаются интактными. В результате в получающемся производном чередуются сегменты цепей, характеризующихся высокими степенями метилирования, с сегментами, не метилированными совсем (или очень незначительно метилированными).

    В водных растворах высоко метилированные участки разных цепей связываются гидрофобными взаимодействиями и образуют узлы сетки, а низкометилированные и потому хорошо гидратированные участки образуют межузельные промежутки. Понятно, таким образом, что гелеобразующие свойства такого производного существенным образом зависят от тонкой структуры микрофибрилл и, следовательно, от происхождения исходного целлюлозного материала. Нам представляется, что пример метилцеллюлозы, хотя и не связан непосредственно с биологической функцией полисахаридов, весьма интересен: с одной стороны, это хорошая модель биологических гелей, а с другой – образец того, как чисто технические свойства материала непосредственно зависят от надмолекулярной структуры такого чисто биологического объекта, как клеточная стенка растения – источника сырья.

    Нам хочется выразить уверенность, что и другие биологические функции углеводов в обозримом будущем можно будет перевести на строгий язык ковалентных структур; причем для разного типа функций можно ожидать весьма различную по характеру структурную специфичность, совсем не обязательно сводящуюся к типовой. И тогда огромное и несколько хаотическое многообразие углеводных структур перестанет восприниматься как странная игра природы, а органично войдет как составная часть в систему представлений молекулярной биологии.

    Предыдущая страница

    СОДЕРЖАНИЕ

    Олигосахариды и полисахариды

    1.      Имеют от двух до 10–20 остатков моносахаридов.

    2.      Особенно известны дисахариды из двух остатков, к ним относятся сахароза, лактоза.

    Лактоза — молочный сахар, включенный в состав молока млекопитающих. Содержит глюкозу и галактозу.

    Сахароза — тростниковый сахар, содержит и глюкозу, и фруктозу, имеется в тканях растений, плодах, ягодах, семенах, корнях и клубнях. Легко растворима в воде. Транспортируется по флоэме растений. Главные источники пищевого сахара: сахарная свекла и сахарный тростник.

    Мальтоза строится из двух остатков глюкозы, это основа крахмала и гликогена. При воздействии фермента мальтазы (содержится, например, в слюне человека) мальтоза гидролизуется до двух молекул глюкозы. Мальтоза образуется из крахмала в прорастающих семенах.

    Олигосахариды из трех и более моносахаридных остатков чаще встречаются в виде боковых цепей, присоединенных к полипептидам (белкам). Такие белки называются гликопротеидами, они включены в состав плазматической мембраны. Выделяют также и гликолипиды, образующиеся из соединений липидов с углеводами.

    Кстати, об этом бывают вопросы в ЕГЭ по биологии. Например: на внешней поверхности плазматической мембраны животной клетки находится гликокаликс (гликопротеидный комплекс), каковы его задачи? Он обеспечивает объединение сходных клеток в ткани, выполняет сигнальную функцию.

    Полисахариды

    1.      Полимеры с огромной молекулярной массой — от 10 до нескольких тысяч молекул мономеров.

    2.      На вкус не сладкие, не растворяются в воде. Однако крахмал дает коллоидный раствор в горячей воде, образуя крахмальный клейстер.

    3.      Полисахариды резервного значения — крахмал, гликоген. Структурные полисахариды — целлюлоза (клетчатка).

    4.      Защитные полисахариды — гепарин (предупреждает свертывание крови), гиалуроновая кислота (главный компонент внеклеточной жидкости в соединительной ткани).

    Крахмал строится из двух полисахаридов — амилозы и амилопектина.

    1.      Амилоза состоит из остатков глюкозы (от 60 до 300), соединенных в неразветвленную сеть. Связи между глюкозами в амилозе, так называемые гликозидные связи — между 1 и 4 атомами углерода через кислородный мостик. Амилоза растворяется в горячей воде и окрашивается в синий цвет йодом.

    2.      Амилопектин имеет и линейные, и разветвленные цепи. Разветвленность достигается наличием связей между 1 углеродом одной молекулы глюкозы и 6 атомом углерода другой молекулы.

    Гликоген еще более разветвлен и растворим уже при комнатной температуре. Состоит из большого количества (до сотен тысяч) остатков глюкозы. Служит основным поставщиком глюкозы в кровь.

    Целлюлоза (клетчатка) составляет структуру клеточных стенок растений, занимает до 50 процентов всего углерода биосферы.

    1.      Целлюлоза — линейный полимер (не разветвленный), она не растворяется в воде, а только набухает. Расщепляется часто лишь некоторыми бактериями, живущими в рубце жвачных животных, с помощью специальных ферментов — целлюлаз.

    2.      Линейные молекулы целлюлозы параллельно уложены и соединены водородными связями.

    3.      Состоит из цепи изомеров глюкозы.

    Хитин — линейный, неразветвленный полисахарид (грибы, покров членистоногих) состоит из остатков аминосахара D-глюкозамина. Прочность хитиновому покрову придает карбонат кальция.

    Муреин — производное полисахаридов, структурный компонент бактериальных клеточных стенок.

    Другие полисахариды

    1.      Гомополисахариды имеют в составе моносахарид лишь одного вида, например, целлюлоза, крахмал, гликоген состоят из разного количества остатков глюкозы.

    2.      Гетерополисахариды имеют остатки разных моносахаридов. Например, гепарин, препятствующий образованию тромбов, состоит из остатков двух разных серосодержащих моносахаридов.

    углеводы — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

    Углеводы, или сахариды, — одна из основных групп органических соединений. Они входят в состав клеток всех живых организмов.

    Основная функция углеводов — энергетическая (при расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия, которая обеспечивает жизнедеятельность организма). При избытке углеводов они накапливаются в клетке в качестве запасных веществ (крахмал, гликоген) и при необходимости используются организмом в качестве источника энергии. Углеводы также используются и в качестве строительного материала.

     

    Общая формула углеводов:

    Cn(h3O)m.

    Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода.

    В состав производных углеводов могут входить и другие элементы.

     

    Растворимые в воде углеводы. Моносахариды и дисахариды

    Пример:

    из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.

    Глюкоза — основной источник энергии для клеточного дыхания.

    Фруктоза — составная часть нектара цветов и фруктовых соков.

    Рибоза и дезоксирибоза — структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами нуклеиновых кислот (РНК и ДНК).
    Дисахариды образуются путём соединения двух молекул моносахаридов и по своим свойствам близки к моносахаридам. Например, и те и другие хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус.

    Пример:

    сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) — дисахариды, образовавшиеся в результате слияния двух молекул моносахаридов:

    сахароза (глюкоза \(+\) фруктоза) — основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях.

    Лактоза (глюкоза \(+\) галактоза) — входит в состав молока млекопитающих.

    Мальтоза (глюкоза \(+\) глюкоза) — источник энергии в прорастающих семенах.

    Функции растворимых углеводов: транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.

    Нерастворимые в воде полисахариды

    Полисахариды состоят из большого числа моносахаридов. С увеличением количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается и сладкий вкус исчезает.

     

    Пример:

    полимерные углеводы: крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин.

    Функции полимерных углеводов: структурная, запасающая, энергетическая, защитная.
    Крахмал состоит из разветвлённых спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.

    Целлюлоза является важным структурным компонентом клеточных стенок грибов и растений.

    Целлюлоза нерастворима в воде и обладает высокой прочностью.

    Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы, входит в состав клеточных стенок некоторых грибов и формирует наружный скелет членистоногих животных.
    Гликоген — резервный углевод животной клетки.

    В состав соединительных тканей животных входят сложные полисахариды. Они содержатся в межклеточном веществе кожи, в хрящах и сухожилиях.

    Источники:

    http://www.bestreferat.ru/referat-100195.html

    Урок 11. полисахариды. крахмал. целлюлоза - Химия - 10 класс

    Химия, 10 класс

    Урок № 11. Полисахариды. Крахмал. Целлюлоза

    Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён полисахаридам, их строению, свойствам, знакомству с самыми распространёнными полисахаридами: крахмалом и целлюлозой, их структурой, свойствами, нахождением в природе и ролью в жизни человека.

    Глоссарий

    Полисахариды – это высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа молекул моносахаридов.

    Реакция поликонденсации – процесс образования макромолекул, в котором выделяется низкомолекулярный побочный продукт.

    Крахмал – продукт поликонденсации молекул альфа-глюкозы.

    Целлюлоза – продукт поликонденсации молекул бета-глюкозы.

    Реакция этерификации – процесс взаимодействия органического соединения, содержащего спиртовые функциональные группы, с кислотой, в результате которого образуется сложный эфир и вода.

    Амилоза – линейные макромолекулы, состоящие из остатков альфа-глюкозы, входят в состав крахмала.

    Амилопектин – разветвлённые макромолекулы, состоящие из остатков альфа-глюкозы, входят в состав крахмала.

    Ацетатное волокно – искусственное волокно, получаемое на основе триацетата целлюлозы.

    Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

    Дополнительная литература:

    1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

    2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

    Открытые электронные ресурсы:

    • Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

    ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

    Полисахариды – это высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа молекул моносахаридов.

    Картофельный и кукурузный крахмал, гликоген, целлюлоза, входящая в состав древесины и хлопка, хитин, из которого построены панцири насекомых – это всё полисахариды.

    Образование молекул полисахаридов

    Крахмал состоит из макромолекул, которые образованы большим количеством молекул альфа-глюкозы.

    При соединении двух молекул альфа-глюкозы образуется побочный продукт – молекула воды.

    Реакция образования макромолекул, в которой выделяется низкомолекулярный побочный продукт, называется реакцией поликонденсации.

    В результате реакции поликонденсации из молекул альфа-глюкозы: могут образовываться линейные макромолекулы.

    Линейная макромолекула, образованная из молекул альфа-глюкозы, называется амилоза.

    В результате поликонденсации молекул альфа-глюкозы могут образовываться и разветвленные макромолекулы, которые называются амилопектин.

    Смесь амилозы и амилопектина называется крахмалом.

    Макромолекулы целлюлозы образуются из молекул бета-глюкозы.

    Образование целлюлозы также происходит в результате реакции поликонденсации. При этом образуется побочный низкомолекулярный продукт – вода.

    Цепь молекулы целлюлозы образуется в результате последовательного присоединения всё новых и новых молекул бета-глюкозы.

    Макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, имеют линейное строение.

    Физические и химические свойства крахмала и целлюлозы

    Крахмал – белый аморфный порошок без вкуса и запаха. Крахмал не растворяется в холодной воде, а в горячей воде набухает и образует клейстер.

    Целлюлоза – белое твёрдое нерастворимое в воде вещество без вкуса и запаха.

    При добавлении в качестве катализатора небольшого количества кислоты в раствор крахмала происходит его гидролиз. Макромолекулы распадаются на молекулы меньших размеров (декстрин, мальтоза), конечным продуктом реакции гидролиза является альфа-глюкоза.

    Механизм реакции следующий: положительно заряженный ион водорода притягивается к кислородному мостику между двумя остатками альфа-глюкозы, соединяется с атомом кислорода. В результате связь разрывается. На атоме углерода второго фрагмента молекулы крахмала образуется положительный заряд, который притягивает к себе молекулу воды. Кислород в молекуле воды присоединяется к атому углерода, а один из ионов водорода отрывается от молекулы воды. В результате образуются молекулы декстрина, которые по такому же механизму гидролизуются с образованием молекул мальтозы. Конечным продуктом гидролиза крахмала являются молекулы альфа-глюкозы.

    Если к раствору крахмала добавить каплю раствора йода, появляется синяя окраска. Это качественная реакция на крахмал.

    При действии на целлюлозу уксусной кислоты образуются ацетатные эфиры целлюлозы.

    Нахождение крахмала и целлюлозы в природе

    Крахмал и целлюлоза широко распространены в природе.

    Крахмал входит в состав многих растений. В пшенице содержание крахмала составляет 64 %, в рисе – 75 %, в кукурузе – 70 % и в картофеле – 24 %.

    Целлюлоза – основной материал клеток растений, она придает прочность стеблям и веткам. Больше всего – 98 % целлюлозы в хлопковом волокне, до 85 % её содержится в льняном волокне. Древесина содержит до 50 % целлюлозы, а в соломе её 30 %.

    Роль крахмала и целлюлозы в жизни человека

    Полисахариды играют важную роль в жизни человека. Во-первых, полисахариды – это источник углеводов. Из полисахаридов делают бумагу, синтетические волокна и ткани (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственный мех), фото- и киноплёнку, и даже взрывчатые вещества (бездымный порох).

    ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

    1. Решение задачи на расчёт количества готового продукта, изготовленного из полисахаридов.

    Условие задачи: Сколько бумаги (тонн) можно изготовить из 400 м3 древесины, если содержание целлюлозы в них составляет 52%, а для производства 1 кг печатной бумаги требуется 1,5 кг целлюлозы? Плотность древесины составляет 500 кг/м3. Ответ запишите в виде десятичной дроби с точностью до десятых.

    Шаг первый: вычислить массу данного в условии объёма древесины:

    400·500 = 200000 кг.

    Шаг второй: вычислить массу целлюлозы, содержащуюся в 200000 кг древесины:

    200000·0,52 = 104000 кг.

    Шаг третий: из пропорции найти массу бумаги, которую можно получить из 104000 кг древесины.

    ; кг = 69,3 т.

    Ответ 69,3.

    2. Решение задач на нахождение выхода продукта реакции.

    Условие задачи: Вычислите выход глюкозы, если из хлопка массой 150 кг получили 110 кг этого моносахарида. Массовая доля целлюлозы в хлопке составляет 95%. Ответ выразите в процентах, запишите в виде целого числа.

    Шаг первый: вычислить содержание целлюлозы в 150 кг хлопка.

    150·0,95 = 142,5 кг.

    Шаг второй: записать уравнение реакции гидролиза целлюлозы с образованием глюкозы:

    6Н10О5)п + пН2О пС6Н12О6.

    Шаг третий: вычислить молярные массы целлюлозы и глюкозы:

    М((С6Н10О5)п) = п·(6·12 + 1·10 + 5·16) = 162·п г/моль;

    М(С6Н12О6) = 6·12 + 1·12 + 6·16 = 180 г/моль.

    Шаг четвёртый: с помощью пропорции найти теоретически возможное количество глюкозы, которое может быть получено по этой реакции:

    ; кг.

    Шаг пятый: найти выход глюкозы как отношение практически полученного количества глюкозы к теоретически возможному, выраженное в процентах:

    %.

    Так как в ответе требуется записать целое число, то округляем до 70%.

    Ответ: 70.

    Определение, примеры, функции и структура

    Определение полисахарида

    Полисахарид - это большая молекула, состоящая из множества более мелких моносахаридов . Моносахариды - это простые сахара, такие как глюкоза. Специальные ферменты связывают эти маленькие мономеры вместе, создавая крупные полимеры сахаров или полисахариды. Полисахарид также называют гликаном . Полисахарид может быть гомополисахаридом , в котором все моносахариды одинаковы, или гетерополисахаридом , в котором моносахариды различаются.В зависимости от того, какие моносахариды связаны и какие атомы углерода в моносахаридах соединяются, полисахариды принимают различные формы. Молекула с прямой цепью моносахаридов называется линейным полисахаридом, а цепь с ответвлениями и витками называется разветвленным полисахаридом.

    Функции полисахарида

    В зависимости от своей структуры полисахариды в природе могут выполнять самые разные функции. Некоторые полисахариды используются для хранения энергии, некоторые - для отправки клеточных сообщений, а другие - для поддержки клеток и тканей.

    Хранение энергии

    Многие полисахариды используются в организмах для хранения энергии. В то время как ферменты, которые производят энергию, работают только с моносахаридами, хранящимися в полисахариде, полисахариды обычно складываются вместе и могут содержать много моносахаридов в плотной области. Кроме того, поскольку боковые цепи моносахаридов образуют максимально возможное количество водородных связей между собой, вода не может проникать в молекулы, делая их гидрофобными . Это свойство позволяет молекулам оставаться вместе и не растворяться в цитозоле.Это снижает концентрацию сахара в клетке, и тогда можно принимать больше сахара. Полисахариды не только накапливают энергию, но и позволяют изменять градиент концентрации, что может влиять на поглощение клетками питательных веществ и воды.

    Сотовая связь

    Многие полисахариды становятся гликоконъюгатами , когда они становятся ковалентно связанными с белками или липидами. Гликолипиды и гликопротеины могут использоваться для передачи сигналов между клетками и внутри них. Белки, направляющиеся в определенную органеллу, могут быть «помечены» определенными полисахаридами, которые помогают клетке перемещаться к определенной органелле.Полисахариды можно идентифицировать с помощью специальных белков, которые затем помогают связать белок, везикулу или другое вещество с микротрубочкой. Система микротрубочек и связанных белков в клетках может доставить любое вещество в назначенное место после того, как оно будет помечено определенными полисахаридами. Кроме того, у многоклеточных организмов есть иммунная система, управляемая распознаванием гликопротеинов на поверхности клеток. Клетки отдельных организмов будут производить определенные полисахариды, чтобы украсить свои клетки.Когда иммунная система распознает другие полисахариды и различные гликопротеины, она начинает действовать и разрушает вторгшиеся клетки.

    Поддержка сотовой связи

    Безусловно, одна из важнейших ролей полисахаридов - это поддержка. Все растения на Земле частично поддерживаются полисахаридом целлюлозы . Другие организмы, такие как насекомые и грибы, используют хитин для поддержки внеклеточного матрикса вокруг своих клеток. Полисахарид можно смешивать с любым количеством других компонентов для создания более жестких, менее жестких тканей или даже материалов с особыми свойствами.Между хитином и целлюлозой, полисахаридами, состоящими из моносахаридов глюкозы, живые организмы ежегодно создают сотни миллиардов тонн. Все, от дерева на деревьях до раковин морских существ, производится с помощью полисахаридов в той или иной форме. Просто перестроив структуру, полисахариды могут превратиться из запасных молекул в гораздо более сильные волокнистые молекулы. Кольцевая структура большинства моносахаридов способствует этому процессу, как показано ниже.

    Структура полисахарида

    Все полисахариды образуются с помощью одного и того же основного процесса: моносахариды связаны через гликозидных связей .В полисахариде отдельные моносахариды известны как остатков . Ниже представлены лишь некоторые из множества моносахаридов, созданных в природе. В зависимости от полисахарида любую их комбинацию можно комбинировать последовательно.

    Структура соединяемых молекул определяет структуру и свойства получаемого полисахарида. Сложное взаимодействие между их гидроксильными группами (ОН), другими боковыми группами, конфигурациями молекул и задействованными ферментами влияет на получаемый в результате полисахарид.Полисахарид, используемый для хранения энергии, обеспечит легкий доступ к моносахаридам, сохраняя при этом компактную структуру. Полисахарид, используемый для поддержки, обычно представляет собой длинную цепь моносахаридов, которая действует как волокно. Многие волокна вместе образуют водородные связи между волокнами, которые укрепляют общую структуру материала, как показано на изображении ниже.

    Гликозидные связи между моносахаридами состоят из молекулы кислорода, соединяющей два углеродных кольца.Связь образуется, когда гидроксильная группа теряется из углерода одной молекулы, в то время как водород теряется из-за гидроксильной группы другого моносахарида. Углерод первой молекулы заменит кислород второй молекулы своим собственным, и образуется гликозидная связь. Поскольку две молекулы водорода и одна кислород выбрасываются, в результате реакции также образовалась молекула воды. Этот тип реакции называется реакцией дегидратации , поскольку вода удаляется из реагентов.

    Примеры полисахаридов

    Целлюлоза и хитин

    Целлюлоза и хитин являются структурными полисахаридами, которые состоят из многих тысяч мономеров глюкозы, объединенных в длинные волокна. Единственное различие между двумя полисахаридами - это боковые цепи, прикрепленные к углеродным кольцам моносахаридов. В хитине моносахариды глюкозы были модифицированы группой, содержащей больше углерода, азота и кислорода. Боковая цепь создает диполь, который увеличивает водородные связи.В то время как целлюлоза может создавать твердые структуры, такие как дерево, хитин может создавать даже более твердые структуры, такие как ракушечник, известняк и даже мрамор при сжатии.

    Оба полисахарида образуют длинные линейные цепи. Эти цепочки образуют длинные волокна, которые откладываются за пределами клеточной мембраны. Определенные белки и другие факторы помогают волокнам вплетаться в сложную форму, которая удерживается на месте водородными связями между боковыми цепями. Таким образом, простые молекулы глюкозы, которые когда-то использовались для хранения энергии, могут быть преобразованы в молекулы со структурной жесткостью.Единственная разница между структурными полисахаридами и запасными полисахаридами - это используемые моносахариды. При изменении конфигурации молекул глюкозы вместо структурного полисахарида молекула будет разветвляться и хранить гораздо больше связей в меньшем пространстве. Единственная разница между целлюлозой и крахмалом - это конфигурация используемой глюкозы.

    Гликоген и крахмал

    Вероятно, самые важные запасные полисахариды на планете, гликоген и крахмал, производятся животными и растениями соответственно.Эти полисахариды образуются из центральной начальной точки и спиралевидно направляются наружу из-за их сложной структуры ветвления. С помощью различных белков, которые прикрепляются к отдельным полисахаридам, большие разветвленные молекулы образуют гранул или кластеров. Это можно увидеть на изображении ниже молекул гликогена и связанных с ним белков, которые видны посередине.

    Когда молекула гликогена или крахмала расщепляется, ответственные ферменты начинаются на концах, наиболее удаленных от центра.Это важно, поскольку вы заметите, что из-за обширного ветвления есть только 2 начальные точки, но много концов. Это означает, что моносахариды можно быстро извлечь из полисахарида и использовать для получения энергии. Единственная разница между крахмалом и гликогеном - это количество ответвлений на молекулу. Это вызвано тем, что разные части моносахаридов образуют связи, и разные ферменты действуют на молекулы. В гликогене ветвь встречается примерно через каждые 12 остатков, в то время как в крахмале ветвь встречается только через каждые 30 остатков.

    • Моносахарид - Наименьшая единица молекул сахара или мономер сахара.
    • Мономер - единый объект, который можно объединить в более крупный объект или полимер.
    • Полимер - Включает белки, полисахариды и многие другие молекулы, состоящие из более мелких единиц, объединенных вместе.
    • Полипептид - Полимер мономеров аминокислот, также называемый белком.

    Викторина

    1.Если вы какое-то время не чистили зубы, вы можете заметить, что начинает накапливаться желтый налет. Часть налета состоит из декстранов или полисахаридов, которые бактерии используют для хранения энергии. Откуда бактерии берут моносахариды для создания этих полисахаридов?
    A. Они синтезируют их из солнечного света.
    B. Они создают их из своего генетического кода.
    C. Они собирают их из остатков еды, которые вы съели.

    Ответ на вопрос № 1

    C правильный.Каждый раз, когда вы принимаете немного, кусочки пищи застревают между зубами. В большинстве пищевых продуктов присутствуют моносахариды, которые могут питать бактерии и позволяют им накапливать энергию в декстранах и создавать зубной налет. Однако пищеварительный процесс начинается в слюне, и, пока пища остается во рту, она продолжает выделять моносахариды, которые способствуют росту бактерий. Вот почему так важно регулярно чистить зубы щеткой и нитью.

    2. Растения производят как крахмальную амилозу, так и структурную полимерную целлюлозу из единиц глюкозы.Большинство животных не могут переваривать целлюлозу. Даже жвачные животные, такие как крупный рогатый скот, не могут переваривать целлюлозу и полагаются на симбиотические внутренние организмы, чтобы разорвать связи целлюлозы. Однако все млекопитающие производят амилазу, фермент, который может расщеплять амилозу. Почему амилаза не может разорвать связи целлюлозы?
    A. Целлюлоза и амилоза структурно различаются, и амилаза не распознает целлюлозу.
    B. Гликозидные связи целлюлозы более прочны.
    С. Внеклеточный матрикс, созданный целлюлозой, не может быть разрушен.

    Ответ на вопрос № 2

    правильный. Хотя глюкоза используется для создания обеих молекул, используются разные конфигурации. В амилозе это вызывает плотный узор ветвления с открытыми точками, которые могут перевариваться амилазой. Амилаза специфически распознает амилозу и не может прикрепляться или разрывать связи целлюлозы. Отчасти это вызвано тем, что связи целлюлозы более прочны, а не гликозидные связи.Целлюлоза имеет ряд других связей, которые не наблюдаются в амилозе, которые находятся между боковыми цепями. Это также помогает ему сохранять форму, но его невозможно сломать. Коровы проводят много часов, пережевывая комок растительных волокон, медленно разрушая связи между молекулами целлюлозы.

    3. Гиалуронан - это молекула, обнаруженная в суставах позвоночных, которая обеспечивает поддержку, создавая желеобразную матрицу для амортизации костей. Гиалуронан создается из нескольких различных моносахаридов, связанных вместе в длинные цепи.Что из перечисленного описывает гиалуронан?
    1. Гомополисахарид
    2. Гетерополисахарид
    3. Полимер
    4. Мономер

    A. Все они
    B. 1, 3
    C. 2, 3

    Ответ на вопрос № 3

    C правильный. Гиалуронан - это полисахарид, состоящий из различных типов моносахаридов, что делает его гетерополисахаридом. Он также широко известен как полимер или молекула, состоящая из мономеров.В этом случае моносахариды являются мономерами.

    Определение полисахарида и примеры - Биологический онлайн-словарь


    Рецензент: Тодд Смит, доктор философии


    Определение полисахарида

    существительное
    множественное число: полисахариды
    pol · y · sac · cha · ride, pəɹals группа полимерных углеводов, образованная длинными цепями повторяющихся звеньев, связанных вместе гликозидными связями

    Терминология

    Этимологически термин полисахарид означает мультисахаридов .Сахарид относится к структуре единиц углеводов. Таким образом, полисахарид - это углевод, состоящий из многих сахаридов, то есть более десяти (моно) сахаридных единиц.

    Обзор

    Углеводы - это органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1: 2: 1. Они являются одним из основных классов биомолекул. Они являются важным источником энергии. Они также служат конструктивными элементами. Как питательные вещества их можно разделить на две основные группы: простых углеводов и сложных углеводов .Простые углеводы, иногда называемые просто , сахар , легко усваиваются и служат быстрым источником энергии. Сложные углеводы (такие как целлюлоза, крахмал, хитин и гликоген) - это те углеводы, которым требуется больше времени для переваривания и метаболизма. Они часто богаты клетчаткой и, в отличие от простых углеводов, с меньшей вероятностью вызывают скачки уровня сахара в крови.

    Характеристики полисахаридов

    Полисахариды характеризуются следующими химическими свойствами: (1) несладкий на вкус, (2) многие из которых нерастворимы в воде, (3) не образуют кристаллов при сушке, (4) компактны и не осмотически активен внутри клеток, (5) можно экстрагировать с образованием белого порошка, и (6) общая химическая формула C x (H 2 O) y .

    Полисахариды состоят из водорода, углерода и кислорода, как и другие формы углеводов. Отношение атомов водорода к атомам кислорода часто составляет 2: 1, поэтому их также называют гидратами углерода . Общая химическая формула полисахаридов: (C 6 H 10 O 5 ) n . Из-за наличия углерода и ковалентных связей C-C и C-H они считаются органическими соединениями, подобными другим углеводам.

    Полисахариды отличаются от олигосахаридов и дисахаридов в зависимости от количества присутствующих моносахаридных единиц. Дисахариды состоят всего из двух моносахаридов. Олигосахариды содержат более двух моносахаридов. Термин олигосахарид обычно используется для описания относительно более коротких цепей, чем полисахариды. Полисахариды представляют собой тип биологических макромолекул, состоящих из нескольких моносахаридных единиц.

    Существуют различные формы полисахаридов. Их структура варьируется от простых линейных до более сложных, сильно разветвленных форм.Многие из них разнородны . В зависимости от состава они могут быть аморфными или водонерастворимыми .

    Дегидратационный синтез

    Химический процесс соединения моносахаридных единиц называется дегидратационным синтезом , поскольку он приводит к выделению воды в качестве побочного продукта. Одним из способов синтеза полисахарида является реакция конденсации , поскольку она включает соединение субъединиц с образованием конденсированного соединения с сопутствующим высвобождением или потерей воды.

    Гидролиз

    Гидролиз - это процесс превращения полисахарида в простые моносахаридные компоненты. В то время как реакция конденсации включает удаление воды, гидролиз использует молекулу воды. Процесс превращения полисахаридов в моносахариды, в частности, называется осахариванием .
    У человека углеводы (кроме моносахаридов) перевариваются посредством ряда ферментативных реакций. Эти ферменты представляют собой амилазу слюны , панкреатическую амилазу и мальтазу .Амилаза слюны воздействует на крахмал и расщепляет его до мальтозы. Следующим участком переваривания углеводов будет тонкий кишечник. Желудок не участвует в переваривании углеводов, поскольку желудочный сок подавляет активность амилазы слюны. Таким образом, следующей фазой переваривания углеводов станет тонкий кишечник.
    Когда частично переваренные углеводы достигают тонкой кишки, поджелудочная железа выделяет сок поджелудочной железы, который включает амилазу поджелудочной железы .Этот фермент действует на частично переваренные углеводы, расщепляя их на простые сахара. Кайма тонкой кишки высвобождает пищеварительные ферменты, такие как изомальтаза , мальтаза , сукраза и лактаза . Изомальтаза расщепляет полисахариды по альфа-1-6 связям и превращает альфа-предельный декстрин в мальтозу. Мальтаза расщепляет мальтозу (дисахарид) на две единицы глюкозы. Сахараза и лактаза расщепляют сахарозу и лактозу, соответственно, на моносахаридные составляющие.Эпителиальные клетки щеточной каймы тонкой кишки поглощают моносахариды. Глюкоза и галактоза попадают внутрь кишечной клетки (энтероцита) посредством активного транспорта с использованием переносчиков глюкозы (GluT). Фруктоза также поглощается с помощью GluT, но вид транспорта еще не ясен (активный или пассивный). Энтероциты высвобождают моносахариды в капилляры посредством пассивного транспорта (в частности, посредством облегченной диффузии). Затем простые сахара переносятся из кровотока в клетки других тканей, особенно в печень.Глюкоза в крови может использоваться организмом для производства АТФ. В противном случае он транспортируется в печень вместе с галактозой и фруктозой (которые в значительной степени превращаются в глюкозу) для хранения в виде гликогена.
    Остальные углеводы, не всасываемые тонкой кишкой, попадают в толстую кишку. Флора кишечника в толстой кишке метаболизирует их анаэробно (например, ферментация). Таким образом, это приводит к образованию газов (например, водорода, CO 2 и метана) и жирных кислот, таких как ацетат и бутират, которые немедленно метаболизируются организмом.Газы, в свою очередь, выводятся путем выдоха, отрыжки ( отрыжка, ) или метеоризма.

    Гликогенез

    Гликогенез - это метаболический процесс производства гликогена из глюкозы для хранения. Процесс происходит в основном в клетках печени и мышц в ответ на высокий уровень глюкозы в кровотоке. Короткие полимеры глюкозы, особенно экзогенной глюкозы , превращаются в длинные полимеры, которые хранятся внутри клеток. Когда организму требуется метаболическая энергия, гликоген расщепляется на субъединицы глюкозы в процессе гликогенолиза .Таким образом, гликогенез - это процесс, противоположный гликогенолизу.

    Гликогенолиз

    Гликогенолиз - это процесс расщепления накопленного гликогена в печени, чтобы глюкоза могла быть произведена для использования в энергетическом обмене. Накопленный в клетках печени гликоген расщепляется на предшественники глюкозы. Отдельная молекула глюкозы отделяется от гликогена и превращается в глюкозо-1-фосфат , который, в свою очередь, превращается в глюкозо-6-фосфат , который может вступать в гликолиз.

    Гликозилирование

    Подобно олигосахаридам, некоторые полисахариды могут служить в качестве гликанов в определенных гликоконъюгатах. Однако олигосахариды чаще являются углеводным компонентом, чем полисахариды. Гликозилирование - это процесс, при котором гликан ферментативно соединяется с белком, липидом или другой органической молекулой. Поэтапные процессы гликозилирования различаются в зависимости от типа гликозилирования. Например, N -связанное гликозилирование - это когда гликан присоединен к атому азота аспарагина или остатку аргинина в белке.И наоборот, гликозилирование с O -связями представляет собой процесс, в котором гликаны с O -связями присоединяются к гидроксильному кислороду сериновых, треониновых, тирозиновых, гидроксилизиновых или гидроксипролиновых боковых цепей белка. Это также может быть процесс, в котором гликаны, связанные с O , присоединяются к кислороду липидов. Существуют и другие формы гликозилирования, такие как C -связанный (т.е. гликан, связанный с углеродом), P -связанный (то есть гликан с фосфором) и S -связанный (гликан с серой).

    Классификация полисахаридов

    Полисахариды могут быть гомополисахаридом или гетерополисахаридом в зависимости от их моносахаридных компонентов. Гомополисахарид (также называемый гомогликаном) состоит только из одного типа моносахарида, тогда как гетерополисахарид (также называемый гетерогликаном) состоит из различных типов моносахаридов.
    В зависимости от их функции полисахариды можно классифицировать как хранящих или структурных полисахаридов.Полисахариды для хранения - это те, которые используются для хранения. Например, растения хранят глюкозу в виде крахмала. Животные хранят простые сахара в виде гликогена. Структурные полисахариды - это углеводы, которые играют структурную роль. У растений есть целлюлозы, которые представляют собой полимеры повторяющихся единиц глюкозы, соединенных бета-связями. Некоторые животные производят хитин, который служит структурным компонентом, например, экзоскелета.

    Примеры полисахаридов

    Обычными примерами полисахаридов являются целлюлоза, крахмал, гликоген и хитин. Целлюлоза представляет собой полисахарид, состоящий из линейной цепи β (1 → 4) связанных звеньев D-глюкозы: (C 6 H 10 O 5 ) n . Крахмал представляет собой полисахаридный углевод (C 6 H 10 O 5 ) n, состоящий из большого количества моносахаридных единиц глюкозы, соединенных вместе гликозидными связями, особенно в семенах, луковицах и клубнях. Гликоген представляет собой разветвленный полимер глюкозы, который в основном вырабатывается в клетках печени и мышц и функционирует как вторичное долгосрочное хранилище энергии в клетках животных. Хитин представляет собой полимер азотсодержащего полисахарида (C 8 H 13 O 5 N) n, оказывающий прочное защитное покрытие или структурную опору для некоторых организмов. Он составляет клеточные стенки грибов и экзоскелет насекомых. Другими примерами дисахаридов являются каллоза, хризоламинарин, ксилан, маннан, фукоидан, галактоманнан, арабиноксилан.

    Биологическое значение

    Полисахариды, как и другие углеводы, являются основным источником энергии и, следовательно, одним из основных диетических компонентов.Животные потребляют их, чтобы получить моносахариды, которые они могут использовать для синтеза АТФ. АТФ - это химическая энергия, синтезируемая биологическим путем посредством аэробного и анаэробного дыхания. Глюкоза является наиболее распространенной формой моносахарида, которую клетка использует для синтеза АТФ посредством фосфорилирования на уровне субстрата (гликолиза) и / или окислительного фосфорилирования (включая окислительно-восстановительные реакции и хемиосмос). А одним из источников глюкозы является углеводная диета. Однако слишком много углеводов в рационе может привести к проблемам со здоровьем.Постоянно высокий уровень сахара в крови может в конечном итоге привести к сахарному диабету. Кишечнику также потребуется приложить больше усилий, чтобы их переваривать. Например, слишком много фруктозы может привести к нарушению всасывания в тонком кишечнике. Когда это происходит, неабсорбированная фруктоза, транспортируемая в толстую кишку, может быть использована в ферментации флорой толстого кишечника. Это может вызвать желудочно-кишечные боли, диарею, метеоризм или вздутие живота.
    Растения хранят избыток глюкозы в виде крахмала. Таким образом, есть растения, которые собирают, чтобы использовать крахмал для приготовления пищи и в промышленных целях.Животные хранят углеводы в форме гликогена, поэтому, когда организму требуется больше глюкозы, глюкоза может быть взята из этого резерва посредством процесса гликогенолиза . Полисахариды также важны для живых организмов, поскольку они служат структурным компонентом биологических структур, таких как целлюлоза и хитин. Растительную целлюлозу собирают для разнообразного использования в промышленности.

    Этимология

    • Древнегреческий πολύς ( polús , что означает «много») + сахарид

    Синонимы

    • полисахароза
    • полисахарид
    • 0002

    Примечания

    Более подробную информацию об углеводах и их роли в нашем рационе можно найти в учебнике по биологии «Сбалансированная диета - углеводы и жиры».


    © Биология онлайн. Контент предоставлен и модерируется онлайн-редакторами биологии


    B1. Полисахариды - Biology LibreTexts

    Они содержат много моносахаридов в гликозидных связях и могут содержать много ответвлений. Они служат либо структурными компонентами, либо молекулами-накопителями энергии. Наиболее распространенными полисахаридами, состоящими из отдельных моносахаридов, являются:

    • крахмал (содержится в растениях). Это полимер Glc, связанный в основной цепи через 1-> 4 звена с 1-> 6 разветвлениями.Амилоза - это крахмал без ответвлений, в то время как амилопектин имеет ответвления. Гранулы крахмала состоят примерно из 20% амилозы и 80% амилопектина.
    • гликоген, основное хранилище СНО у животных. Гликоген в мышцах и печени состоит из остатков Glc в 1-> 4 звеньях с множеством разветвлений 1-> 6 (намного больше ветвей, чем в крахмале). Полимер синтезируется на белковом праймере, называемом гликогенином (G), и имеет структуру, показанную ниже (в которой показаны только 5 колец структуры вместо фактических 12.(Мелендес-Хевиа и др.)
    • декстран представляет собой разветвленный полимер глюкозы в 1-> 6 звеньях с 1-> 4 разветвлениями и используется в шариках для хроматографии на сефадексе.


    • Целлюлоза, структурный полимер Glc в растениях, состоит из b 1-> 4 звеньев. Он удерживается вместе внутри- и межцепочечными водородными связями. Это самая распространенная биологическая молекула в природе.
    • Хитин
    • , основное вещество экзоскелета антроподов и моллюсков, представляет собой связанный b 1-> 4 полимер GlcNAc.

    Основные химические структуры этих гомополимеров показаны ниже.

    Гомополисахариды в конформации стульев

    Glc b (1-4) Ссылка Glc

    Имеет большой химический смысл хранить остатки Glc в виде гликогена или крахмала, который представляет собой одну большую молекулу. Обзор коллигативных свойств проинформирует вас о том, что если бы весь Glc хранился в виде моносахарида, была бы обнаружена большая разница осмотического давления между внешней и внутренней частью клетки.Более разумно, чтобы гликоген существовал в виде многоразветвленного линейного полимера. Когда необходим Glc, он отщепляет по одному остатку от всех ответвлений (на невосстанавливающих концах), образуя большое количество свободного Glc за короткое время.

    Угол

    Phi / Psi также может быть описан для основной цепи крахмал / гликоген (вокруг ацеталя O) способом, сравнимым с таковым для белков (вокруг альфа-углерода). Угол кручения описывает вращение вокруг связи C1-O ацетального звена, в то время как угол psi описывает вращение вокруг связи O-C4 того же ацетального звена, при этом кольцо глюкопиранозы рассматривается как жесткий вращатель (так же, как 6 атомов в плоском звене пептидной связи).Наиболее распространенная форма полимера Glcn возникает, когда гликозидная связь b1-> 4 (как в целлюлозе), которая образует линейные цепи. Связанная 1-> 4 основная цепь гликогена и крахмала заставляет цепь поворачиваться и образовывать большую спираль, в которую может поместиться йод (или I3-), который превращает крахмал в пурпурный.

    Размеров:

    Смоль: гликоген | Jsmol: Амилоза | Смол: Амилоза-2 | Jsmol: Амилопектин с I3- | Jsmol: Амилопектин | Jsmol: целлюлоза

    Многие полисахариды состоят из повторяющихся дисахаридных единиц.Агароза, полимер дисахаридного повтора (1 -> 3) -β-D-галактопираноза- (1 -> 4) -3,6-ангидро-α-L-галактопираноза, часто используется для гелеобразного твердого вещества. фаза для электрофореза нуклеиновой кислоты и как компонент хроматографических шариков. Основной класс полисахаридов с диссахаридными повторами включает следующие гликозаминогликаны (ГАГ), все из которых содержат один аминосахар в повторе и в которых один или оба сахара содержат отрицательно заряженные сульфатные или карбоксильные группы. Степень и положение сульфатирования широко варьируются между ГАГ и внутри них.

    гиалуроновая кислота, полимер глюкуроната (b 1-> 3) GlcNAc: водорастворимый, в синовиальной жидкости; каркас для белка прикрепления и GAG

    дерматансульфат, L-идуронат (b 1-> 3) GalNAc-4-сульфат

    кератансульфат, D-Gal (b 1-> 4) GlcNAc-6-сульфат

    хондротинсульфат, D-глюкуронат (b 1-> 3) GalNAc-4 или 6-сульфат

    гепарин - D-глюкуронат-2-сульфат (a 1-> 4) GlcNSulfo-6-sulfate

    ГАГ обнаружены в стекловидном теле глаза и синовиальной жидкости суставов, а также в соединительной ткани, такой как сухожилия, хрящи и т. Д., А также в коже.Они находятся во внеклеточном матриксе и часто ковалентно прикрепляются к белкам с образованием протеогликанов.

    Рисунок: Гликозаминогликаны

    Джмоль: гепарин

    Новая визуальная номенклатура для гликобиологии

    Консорциум функциональной гликомики (2005) предложил новую символическую номенклатуру углеводов, в которой моносахариды обозначаются определенными цветными геометрическими фигурами.

    Рисунок: Символическая номенклатура CHO

    Эта номенклатура была недавно обновлена ​​в Приложении 1B Основы гликобиологии, 3-е издание (Glycobiology 25 (12): 1323-1324, 2015.DOI: 10,1093 / гликоб / cwv091 (PMID 26543186)

    Авторы и авторство

    полисахаридов - обзор | ScienceDirect Topics

    Другие свойства CPS

    CPS обычно длиннее, чем полисахариды O-антигена (O-PS) липополисахаридов (LPS) у грамотрицательных бактерий [14]. В отличие от O-PS (обычно 10–20 кДа), CPS могут иметь размер до 100 кДа на цепь. У некоторых грамотрицательных бактерий существуют две физически различные формы ЛПС с одинаковой первичной структурой: один О-ПС с короткой длиной цепи (до 20 кДа), а другой - с длинной цепью (около 100 кДа).В E. coli O111 длинноцепочечный ЛПС выходит за пределы бактериальной поверхности и функционально ведет себя как типичная капсула [57,58]. Точно так же O-PS длинноцепочечного LPS в Proteus vulgaris O19 и O57 считается капсулой [59–61].

    У грамотрицательных бактерий одни и те же полисахаридные структуры могут отображаться либо как CPS (K-антиген), либо как O-PS (O-антиген). K87 CPS из E . coli O8: K87 и O32 LPS из E . coli O32 имеют идентичную структуру [62].

    У одного вида бактерий разные капсулы распределяются между разными изолятами с неравномерной частотой. В то время как CPS E. coli групп 1 и 4 обнаруживаются только в ограниченном количестве групп O, особенно в O8 и O9, капсулы групп 2 и 3 встречаются во многих группах O [20]. Аналогично, N. meningitidis имеет 13 серогрупп CPS, но практически все случаи заболевания у людей вызываются шестью серогруппами (A, B, C, Y, W135 и X) [23].Наконец, большинство из изолятов S. pneumoniae , связанных с инвазивным пневмококковым заболеванием у детей, ограничены семью типами капсул до введения конъюгированной вакцины ЦВС7 [63]. Широкое использование конъюгированной вакцины ЦВС7 значительно уменьшило штаммы, экспрессирующие CPS, охватываемые вакциной, но тип 19A и другие так называемые «невакцинные типы» стали более заметными в клинических изолятах инвазивного пневмококкового заболевания [64]. Эти наблюдения подразумевают, что преобладание определенного типа CSP внутри вида зависит от условий окружающей среды, таких как температура и иммунитет хозяина.

    Производство разных капсул одного вида может регулироваться по-разному. В E. coli капсулы группы 2 производятся при 37 ° C, но не при 20 ° C. Напротив, колановая кислота (антиген M) синтезируется при 20 ° C, но не при 37 ° C. CPS групп 1, 3 и 4 не имеют терморегуляции [20,65].

    Как показано на рисунке 3.2, CPS грамположительных бактерий имеют структурное сходство. Они варьируются от линейных повторов двух сахаров (например, CPS типа 3 из S.pneumoniae и гиалуроновой кислоты (НА) S. pyogenes ) до очень сложных повторов множественных сахаров с боковыми цепями (например, CPS типа II для S. pneumoniae и CPS типа III для S. agalactiae ) [27, 55]. Интересным исключением является то, что все девять современных CPS S. agalactiae имеют концевой остаток сиаловой кислоты в боковой цепи. Фактически, присутствие остатков сиаловой кислоты является единственным структурным различием между CPS S. agalactiae типа III и типом 14 S.pneumoniae (без концевой сиаловой кислоты). Структурное сходство между CPS отражается в локусах CPS соответствующих бактерий (см. Рис. 3.3).

    Рисунок 3.3. Организация генов биосинтеза капсул у избранных патогенов. Генетическое расположение локусов капсулы доступно в других источниках: Escherichia coli [20], Staphylococcus aureus type 5 [42,43], Streptococcus pneumoniae type 2 [66], Streptococcus pyogenes HA [30], Bacillus anthracis PGA [34,41].Гены нарисованы не в масштабе.

    В различной степени многие CPS являются иммуногенными для млекопитающих-хозяев, что является основой вакцин на основе CPS [14]. Иммуногенность также является давлением отбора, которое определяет структурное и иммунологическое разнообразие CPS в инкапсулированных бактериях. Например, E. coli продуцирует не менее 83 типов различных CPS (K-антигенов), которые разделены на четыре капсульные группы (таблица 3.2) [20]. Точно так же, по крайней мере, 94 различных CPS (серотипа) были зарегистрированы для S.pneumoniae [27,28,66]. Эти различия обычно используются для идентификации различных штаммов (серотипирование) внутри одного и того же вида. Напротив, все инкапсулированные изоляты B. anthracis и S. pyogenes (стрептококк группы А) продуцируют одинаковые капсулы, состоящие из PGA и HA, соответственно [30,34]. Столь высокая консервативность может быть объяснена низкой иммуногенностью PGA и HA у млекопитающих.

    Таблица 3.2. Классификация Escherichia coli Капсулы

    905
    Характеристика Группа
    Текущая группа 1 2 3 4
    905 905 905 905 905 IA группа 66 I / II или III IB (капсулы с антигеном O)
    Экспрессируется в группах O O8, O9, O20, O101 Многие Многие Часто O8, O9, но не всегда
    Концевой липидный фрагмент Липид-A-ядро в K LPS ; неизвестно для CPS Phosphatidyl-Kdo Phosphatidyl-Kdo? Липид-А-ядро в K LPS ; неизвестно для CPS
    Рост цепи на Редукционный конец Невосстановительный конец Невосстановительный конец? Восстановительный конец
    Способ полимеризации Wzy-зависимый ABC-транспортер-зависимый ABC-транспортер-зависимый? Wzy-зависимый
    Белки транслокации Wzx (PST) Система ABC-2 Система ABC-2? Wzx (PST)
    Транспортные белки Wza, Wzc KpsD, KpsE KpsD, KpsE? Неизвестно
    Генный локус / близко к cps около his kps около serA kps около serA

    0 serA

    0
    Выражение ниже 20 ° C Да Нет Да Да
    Модель Система CPS K30 K1, K5 K10, K54 Klebsiella Neisseria, Haemophilus Neisseria, Haemophilus Neisseria , многие роды

    Polys. Типы, определение, структура, продукты питания

    Введение

    Полисахариды - это большие биологические молекулы, которые принадлежат к категории углеводов.Это биологические полимеры, состоящие из сотен или тысяч моносахаридных субъединиц, связанных гликозидными связями.

    Согласно определению, полисахариды - это углеводы, которые содержат более десяти моносахаридных субъединиц. При разложении они дают отдельные моносахариды.

    Обычно встречающиеся полисахариды - это крахмал, гликоген, целлюлоза и гемицеллюлоза. В этом разделе примечаний мы попытаемся понять структуру, свойства и функции полисахаридов, используя эти примеры.

    Крахмал

    Это обычный запасной полисахарид, присутствующий в растениях. Он также известен как амилум.

    Структура

    Крахмал - это полисахарид, состоящий из субъединиц глюкозы, связанных гликозидными связями. Субъединицы глюкозы объединяются с образованием двух полимерных компонентов, которые вместе образуют крахмал. Эти полимерные компоненты крахмала различаются по своей структуре и свойствам. Это включает;

    Амилоза

    Амилоза составляет около 20-30% от общего количества крахмала.Структура и свойства амилозы указаны ниже.

    Структура

    Амилоза состоит из длинных цепей молекул глюкозы, связанных вместе через альфа-1-4 гликозидные связи. Это означает, что все молекулы глюкозы в длинных цепочках находятся в альфа-ориентации, причем первый углерод одной молекулы присоединен к четвертому атому следующей молекулы через гликозидные связи. Количество субъединиц глюкозы колеблется от 300 до 3000 и даже больше.

    Длинная цепь амилозы может складываться сама по себе или связываться с другими гидрофобными соединениями.

    Когда цепочка амилозы складывается сама по себе, образуется спиралевидная структура, известная как спираль. Форма спирали поддерживается за счет водородных связей между атомами водорода и гидроксильными группами молекул глюкозы.

    Цепь амилозы также может связывать гидрофобные молекулы с помощью водородных связей. Таким образом амилоза связывается с амилопектином в крахмале.

    Свойства

    Амилозный компонент крахмала имеет следующие свойства;

    • Он нерастворим в холодной воде
    • Он более устойчив к перевариванию благодаря спиральной спиральной структуре
    • Он ограничивает проникновение воды в крахмал
    • Он показывает очень ограниченное разветвление или совсем не разветвляется
    • Он дает темно-синий / черный цвет с раствором йода

    Амилопектин

    Амилопектин составляет около 70-80% от общего количества крахмала.Его структура и свойства обсуждаются ниже.

    Структура

    Амилопектин также представляет собой полимер молекул глюкозы, связанных вместе альфа-1-4 гликозидными связями, как и амилоза.

    Основное различие между структурой амилозы и амилопектина заключается в разветвлении. Амилопектиновый компонент крахмала демонстрирует обширное разветвление.

    Ветвь отрывается от исходной цепи молекул глюкозы через каждые 24–30 субъединиц. Молекула глюкозы в каждой точке разветвления присоединена к исходной цепи через альфа-1-6 гликозидную связь.остальные субъединицы глюкозы в ответвлении присоединены через те же альфа 1-4 гликозидные связи, что и в исходной цепи. Каждая полисахаридная ветвь амилопектина также содержит от 24 до 30 субъединиц глюкозы.

    Свойства

    Свойства амилопектина также отличаются от амилозы.

    • Растворим как в горячей, так и в холодной воде.
    • Не сопротивляется перевариванию.
    • Обладает обширным разветвлением.
    • Придает красновато-коричневый цвет с раствором йода.

    Оба эти компонента соединяются вместе с образованием крахмала.

    Источники

    Крахмал - главный запасной углевод в растениях. Они хранят глюкозу в виде гранул крахмала. Он присутствует в зернах, корнях, клубнях, фруктах и ​​т. Д.

    Synthesis

    Растения синтезируют крахмал из молекул глюкозы, которые образуются в процессе фотосинтеза. Гликозидная связь альфа 1-4 образуется между молекулами глюкозы ферментом синтазы крахмала. Другой фермент, называемый ферментом разветвления крахмала, добавляет гликозидную связь альфа 1-6 в точках ветвления.Во всем этом процессе используется энергия в виде АТФ.

    Распад

    Крахмал подвергается гидролизу с образованием молекул глюкозы. В пищеварительной системе человека крахмал переваривается ферментом амилазой на более мелкие молекулы. Он дает молекулы мальтозы и глюкозы. Мальтоза дополнительно переваривается мальтазой с образованием глюкозы.

    Использование

    Ниже приведены виды использования крахмала;

    • Это основной источник углеводов для человека и других животных. Он присутствует в нашем ежедневном рационе в виде хлеба, риса, картофеля, кукурузы и т. Д.
    • Используется в кондитерских изделиях и хлебобулочных изделиях для изготовления блинов, круп, лапши, макарон, тортильи и т. Д.
    • Используется в производстве напитков для изготовления солода.

    Гликоген

    Гликоген является запасным полисахаридом у животных. Он также известен как животный крахмал.

    Структура

    Гликоген - разветвленный полимер молекул глюкозы. Его структура аналогична амилопектину. Отдельные молекулы глюкозы в цепи связаны через альфа-1-4 гликозидные связи.Ветвление происходит через каждые 8–12 субъединиц, при этом каждая новая ветвь содержит 8–12 молекул глюкозы. Каждая ветвь связана с основной цепью через альфа-1-6 гликозидную связь. Все молекулы глюкозы имеют альфа-ориентацию. Каждая ветвь имеет на конце свободную молекулу глюкозы, известную как восстанавливающий конец.

    Молекулы гликогена расположены в виде гранул. Эти гранулы имеют в своей основе белок, известный как белок гликогенин.

    Свойства

    • Это аморфное твердое вещество
    • Растворим в воде
    • Легко усваивается в пищеварительном тракте человека
    • Придает красный цвет с раствором йода

    Источники

    Гликоген животного происхождения .Люди и другие животные хранят глюкозу в форме гликогена. Он в большом количестве присутствует в мышцах и печени животных. Однако в небольших количествах он присутствует во всех клетках животных.

    Синтез

    Гликоген синтезируется в нашем организме в процессе, известном как гликогенез. Это энергоемкий процесс, при котором дополнительные молекулы глюкозы в клетках хранятся в форме гликогена.

    Фермент, называемый гликогенсинтазой, создает альфа-1-4 гликозидные связи между молекулами глюкозы, образуя прямые цепи глюкозы.Другой фермент, называемый ферментом разветвления гликогена, удаляет цепь из шести-семи молекул глюкозы с восстанавливающего конца исходной цепи и добавляет эту цепь к невосстанавливающей молекуле глюкозы посредством альфа-1-6 гликозидной связи. Новые молекулы глюкозы добавляются к восстанавливающим концам обоих концов, и процесс повторяется.

    Помните, что конец цепи, содержащей последнюю добавленную молекулу глюкозы, называется восстанавливающим концом.

    Распад

    Распад гликогена происходит в процессе, известном как гликогенолиз.Процесс начинается на невосстанавливающем конце цепочки. Это означает, что молекула глюкозы, добавленная в начале процесса, расщепляется первой. Фермент, участвующий в этом процессе, известен как гликогенфосфорилаза. Этот фермент расщепляет альфа-1-4 гликозидные связи и высвобождает молекулы глюкозы в форме глюкозо-1-фосфата.

    Для разрыва альфа-1-6 гликозидных связей необходим специальный фермент, известный как фермент разветвления гликогена.

    Важность

    • Гликоген - это самый распространенный полисахарид, присутствующий в организме животных.
    • Дополнительная глюкоза хранится в клетках животных в виде гликогена.
    • Обеспечивает организм энергией во время истощения глюкозы.
    • Тяжелая гипогликемия и другие метаболические нарушения могут возникать у людей, если гликоген не вырабатывается или не разлагается в нашем организме эффективно.

    Целлюлоза

    Это самый распространенный полисахарид, присутствующий в природе. Целлюлоза - это структурный полисахарид, который присутствует только в растениях. Его нет в клетках животных.

    Структура

    Подобно двум другим полисахаридам, рассмотренным выше, целлюлоза также состоит из субъединиц глюкозы. Однако он отличается в отношении гликозидных связей, присутствующих среди субъединиц глюкозы.

    В целлюлозе субъединицы глюкозы связаны друг с другом через бета-1-4 гликозидные связи. Все молекулы глюкозы в целлюлозе имеют бета-ориентацию, что означает, что группы ОН аномерных атомов углерода (углеродное число 1) ориентированы вверх.

    Для образования бета-1-4 гликозидных связей, последовательные молекулы глюкозы должны быть расположены напротив друг друга, потому что группа ОН на углероде 1 находится над кольцом, а группа на углероде 4 - ниже кольца.Таким образом, каждая вторая молекула глюкозы в структуре глюкозы перевернута на 180 градусов.

    В отличие от крахмала и гликогена, цепи субъединиц глюкозы не имеют разветвлений в целлюлозе. Цепи глюкозы также не образуют кольца или спиральной структуры. Скорее, эти цепи расположены параллельно друг другу в целлюлозе.

    Цепи глюкозы в целлюлозе удерживаются бок о бок за счет водородных связей, которые образуются между атомами водорода и многочисленными гидроксильными группами, присоединенными к каждому атому углерода глюкозы.Таким образом, эти цепи из прочных микрофибрилл внутри целлюлозы. В живой структуре эти микрофибриллы целлюлозы расположены в виде полисахаридной матрицы.

    Свойства

    Ниже приведены свойства целлюлозы;

    • Безвкусное кристаллическое твердое вещество
    • Не растворяется в воде
    • Не усваивается в организме человека
    • Не дает никакого цвета с раствором йода
    • Волокна целлюлозы обладают очень высокой прочностью на разрыв.Прочность на разрыв целлюлозных волокон почти равна прочности стальных волокон.

    Источники

    Целлюлоза - это полисахарид, который присутствует в клеточных стенках растений. Люди потребляют целлюлозу в виде зеленых листовых овощей, богатых клетчаткой. Он также присутствует в клеточных стенках водорослей и некоторых грибов. Целлюлоза также входит в состав биопленок, выделяемых некоторыми бактериями.

    Разложение

    Как указано в свойствах, люди не могут переваривать целлюлозу.У нас нет фермента, необходимого для разрыва гликозидной связи бета-1-4 между двумя молекулами глюкозы. Таким образом, клетчатка, которую мы потребляем в виде зеленолистных растений, выводится с калом без переваривания.

    Однако целлюлоза может перевариваться травоядными животными, такими как коровы, лошади, овцы, козы и т. Д., Поскольку симбиотические бактерии у этих животных выделяют фермент, который может разрушать бета-1-4 гликозидные связи.

    Важность

    • Придает прочность клеточным стенкам растений.
    • Укрепляет листья, стебли и ветви растений.
    • Позволяет клеткам выдерживать давление жидкости в цитоплазме. По этой причине клетки растений не лопаются при помещении в гипертонический раствор.
    • Он используется в промышленности для изготовления бумажных изделий, таких как бумага, картон, картон и т. Д.
    • Он используется в качестве стационарной фазы для тонкослойной хроматографии в научных лабораториях.
    • Производные целлюлозы используются в фармацевтической промышленности в качестве стабилизаторов.
    • Также используется как слабительное.

    Гемицеллюлоза

    Гемицеллюлоза - еще один важный полисахарид, присутствующий в клеточных стенках растений. Это гетерополимер, что означает, что он состоит из более чем одного типа моносахаридных субъединиц.

    Помимо глюкозы, он также содержит арабинозу, ксилозу, маннозу, галактозу и некоторые другие моносахариды.

    Гемицеллюлоза представляет собой аморфное твердое вещество, имеющее более короткую длину цепи по сравнению с целлюлозой.Он также показывает разветвление цепей.

    Не устойчив к гидролизу. Он может давать моносахаридные субъединицы даже в разбавленных кислых или основных растворах.

    Его основная функция - сшивать микрофибриллы, состоящие из целлюлозы и гликопротеинов.

    Резюме

    Полисахариды - это биополимеры, состоящие из повторяющихся моносахаридных субъединиц.

    Они сильно различаются по своей структуре, свойствам и функциям.

    Важные полисахариды включают крахмал, гликоген, целлюлозу и гемицеллюлозу.

    Все полисахариды - невосстанавливающие сахара.

    Крахмал - это запасной полисахарид в растениях, состоящий из двух компонентов, амилозы и амилопектина.

    • Амилоза имеет ограниченное разветвление и более устойчива к перевариванию.
    • Амилопектин демонстрирует обильное разветвление и легко гидролизуется.

    Крахмал является основным источником углеводов для животных, поскольку он присутствует во всех основных продуктах питания.

    Гликоген - это запасной полисахарид у животных, состоящий из цепей глюкозы, которые разветвляются через каждые 8–12 субъединиц.

    • Он в основном вырабатывается в печени и мышцах в процессе гликогенеза.
    • Встречается только у животных.
    • Предотвращает гипогликемию и обеспечивает организм энергией тогда, когда это больше всего необходимо.

    Целлюлоза - это структурный полисахарид, присутствующий в стенках растительных клеток.

    • Длинные цепи молекул глюкозы в целлюлозе образуют микрофибриллы, которые обеспечивают прочность растительным клеткам.
    • Не усваивается человеком.
    • Целлюлоза также используется в бумажной и фармацевтической промышленности.
    • Он также используется в научных лабораториях.

    Гемицеллюлоза - еще один полисахарид, присутствующий в клеточных стенках растений.

    • Это гетерополимер, состоящий из различных моносахаридов.
    • Состоит из небольших цепочек с разветвлением.
    • Его функция заключается в сшивании микрофибрилл в стенках растительных клеток.

    Ссылки

    1. Matthews, C.E .; К. Э. Ван Холде; К. Г. Ахерн (1999) Биохимия. 3-е издание. Бенджамин Каммингс. ISBN 0-8053-3066-6
    2. Н.А. Кэмпбелл (1996) Биология (4-е издание). Бенджамин Каммингс, штат Нью-Йорк. с.23 ISBN 0-8053-1957-3
    3. Анатомия и физиология. Саладин, Кеннет С. Макгроу-Хилл, 2007.
    4. «Животный крахмал» . Мерриам Вебстер. Проверено 11 мая 2014 г.

    Структура и примеры полисахаридов - Примечания | Easy Biology Class

    Что такое полисахариды?

    Углеводы , содержащие более 20 моносахаридных единиц , называются полисахаридами.Большинство углеводов в природе встречается в виде полисахаридов. Обычно полисахариды содержат сотни или тысячи моносахаридных единиц. Моносахаридные звенья соединены характерными гликозидными связями. В этом посте мы обсудим структуру, классификацию и примеры полисахаридов.

    Оглавление
    $. Классификация углеводов
    $. Примеры
    @. Целлюлоза
    @. Крахмал
    @. Гликоген
    @. Хитин
    @. Пептидогликан
    @. Инулин
    @. Arabinoxylans
    @. Гликозаминогликаны
    $. Почему клетки предпочитают полисахариды в качестве формы хранения продуктов питания

    Классификация полисахаридов

    Ø Некоторые полисахариды представляют собой линейные цепи (целлюлоза), а другие - разветвленные (гликоген, крахмал). Крахмал, гликоген и целлюлоза состоят из моносахаридной единицы - D-глюкозы.Термин гликаны используется для обозначения полимеров углеводов среднего и большого размера.

    Ø Полисахариды различаются по:

    $ Состав (мономерные звенья)

    $ Тип (ы) гликозидной связи

    $ Длина цепи

    $ Схема разветвления

    Ø Полисахариды можно разделить на ДВА класса по функция:

    $ Хранение полисахаридов (Крахмал в растениях, Гликоген в животных)

    $ Структурные полисахариды (Целлюлоза в растениях, Хитин в насекомых)

    Ø Полисахариды делятся на две группы в зависимости от состава:

    $ Гомополисахариды (один тип мономера)

    $ Гетерополисахариды (мономеры другого типа)

    Ø Запасные полисахариды обычно являются гомополисахаридами.

    Ø Структурные полисахариды включают как гомо-, так и гетерополисахариды.

    Ø Гетерополисахариды обеспечивают внеклеточную поддержку организмов всех царств.

    Ø Полисахариды синтезируются клетками ферментативно.

    Ø В отличие от белков, полисахариды обычно не имеют определенной молекулярной массы.

    Ø Белки синтезируются на матрице (матричной РНК) определенной последовательности и длины ферментами, которые точно следуют матрице.

    Ø Существует NO матрица для синтеза полисахаридов в клетке.

    Ø Таким образом, существует NO специфическая точка остановки в процессе биосинтеза; следовательно, размер полисахарида сильно варьируется.

    Примеры полисахаридов

    $ Хранение полисахаридов: Крахмал, гликоген, галактоген и инулин

    $ Структурные полисахариды: Целлюлоза, хитин, пектины, пептидогликан, арабиноксиланс

    .Целлюлоза

    Ø Целлюлоза - структурный полисахарид.

    Ø Это самый распространенный в природе углевод.

    Ø Это линейный неразветвленный гомополисахарид β-D глюкозы .

    Ø Молекулы глюкозы связаны β1 → 4 гликозидными связями .

    Ø Целлюлоза волокнистая, прочная и нерастворимая в воде.

    Ø Находится в клеточной стенке растений.

    Ø Хлопок - это почти чистая целлюлоза.

    Ø Целлюлоза составляет около половины углерода в биосфере.

    Ø На заводах производится около 1015 кг целлюлозы в год.

    Ø В целлюлозе молекулы глюкозы находятся в β-конфигурации.

    Ø Гидролиз целлюлозы дает мономеры глюкозы.

    Ø Грибы и бактерии могут продуцировать фермент целлюлазу для гидролиза целлюлозы с высвобождением остатков глюкозы.

    Ø У людей и животных отсутствует фермент, разрушающий бета-связи (β-амилаза), поэтому они не переваривают целлюлозу как источник углеводов.

    Ø Некоторые животные, такие как термиты, коровы и т. Д.могут переваривать целлюлозу, потому что в кишечнике есть бактерии, вырабатывающие фермент целлюлозы.

    Ø Целлюлозные цепи представляют собой полностью вытянутые плоские ленты, подобные.

    Ø Этот расширенный характер обусловлен β-конформацией остатков глюкозы.

    Ø Последовательные кольца глюкозы повернуты на 180 ° относительно друг друга.

    Ø Это позволяет группе C3-OH каждого остатка глюкозы образовывать водородную связь с кислородом кольца следующего остатка.

    Ø Параллельные цепи целлюлозы образуют листы с межцепочечными водородными связями.

    Ø Стеки этих листов удерживаются вместе водородными связями и взаимодействиями Ван-дер-Ваальса.

    Ø Эта высококогезивная структура придает целлюлозным волокнам исключительную прочность и делает их нерастворимыми в воде, несмотря на их гидрофильность.

    Ø Целлюлозное волокно состоит из примерно 40 параллельных удлиненных цепей гликана.

    Ø Каждая глюкозная единица в цепи повернута на 180 ° относительно своих соседних остатков и удерживается в этом положении за счет внутрицепочечных водородных связей.

    Ø Гликановые цепи выстраиваются по бокам, образуя листы.

    Ø Эти листы укладываются вертикально так, чтобы они располагались в шахматном порядке на половину длины единицы глюкозы. Вся сборка стабилизирована межмолекулярными водородными связями

    Ø В стенках растительных клеток волокна целлюлозы встроены в матрицу, содержащую другие полисахариды и лигнин (фенольный полимер), и сшиты ею.

    Ø В результате композитный материал выдерживает большие нагрузки, поскольку матрица равномерно распределяет напряжения между целлюлозными армирующими элементами.

    Ø Однако сложность удаления этих других веществ является одной из основных причин того, что целлюлозу, содержащуюся в древесных и сельскохозяйственных отходах, несмотря на ее большое количество, нелегко превратить в биотопливо.

    Ø Сами позвоночные животные не обладают ферментом, способным гидролизовать β (1 → 4) связи целлюлозы

    Ø Однако пищеварительный тракт травоядных (и термитов) содержит симбиотические микроорганизмы, которые секретируют серию из ферментов , вместе взятых. известные как целлюлазы, которые могут гидролизовать целлюлозу

    (2).Крахмал

    Ø Крахмал представляет собой гомополисахарид α-D-глюкозы

    Ø Это запасной полисахарид

    Ø Это длинноразветвленный полисахарид.

    Ø Крахмал содержит 2 типа полимера: амилоза и амилопектин

    $ Амилозная цепь (20-25%): длинная неразветвленная цепь, состоящая из молекул глюкозы, соединенных гликозидной связью α1 → 4.

    $ Амилопектиновая цепь (75-80%): длинная, сильно разветвленная и состоит из молекул глюкозы, соединенных гликозидной связью α1 → 4.

    Ø Разветвления находятся в гликозидной связи α1 → 6.

    Ø Точки разветвления встречаются через каждые 24–30 остатков.

    Ø -амилоза является изомером целлюлозы, однако она имеет очень разные структурные свойства.

    Ø β-гликозидные связи целлюлозы заставляют ее принимать плотно упакованную, полностью расширенную конформацию

    Ø Принимая во внимание, что α-гликозидные связи α-амилозы заставляют ее принимать нерегулярно агрегирующуюся левостороннюю спирально-спиральную конформацию

    Ø Это Спирально свернутая конформация, амилоза может вмещать молекулы йода в спираль, чтобы производить интенсивный синий цвет (йодный тест).

    Ø Растения синтезируют крахмал в качестве основного запаса энергии.

    Ø Крахмал откладывается в хлоропластах растительных клеток в виде нерастворимых гранул.

    Ø Хранение глюкозы в виде крахмала значительно снижает большое внутриклеточное осмотическое давление, которое может возникнуть в результате ее хранения в мономерной форме, потому что осмотическое давление пропорционально количеству молекул растворенного вещества в данном объеме.

    Ø Крахмал - это редуцирующий сахар

    Ø И амилоза, и амилопектин обладают одним восстанавливающим участком на конце, называемым восстанавливающим концом.

    Ø Переваривание крахмала (основного источника углеводов) начинается во рту.

    Ø Слюна содержит фермент α-амилазу (амилазу слюны), который случайным образом гидролизует α (1 → 4) гликозидные связи крахмала.

    Ø Переваривание крахмала продолжается в тонком кишечнике под действием амилазы поджелудочной железы, которая разлагает крахмал до смеси малых олигосахаридов.

    Ø Дальнейший гидролиз-глюкозидазой, которая удаляет по одному остатку глюкозы за раз, и ферментом разветвления, который гидролизует α (1 → 6), а также α (1 → 4) связи, с образованием моносахаридов, которые всасываются в кишечнике и попадают в кровоток.

    (3). Гликоген

    Ø Гликоген является основным запасающим полисахаридом в клетках животных.

    Ø Это полимер α1-4 связанной глюкозы с α1-6 разветвлением.

    Ø Структурно гликоген похож на амилопектиновую часть крахмала.

    Ø В отличие от амилопектина: гликоген сильно разветвлен.

    Ø В гликогене разветвление происходит через каждые 8–12 остатков.

    Ø Таким образом, гликоген более компактен, чем крахмал.

    Ø Гликоген присутствует во всех клетках, преобладает в скелетных мышцах и в печени.

    Ø Гликоген хранится в печени животных в виде гранул.

    Ø Гликоген составляет 7% сырого веса гепатоцитов.

    Ø Гликоген расщепляется ферментом гликогенфосфорилазы, который фосфоролитически расщепляет α (1 → 4) связи гликогена последовательно внутрь от его невосстанавливающих концов.

    Ø Сильно разветвленная структура гликогена, которая имеет множество невосстанавливающих концов, позволяет быстро мобилизовать глюкозу во время метаболической потребности.

    Ø Молекула гликогена с n ответвлениями имеет n + 1 невосстанавливающий конец, но только один восстанавливающий конец.

    Ø α (1 → 6) ветви гликогена расщепляются ферментом, расщепляющим ответвления гликогена.

    Почему клетки не хранят глюкозу в ее мономерной форме?

    Ø Этот сеанс описывает, почему клетки предпочитают хранить углеводы в виде полисахаридов, а не моносахаридов (глюкозы).

    Микаэль Хэггстрём (2014) Общественное достояние, через Wikimedia Commons

    Ø Гепатоциты хранят гликоген, эквивалентный концентрации глюкозы 0,4 М.

    Ø Фактическая концентрация гликогена, который нерастворим и мало влияет на осмолярность цитозоля , составляет около 0.01 мкМ.

    Ø Если бы цитозоль содержал 0,4 M глюкозы, осмолярность была бы угрожающе повышенной, что привело бы к осмотическому проникновению воды , которое могло бы разорвать клетку.

    Ø Кроме того, при внутриклеточной концентрации глюкозы 0,4 М и внешней концентрации около 5 мМ (~ уровень глюкозы в крови млекопитающего) изменение свободной энергии для поглощения глюкозы клетками против этого очень высокого градиента концентрации будет непомерно большой.

    (4).Хитин

    Ø Хитин представляет собой линейный гомополисахарид N-ацетилглюкозамина в связи β1-4.

    Ø Отличие от целлюлозы: гидроксильная группа у C-2 заменена ацетилированной аминогруппой.

    Ø Хитин является основным компонентом клеточной стенки грибов.

    Ø Хитин также образует экзоскелет членистоногих .

    Ø Хитин не усваивается животными.

    Ø Хитин - второй по распространенности полисахарид в биосфере.

    (5) Пептидогликан

    Ø Пептидогликан является жестким компонентом стенки бактериальной клетки .

    Ø Это линейный гетерополисахарид, связанный короткими пептидными цепями .

    Ø Углеводная часть - это чередующиеся N-ацетилглюкозамин и N-ацетилмурамовая кислота с β1-4 гликозидными связями.

    Ø Углеводный полимер остается бок о бок в клеточной стенке, которая затем сшивается короткими пептидными цепями.

    Ø Пептидные сшивки покрывают всю клеточную стенку.

    Ø Пептидное звено помогает полисахариду образовывать прочную оболочку вокруг бактериальной клетки.

    Ø Молочная группа N-ацетилмурамовой кислоты образует амидную связь с тетрапептидом, содержащим D-аминокислоту, с образованием повторяющегося звена пептидогликана.

    Ø Пептидная поперечная связь состоит как из D, так и из L аминокислот.

    Ø Обычно пептидная последовательность L-Ala: D-Glu: L-Lys: D-Ala.

    Ø Фермент лизоцим гидролизует связь β1-4 пептидогликана.

    Ø Лизоцим (в слезах) защищает глаза от бактериальной инфекции.

    Ø Пенициллин убивает бактерии, предотвращая синтез поперечных связей пептидогликана (путем ингибирования фермента транспептидазы)

    (6) Инулин

    Ø Инулин представляет собой группу природных полисахаридов многих растений.

    Ø В промышленности инулин чаще всего извлекается из цикория.

    Ø Инулин относится к классу пищевых волокон, известных как фруктаны.

    Ø Это запасной полисахарид растений, обычно встречающийся в корнях или корневищах.

    Ø Большинство растений, которые синтезируют и хранят инулин, не хранят другие формы углеводов, такие как крахмал.

    Ø Запасные углеводы, присутствующие в более чем 36 000 видов растений, включая пшеницу, лук, бананы, чеснок, спаржу, топинамбур и цикорий.

    Ø Инулин используется в качестве запаса энергии и для регулирования устойчивости растений к холоду.

    Ø Поскольку инулин растворим в воде, он осмотически активен.

    Ø Некоторые растения могут изменять осмотический потенциал своих клеток, изменяя степень полимеризации молекул инулина путем гидролиза.

    Ø Изменяя осмотический потенциал без изменения общего количества углеводов, растения могут противостоять холоду и засухе в зимний период.

    Ø Инулин представляет собой гетерогенный набор полимеров фруктозы.

    Ø Состоит из цепочки повторяющихся фрагментов фруктозы с концевой глюкозой, которые связаны β (2 → 1) связями.

    Ø Степень полимеризации (DP) стандартного инулина колеблется от 2 до 60.

    Ø Из-за связей β (2,1) инулин не переваривается ферментами в пищеварительной системе человека, что способствует его функциональным свойствам. : пониженная калорийность, диетическая клетчатка и пребиотические эффекты.

    (7) Арабиноксилан

    Ø Арабиноксилан - структурный полисахарид.

    Ø Это тип гемицеллюлозы, обнаруженный в первичной и вторичной клеточной стенке растений.

    Ø Это сополимер двух пентозных сахаров: арабинозы и ксилозы.

    Ø Цепи арабиноксилана содержат большое количество 1,4-связанных звеньев ксилозы. Многие звенья ксилозы замещены 2, 3 или 2,3-связанными остатками арабинозы

    (8). Гликозаминогликаны (ГАГ)

    Ø Гликозаминогликаны являются гетерополисахаридами ЕСМ.

    Ø ЕСМ: ЕСМ заполнен гелеобразным материалом. Это основное вещество, которое удерживает соседние клетки. ECM обеспечивает пористый путь для питательных веществ и кислорода.

    Ø Гликозаминогликаны уникальны для животных и бактерий и НЕ обнаруживаются в растениях.

    Структура, свойства, классификация и примеры гликозаминогликанов (ГАГ) описаны в отдельном посте

    Ссылки

    @. Lehninger A.B., (2018), Учебник биохимии, Под ред. 5, Pearson International, New York

    @. Voet , D., Voet, J.G. и Пратт, C.W., 2013. Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (No.577,1 VOE).

    Есть ли у вас вопросы? Пожалуйста, оставьте меня в разделе комментариев ниже.
    Буду рад прочитать ваши комментарии и ответы.

    <<< Вернуться на главную страницу лекций по биохимии

    Вам также могут понравиться…

    Введение в углеводы | Моносахариды | Дисахариды | Полисахариды | Гликозаминогликаны | Производные сахара | Гликозилирование | Гликоконъюгаты | Лектины | Sugar Pucker


    Дополнительные конспекты лекций из класса Easy Biology…

    БотаникаЗоологияБиохимияГенетикаМолекулярная биологияБиотехнологияФизиология человекаФизиология растенийМикробиологияИммунологияЭмбриологияЭкологияЭволюцияБиофизика.БиостатистикаХимияФизика

    Узнайте больше в Easy Biology Class…

    Лекционные заметкиBiology PPTV Video TutorialsBiology MCQQuestion BankРазница между практическими вспомогательными средствамиМокротест (MCQ) Экзамены по биологии

    Поделитесь своими типами ... Полисахариды (3 типа)

    Следующие пункты выделяют три основных типа полисахаридов. Типы: 1. Полисахариды для хранения пищевых продуктов 2.Структурные полисахариды 3. Слизистые вещества .

    Тип № 1. Хранение пищевых продуктов Полисахариды:

    Это те полисахариды, которые служат резервной пищей. При необходимости запасные полисахариды подвергаются гидролизу. Высвобождаемые таким образом сахара становятся доступными для живых клеток для производства энергии и биосинтетической активности. Есть два основных запасных полисахарида - крахмал и гликоген.

    1. Крахмал:

    Это запасной полисахарид большинства растений.Люди получают его из зерновых культур (например, рис, пшеница), бобовых (горох, грамм, бобы), картофеля, тапиоки, банана и т. Д. Это гомосахарид полиглюкана, образующийся как конечный продукт фотосинтеза. Крахмал хранится либо внутри хлоропластов, либо в специальных лейкопластах, называемых амилопластами. Крахмал существует в виде микроскопических гранул, называемых крахмальными зернами.

    Зерна крахмала могут встречаться поодиночке или группами. Эти два типа известны как простые и сложные зерна крахмала. Зерна крахмала могут быть округлой, овальной, многоугольной или стержневой формы по очертаниям (рис.9.6). Каждое зерно имеет несколько оболочек или слоев, расположенных концентрически или эксцентрично вокруг белковой точки, называемой хилум.

    Крахмал состоит из двух компонентов: амилозы и амилопектина (рис. 9.7). Амилоза более растворима в воде, чем амилопектин. Как правило, 20-30% крахмала состоит из амилозы, а остальное - в виде амилопектина. Восковый крахмал некоторых сортов кукурузы и других злаков полностью состоит из амилопектина. С другой стороны, крахмал некоторых сортов гороха с морщинистой поверхностью может содержать до 98% амилозы.

    И амилоза, и амилопектин образуются в результате конденсации α -D-глюкозы (формы пиранозы). Амилоза имеет форму непрерывной прямой, но спирально расположенной цепи, каждый виток которой содержит около шести единиц глюкозы.

    Последовательные звенья глюкозы связаны между собой 1-4 α-связями, то есть связь находится между атомом углерода 1 одного и атомом углерода 4 другого (рис. 9.8). При образовании связи теряется молекула воды.Прямая цепь амилозы состоит из 200-1000 единиц глюкозы.

    Амилопектин содержит большое количество единиц глюкозы (2000-200 000). Помимо прямой цепи, он имеет несколько боковых цепей, которые могут быть разветвлены дальше.

    Разветвление обычно составляет примерно 25 остатков. В месте происхождения боковой цепи атом углерода 6 остатка глюкозы прямой цепи связан с атомом углерода 1 первой глюкозной единицы боковой цепи (1-6 α-связь).Wolform и Thompson (1956) также сообщили о связи 1 → 3 в случае амилопектина.

    Тест:

    Фракция амилозы дает сине-черный цвет с раствором йода (раствор йода-иодида калия), а фракция амилопектина дает красно-фиолетовый цвет.

    2. Гликоген:

    Это полисахаридный корм для животных, бактерий и грибов. Гликоген обычно называют животным крахмалом. Гликоген в основном хранится в печени (до 0.1 кг) и мышцы. По форме сложный углевод выглядит как эллипсоидные уплощенные гранулы, которые свободно лежат внутри клеток. Полисахарид с йодом придает красноватый цвет. По химическому составу он похож на крахмал.

    Он имеет около 30 000 остатков глюкозы и имеет молекулярную массу около 4,8 миллиона. Остатки глюкозы расположены в виде сильно разветвленных цепочек типа куста. Существует два типа связей: 1-4 α-связи в прямой части и связи 1-6 в области разветвления. Прямая часть скручена по спирали, и каждый виток содержит шесть единиц глюкозы.Расстояние между двумя точками ветвления составляет 10-14 остатков глюкозы.

    3. Инулин:

    Это полисахарид запаса фруктана корней и клубней георгина и родственных ему растений. Инулин не метаболизируется в организме человека и легко фильтруется через почки. Поэтому он используется для проверки функции почек, особенно клубочковой фильтрации.

    Тип № 2. Структурные полисахариды :

    Это полисахариды, которые участвуют в формировании структурного каркаса клеточных стенок растений и скелета животных.Структурные полисахариды бывают двух основных типов: хитин и целлюлоза.

    1. Хитин:

    Это второе по распространенности органическое вещество. Хитин - это сложный углевод гетерополисахаридного типа, который является структурным компонентом стенок грибов и экзоскелета членистоногих. В стенках грибов хитин часто называют грибковой целлюлозой. Хитин мягкий и кожистый. Следовательно, он обеспечивает прочность и эластичность. Он становится твердым при пропитке определенными белками и карбонатом кальция.

    В хитине основной единицей является не глюкоза, а азотсодержащее производное глюкозы, известное как N-ацетилглюкозамин. Хитин имеет неразветвленную конфигурацию. Мономеры соединены между собой 1–4 β-связями (рис. 9.9). Смежные остатки лежат под углом 180 °. Молекулы расположены параллельно и удерживаются вместе водородными связями.

    2. Целлюлоза:

    Это волокнистый гомополисахарид с высокой прочностью на разрыв, который образует структурный элемент клеточной стенки у всех растений, некоторых грибов и простейших.Туникат оболочников (= асцидий) относится к целлюлозе (также называемой животной целлюлозой).

    В абсолютном выражении целлюлоза является наиболее распространенным органическим веществом биосферы, составляющим 50% углерода, содержащегося в растениях. Хлопковые волокна содержат около 90% целлюлозы, в то время как древесина содержит 25-50% целлюлозы. Другие материалы клеточной стенки включают лигнин, гемицеллюлозу, пектины, воск и т. Д.

    Молекулы целлюлозы имеют неразветвленные и линейные цепи, в отличие от разветвленных и спиральных цепей крахмала и гликогена.Цепь молекулы целлюлозы содержит 6000 и более остатков глюкозы.

    Последовательные остатки глюкозы соединены 1-4 β-связями (рис. 9.10). Следовательно, чередующиеся молекулы глюкозы лежат под углом 180 ° друг к другу. Следовательно, гидроксильные группы остатков глюкозы выступают во всех направлениях. Молекулярная масса целлюлозы колеблется от 0,5 до 2,5 миллионов.

    Молекулы целлюлозы не встречаются по отдельности. Вместо этого ряд цепочек расположены близко антипараллельно.Молекулы удерживаются вместе за счет межмолекулярных водородных связей между гидроксильной группой в положении 6 остатков глюкозы одной молекулы и гликозидным кислородом между двумя остатками глюкозы соседней молекулы.

    Существует также межмолекулярное усиление цепи за счет образования водородных связей между гидроксильной группой в третьем положении и атомом кислорода следующего остатка. Около 2000 цепочек или молекул целлюлозы упакованы вместе, образуя микровибриллы, видимые под электронным микроскопом.

    Важность:

    (1) Целлюлоза составляет основную часть продуктов питания человека. Однако, поскольку целлюлоза является полимером β-глюкозы, на нее не действуют амилазы, присутствующие в пищеварительных соках человека. У людей целлюлоза имеет грубую ценность, которая поддерживает пищеварительный тракт в функциональном состоянии.

    (2) Целлюлоза - важный компонент рациона жвачных животных, таких как коровы и буйволы. В желудке жвачных животных содержатся микроорганизмы, способные переваривать или расщеплять целлюлозу.Для этой цели термиты и улитки также содержат микроорганизмы в кишечнике.

    (3) Микробы используются для производства растворимых сахаров из целлюлозы. Затем сахара подвергаются ферментации с получением этанола, бутанола, ацетона, метана и т. Д.

    (4) Древесина с высоким содержанием целлюлозы используется в производстве мебели, инструментов, спортивных товаров, бумаги и т. Д.

    (5) В зависимости от процентного содержания целлюлозы в волокнах, последняя используется в текстильных изделиях (например,ж., хлопок, лен), подготовка мешочков (например, из джута) или веревок (например, из конопли, китайского джута, деканской конопли).

    (6) Вискоза и целлофан состоят из ксантогената целлюлозы.

    (7) Ацетат целлюлозы получают обработкой древесной массы уксусной кислотой, уксусным ангидридом и катализатором. Ацетаты целлюлозы используются при подготовке волокон для двойного трикотажа, терикота, защиты от морщин и защиты от моли. Из этих волокон также изготавливают сигаретные фильтры. Другие применения ацетатов целлюлозы включают изготовление пластмасс и небьющегося стекла.

    (8) Нитрат целлюлозы используется в метательных взрывчатых веществах.

    (9) Карбоксиметилцеллюлоза используется в качестве эмульгатора и разглаживающего реагента для мороженого, косметики и лекарств.

    Тип № 3. Слизистые вещества:

    Вещества, образующие слизь, слизь или слизь, называются слизистыми веществами. Они бывают двух типов: мукополисахариды и мукопротеины (= гликопротеины).

    Мукополисахариды:

    Это слизистые вещества или слизи, содержащие кислые или аминированные полисахариды, образованные из галактозы, маннозы, производных сахара и уроновых кислот.Мукополисахариды или слизи довольно часто встречаются как у растений, так и у животных.

    Их можно наблюдать, разрезая незрелые плоды Бамии (Дамский палец, верн Бхинди) или пропитывая шелуху или семена Подорожника яйцевидного (Подорожник, верн. Исабгол). Мукополисахариды встречаются внутри клеточных стенок растений, вне клеток или тел бактерий, сине-зеленых водорослей и многих водных растений, в цементирующем слое между клетками, внутри жидкостей организма, соединительных тканях и хрящах.

    Важными функциями мукополисахаридов являются:

    (1) Они связывают белки клеточных стенок и соединительной ткани.

    (2) Вода удерживается в межклеточных пространствах за счет мукополисахаридов.

    (3) Мукополисахариды встречаются в клеточных стенках бактерий и сине-зеленых водорослей. Они образуют слой слизи вокруг себя, а также других водных растений и защищают организмы от гниения воды, предотвращают высыхание, рост эпифитов и нападение патогенов.

    (4) Они обеспечивают смазку связок и сухожилий.

    (5) В виде кератансульфата (ацетиглюкозамин + галактоза + серная кислота) они встречаются внутри кожи и роговицы, обеспечивая прочность и гибкость.

    (6) Хондроитинсульфат (глюкуроновая или идуроновая кислота + ацетиламиногалактоза) - это мукополисахарид, содержащийся в матриксе хрящевой и соединительной ткани для поддержки и эластичности.

    (7) Гиалуроновая кислота (глюкуроновая кислота + ацетилглюкозамин) - это мукополисахарид, встречающийся во внеклеточной жидкости тканей животных, стекловидном теле глаза, синовиальной жидкости, спинномозговой жидкости и т. Д. Он также встречается в цементирующем материале между клетками животных, а также внутри клетка пальто.

    (8) Шелуха Plantago ovata содержит слизь, которая используется в медицине при лечении кишечных заболеваний. Снимает раздражение. Слизь, присутствующая в Aloe barbadensis, уменьшает воспаление. Это также слабительное.

    (9) Мукополисахарид гепарин (α-1,4 глюкозамин + глюкуроновая кислота) является антикоагулянтом крови.

    (10) Агар. Морские коричневые и красные водоросли, называемые морскими водорослями, производят мукополисахариды, имеющие коммерческую ценность, например, агар, альгиновая кислота, каррагенин и т. Д.

    Агар (агар-агар) представляет собой полимер D-галактозы, 3-6 ангидро-L-галактозы, имеющий сульфатную этерификацию после каждой десятой единицы галактозы.Он используется как питательная среда в лаборатории, как слабительное, придающее жесткость, стабилизирующее и эмульгирующее средство. Его получают из клеточной стенки некоторых красных крыльев, таких как Gracilaria, Gelidium и Gelidiella.

    Пектин (пектиновые соединения):

    Это кислый полисахарид, который присутствует в матриксе клеточной стенки и средней ламелле (в виде пектата кальция). Пектин растворим в воде и может превращаться в золь-гель. Пектин состоит из галактуроновой кислоты, галактозы, метилированной галактуроновой кислоты и арабинозы.Он используется при приготовлении желе и джемов.

    Гемицеллюлоза:

    Это смесь полисахаридов ксиланов, маннанов, галактанов, арабиногалактанов и глюкоманнанов. Гемицеллюлоза находится в клеточной стенке, где она образует связь между пектиновыми соединениями и микровибриллами целлюлозы.

    Пептидогликан (муреин, мукопептид):

    Он состоит из гетерополисахаридных цепей, сшитых короткими пептидами (обычно тетрапептидами). Гетерополисахаридные цепи состоят из двух альтернативных молекул аминосахара, N-ацетилглюкозамина (NAG) и N-ацетилмурамовой кислоты (NAM).

    липополисахарид:

    Это комплекс липидов и полисахаридов, образующий внешнюю мембрану грамотрицательных бактерий. Есть гликолипид, ответственный за эндотоксическую активность, основной полисахарид и вариабельную цепь, специфичную для антигена.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *