Разное

Полисахариды это в биологии: Полисахариды,

Содержание

Классификация углеводородов (моносахариды, дисахариды, полисахариды). Их состав и функции.

Атомы углерода могут соединяться друг с другом и образовывать прямые и разветвленные цепи, а также кольцевые структуры. Эти структуры могут выступать как основа биологических молекул.

Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH2O)*n, где n - число атомов углерода в молекуле.

В молекулах углеводов отношение углерода к водороду и кислороду составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»(«карбогидрат»): компоненты представляют собой углерод («угле», «карбо») и компоненты воды (следовательно, «вод», «гидрат»).

Углеводы подразделяются на три подтипа:

  • Моносахариды
  • Олигосахариды (дисахариды)
  • Полисахариды

Моносахариды (моно- = «один», сахаро- = «сладкий») являются простыми сахарами, наиболее распространенным из которых является глюкоза.

В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет

от трех до семи.

Большинство моносахаридных названий заканчиваются суффиксом -оза.

Если в сахаре есть альдегидная группа (функциональная группа со структурой R-CHO), она является альдозой, и если она имеет кетоновую группу (функциональную группу со структурой RC (= O) R '), она является кетозой.

В зависимости от количества углеродов в сахаре они также могут быть известны как триозы (три углерода), пентозы (пять углеродов) и гексозы (шесть атомов углерода).

Триозы

Двумя простейшими моносахаридами являются дигидроксиацетон (триоза с кетоновой группой) и глицеральдегид (триоза с альдегидной группой).

Пентозы

Два распространенных пентозных сахаров представляют собой рибозу (ribose, компонент РНК) и рибулозу (ribulose, участвует в фотосинтезе).

Гексозы

Три распространенных гексозы - глюкоза (glucose, источник энергии для всех клеток), галактоза (galactose, молочный сахар) и фруктоза (fructose, фруктовый сахар).

Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одну и ту же химическую формулу (C6H12O6), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за различного расположения функциональных групп вокруг асимметричного углерода. Все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода.

Моносахариды могут существовать как в виде линейной цепи, так и в виде кольцевой молекулы. В водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах.

Структура глюкозных колец

Когда молекулы глюкозы образуют шестичленное кольцо, существует 50-процентный шанс того, что гидроксильная группа у первого углерода окажется ниже плоскости кольца.

Глюкоза в кольцевой форме может иметь два разных расположения гидроксильной группы (-ОН) вокруг аномерного углерода (углерод № 1, который становится асимметричным в процессе кольцеобразования, стереоцентр).

Если гидроксильная группа ниже углерода № 1 в сахаре, то говорят, что она находится в положении альфа (α), и если она находится над плоскостью, говорят, что она находится в положении бета (β).

Олигосахариды

Олигосахариды представляют собой сахара, содержащие два или три простых сахара, связанных друг с другом ковалентными связями, называемыми гликозидными.

Гликозидные связи могут быть альфа- или бета-типа.

Примеры наиболее важных дисахаридов;

1) Мальтоза (maltose) - состоит из двух молекул α-глюкозы удерживаемых вместе 1-4-гликозидной связью. Мальтозу можно найти в зернах, которые используются в производстве пива.
2) Сахароза - состоит из α - глюкозы и α - фруктозы с 1-2 - гликозидной связью между ними. Пример сахарозы - столовый сахар.
3) Лактоза (lactose) - состоит из α - глюкозы и α - галактозы.

Лактоза обычно содержится в молоке.

Полисахариды

Полисахариды представляют собой моносахаридные полимеры, которые состоят от нескольких сотен до нескольких тысяч моносахаридных субъединиц, удерживаемых вместе гликозидными связями.

Некоторые полисахариды состоят из прямых цепей, а некоторые из разветвленных. Основными примерами полисахаридов являются крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин.

Крахмал

Крахмал (starch) является формой сахаров запасаемых растениями и состоит из амилозы и амилопектина которые являются полимерами глюкозы.

Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены α 1-4 или 1-6 гликозидными связями. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к номеру атома углерода в мономерах посредством которых они соединены.

Амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связи), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид (α 1-6 связи в точках ветвления).

Гликоген

Гликоген (glycogen) является формой хранения глюкозы у людей и других позвоночных животных и состоит из мономеров глюкозы.

Целлюлоза

Целлюлоза (cellulose) является основным структурным полисахаридом всех растений и является основным компонентом в клеточных стенках.

Целлюлоза - это неразвлетленный полимер β-глюкозы, который удерживается вместе 1-4 гликозидными связями.

Каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут и мономеры плотно упакованы в длинные цепочки полимера. Это придает целлюлозе ее жесткость и высокую прочность на растяжение, что так важно для растительных клеток.

Хотя связь в целлюлозе не может быть разрушена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы, буйволы и лошади, способны с помощью специализированной флоры в своем желудке переваривать растительный материал, богатый клетчаткой и использовать его в качестве источника пищи.

Хитин

Целлюлозоподобный полимер существует в жестком экзоскелете насекомых, ракообразных.

Этот полимер известен как хитин (chitin), который представляет собой полисахарид содержащий азот. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил-β-d-глюкозамина (модифицированного сахара).

Хитин также является основным компонентом грибковых клеточных стенок. Грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют подцарство в царстве эукариот.

Углеводы, их строение и функции.

Статьи в категории

Углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды).

Углеводы — органические соединения, чаще всего природного происхождения, состоящие только из углерода, водорода и кислорода.

Углеводы играют огромную роль в жизнедеятельности всех живых организмов.

Свое название данный класс органических соединений получил за то, что первые изученные человеком углеводы имели общую формулу вида Cx(H2O)y . Т.е. их условно посчитали соединениями углерода и воды. Однако позднее оказалось, что состав некоторых углеводов отклоняется от этой формулы. Например, такой углевод как дезоксирибоза имеет формулу С

10О4. В то же время существуют некоторые соединения, формально соответствующие формуле Cx(H2O)y, однако к углеводам не относящиеся, как, например, формальдегид (СН2О) и уксусная кислота (С2Н4О2).

Тем не менее, термин «углеводы» исторически закрепился за данным классом соединений, в связи с чем повсеместно используется и в наше время.

Классификация углеводов

В зависимости от способности углеводов расщепляться при гидролизе на другие углеводы с меньшей молекулярной массой их делят на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды, олигосахариды, полисахариды).

Как легко догадаться, из простых углеводов, т.е. моносахаридов, нельзя гидролизом получить углеводы с еще меньшей молекулярной массой.

При гидролизе одной молекулы дисахарида образуются две молекулы моносахарида, а при полном гидролизе одной молекулы любого полисахарида получается множество молекул моносахаридов.

Химические свойства моносахаридов на примере глюкозы и фруктозы

Самыми распространенными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза, имеющие следующие структурные формулы:

Как можно заметить, и в молекуле глюкозы, и в молекуле фруктозы присутствует по 5 гидроксильных групп, в связи с чем их можно считать многоатомными спиртами.

В составе молекулы глюкозы имеется альдегидная группа, т.е. фактически глюкоза является многоатомным альдегидоспиртом.

В случае фруктозы можно обнаружить в ее молекуле кетонную группу, т.е. фруктоза является многоатомным кетоспиртом.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как карбонильных соединений

Все моносахариды могут реагировать в присутствии катализаторов с водородом. При этом карбонильная группа восстанавливается до спиртовой гидроксильной. Так, в частности, гидрированием глюкозы в промышленности получают искусственный подсластитель – гексаатомный спирт сорбит:

Молекула глюкозы содержит в своем составе альдегидную группу, в связи с чем логично предположить, что ее водные растворы дают качественные реакции на альдегиды. И действительно, при нагревании водного раствора глюкозы со свежеосажденным гидроксидом меди (II) так же, как и в случае любого другого альдегида, наблюдается выпадение из раствора кирпично-красного осадка оксида меди (I). При этом альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной – образуется глюконовая кислота:

Также глюкоза вступает и в реакцию «серебряного зеркала» при действии на нее аммиачного раствора оксида серебра. Однако, в отличие от предыдущей реакции вместо глюконовой кислоты образуется ее соль – глюконат аммония, т.к. в растворе присутствует растворенный аммиак:

Фруктоза и другие моносахариды, являющиеся многоатомными кетоспиртами, в качественные реакции на альдегиды не вступают.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как многоатомных спиртов

Поскольку моносахариды, в том числе глюкоза и фруктоза, имеют в составе молекул несколько гидроксильных групп. Все они дают качественную реакцию на многоатомные спирты. В частности, в водных растворах моносахаридов растворяется свежеосажденный гидроксид меди (II). При этом вместо голубого осадка Cu(OH)

2 образуется темно-синий раствор комплексных соединений меди.

Реакции брожения глюкозы

Спиртовое брожение

При действии на глюкозу некоторых ферментов глюкоза способна превращаться в этиловый спирт и углекислый газ:

Молочнокислое брожение

Помимо спиртового типа брожения существует также и немало других. Например, молочнокислое брожение, которое протекает при скисании молока, квашении капусты и огурцов:

Особенности существования моносахаридов в водных растворах

Моносахариды существуют в водном растворе в трех формах – двух циклических (альфа- и бета-) и одной нециклической (обычной). Так, например, в растворе глюкозы существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в циклических формах отсутствует альдегидная группа, в связи с тем что она участвует в образовании цикла. На ее основе образуется новая гидроксильная группа, которую называют ацетальным гидроксилом. Аналогичные переходы между циклическими и нециклической формами наблюдаются и для всех других моносахаридов.

Дисахариды. Химические свойства.

Общее описание дисахаридов

Дисахаридами называют углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, связанных между собой за счет конденсации двух полуацетальных гидроксилов либо же одного спиртового гидроксила и одного полуацетального. Связи, образующиеся таким образом между остатками моносахаридов, называют гликозидными. Формулу большинства дисахаридов можно записать как C12H22O11.

Наиболее часто встречающимся дисахаридом является всем знакомый сахар, химиками называемый сахарозой. Молекула данного углевода образована циклическими остатками одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Связь между остатками дисахаридов в данном случае реализуется за счет отщепления воды от двух полуацетальных гидроксилов:

Поскольку связь между остатками моносахаридов образована при конденсации двух ацетальных гидроксилов, для молекулы сахара невозможно раскрытие ни одного из циклов, т.е. невозможен переход в карбонильную форму. В связи с этим сахароза не способна давать качественные реакции на альдегиды.

Подобного рода дисахариды, которые не дают качественные реакции на альдегиды, называют невосстанавливающими сахарами.

Тем не менее, существуют дисахариды, которые дают качественные реакции на альдегидную группу. Такая ситуация возможна, когда в молекуле дисахарида остался полуацетальный гидроксил из альдегидной группы одной из исходных молекул моносахаридов.

В частности, в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра, а также гидроксидом меди (II) подобно альдегидам вступает мальтоза. Связано это с тем, что в её водных растворах существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в водных растворах мальтоза существует в виде двух форм – с двумя циклами в молекуле и одним циклом в молекуле и альдегидной группой. По этой причине мальтоза, в отличие от сахарозы, дает качественную реакцию на альдегиды.

Гидролиз дисахаридов

Все дисахариды способны вступать в реакцию гидролиза, катализируемую кислотами, а также различными ферментами. В ходе такой реакции из одной молекулы исходного дисахарида образуется две молекулы моносахарида, которые могут быть как одинаковыми, так и различными в зависимости от состава исходного моносахарида.

Так, например, гидролиз сахарозы приводит к образованию глюкозы и фруктозы в равных количествах:

А при гидролизе мальтозы образуется только глюкоза:

Дисахариды как многоатомные спирты

Дисахариды, являясь многоатомными спиртами, дают соответствующую качественную реакцию с гидроксидом меди (II), т. е. при добавлении их водного раствора ко свежеосажденному гидроксиду меди (II) нерастворимый в воде голубой осадок Cu(OH)2 растворяется с образованием темно-синего раствора.

Полисахариды. Крахмал и целлюлоза

Полисахариды — сложные углеводы, молекулы которых состоят из большого числа остатков моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями.

Есть и другое определение полисахаридов:

Полисахаридами называют сложные углеводы, молекулы которых образуют при полном гидролизе большое число молекул моносахаридов.

В общем случае формула полисахаридов может быть записана как (C6H10O5)n.

Крахмал – вещество, представляющее собой белый аморфный порошок, не растворимый в холодной воде и частично растворимый в горячей с образованием коллоидного раствора, называемого в быту крахмальным клейстером.

Крахмал образуется из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза в зеленых частях растений под действием энергии солнечного света. В наибольших количествах крахмал содержится в картофельных клубнях, пшеничных, рисовых и кукурузных зернах. По этой причине указанные источники крахмала и являются сырьем для его получения в промышленности.

Целлюлоза – вещество, в чистом состоянии представляющее собой белый порошок, не растворимый ни в холодной, ни в горячей воде. В отличие от крахмала целлюлоза не образует клейстер. Практически из чистой целлюлозы состоит фильтровальная бумага, хлопковая вата, тополиный пух. И крахмал, и целлюлоза являются продуктами растительного происхождения. Однако, роли, которые они играют в жизни растений, различны. Целлюлоза является в основном строительным материалом, в частности, главным образом ей образованы оболочки растительных клеток. Крахмал же несет в основном запасающую, энергетическую функцию.

Химические свойства крахмала и целлюлозы

Горение

Все полисахариды, в том числе крахмал и целлюлоза, при полном сгорании в кислороде образуют углекислый газ и воду:

Образование глюкозы

При полном гидролизе как крахмала, так и целлюлозы образуется один и тот же моносахарид – глюкоза:

Качественная реакция на крахмал

При действии йода на что-либо, в чем содержится крахмал, появляется синее окрашивание. При нагревании синяя окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.

При сухой перегонке целлюлозы, в частности древесины, происходит ее частичное разложение с образованием таких низкомолекулярных продуктов как метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и т.д.

Поскольку и в молекулах крахмала, и в молекулах целлюлозы имеются спиртовые гидроксильные группы, данные соединения способны вступать в реакции этерификации как с органическими, так и с неорганическими кислотами:

Биологические функции полисахаридов

Биология Биологические функции полисахаридов

Количество просмотров публикации Биологические функции полисахаридов - 1290

 Наименование параметра  Значение
Тема статьи: Биологические функции полисахаридов
Рубрика (тематическая категория) Биология

Энергетическая - крахмал и гликоген составляют "депо" углеводов в клетке; при необходимости они быстро расщепляются на легко усваиваемый источник энергии - глюкозу.

Опорная - хондроитинсульфат выполняет опорную функцию в костной ткани.

Структурная - гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат и гепарин являются структурными межклеточными веществами.

Гидроосмотическая и ионрегулирующая - гиалуроновая кислота, благодаря высокой гидрофильности и отрицательному заряду, связывает межклеточную воду и катионы, регулируя межклеточное осмотическое давление.

Молекулы целлюлозыотличаются от крахмала, имеющего такую же брутто-формулу, более высокой степенью полимеризации. Последняя у целлюлозы составляет 2500-3000 и иногда доходит даже до 4000, тогда как у крахмала она находится в пределах 600-900. Кроме того, целлюлоза построена из звеньев β-глюкозы, а крахмал - из α-глюкозы. Указанные формы глюкозы очень мало отличаются друг от друга своим пространственным строением˸ (рис.1). Однако, как ни мало это различие, оно сказывается на строении полимеров и на их свойствах.

2) Поли – (>10 молекул)

Гликоген Хитин

Хитин – главный скелетный полисахарид беспозвоночных и компонент клеточной стенки грибов и некоторых зеленых водорослей. В кутикуле членистоногих образует комплексы с белками, пигментами, солями кальция. Длинные параллельные цепи хитина также, как и цепи целлюлозы, собраны в пучки. По своей структуре хитин очень близок к целлюлозе, за одним исключением˸ при втором атоме углерода гидроксильная группа ОН заменена группой NН – СО–СН3. Получают хитин обработкой исходного материала (обычно панцирей ракообразных) кислотами, щелочами или окислителями. Молекулярная масса выделенного хитина 151 –200 тыс. При обработке хитина щелочами в жестких условиях происходит N- дезацетилирование с образованием хитозана (растворимого в кислотах), который применяется в производстве бумаги и для удаления примесей из водных растворов. целлюлозахитин



Биологические функции полисахаридов - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Биологические функции полисахаридов" 2015, 2017-2018.

Определение, примеры, функции и структура

Определение полисахарида

Полисахарид большой молекула сделаны из множества мелких моносахаридов. Моносахариды – это простые сахара, такие как глюкоза. Специальные ферменты связывают эти маленькие мономеры вместе, образуя большие сахарные полимеры или полисахариды. Полисахарид также называют гликаном. Полисахарид может представлять собой гомополисахарид, в котором все моносахариды являются одинаковыми, или гетерополисахарид, 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, в то время как цепь с плечами и витками известна как разветвленный полисахарид.

Функции полисахарида

В зависимости от их структуры, полисахариды могут иметь широкий спектр функций в природе. Некоторые полисахариды используются для накопления энергии, некоторые – для отправки сообщений на сотовые телефоны, а другие – для поддержки клеток и тканей.

Хранение Энергии

Многие полисахариды используются для накопления энергии в организмах. Хотя ферменты, которые производят энергию, действуют только на моносахариды, хранящиеся в полисахариде, полисахариды обычно складываются вместе и могут содержать много моносахаридов в плотной области. Кроме того, поскольку боковые цепи моносахаридов образуют с собой как можно больше водородных связей, вода не может проникать в молекулы, делая их гидрофобный, Это свойство позволяет молекулам оставаться вместе и не растворяться в цитозоль, Это снижает концентрацию сахара в клетка и тогда можно принимать больше сахара. Полисахариды не только сохраняют энергию, но и учитывают изменения в градиент концентрации, которые могут влиять на клеточное поглощение питательных веществ и воды.

Сотовая связь

Многие полисахариды становятся гликоконъюгатами, когда они становятся ковалентно связанными с белками или липидами. Гликолипиды и гликопротеины могут быть использованы для отправки сигналов между клетками и внутри них. Белки направляются на определенный органеллы могут быть «помечены» определенными полисахаридами, которые помогают клетке перемещать ее к определенной органелле. Полисахариды могут быть идентифицированы специальными белками, которые затем помогают связывать белок, везикул или другое вещество для микротрубочек, Система микротрубочек и связанных с ними белков в клетках может доставлять любое вещество в свое предназначенное место после того, как оно будет помечено определенными полисахаридами. Кроме того, многоклеточные организмы имеют иммунную систему, обусловленную распознаванием гликопротеинов на поверхности клеток. Клетки отдельных организмов будут производить специфические полисахариды для украшения своих клеток. Когда иммунная система распознает другие полисахариды и другие гликопротеины, она запускается в действие и уничтожает вторгающиеся клетки.

Сотовая поддержка

Безусловно, одна из самых важных ролей полисахаридов – это поддержка. Все растения на Земле частично поддерживаются полисахаридной целлюлозой. Другие организмы, такие как насекомые и грибы использовать хитин поддержать внеклеточный матрикс вокруг их клеток. Полисахарид может быть смешан с любым количеством других компонентов, чтобы создать ткани, которые являются более жесткими, менее жесткими или даже материалами со специальными свойствами. Между хитином и целлюлозой, как полисахаридами, состоящими из моносахаридов глюкозы, живые организмы ежегодно создают сотни миллиардов тонн. Все, от дерева в деревьях до раковин морских существ, производится в той или иной форме полисахарида. Просто перестраивая структуру, полисахариды могут перейти от молекул хранения к гораздо более сильным волокнистым молекулам. Кольцевая структура большинства моносахаридов способствует этому процессу, как показано ниже.

Структура полисахарида

Все полисахариды образуются одним и тем же основным процессом: моносахариды связаны через гликозидные связи. Когда в полисахариде, отдельные моносахариды известны как остатки. Ниже представлены лишь некоторые из множества моносахаридов, созданных в природе. В зависимости от полисахарида любая комбинация их может быть объединена последовательно.

Структура объединяемых 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 накопления энергии, обеспечит легкий доступ к моносахаридам при сохранении компактной структуры. Полисахарид, используемый для поддержки, обычно собирается в виде длинной цепи моносахаридов, которая действует как волокно. Многие волокна вместе образуют водородные связи между волокнами, которые усиливают общую структуру материала, как показано на рисунке ниже.

Гликозидные связи между моносахаридами состоят из молекулы кислорода, соединяющей два углеродных кольца. Связь образуется, когда Гидроксильная группа теряется от углерода одной молекулы, а водород теряется гидроксильной группой другой моносахарид, Углерод в первой молекуле заменит кислород из второй молекулы как собственный, и образуется гликозидная связь. Поскольку две молекулы водорода и один кислород удаляются, в результате реакции также образуется молекула воды. Этот тип реакции называется реакцией дегидратации, поскольку вода удаляется из реагентов.

Примеры полисахарида

Целлюлоза и хитин

Целлюлоза и хитин являются структурными полисахаридами, которые состоят из многих тысяч мономеров глюкозы, соединенных в длинные волокна. Единственная разница между двумя полисахаридами заключается в боковых цепях, прикрепленных к углеродным кольцам моносахаридов. В хитине моносахариды глюкозы были модифицированы группой, содержащей больше углерода, азота и кислорода. Боковая цепь создает диполь, который увеличивает водородную связь. В то время как целлюлоза может производить твердые структуры, такие как дерево, хитин может производить даже более твердые структуры, такие как оболочка, известняк и даже мрамор при сжатии.

Оба полисахарида образуют длинные линейные цепи. Эти цепи образуют длинные волокна, которые осаждаются вне клеточная мембрана, Определенные белки и другие факторы помогают волокнам переплетаться в сложную форму, которая удерживается на месте водородными связями между боковыми цепями. Таким образом, простые молекулы глюкозы, которые когда-то использовались для накопления энергии, могут быть преобразованы в молекулы со структурной жесткостью. Единственная разница между структурными полисахаридами и запасными полисахаридами заключается в используемых моносахаридах. Изменяя конфигурацию молекул глюкозы, вместо структурного полисахарида молекула будет разветвляться и хранить гораздо больше связей в меньшем пространстве. Единственная разница между целлюлозой и крахмалом заключается в конфигурации используемой глюкозы.

Гликоген и крахмал

Вероятно, самый важный полисахарид для хранения на планете, гликоген и крахмал производятся животными и растениями соответственно. Эти полисахариды образуются из центральной начальной точки и спирально наружу из-за их сложных структур ветвления. С помощью различных белков, которые прикрепляются к отдельным полисахаридам, большие разветвленные молекулы образуют гранулы или кластеры. Это можно увидеть на изображении ниже молекул гликогена и связанных белков, которые видны в середине.

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

  • моносахаридов – Наименьшая единица молекул сахара или сахара мономер,
  • мономер – Единый объект, который может быть объединен в более крупный объект или полимер.
  • полимер – Включает в себя белки, полисахариды и многие другие молекулы, существующие из более мелких единиц, объединенных вместе.
  • Полипептид – Полимер аминокислотных мономеров, также называемый белком.

викторина

1. Если вы не почистили зубы через некоторое время вы можете заметить, что начинает накапливаться какая-то желтая доска. Часть бляшки состоит из декстранов или полисахаридов, которые бактерии использовать для хранения энергии. Где бактерии получают моносахариды для создания этих полисахаридов?A. Они синтезируют их от солнечного света.B. Они создают их из своих генетический код,C. Они собирают их из остатков пищи, которую вы едите.

Ответ на вопрос № 1

С верно. Каждый раз, когда вы принимаете немного, кусочки пищи застряли между зубами. В большинстве продуктов присутствуют моносахариды, которые могут питать бактерии и позволяют им накапливать энергию в декстранах и создавать зубной налет. Тем не менее, пищеварительный процесс начинается в слюне, и когда пища остается во рту, она продолжает выделять моносахариды, которые обеспечивают рост бактерий. Вот почему важно регулярно чистить и чистить нитью.

2. Растения производят как крахмал амилозу, так и структурную полимерную целлюлозу из единиц глюкозы. Большинство животных не могут переваривать клетчатку. Даже жвачные животные, такие как крупный рогатый скот, не могут переваривать целлюлозу и полагаться на симбиотические внутренние организмы для разрыва связей целлюлозы. Тем не менее, все млекопитающие производят амилазу, фермент, который может расщеплять амилозу. Почему амилаза не может разрушить связи целлюлозы?A. Целлюлоза и амилоза структурно различаются, и амилаза не распознает целлюлозу.B. Гликозидные связи целлюлозы сильнее.C. Внеклеточный матрикс, созданный целлюлозой, не может быть разрушен.

Ответ на вопрос № 2

верно. Хотя для создания обеих молекул используется глюкоза, используются разные конфигурации. В амилозе это вызывает плотную ветвящуюся структуру со многими выставленными точками, которые могут быть переварены амилазой. Амилаза специфически распознает амилозу и не может присоединяться или разрушать связи целлюлозы. Частично это вызвано тем, что связи целлюлозы сильнее, а не гликозидные связи. Целлюлоза обладает рядом других связей, не встречающихся в амилозе, которые имеют место между боковыми цепями. Это также помогает ему сохранять свою форму, но это не невозможно сломать. Коровы проводят много часов, жуя свою пачку растение волокна, медленно разрушая связи между молекулами целлюлозы.

3. Гиалуронан – это молекула, обнаруженная в суставах позвоночных, которая обеспечивает поддержку, создавая желеобразную матрицу для смягчения костей. Гиалуронан создается из нескольких различных моносахаридов, связанных вместе в длинные цепи. Что из следующего описывает гиалуронан? 1. Homopolysaccharide2. Heteropolysaccharide3. Polymer4. мономерA. Все ониB. 1, 3C. 2, 3

Ответ на вопрос № 3

С верно. Гиалуронан представляет собой полисахарид, состоящий из различных типов моносахаридов, что делает его гетерополисахаридом. Он также известен как полимер или молекула, состоящая из мономеров. В этом случае моносахариды являются мономерами.

Клетка. Взаимодействие между организмами. контрольная по биологии

1 Запасные вещества в клетке 0 0 1 FВо всех клетках находятся простые органические соеди нения, играющие роль "строительных блоков", из которых синтезируются более крупные - макромолекулы. 0 0 1 FМакро молекула — это гигантская молекула, построенная из многих повторяющихся единиц; следовательно, она представляет собой полимер, звенья которого называются мономерами. Существует три типа макромолекул: белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты. Мономерами для них служат соответственно 0 01 Fамино кислоты, моносахариды и нуклеотиды. Белки. 0 01 FБелки - это сложные органические соединения, состо ящие из углерода, водорода, кислорода и азота. В некоторых белках содержится еще и сера. Часть белков 0 0 1 Fи образует ком плексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь. Молекулы белков - цепи, построенные из аминокислот, - очень велики; это 0 0 1 Fмакромолекулы, молеку лярная масса которых колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Потенциальное разнообразие белков безгранично, поскольку 0 0 1 Fкаждому белку свойственна своя ами нокислотная последовательность; генетически контролируемая, т.е. закодированная в ДНК клетки, вырабатывающей данный белок. Белков в клетках больше, чем каких бы то ни было других органических соединений; 0 0 1 Fна их долю приходится свы ше 50% общей сухой массы клетки. Они - важный компонент пищи животных и могут превращаться в животном организме как в жир, так и в углеводы. Большое разнообразие белков позволяет им выполнять в живом 0 0 1 Fорганизме множество различ ных функций, одна из которых питательная или запасающая функция. Ктаким белкам относятся резервные белки, являющиеся источником питания для развития плода, белки яйца (яичный альбумин) и основной белок молока (казеин). Ряд других белков используется в качестве источника для аминокислот. Углеводы – вещества с общей формулой Сх(Н2О)у. Полисахариды. Эти соединения играют, главным образом, роль резерва пищи и энергии, например, крахмал и гликоген ( в процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж), а также используются в качестве строительных материалов (например, целлюлоза). Полисахариды - это макромолекулы, с высокой молекулярной массой; несладкие; нерастворимые или плохо растворимые в воде; не кристаллизуются. Они удобны в качестве запасных веществ по ряду причин: большие размеры молекул делают их практически нерастворимыми в воде и, следовательно, они не оказывают на клетку ни осмотического, ни химического влияния; их цепи 0 0 1 Fмогут компактно сверты ваться; при необходимости они могут легко быть превращены в сахара путем гидролиза. 0 0 1 FКрахмал. Это полимер глюкозы. У растений крахмал слу жит главным запасом "горючего", но его не бывает у животных, у которых его функцию выполняет 0 0 1 Fгликоген. Молекулы крах мала состоят из двух компонентов — амилозы и амилопектина. Линейные цепи амилозы, состоящие из нескольких тысяч остатков глюкозы, способны спирально свертываться и, таким образом, принимать более 0 0 1 Fкомпактную форму. У разветвлен ного полисахарида амилопектина компактность 0 0 1 Fобеспечивается интенсивным ветвлением цепей. Амилопектин содержит при мерно вдвое больше глюкозных остатков, чем амилоза. Крахмал запасается в клетках в виде так называемых крахмальных зерен. Их можно видеть в первую очередь в хлоропластах листьев, а также в органах, где запасаются 0 0 1 Fпита тельные вещества, например, в клубнях картофеля или семенах злаков и 0 0 1 Fбобовых. Крахмальные зерна имеют слоистую струк туру и у разных видов растений различаются как по форме, так и по размерам. Гликоген. Это эквивалент крахмала, синтезируемый в животном организме, т.е. это тоже резервный полисахарид, построенный из остатков глюкозы; встречается гликоген и в клетках многих грибов. У позвоночных гликоген содержится, главным 0 0 1 Fобразом, в печени и в мышцах, иными словами, мес тах высокой метаболической 0 0 1 Fактивности, где он служит источ ником глюкозы, используемой в процессе дыхания. По своему строению гликоген весьма схож с амилопектином, но его цепи ветвятся еще сильнее. В клетках гликоген отлагается в виде крошечных гранул, которые обычно бывают связаны с гладкой эндоплазматической сетью. Липиды – это органические вещества, которые можно извлечь из клеток органическими растворителями. Основная функция липидов – запасающая. При окислении липидов выделяется больше энергии, чем при окислении равной массы углеводов (окисление 1 г липидов до СО, и Н2О освобождает 38,9 кДж). В как их размеры меньше полудлины световой волны), и они проходят через фильтры, которые задерживают бактериальные клетки. Часто задают вопрос: «А являются ли вирусы живыми?» Если живой считать такую структуру, которая обладает генетическим материалом (ДНК или РНК) и которая способна воспроизводить себя, то можно сказать, что вирусы живые. Если же живой считать структуру, обладающую клеточным строением, то ответ должен быть отрицательным. Следует также отметить, что вирусы не способны воспроизводить себя вне клетки-хозяина. Они находятся на самой границе между живым и неживым. И это лишний раз напоминает нам, что существует непрерывный спектр все возрастающей сложности, который начинается с простых молекул и кончается сложнейшими замкнутыми системами клеток. Поведение.Вирусы могут воспроизводить себя только внутри живой клетки, поэтому они являются облигатными паразитами. Обычно они вызывают явные признаки заболевания. Попав внутрь клетки-хозяина, они «выключают» (инактивируют) хозяйскую ДНК и, используя свою собственную ДНК или РНК, дают клетке команду синтезировать новые копии вируса. Вирусы передаются из клетки в клетку в виде инертных частиц. Строение. Вирусы устроены очень просто. Они состоят из фрагмента генетического материала, либо ДНК, либо РНК, составляющей сердцевину вируса, и окружающей эту сердцевину защитной белковой оболочкой, которую называют капсидом. Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом. У некоторых вирусов, таких, как вирусы герпеса или гриппа, есть еще и дополнительная липопротеидная оболочка, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина. В отличие от всех остальных организмов вирусы не имеют клеточного строения. Оболочка вирусов часто бывает построена из идентичных повторяющихся субъединиц – капсомеров. Из капсомеров образуются структуры с высокой степенью симметрии, способные кристаллизироваться. Это позволяет получить информацию об их строении как с помощью кристаллографических методов, основанных на применении рентгеновских лучей, так и с помощью электронной микроскопии. Как только в клетке-хозяине появляются субъединицы вируса, они сразу же проявляют способность к самосборке в целый вирус. Самосборка характерна и для многих других биологических структур, она имеет фундаментальное значение в биологических явлениях. Спиральная симметрия. Лучшей иллюстрацией спиральной симметрии может служить вирус табачной мозаики (ВТМ), содержащий РНК. 2130 одинаковых белковых субъединиц составляют вместе с РНК единую целостную структуру – нуклеокапсид. У некоторых вирусов, например у вирусов свинки и гриппа, нуклеокапсид окружен оболочкой. Бактериофаги. Вирусы, которые нападают на бактерий, образуют группу так называемых бактериофагов. У некоторых бактериофагов имеется явно выраженная икосаэдрическая головка, а хвост обладает спиральной симметрией. Сложные вирусы. Некоторые вирусы, например, рабдовирусы и вирусы оспы, имеют сложное строение. В зависимости от длительности пребывания вируса в клетке и характера изменения ее функционирования различают три типа вирусной инфекции: литическая ( в пер. с греч. "разрушение, растворение), персистентная ( в пер. с греч. "стойкая"), латентная ( в пер. с греч. "скрытая") Основное отличие от других организмов. Ни один из известных вирусов не способен к самостоятельному существованию. Лишь попав в клетку, генетический материал вируса воспроизводится, переключая работу клеточных биохимических конвейеров на производство вирусных белков: как ферментов, необходимых для репликации вирусного генома – всей совокупности его генов, так и белков оболочки вируса.

Полисахариды - HimFaq.ru - химический портал химфак

Полисахариды (гликаны) – это  высокомолекулярные углеводы, молекулы которых построены из моносахаридных остатков, связанных гликозидными связями и образующих линейные или разветвлённые цепи.

Молекулярная масса от нескольких тысяч до нескольких миллионов. В состав простейших полисахаридов входят остатки только одного моносахарида (гомополисахариды), более сложные полисахариды (гетерополисахариды) состоят из остатков двух или более моносахаридов и могут быть построены из регулярно повторяющихся олигосахаридных блоков. Кроме обычных гексоз и пентоз встречаются дезоксисахара, аминосахара (глюкозамин, галактозамин), уроновые кислоты. Часть гидроксильных групп некоторых полисахаридов ацилирована остатками уксусной, серной, фосфорной и других кислот. Углеводные цепи полисахаридов могут быть ковалентно связаны с пептидными цепями с образованием гликопротеидов.

Свойства и биологические функции полисахаридов чрезвычайно разнообразны. Некоторые линейные регулярные гомополисахариды (целлюлоза, хитин, ксиланы, маннаны) не растворяются в воде вследствие прочной межмолекулярной ассоциации.

Более сложные полисахариды склонны к образованию гелей (агар, альгиновые кислоты, пектины), а многие разветвлённые полисахариды хорошо растворимы в воде (гликоген, декстраны).

Кислотный или ферментативный гидролиз полисахаридов приводит к полному или частичному расщеплению гликозидных связей и образованию соответственно моно- или олигосахаридов. Крахмал, гликоген, ламинарии, инулин, некоторые растительные слизи — энергетический резерв клеток.

Целлюлоза и гемицеллюлозы клеточной стенки растений, хитин беспозвоночных и грибов, пептидогликан прокариот, мукополисахариды соединительной ткани животных — опорные полисахариды. Камеди растений, капсульные полисахариды микроорганизмов, гиалуроновая кислота и гепарин у животных выполняют защитные функции. Липополисахариды бактерий и разнообразные гликопротеиды поверхности животных клеток обеспечивают специфичность межклеточного взаимодействия и иммунологические реакций.

Биосинтез полисахаридов заключается в последовательном переносе моносахаридных остатков из соответствующих нуклеозиддифосфатсахаров с помощью специфических гликозилтрансфераз либо непосредственно на растущую полисахаридную цепь, либо путём предварительной сборки олигосахаридного повторяющегося звена на так называемом липидном переносчике (фосфате полиизопреноидного спирта) с последующим транспортом через мембрану и полимеризацией под действием специфической полимеразы.

Разветвлённые полисахариды типа амилопектина или гликогена образуются путём ферментативной перестройки растущих линейных участков молекул типа амилозы. Многие полисахариды получают из природного сырья и используют в пищевой (крахмал, пектины) или химической (целлюлоза и её производные) промышленности и в медицине (агар, гепарин, декстраны).

Автор: под ред. Гиляров М.С. и др.
Источник: Биологический энциклопедический словарь
Дата в источнике: 1986г

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

Полисахарид - Polysaccharide - xcv.wiki

Полимеры с длинными углеводами, включая крахмал, гликоген, целлюлозу и хитин.

Амилозы представляет собой линейный полимер из глюкозы , главным образом связана с & alpha ; (1 → 4) облигаций. Он может состоять из нескольких тысяч единиц глюкозы. Это один из двух компонентов крахмала , другой - амилопектин .

Полисахариды ( ), или поликарбогидраты , являются наиболее распространенными углеводы содержатся в пище. Это длинноцепочечные полимерные углеводы, состоящие из моносахаридных единиц, связанных вместе гликозидными связями . Этот углевод может реагировать с водой ( гидролиз ) с использованием ферментов амилазы в качестве катализатора, который производит составляющие сахара ( моносахариды или олигосахариды ). Их структура варьируется от линейной до сильно разветвленной. Примеры включают запасные полисахариды, такие как крахмал , гликоген и галактоген, и структурные полисахариды, такие как целлюлоза и хитин .

Полисахариды часто довольно неоднородны, содержат незначительные модификации повторяющейся единицы. В зависимости от структуры эти макромолекулы могут иметь свойства, отличные от своих моносахаридных строительных блоков. Они могут быть аморфными или даже нерастворимыми в воде. Когда все моносахариды в полисахариде относятся к одному типу, полисахарид называется гомополисахаридом или гомогликаном , но когда присутствует более одного типа моносахаридов, они называются гетерополисахаридами или гетерогликанами .

Природные сахариды обычно состоят из простых углеводов, называемых моносахаридами, с общей формулой (CH 2 O) n, где n равно трем или более. Примерами моносахаридов являются глюкоза , фруктоза и глицеральдегид . Между тем, полисахариды имеют общую формулу C x (H 2 O) y, где x обычно представляет собой большое число от 200 до 2500. Когда повторяющиеся звенья в основной цепи полимера представляют собой шестиуглеродные моносахариды , как это часто бывает, общая формула упрощается до (C 6 H 10 O 5 ) n , где обычно 40 ≤ n ≤ 3000 .

Как показывает практика, полисахариды содержат более десяти моносахаридных единиц, тогда как олигосахариды содержат от трех до десяти моносахаридных единиц; но точное отсечение может несколько варьироваться в зависимости от соглашения. Полисахариды - важный класс биологических полимеров . Их функция в живых организмах обычно связана со структурой или хранением. Крахмал (полимер глюкозы) используется в растениях в качестве запасного полисахарида, находясь в форме как амилозы, так и разветвленного амилопектина . У животных структурно подобный полимер глюкозы представляет собой более плотно разветвленный гликоген , иногда называемый «животным крахмалом». Свойства гликогена позволяют ему быстрее метаболизироваться, что соответствует активному образу жизни движущихся животных. У бактерий они играют важную роль в их многоклеточности.

Целлюлоза и хитин являются примерами структурных полисахаридов. Целлюлоза используется в клеточных стенках растений и других организмов и считается самой распространенной органической молекулой на Земле. Он имеет множество применений, таких как значительная роль в бумажной и текстильной промышленности, и используется в качестве сырья для производства вискозы (посредством процесса вискозы ), ацетата целлюлозы, целлулоида и нитроцеллюлозы. Хитин имеет аналогичную структуру, но имеет азотсодержащие боковые ответвления, увеличивающие его прочность. Он обнаружен в экзоскелете членистоногих и в клеточных стенках некоторых грибов . Он также имеет множество применений, в том числе хирургические нити . Полисахариды также включают каллозу или ламинарин , хризоламинарин , ксилан , арабиноксилан , маннан , фукоидан и галактоманнан .

Функция

Состав

Пищевые полисахариды - распространенные источники энергии. Многие организмы могут легко расщеплять крахмал до глюкозы; однако большинство организмов не может метаболизировать целлюлозу или другие полисахариды, такие как хитин и арабиноксиланы . Эти типы углеводов могут метаболизироваться некоторыми бактериями и простейшими. Например, жвачные животные и термиты используют микроорганизмы для обработки целлюлозы .

Несмотря на то, что эти сложные полисахариды плохо усваиваются, они являются важными элементами питания для человека. Эти углеводы, называемые диетической клетчаткой , помимо других преимуществ, улучшают пищеварение. Основное действие пищевых волокон - это изменение характера содержимого желудочно-кишечного тракта и изменение того, как усваиваются другие питательные вещества и химические вещества. Растворимая клетчатка связывается с желчными кислотами в тонком кишечнике, что снижает вероятность их попадания в организм; это, в свою очередь, снижает уровень холестерина в крови. Растворимая клетчатка также снижает всасывание сахара, снижает реакцию сахара после еды, нормализует уровень липидов в крови и, после ферментации в толстой кишке, производит короткоцепочечные жирные кислоты в качестве побочных продуктов с широким спектром физиологической активности (обсуждение ниже). Хотя нерастворимая клетчатка связана со снижением риска диабета, механизм, с помощью которого это происходит, неизвестен.

Еще не предложенная официально в качестве основного макроэлемента (по состоянию на 2005 г.), пищевые волокна, тем не менее, считаются важными для диеты, и регулирующие органы многих развитых стран рекомендуют увеличить потребление клетчатки.

Хранение полисахаридов

Крахмал

Крахмал представляет собой полимер глюкозы, в котором звенья глюкопиранозы связаны альфа- связями. Он состоит из смеси амилозы (15–20%) и амилопектина (80–85%). Амилоза состоит из линейной цепи из нескольких сотен молекул глюкозы, а амилопектин представляет собой разветвленную молекулу, состоящую из нескольких тысяч единиц глюкозы (каждая цепь из 24-30 единиц глюкозы представляет собой одну единицу амилопектина). Крахмалы не растворяются в воде . Их можно переваривать, разрывая альфа- связи (гликозидные связи). И люди, и другие животные имеют амилазы, поэтому они могут переваривать крахмал. Картофель , рис , пшеница и кукуруза являются основными источниками крахмала в рационе человека. Образование крахмала - это способ хранения глюкозы в растениях .

Гликоген

Гликоген служит вторичным долгосрочным хранилищем энергии в клетках животных и грибов , причем первичные запасы энергии хранятся в жировой ткани . Гликоген вырабатывается в основном печенью и мышцами , но также может вырабатываться в результате гликогенеза в головном мозге и желудке .

Гликоген аналогичен крахмалу , полимеру глюкозы в растениях , и иногда его называют животным крахмалом , имеющим структуру, аналогичную амилопектину, но более разветвленную и компактную, чем крахмал. Гликоген представляет собой полимер, состоящий из α (1 → 4) гликозидных связей, связанных с α (1 → 6) -связанными ветвями. Гликоген находится в форме гранул в цитозоле / цитоплазме многих типов клеток и играет важную роль в цикле глюкозы . Гликоген образует запас энергии, который можно быстро мобилизовать для удовлетворения внезапной потребности в глюкозе, но он менее компактен и более доступен в качестве резерва энергии, чем триглицериды (липиды).

В гепатоцитах печени гликоген может составлять до 8 процентов (100–120 граммов для взрослого) от сырой массы вскоре после еды. Только гликоген, хранящийся в печени, может быть доступен другим органам. В мышцах гликоген содержится в низкой концентрации - от одного до двух процентов от мышечной массы. Количество гликогена, хранящегося в организме, особенно в мышцах , печени и эритроцитах, зависит от физической активности, основного обмена веществ и привычек питания, таких как периодическое голодание . Небольшое количество гликогена содержится в почках и еще меньшее количество - в некоторых глиальных клетках головного мозга и лейкоцитах . Во время беременности матка также накапливает гликоген для питания эмбриона.

Гликоген состоит из разветвленной цепи остатков глюкозы. Он хранится в печени и мышцах.

  • Это запас энергии для животных.
  • Это основная форма углеводов, хранящихся в организме животных.
  • Не растворяется в воде. При смешивании с йодом он становится коричнево-красным.
  • Он также дает глюкозу при гидролизе .
  • Схематический двумерный вид гликогена в разрезе. Основной белок гликогенина окружен ответвлениями глюкозных единиц. Вся глобулярная гранула может содержать приблизительно 30 000 единиц глюкозы.

Галактоген

Галактоген - это полисахарид галактозы, который функционирует как накопитель энергии у легочных улиток и некоторых Caenogastropoda . Этот полисахарид не воспроизводится и обнаруживается только в белковой железе репродуктивной системы самок улиток и в перивителлиновой жидкости яиц.

Галактоген служит энергетическим резервом для развития эмбрионов и вылупившихся птенцов, который позже заменяется гликогеном у молодых и взрослых особей.

Инулин

Инулин - это встречающийся в природе сложный полисахаридный углевод, состоящий из пищевых волокон , продуктов растительного происхождения, которые не могут быть полностью расщеплены пищеварительными ферментами человека.

Структурные полисахариды

Некоторые важные природные структурные полисахариды

Арабиноксиланы

Арабиноксиланы находятся как в первичных, так и в вторичных клеточных стенках растений и представляют собой сополимеры двух сахаров: арабинозы и ксилозы . Они также могут оказывать благотворное влияние на здоровье человека.

Целлюлоза

Структурные компоненты растений формируются преимущественно из целлюлозы . Древесина в основном состоит из целлюлозы и лигнина , тогда как бумага и хлопок почти полностью состоят из целлюлозы. Целлюлоза - это полимер, состоящий из повторяющихся единиц глюкозы, связанных вместе бета- связями. У людей и многих животных отсутствует фермент, разрушающий бета- связи, поэтому они не переваривают целлюлозу. Некоторые животные, такие как термиты, могут переваривать целлюлозу, потому что бактерии, обладающие этим ферментом, присутствуют в их кишечнике. Целлюлоза не растворяется в воде. Не меняет цвет при смешивании с йодом. При гидролизе дает глюкозу. Это самый распространенный в природе углевод.

Хитин

Хитин - один из многих природных полимеров . Он является структурным компонентом многих животных, например экзоскелетов . Со временем он подвергается биологическому разложению в естественной среде. Его распад может катализироваться ферментами, называемыми хитиназами , секретируемыми микроорганизмами, такими как бактерии и грибы, и производимыми некоторыми растениями. У некоторых из этих микроорганизмов есть рецепторы простых сахаров, образующихся при разложении хитина. Если хитин обнаружен, они затем производят ферменты для его переваривания, расщепляя гликозидные связи , чтобы преобразовать его в простые сахара и аммиак .

По химическому составу хитин тесно связан с хитозаном (более водорастворимое производное хитина). Он также тесно связан с целлюлозой в том смысле, что представляет собой длинную неразветвленную цепь производных глюкозы . Оба материала вносят свой вклад в структуру и прочность, защищая организм.

Пектины

Пектины представляют собой семейство сложных полисахаридов, которые содержат 1,4-связанные остатки α- D- галактозилуроновой кислоты. Они присутствуют в большинстве первичных клеточных стенок и в недревесных частях наземных растений.

Кислые полисахариды

Кислые полисахариды - это полисахариды, которые содержат карбоксильные группы , фосфатные группы и / или группы сложного эфира серной кислоты .

Бактериальные полисахариды

Патогенные бактерии обычно образуют толстый слизистый слой полисахарида. Эта «капсула» скрывает антигенные белки на поверхности бактерий, которые в противном случае спровоцировали бы иммунный ответ и тем самым привели бы к уничтожению бактерий. Капсульные полисахариды растворимы в воде, обычно кислые, и имеют молекулярную массу порядка от 100000 до 2000000 дальтон . Они линейны и состоят из регулярно повторяющихся субъединиц от одной до шести моносахаридов . Существует огромное структурное разнообразие; около двухсот различных полисахаридов продуцируются только кишечной палочкой . Смеси капсульных полисахаридов, конъюгированных или нативных, используются в качестве вакцин .

Бактерии и многие другие микробы, включая грибы и водоросли , часто выделяют полисахариды, чтобы помочь им прилипнуть к поверхностям и предотвратить их высыхание. Люди превратили некоторые из этих полисахаридов в полезные продукты, включая ксантановую камедь , декстран , велановую камедь , геллановую камедь , диутановую камедь и пуллулан .

Большинство этих полисахаридов проявляют полезные вязкоупругие свойства при очень низких концентрациях растворения в воде. Это делает различные жидкости, используемые в повседневной жизни, такие как некоторые продукты питания, лосьоны, чистящие средства и краски, вязкими в неподвижном состоянии, но гораздо более текучими, когда применяется даже небольшой сдвиг при перемешивании или встряхивании, наливании, протирании или чистке щеткой. Это свойство называется псевдопластичностью или истончением при сдвиге ; изучение таких вопросов называется реологией .

Водные растворы полисахарида сами по себе при перемешивании имеют любопытное поведение: после прекращения перемешивания раствор сначала продолжает вращаться из-за импульса, затем замедляется до остановки из-за вязкости и ненадолго меняет направление перед остановкой. Эта отдача обусловлена ​​упругим действием полисахаридных цепей, ранее растянутых в растворе, возвращающихся в свое расслабленное состояние.

Полисахариды клеточной поверхности играют разнообразные роли в экологии и физиологии бактерий . Они служат барьером между клеточной стенкой и окружающей средой, опосредуют взаимодействия хозяин-патоген. Полисахариды также играют важную роль в образовании биопленок и структурировании сложных форм жизни у бактерий, таких как Myxococcus xanthus .

Эти полисахариды синтезируются из активированных нуклеотидами предшественников (называемых нуклеотидными сахарами ), и в большинстве случаев все ферменты, необходимые для биосинтеза, сборки и транспорта готового полимера, кодируются генами, организованными в специальные кластеры в геноме организма . Липополисахарид является одним из наиболее важных полисахаридов клеточной поверхности, поскольку он играет ключевую структурную роль в целостности внешней мембраны, а также является важным медиатором взаимодействий между хозяином и патогеном.

Были идентифицированы ферменты, которые образуют A-группу (гомополимерный) и B-диапазон (гетерополимерный) O-антигены, и определены метаболические пути . Альгинат экзополисахарида представляет собой линейный сополимер остатков β-1,4-связанной D- маннуроновой кислоты и L- гулуроновой кислоты и отвечает за мукоидный фенотип поздней стадии муковисцидоза. В PEL и PSL локусы два недавно обнаружили генные кластеры , которые также кодируют экзополисахариды обнаружено, что важно для образования биопленки. Рамнолипид - это биоповерхностно-активное вещество , производство которого строго регулируется на уровне транскрипции , но точная роль, которую он играет при заболевании, в настоящее время недостаточно изучена. Белок гликозилирование , в частности пилина и флагеллина , стал объектом исследований нескольких групп от около 2007, и было показано, что важно для адгезии и инвазии при бактериальной инфекции.

Тесты химической идентификации полисахаридов

Окрашивание периодической кислотой по Шиффу (PAS)

Полисахариды с незащищенными вицинальными диолами или аминосахарами (где некоторые гидроксильные группы заменены аминами ) дают положительное периодическое кислотное окрашивание Шиффа (PAS). Список полисахаридов, окрашивающих ПАВ, велик. Хотя муцины эпителиального происхождения окрашиваются PAS, муцины соединительнотканного происхождения имеют так много кислотных замен, что в них не остается достаточно групп гликоля или амино-спирта для взаимодействия с PAS.

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки

Структура и функции углеводов

Результаты обучения

  • Различия между моносахаридами, дисахаридами и полисахаридами
  • Определите несколько основных функций углеводов

Большинство людей знакомы с углеводами, одним типом макромолекул, особенно когда речь идет о том, что мы едим. Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «нагружают углеводы» перед важными соревнованиями, чтобы у них было достаточно энергии для соревнований на высоком уровне.Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи - все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, особенно через глюкозу, простой сахар, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH 2 O) n , где n - количество атомов углерода в молекуле.Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компоненты - это углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды ( моно, - = «один»; сахар, - = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза.В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Большинство названий моносахаридов оканчиваются на суффикс - ose . Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R '), он известен как кетоза. В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и / или гексозы (шесть атомов углерода).См. Рисунок 1 для иллюстрации моносахаридов.

Рис. 1. Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи. Триозы, пентозы и гексозы имеют три, пять и шесть углеродных скелетов соответственно.

Химическая формула глюкозы: C 6 H 12 O 6 .У человека глюкоза - важный источник энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыток глюкозы часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

Галактоза и фруктоза - другие распространенные моносахариды: галактоза содержится в молочном сахаре, а фруктоза - во фруктовых сахарах.Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C 6 H 12 O 6 ), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода (рис. 2).

Практический вопрос

Рис. 2. Глюкоза, галактоза и фруктоза - это гексозы. Они являются структурными изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу (C6h22O6), но другое расположение атомов.

Что это за сахара, альдоза или кетоза?

Показать ответ

Глюкоза и галактоза - альдозы. Фруктоза - это кетоза.

Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах (рис. 3). Глюкоза в кольцевой форме может иметь два различных расположения гидроксильной группы (-ОН) вокруг аномерного углерода (углерод 1, который становится асимметричным в процессе образования кольца).Если гидроксильная группа находится ниже углеродного номера 1 в сахаре, говорят, что она находится в положении альфа ( α ), а если она выше плоскости, говорят, что она находится в положении бета ( β ). .

Рис. 3. Моносахариды из пяти и шести атомов углерода находятся в равновесии между линейной и кольцевой формами. Когда кольцо образуется, боковая цепь, которую оно замыкает, фиксируется в положении α или β. Фруктоза и рибоза также образуют кольца, хотя они образуют пятичленные кольца в отличие от шестичленного кольца глюкозы.

Дисахариды

Дисахариды ( ди - = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь. Ковалентная связь, образованная между молекулой углевода и другой молекулой (в данном случае между двумя моносахаридами), известна как гликозидная связь (рис. 4).Гликозидные связи (также называемые гликозидными связями) могут быть альфа- или бета-типа. Альфа-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 первой глюкозы находится ниже плоскости кольца, а бета-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 находится выше плоскости кольца.

Рис. 4. Сахароза образуется, когда мономер глюкозы и мономер фруктозы соединяются в реакции дегидратации с образованием гликозидной связи. При этом теряется молекула воды. По соглашению атомы углерода в моносахариде нумеруются от концевого углерода, ближайшего к карбонильной группе.В сахарозе гликозидная связь образуется между углеродом 1 в глюкозе и углеродом 2 во фруктозе.

Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу (рис. 5). Лактоза - это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Рис. 5. Общие дисахариды включают мальтозу (зерновой сахар), лактозу (молочный сахар) и сахарозу (столовый сахар).

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, известна как полисахарид ( поли - = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов. Молекулярная масса может составлять 100000 дальтон или более в зависимости от количества соединенных мономеров. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются основными примерами полисахаридов.

Крахмал - это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из смеси амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы, превышающий непосредственные потребности растения в энергии, хранится в виде крахмала в различных частях растения, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает питание зародыша во время его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных. Крахмал, потребляемый людьми, расщепляется ферментами, такими как амилазы слюны, на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза.Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены гликозидными связями α, 1-4 или α, 1–6. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединились с образованием связи. Как показано на рисунке 6, амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связей), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид ( α 1-6 связей в точках ветвления).

Рис. 6. Амилоза и амилопектин - две разные формы крахмала. Амилоза состоит из неразветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α 1,4 гликозидными связями. Амилопектин состоит из разветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных гликозидными связями α 1,4 и α 1,6. Из-за способа соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. Гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен.

Гликоген - это форма хранения глюкозы в организме человека и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы.Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Когда уровень глюкозы в крови снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы в процессе, известном как гликогенолиз.

Целлюлоза - самый распространенный природный биополимер. Клеточная стенка растений в основном состоит из целлюлозы; это обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны гликозидными связями β, 1-4 (рис. 7).

Рис. 7. В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Как показано на рисунке 7, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде удлиненных длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.В то время как связь β 1-4 не может быть разрушена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы, буйволы и лошади, могут с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать богатый растительный материал. в целлюлозе и использовать ее в качестве источника пищи. У этих животных определенные виды бактерий и простейших обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных животных) и секретируют фермент целлюлазу. В аппендиксе пасущихся животных также содержатся бактерии, переваривающие целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных.Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии. Термиты также способны расщеплять целлюлозу из-за присутствия в их телах других организмов, выделяющих целлюлазы.

Рис. 8. У насекомых есть твердый внешний скелет, сделанный из хитина, типа полисахарида.

Углеводы выполняют различные функции у разных животных. У членистоногих (насекомых, ракообразных и др.) Есть внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела (как видно у пчелы на Рисунке 8).

Этот экзоскелет сделан из биологической макромолекулы хитина, который представляет собой полисахаридсодержащий азот. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил- β -d-глюкозамина, модифицированного сахара. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов; грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукарии.

Вкратце: структура и функции углеводов

Углеводы - это группа макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки и обеспечивают структурную поддержку растительным клеткам, грибам и всем членистоногим, включая омаров, крабов, креветок, насекомых и пауков.Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в молекуле. Моносахариды связаны гликозидными связями, которые образуются в результате реакций дегидратации, образуя дисахариды и полисахариды с удалением молекулы воды для каждой образованной связи. Глюкоза, галактоза и фруктоза являются обычными моносахаридами, тогда как общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Крахмал и гликоген, примеры полисахаридов, являются формами хранения глюкозы в растениях и животных соответственно.Длинные полисахаридные цепи могут быть разветвленными или неразветвленными. Целлюлоза является примером неразветвленного полисахарида, тогда как амилопектин, составляющий крахмал, представляет собой сильно разветвленную молекулу. Хранение глюкозы в виде полимеров, таких как крахмал или гликоген, делает ее немного менее доступной для метаболизма; однако это предотвращает его утечку из клетки или создание высокого осмотического давления, которое могло бы вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

определение структурных полисахаридов

Полисахариды синтезируются растениями, животными и людьми для хранения в пищу, структурной поддержки или метаболизма для получения энергии. Обычно полисахарид состоит из примерно 200 моносахаридов. Экзоскелет, основная функция хитина состоит в том, чтобы… (Длинные цепи структурных единиц называются полимерами [поли означает «много» по-гречески). Урок биологии уровня: полисахариды - структура и функция крахмала, гликогена и целлюлозы.Хотя это соединение отличается от крахмала и гликогена, это бета-связь. Полисахариды - важный класс биологических полимеров. Полисахариды - это углеводные полимеры, состоящие из десятков, сотен и нескольких тысяч моносахаридных единиц. Целлюлоза состоит из линейной цепи молекул глюкозы и является обычным структурным компонентом клеточных стенок растений и других организмов. Хитин: это второе по распространенности органическое вещество. Биология Основы молекулярной биологии Углеводы.Если, например, n = 3, это означает, что имеется три атома углерода, и эти моносахариды называются триозами. Полисахариды можно разделить на две группы: (i) запасные полисахариды и (ii) структурные полисахариды. . определения полисахарида, синонимы полисахарида, определение полисахарида, перевод полисахарида на английский язык, основные значения полисахарида. Цепи могут быть линейными или разветвленными. инулин) в растениях и гликоген у животных. Выбирайте из 153 различных наборов карточек со структурой полисахаридов в Quizlet.Ищете аббревиатуры EPS? Определение растительных целлюлозных волокон. Полисахариды. Эти полисахариды при гидролизе ферментами амилазы производят составляющие сахара, такие как моносахариды или олигосахариды. Эти полисахариды состоят из мономеров, известных как моносахариды. 7 Полисахариды: определение, структура и примеры. Полисахариды - это углеводы, содержащие более 10 моносахаридов; они служат для хранения энергии и структурной поддержки растений и животных.Полисахарид - это длинноцепочечный углевод, состоящий из более мелких углеводов, называемых моносахаридами, которые обычно используются нашим телом для получения энергии или помощи в клеточной структуре. Было предоставлено общее понимание растворимости, включая определение, методы тестирования и поведение раствора; обсуждались отношения между растворимостью полисахарида и структурными особенностями с точки зрения молекулярной массы, степени разветвления, зарядных свойств, гибкости цепи и особых групп.Например, тонкие слои хитина (структурного полисахарида), уложенные внутри тел некоторых чешуек, заставляют входящие световые волны интерферировать друг с другом и создавать переливающиеся цвета, подобные тем, которые наблюдаются в мыльных пузырях или масляных пленках. Их функция в живых организмах обычно связана со структурой или хранением. Структура гликозаминогликанов. Полисахариды представляют собой полимерные углеводные структуры из простых сахаров (моносахаридов), связанных хитозан, представляет собой естественный биоразлагаемый полисахарид, извлеченный из морских природных источников (например,грамм. Большие молекулы, которые могут состоять из 10 000 связанных вместе моносахаридных единиц, полисахариды значительно различаются по размеру, сложности структуры и содержанию сахара; К настоящему времени идентифицировано несколько сотен различных типов. Основными типами некрахмальных полисахаридов являются пектин, целлюлоза, камеди и гемицеллюлозы. Полисахариды также называют гликанами. Эти моносахариды связаны друг с другом либо в виде линейной цепи, либо в виде разветвленной структуры. 1992). Важные полисахариды включают крахмал, гликоген, целлюлозу и гемицеллюлозу.Структурные различия придают различные физические и химические свойства. Антигены обычно представляют собой белки, пептиды или полисахариды. Олигосахариды и полисахариды - это углеводы. Эти углеводы играют важную роль в питании и действуют как структурные компоненты живых организмов. И олигосахариды, и полисахариды состоят из простых молекул сахара, называемых моносахаридами. Они могут перевариваться путем гидролиза, катализируемого ферментами, называемыми амилазами. P. multocida экспрессирует пять различных капсульных полисахаридов (CPS), которые определяют серотипы A, B, D, E и F.Известны конструкции трех из пяти типов СУЗ; тип D - гепарозан, тип F - хондроитин (ДеАнгелис и др. Скачать PDF. EPS - Внеклеточные полисахариды. Способ соединения мономерных звеньев определяет свойства полисахарида. Они сильно различаются по своей структуре, свойствам и функциям. Целлюлоза: структурный полисахарид, который находится в клеточной стенке растений и при потреблении действует как пищевое волокно.Полисахариды хранения ответственны за преобразование в энергию позже для функций организма.Изучите структуру полисахаридов с помощью бесплатных интерактивных карточек. Структурные полисахариды обычно (а) имеют обширные водородные связи между соседними молекулами (б) намного более гидрофильны, чем запасающие полисахариды (в) имеют гораздо более сильные ковалентные связи, чем запасающие полисахариды (г) состоят из чередующихся субъединиц α-глюкозы и β-глюкозы ( д) образуют спиральные структуры в клетке. Это становится понятным при рассмотрении структуры лактозы. Существует два типа полисахаридов, которые организм использует для хранения энергии: крахмал и гликоген. Крахмалы служат в качестве краткосрочных запасов энергии и сделаны из смеси амилозы и амилопектина.Надписи насекомых: охота за человеческими символами в мягко трепещущих крыльях. В структуре целлюлозы -ОН группы указывают за пределы цепочечной структуры. Они составляют единицы хранения углеводов для растений и животных, а также могут выполнять структурные роли в… Крахмал и гликоген служат в качестве краткосрочных запасов энергии у растений и животных, соответственно. Чтобы проиллюстрировать эти различия, рассмотрим структурные различия между амилозой и целлюлозой (типом волокна). Три важных полисахарида, крахмал, гликоген и целлюлоза, состоят из глюкозы.Они могут соединяться вместе и образовывать сложные углеводы, например: 2 моносахарида образуют дисахариды, 3-10 из них образуют олигосахариды и 11 или более из них образуют полисахариды. Эти моносахариды связаны гликозидными связями. Дисахариды имеют две кольцевые структуры. На основе их структурных единиц и связи между дисахаридными единицами; их можно разделить на два типа. Возможные значения для n - положительные целые числа, равные или превышающие 3. Структурные полисахариды: это полисахариды, которые участвуют в формировании структурного каркаса клеточных стенок растений и скелета животных.Это наиболее часто встречающиеся в природе углеводы. Структура не является спиральной, поскольку бета-связь ограничивает полисахарид прямоцепочечной формой. могут защищать патогенные бактерии от высыхания и хищничества и способствовать их патогенности. Полисахариды - это гетерогенные молекулы. Моносахариды - простейшая форма углеводов. Объясните, чем отличаются моно-, ди- и полисахариды. Крахмалы. Накопительные полисахариды ответственны за преобразование в энергию позже для функций организма.Их структура варьируется от линейной до сильно разветвленной. Когда они образованы одним и тем же видом моносахаридов, их называют гомополисахаридами, такими как крахмал, гликоген и целлюлоза, каждый из которых образован сотнями… Определение ПОЛИСАХАРИДА в словаре Definitions.net. … Такими примерами полисахаридов являются крахмал для растений, гликоген для животных. Компьютерный скрининг человеческого TF-гликома дает структурное определение специфичности противоопухолевого антитела JAA-F11.С точки зрения биологии растений волокно - это отдельная клетка механической ткани (склеренхима), характеризующаяся чрезвычайной длиной клетки и хорошо развитой вторичной клеточной стенкой, архитектура которой является основным определяющим фактором свойств волокна. Определение полисахарида: полисахарид определяется как большая молекула, состоящая из множества более мелких моносахаридов. Таким образом, полисахариды представляют собой молекулы высокомолекулярных углеводов, которые содержат множество моносахаридных единиц. Полисахариды придают структуру грибам, таким как грибы.Это внеклеточные полисахариды. Углеводы - сахара и крахмалы, все из моносахаридов. Полисахариды, «сложные углеводы», играют жизненно важную роль в хранении энергии и структурной роли в живых организмах, делая углеводы самыми распространенными биомолекулами на Земле. Состав. большая углеводная молекула с цепочечной или разветвленной структурой, состоящая из множества единиц МОНОСАХАРИДА, соединенных вместе РЕАКЦИЯМИ КОНДЕНСАЦИИ.

Лучшие начальные школы в Абингдоне, Coindesk Создать учетную запись, Ортопедия Произношение, Цистоидный макулярный отек Ppt, Перевод рандеву, Многоразовые силиконовые пакеты для еды Канада, Удовлетворение Произношение, Проект клеточной биологии и биотехнологии, Лучший хирург по глаукоме рядом со мной,

Понимание углеводов - AP Biology

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса - изображению, ссылке, тексту и т. д. - относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

углеводов | Базовая биология

Что вы узнаете на этой странице

  • Что такое углевод
  • Почему углеводы важны
  • Структура углеводов
  • Различия между моносахаридами, дисахаридами и полисахаридами
  • Примеры важных углеводов 9100006
900

Углеводы - одна из четырех основных категорий молекул, обнаруженных в живых существах, три других - это белки, липиды и нуклеиновые кислоты.Они жизненно важны для жизни на Земле и выполняют ряд функций, таких как обеспечение энергией, структурной поддержкой и сотовой связью.

Углеводы - это сахар или полимер сахаров. Полимер - это два или более простых сахара, соединенных вместе. Углеводы - это молекулы на основе углерода, в которых водород и кислород связаны с цепочкой атомов углерода.

Простой сахар известен как моносахарид. Моносахариды могут связываться вместе с образованием дисахаридов и полисахаридов. Это три разных типа углеводов, и все они важны для разных целей в естественном мире.

Почему углеводы важны?

Вся жизнь на Земле требует углеводов. Они проникли в жизнь не только животных и растений, но также грибов, бактерий, архей и простейших.

Углеводы играют важнейшую роль в качестве источника энергии. Химическая энергия сахаров является основным источником энергии для большинства живых существ.

Растения используют энергию солнца и CO₂ для производства углеводов. Эти углеводы составляют основу почти всех экосистем на Земле.

Использование углеводов для получения энергии предотвращает использование белков для получения энергии. Это важно, поскольку позволяет использовать белки для других целей, таких как метаболизм и сокращение мышц.

Некоторые из более сложных углеводов обеспечивают структурную поддержку и защиту. Клетки растений и грибов имеют клеточные стенки, состоящие из углеводов. Эти клеточные стенки обеспечивают защиту и поддержку клетки и всего организма.

Углеводы также участвуют в распознавании клеток.У клеток есть углеводы на внешней поверхности клеточных мембран, которые действуют как рецепторы. Рецепторы могут взаимодействовать с углеводами на мембранах других клеток и помогать клеткам идентифицировать друг друга.

Структура углеводов

Химическая структура и состав углеводов относительно просты по сравнению с белками и липидами. Большинство углеводов полностью состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. Углевод имеет три или более атомов углерода, по крайней мере, два атома кислорода и несколько атомов водорода.Некоторые углеводы также содержат атомы азота, например хитин, который содержится в панцирях насекомых.

Атомы углерода могут связываться с четырьмя другими атомами. В углеводах атомы углерода образуют линейную цепь, связываясь с двумя другими атомами углерода. Цепочка заканчивается, когда углерод использует три свои связи с кислородом и водородом, а не с двумя атомами углерода.

Атомы кислорода углеводов могут быть связаны с углеродом двойными или одинарными связями. Если кислород образует двойную связь с атомом углерода (C = O) вдоль углеродной цепи, это называется карбонильной группой.

Кислород может быть связан с углеродной цепью в гидроксильной группе (атом кислорода, связанный с атомом водорода -ОН) одинарной связью с атомом углерода углеродной цепи. Углевод может содержать более одной гидроксильной группы.

Атомы водорода занимают большую часть оставшихся углеродных связей. Обычно в углеводе примерно в два раза больше атомов водорода, чем атомов кислорода.

На самом деле углеводы не всегда образуют линейные цепи, а часто располагаются в виде колец.Это происходит потому, что двойная связь между углеродом и кислородом карбонильной группы восстанавливается до одинарной связи, а кислород вместо этого связывается с другим атомом углерода вдоль цепи. Это создает кольцо, содержащее несколько атомов углерода и один атом кислорода.

Моносахариды - простые сахара

Моносахариды - это самые основные углеводы, обычно известные как простые сахара. В их состав входят хорошо известные сахара, такие как глюкоза и фруктоза. Моносахарид включает все необходимые компоненты углевода i.е. углеродная цепь, карбонильная группа и гидроксильная группа.

Моносахариды являются строительными блоками для больших углеводов, а также используются в клетках для производства белков и липидов. Сахара, которые не используются для получения энергии, часто хранятся в виде липидов или более сложных углеводов.

Это моносахариды, которые в основном используются клетками для получения энергии. Глюкоза, возможно, является наиболее важным моносахаридом, поскольку она используется при дыхании для обеспечения клеток энергией. Энергия, хранящаяся в связях молекулы глюкозы, преобразуется серией реакций в энергию, которая может быть использована клетками.

Дисахариды

Дисахарид - это углевод, состоящий из двух моносахаридов, соединенных вместе. Они по-прежнему считаются сахарами, но уже не являются простыми сахарами.

Моносахариды связываются вместе в так называемой реакции дегидратации, потому что молекула воды удаляется, когда два сахара связываются вместе. Реакция происходит между двумя гидроксильными группами (-ОН) двух моносахаридов.

Гидроксильная группа полностью удаляется из одного моносахарида, а из второго моносахарида удаляется атом водорода из гидроксильной группы.Удаленная гидроксильная группа и водород образуют молекулу воды, то есть OH + H → H₂O

Из второго моносахарида все еще остается кислород из гидроксильной группы. Этот кислород связывается с атомом углерода, из которого была удалена гидроксильная группа на первом моносахариде. Связь связывает два моносахарида вместе, образуя дисахарид.

Самый известный дисахарид - это сахароза, которую мы используем дома в качестве сахара из-за ее сладости. Сахароза образуется путем связывания одной молекулы фруктозы и одной молекулы глюкозы.

глюкоза + фруктоза = сахароза

Другой хорошо известный дисахарид - это лактоза, сахар, содержащийся в молочных продуктах. Лактоза состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы галактозы.

Люди нередко испытывают трудности с расщеплением лактозы на глюкозу и галактозу после употребления молочных продуктов. Это причина состояния здоровья, известного как непереносимость лактозы, которая может вызвать диарею, вздутие живота, газы и рвоту.

Названия моносахаридных и дисахаридных углеводов заканчиваются суффиксом -оза.Например, фруктоза, глюкоза, галактоза, сахароза и лактоза.

Полисахариды

Полисахарид - это три или более моносахаридов, соединенных вместе. Точно так же, как образуется дисахарид, полисахариды образуются в результате множественных реакций дегидратации между углеводами.

Отдельный моносахарид в полисахариде называется мономером. Полисахарид, состоящий из множества мономеров, можно назвать полимером. Некоторые полимеры имеют длину более 1000 мономеров (или моносахаридов).

мономер = моносахарид; полимер = полисахарид

мономер + мономер + мономер = полимер

Полисахариды обладают рядом биологических функций. Ключевая функция, которую они выполняют, - временное хранение энергии. Растения хранят энергию в виде полисахарида, известного как «крахмал». Многие культуры, такие как кукуруза, рис и картофель, важны из-за высокого содержания крахмала. Люди и другие животные накапливают энергию в наших мышцах и печени с помощью полисахарида, известного как «гликоген».

Вторая важная роль полисахаридов - обеспечение структурной поддержки. У растений есть два очень важных структурных полисахарида: целлюлоза и лигнин.

Целлюлоза - ключевое соединение, из которого состоят клеточные стенки растительных клеток. Клеточные стенки отвечают за защиту и поддержание формы растительных клеток. Лигнин - это структурное соединение, из которого образуется древесина, благодаря которому растения превращаются в гигантские деревья.

Животные и грибы также используют полисахариды в качестве конструкционных материалов.Хитин - это полисахарид, который содержится в экзоскелетах насекомых, пауков и ракообразных, а также в клеточных стенках грибов.


Резюме

  • Углеводы - одна из четырех основных молекул жизни
  • Углеводы - это молекулы, состоящие из атомов углерода, водорода и кислорода и включающие карбонильную группу (C = O) и гидроксильную группу (-OH)
  • Углеводы являются основным источником энергии для большинства организмов, а также важны как структурные соединения и распознавание клеток-клеток
  • Три типа углеводов - это моносахариды, дисахариды и полисахариды
  • Моносахариды - это простые сахара e.грамм. глюкоза и фруктоза
  • Дисахариды образуются путем связывания двух моносахаридов вместе
  • Полисахариды содержат три или более моносахаридов и также известны как полимеры
  • Полисахариды важны для хранения энергии и обеспечения поддержки и защиты клеток и целых организмов

Последний раз редактировалось: 23 апреля 2016 г.

БЕСПЛАТНЫЙ 6-недельный курс

Введите свои данные, чтобы получить доступ к нашему БЕСПЛАТНО 6-недельному вводному курсу электронной почты по биологии.

Узнайте о животных, растениях, эволюции, древе жизни, экологии, клетках, генетике, областях биологии и многом другом.

Успех! Письмо с подтверждением было отправлено на адрес электронной почты, который вы только что указали. Проверьте свою электронную почту и убедитесь, что вы щелкнули ссылку, чтобы начать наш 6-недельный курс.

Биология 2e, Химия жизни, биологические макромолекулы, углеводы

Стехиометрическая формула (CH 2 O) n , где n - количество атомов углерода в молекуле, представляет собой углеводов .Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компоненты - это углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Ученые классифицируют углеводы на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды (моно- = «один»; sacchar- = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза.В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Большинство названий моносахаридов оканчиваются суффиксом -ose. Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), это альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R '), это кетоза. В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они могут быть триозами (три атома углерода), пентозами (пятью атомами углерода) и / или гексозами (шестью атомами углерода). На рисунке показаны моносахариды.

Ученые классифицируют моносахариды на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи. Триозы, пентозы и гексозы имеют трех-, пяти- и шестиуглеродные скелеты соответственно.

Химическая формула глюкозы: C 6 H 12 O 6 . У человека глюкоза - важный источник энергии.Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, и эта энергия помогает вырабатывать аденозинтрифосфат (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, обеспечивает потребности растений в энергии. Люди и другие животные, которые питаются растениями, часто хранят избыток глюкозы в виде катаболизированного (клеточное разрушение более крупных молекул) крахмала.

Галактоза (часть лактозы или молочного сахара) и фруктоза (содержится в сахарозе, во фруктах) являются другими распространенными моносахаридами.Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C 6 H 12 O 6 ), они различаются структурно и химически (и являются изомерами) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричного углерода. . Все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода (рисунок).

Art Connection

Глюкоза, галактоза и фруктоза - это гексозы. Они являются структурными изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу (C 6 H 12 O 6 ), но другое расположение атомов.

Что это за сахара, альдоза или кетоза?

Глюкоза, галактоза и фруктоза представляют собой изомерные моносахариды (гексозы), что означает, что они имеют одинаковую химическую формулу, но имеют немного разные структуры. Глюкоза и галактоза - это альдозы, а фруктоза - кетоза.

Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул. В водных растворах они обычно находятся в кольцевой форме (рисунок). Глюкоза в кольцевой форме может иметь два разных расположения гидроксильных групп (ОН) вокруг аномерного углерода (углерод 1, который становится асимметричным в процессе образования кольца).Если гидроксильная группа находится ниже углерода номер 1 в сахаре, она находится в положении альфа ( α ), а если она выше плоскости, она находится в положении бета ( β ).

Моносахариды из пяти и шести атомов углерода находятся в равновесии между линейной и кольцевой формами. Когда кольцо образуется, боковая цепь замыкается в положении α или β . Фруктоза и рибоза также образуют кольца, хотя они образуют пятичленные кольца в отличие от шестичленного кольца глюкозы.

Дисахариды

Дисахариды (ди- = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (или реакции конденсации или синтеза дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида объединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь. Ковалентная связь образуется между молекулой углевода и другой молекулой (в данном случае между двумя моносахаридами). Ученые называют это гликозидной связью (рисунок).Гликозидные связи (или гликозидные связи) могут быть альфа- или бета-типа. Альфа-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 первой глюкозы находится ниже плоскости кольца, а бета-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 находится выше плоскости кольца.

Сахароза образуется, когда мономер глюкозы и мономер фруктозы соединяются в реакции дегидратации с образованием гликозидной связи. При этом теряется молекула воды. По соглашению атомы углерода в моносахариде нумеруются от концевого углерода, ближайшего к карбонильной группе.В сахарозе гликозидная связь образуется между углеродом 1 в глюкозе и углеродом 2 во фруктозе.

Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу (рисунок). Лактоза - это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Это естественно в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Общие дисахариды включают мальтозу (зерновой сахар), лактозу (молочный сахар) и сахарозу (столовый сахар).

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, представляет собой полисахарид (поли- = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов. Молекулярная масса может составлять 100000 дальтон или более в зависимости от количества соединенных мономеров. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются основными примерами полисахаридов.

Растения хранят крахмал в виде сахаров. В растениях эти сахара содержат смесь амилозы и амилопектов (оба полимера глюкозы).Растения способны синтезировать глюкозу, и они хранят избыток глюкозы сверх своих непосредственных энергетических потребностей в виде крахмала в различных частях растений, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает питание зародыша во время его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных. Ферменты расщепляют крахмал, потребляемый людьми. Например, амилаза, присутствующая в слюне, катализирует или расщепляет этот крахмал на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Глюкозный крахмал состоит из мономеров, которые соединены гликозидными связями α, 1-4 или α, 1–6. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединились с образованием связи. Как показано на рисунке, неразветвленные цепи мономера глюкозы (только α, 1-4 связи) образуют крахмал; тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид ( α, 1-6 связей в точках ветвления).

Амилоза и амилопектин - две разные формы крахмала.Неразветвленные цепи мономера глюкозы содержат амилозу посредством α 1-4 гликозидных связей. Неразветвленные цепи мономера глюкозы содержат амилопектин посредством α 1-4 и α 1-6 гликозидных связей. Из-за способа соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. Гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен.

Гликоген - это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы.Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Когда уровень глюкозы в крови снижается, гликоген расщепляется, чтобы высвободить глюкозу - процесс, который ученые называют гликогенолизом.

Целлюлоза - самый распространенный природный биополимер. Целлюлоза в основном состоит из клеточной стенки растений. Это обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Мономеры глюкозы содержат целлюлозу, которую связывают гликозидные связи β 1-4 (рисунок).

В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи посредством β 1-4 гликозидных связей. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Как показано на рисунке, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде вытянутых длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.В то время как пищеварительные ферменты человека не могут разрушить связь β 1-4, травоядные животные, такие как коровы, коалы и буйволы, могут с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать растительный материал, богатый целлюлозой, и использовать его. это как источник пищи. У некоторых из этих животных определенные виды бактерий и простейших обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и секретируют фермент целлюлазу. В аппендиксе пасущихся животных также содержатся бактерии, которые переваривают целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных.Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые животные используют в качестве источника энергии. Термиты также способны расщеплять целлюлозу из-за присутствия в их телах других организмов, выделяющих целлюлазы.

Углеводы выполняют различные функции у разных животных. У членистоногих (насекомых, ракообразных и др.) Есть внешний скелет, экзоскелет, который защищает их внутренние части тела (как мы видим у пчелы на рисунке). Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы , хитина , которая представляет собой полисахаридсодержащий азот.Он состоит из повторяющихся звеньев N-ацетил- β -d-глюкозамина, которые представляют собой модифицированный сахар. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов. Грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукарии.

У насекомых есть твердый внешний скелет из хитина, типа полисахарида. (кредит: Луиза Докер)

Карьерные связи

Зарегистрированный диетолог Ожирение является проблемой для здоровья во всем мире, и многие болезни, такие как диабет и болезни сердца, становятся все более распространенными из-за ожирения.Это одна из причин, почему люди все чаще обращаются за советом к зарегистрированным диетологам. Зарегистрированные диетологи помогают планировать программы питания для людей в различных условиях. Они часто работают с пациентами в медицинских учреждениях, разрабатывая планы питания для лечения и профилактики заболеваний. Например, диетологи могут научить пациента с диабетом, как контролировать уровень сахара в крови, употребляя в пищу правильные типы и количества углеводов. Диетологи также могут работать в домах престарелых, школах и частных клиниках.

Чтобы стать дипломированным диетологом, нужно получить как минимум степень бакалавра в области диетологии, питания, пищевых технологий или в смежных областях. Кроме того, дипломированные диетологи должны пройти программу стажировки под руководством и сдать национальный экзамен. Те, кто занимается диетологией, проходят курсы по питанию, химии, биохимии, биологии, микробиологии и физиологии человека. Диетологи должны стать экспертами в области химии и физиологии (биологических функций) пищи (белков, углеводов и жиров).

Применение в биологии и биотехнологии / Полисахариды из биоагроотходов New Biomolecules-Life

сахарный тростник или зерновые культуры, такие как кукуруза, ячмень, рис, пшеница и т. Д. (Рис. 15). Такие отходы также классифицируются как «остатки лигноцеллюлозы»

: лигноцеллюлоза представляет собой комплекс целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина

, который характерен для клеточной стенки растений.

Среди наиболее распространенных сельскохозяйственных и лигноцеллюлозных остатков жом сахарного тростника и солома зерновых

являются особенно интересными источниками полисахаридов из-за их общего годового производства и значительного содержания лигноцеллюлозы

.

По данным FAOSTAT, мировое производство сахарного тростника в 2012 году превысило

1000 млн тонн. Жмых сахарного тростника, т. Е. Остатки измельчения тростника для извлечения сахарного сока,

составляет около 30% всего растения, и, кроме того, он состоит из целлюлозы (40–45%) и гемицеллюлозы

(30–35%). лигнин (Cardona et al. 2010).

Маниока - клубнеплодная культура, которая является основным продуктом питания более чем 700 миллионов человек в Азии.

(где она известна как тапиока), Латинской Америке и Африке.По данным ФАО, ее мировая добыча

в 2012 году составила около 263 млн тонн в год

À1

. Обработка маниоки для fl нашего производства и экстракция крахмала

из клубней приводит к получению кожуры и твердого остатка, жмыха

, который все еще сохраняет высокий уровень крахмала, который действительно (в пересчете на массу) составляет около 50%

биомасса (Pandey and Nigam 2009).

Что касается зерновых культур, то основные пожнивные остатки, оставшиеся после уборки урожая, представлены соломой, которая составляет более 50% урожая

: поскольку в последние годы мировое производство зерновых в среднем

составляло около 2600 млн тонн (ФАО data), можно предположить, что потенциально 1300 Мт из этих

лигноцеллюлозных остатков производятся и могут использоваться в качестве ценных источников углеводного полимера

.

Мировое производство кукурузы, как упоминалось в предыдущем разделе, составляет около 800 млн. Тонн в год:

только зерна собирают и используют в пищу, в то время как другие компоненты (листья,

скорлупа, стебли) оставляют на земля. Остатки кукурузы от уборки, т. Е. Солома кукурузы, составляют

около 85% растений; следовательно, общее количество таких отходов составляет около 700 млн тонн в год.

Эти отходы особенно богаты целлюлозой и гемицеллюлозой, поэтому представляют собой основной возобновляемый источник

мировой лигноцеллюлозы (Sanchez-Vazquez et al.2013).

Мировое производство ячменя, овса, риса, сорго и пшеницы в 2012 году, по данным FAOSTAT,

составило 13, 21, 719, 57 и 670 тонн соответственно.

Зерно ячменя используется в качестве корма для животных, в качестве солода и в пищу людям: после сбора урожая основной остаток

состоит из соломы, химический состав которой показывает, что более 60% этой биомассы

состоит из ценных полисахаридов, а именно целлюлоза и гемицеллюлоза. Так как зерновые послеуборочные

пожнивных остатков составляют в среднем 50–75% урожая, следовательно, в случае ячменя потенциально 5.6–9,8

Мт может быть доступно для извлечения полисахаридов.

Овес распространен в регионах с умеренным климатом, и он в основном используется в качестве хлопьев для завтрака, таких как лепешки или

каши; действительно, он не подходит для выпечки, так как в нем отсутствует глютен. Его побочные продукты все еще содержат

значительных количеств как целлюлозы, так и гемицеллюлозы, как показано в Таблице 2. Потенциальные отходы

овса, производимые ежегодно, должны составлять около 42 млн тонн.

Наряду с кукурузой и пшеницей рис является одной из основных зерновых культур в мире, а

является основным производителем Китая; в частности, он также представляет собой основной продукт питания для более чем 50%

населения мира.После сбора урожая рис очищают от шелухи, и полученную солому обычно оставляют на земле

или сжигают: тем не менее, это интересная биомасса лигноцеллюлозы, поскольку она все еще сохраняет заметные количества

целлюлозы и гемицеллюлозы (Таблица 2).

Сорго родом из Африки, но в настоящее время его выращивают в Африке, США и Азии.

, где Нигерия, Мексика, США и Индия являются основными производителями, соответственно. Сорго

в основном используется в качестве корма для животных или для производства алкоголя, но в беднейших районах оно также служит для питания человека

.Солома сорго относится к исследуемой лигноцеллюлозной биомассе из-за наличия в ней

полисахаридов

DOI 10.1007 / 978-3-319-03751-6_16-1

#Springer International Publishing Switzerland 2014

Страница 14 из 29

Полисахариды | Биологические макромолекулы

Полисахариды

Полисахарид (поли- = «много») относится к длинной цепи моносахаридов, связанных гликозидными связями. Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов.Молекулярная масса может составлять 100000 дальтон или более в зависимости от количества соединенных мономеров. Основные примеры полисахаридов включают крахмал, гликоген, целлюлозу и хитин.

Крахмал

Крахмал - это хранимая в растениях форма сахаров. Он состоит из смеси амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу. Иногда они синтезируют избыток глюкозы сверх своих непосредственных энергетических потребностей. В таких случаях растения хранят избыток глюкозы в виде крахмала в различных частях, включая корни и семена.Крахмал в семенах обеспечивает питанием зародыша во время его прорастания. Фактически, он также может служить источником пищи для людей и животных.

Ферменты, такие как амилазы слюны, расщепляют крахмал, потребляемый людьми, на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Как правило, α 1-4 или α 1-6 гликозидных связей соединяют мономеры глюкозы вместе с образованием крахмала. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединяются с образованием связи.

Амилоза - это форма крахмала. Как вы можете видеть на изображении ниже, неразветвленные цепи мономеров глюкозы (всего α 1-4 связей) образуют амилозу. С другой стороны, амилопектин, другая форма крахмала, представляет собой разветвленный полисахарид ( α 1-6 связей в точках ветвления).

Амилоза и амилопектин - две разные формы крахмала. Амилоза состоит из неразветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α 1,4 гликозидными связями. Амилопектин состоит из разветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных гликозидными связями α 1,4 и α 1,6.Из-за способа соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. В целом гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен. Авторство изображения: OpenStax Biology

Гликоген

Гликоген - это форма хранения глюкозы в организме человека и других позвоночных. Он состоит из мономеров глюкозы. Гликоген - это животный эквивалент крахмала. На самом деле это очень разветвленная молекула, которая обычно хранится в клетках печени и мышц.Когда уровень глюкозы в крови снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы в процессе, известном как гликогенолиз .

Целлюлоза

Целлюлоза - самый распространенный природный биополимер. Клеточная стенка растений состоит в основном из целлюлозы. Это обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, связанных β 1-4 гликозидными связями (см. Изображение ниже).

В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями.Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего. В результате получается линейная волокнистая структура. Атрибуция изображения: OpenStax Biology

Как вы можете видеть на изображении выше, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе переворачивается, и мономеры плотно упаковываются в длинные длинные цепи. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.

Пищеварительные ферменты человека не могут разрушить связь β 1-4.Однако травоядные животные, такие как коровы, коалы и буйволы, могут с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать растительный материал, богатый целлюлозой, и использовать его в качестве источника пищи. У этих животных определенные виды бактерий и простейших обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных животных) и секретируют фермент целлюлазу.

В отростке пасущихся животных также содержатся бактерии, переваривающие целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных.Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы. Затем животное может использовать глюкозу в качестве источника энергии. Термиты также способны расщеплять целлюлозу из-за присутствия в их телах других организмов, выделяющих целлюлазы.

Функции углеводов у разных животных

Углеводы выполняют различные функции у разных животных. Членистоногие (насекомые, ракообразные и другие) имеют внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела (как вы можете видеть у пчелы на изображении ниже).

У насекомых жесткий внешний скелет из хитина, одного из полисахаридов. Авторство изображения: Луиза Докер / OpenStax Biology

Этот экзоскелет сделан из биологической макромолекулы , хитина , который представляет собой полисахаридсодержащий азот. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил- β -d-глюкозамина, модифицированного сахара. Фактически, хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов. На самом деле грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукарии.

Видео-обзор углеводов

В коротком видео, приведенном ниже от Ricochet Science, дается обзор структуры и функции углеводов.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *