Роль ндфл в синтезе олиго и полисахаридов
Опубликовано: 12.05.2024
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИСАХАРИДОВ; ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ.
Полисахаридами называются сложные углеводы (полигликозиды), способные подвергаться кислотному гидролизу с образованием моносахаридов или их производных. В отличие от моносахаридов они, как правило, не имеют сладкого вкуса, аморфны, нерастворимы в воде (образуют коллоидные растворы). Полисахариды подразделяется на олигосахариды и высшие гомо- и гетерополисахариды. При гидролизе олигосахаридов образуется от 2 до 10 остатков моносахаридов. К высшим полисахаридам относятся углеводы, содержащие в своих молекулах сотни и тысячи моносахаридных остатков. При гидролизе гомополисахаридов образуются остатки только одного моносахарида, при гидролизе гетерополисахаридов — смесь различных моносахаридов и их производных.
В зависимости от числа моносахаридов, образующихся при кислотном гидролизе олигосахаридов, они подразделяются на ди-, три-, тетра-, пента - и т.д. (до 10) сахариды .
Природные полисахариды выполняют в основном такие важнейшие функции как:
1) функцию резервного энергетического депо и источников углерода, например, гликоген в тканях человека и животных, крахмал — в растительных организмах; 2) структурную, например, гетерополисахариды соединительной ткани, хрящей, кожи и т.д. Кроме того, углеводные остатки, особенно, олигосахаридные, связанные с белками клеточных мембран, выполняют функции специфических маркеров поверхностей клеток и биополимеров, обуславливающих их узнавание другими клетками.
2. ВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕ ДИСАХАРИДЫ. СТРОЕНИЕ, ЦИКЛО-ОКСО-ТАУТОМЕРИЯ, БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ.
Дисахариды являются обычно транспортной или запасной формой углеводов, важны в питании. Они построены из гексоз и имеют общую молекулярную формулу С 12 Н 22 О 11 . В зависимости от типа гликозидной связи, связывающей остатки моносахаридов, дисахариды делятся на восстанавливающие и невосстанавливающие.
У восстанавливающих дисахаридов гликозидная связь образована с участием полуацетального гидроксила одного моносахаридного остатка и спиртового гидроксила другого моносахаридного остатка. Такой дисахарид сохраняет в своей структуре свободный полуацетальный гидроксил и может в щелочной среде превращаться в альдегидную форму и давать реакции "серебряного зеркала”, Троммера, Фелинга, т.е. проявлять восстанавливающие свойства. К дисахаридам с таким типом гликозидной связи относятся мальтоза, лактоза и целлобиоза. Они мутаротируют в растворе, могут образовывать гликозиды со спиртами, аминами, другими моносахаридами.
У невосстанавливающих дисахаридов, примером которых является сахароза, гликозидная связь образуется с участием полуацетальных гидроксилов обоих моносахаридных остатков. В результате дисахарид не сохраняет свободного полуацетального гидроксила, не может превращаться в таутомерную ациклическую (альдегидную) форму и не проявляет восстановительных свойств, не мутаротирует в растворе, не способен далее образовывать гликозиды.
Мальтоза — солодовый сахар, образуется при осахаривании крахмала под действием ферментов солода или слюны. При кислотном гидролизе мальтозы образуются 2 молекулы , D-глюкопиранозы:
Химическое название дисахаридам дается, как гликозидам: указывается тип гликозида (О или N), первый остаток моносахарида называется как радикал с окончанием "ил”, далее указывается тип гликозидной связи (14) и добавляется название второго моносахарида с окончанием "оза”, так как мальтоза может еще образовывать гликозиды по свободному полуацетальному гидроксилу.
Строение мальтозы по Колли-Толленсу:
Строение мальтозы по Хеуорсу:
Целлобиоза получается при неполном гидролизе полисахарида целлюлозы. В целлобиозе остатки двух молекул D-глюкопиранозы связаны (14)- гликозидной связью. Отличие целлобиозы от мальтозы состоит в том, что аномерный атом углерода, участвующий в образовании гликозидной связи имеет -конфигурацию. Растворы целлобиозы мутаротируют.
Целлобиоза расщепляется ферментом -глюкозидазой, который в организме человека отсутствует. Поэтому целлобиоза и соответствующий полисахарид целлюлоза не могут расщепляться ферментами желудочно-кишечного тракта и служить источниками питания для человека.
Лактоза — молочный сахар, содержится в молоке (грудном женском — до 8 %, в коровьем — 4-5%). В сыроваренной промышленности ее получают из молочной сыворотки после отделения творога. При кислотном гидролизе лактозы образуются:
Остатки этих моносахаридов в лактозе связаны (14)- гликозидной связью, в образовании которой принимает участие полуацетальный гидроксил , D-галактопиранозы. В остатке , D-глюкопиранозы сохраняется свободный полуацетальный гидроксил, поэтому лактоза также обладает восстанавливающими свойствами.
-Гликозидная связь имеет иное конформационное (пространственное) строение, чем -гликозидная связь в мальтозе. Поэтому лактоза хуже растворима в воде, менее гигроскопична. Ее применяют в фармацевтической промышленности при изготовлении порошков и таблеток, а также как питательное средство в искусственных смесях для грудных детей. Она способствует развитию в пищеварительном тракте микроорганизма Lactobacillus bifidus, расщепляющего лактозу с образованием молочной и уксусной кислот, которые препятствуют размножению патогенных бактерий. Кроме того, в грудном женском молоке содержится и ряд олигосахаридов (три-, тетра-, и пентасахариды), содержащих лактозу, связанную с аминосахарами и сиаловой кислотой (иногда фукозой). Эти олигосахариды также имеют большое значение для формирования естественной непатогенной микрофлоры в желудочно-кишечном тракте грудных детей.
3. САХАРОЗА КАК ПРЕДСТАВИТЕЛЬ НЕВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ ДИСАХАРИДОВ. СТРОЕНИЕ, ГИДРОЛИЗ САХАРОЗЫ.
Сахароза — свекловичный (тростниковый) сахар, содержится в сахарной свекле (от 16 до 18 %), в сахарном тростнике (до 28 % от сухого вещества), соках растений и плодах, используется в питании (просто сахар). При гидролизе сахарозы образуются:
Сахароза не обладает восстанавливающими свойствами и не мутаротирует, так как в образовании , (12)-гликозидной связи, соединяющей остатки этих моноз, принимают участие оба полуацетальных гидроксила. В названии сахарозы вторая молекула моносахарида получает характерное для гликозидов окончание "озид”.
Сахароза вращает плоскость поляризации света вправо на +66,5. При кислотном или ферментативном гидролизе сахарозы (фермент инвертаза) образуется эквимолекулярная смесь D-глюкозы и D-фруктозы, которая обладает левым вращением, так как образующаяся фруктоза значительно сильнее вращает плоскость поляризации света влево, чем глюкоза вправо. Таким образом, в процессе гидролиза сахарозы происходит обращение направление вращения плоскости поляризации света с правого на левый, т.е. инверсия, поэтому продукты гидролиза сахарозы называют инвертным сахаром . Инвертный сахар является основной составной частью пчелиного меда.
4. КРАХМАЛ. СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, РЕАКЦИИ ГИДРОЛИЗА. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ КРАХМАЛА.
Крахмал (С 6 Н 10 О 5 )n — основной запасной гомополисахарид растений. Он образуется в растениях в процессе фотосинтеза и "запасается” в клубнях, корнях, зернах злаковых культур. Крахмал — белое аморфное вещество. В холодной воде нерастворим; в горячей набухает и образует клейстер. С иодом дает интенсивное сине-фиолетовое окрашивание, исчезающее при нагревании. При нагревании в кислой среде идет стадийный гидролиз крахмала:
(С 6 Н 10 О 5 )n (С 6 Н 10 О 5 )x (С 6 Н 10 О 5 )m n/2 С 12 Н 22 О 11 nС 6 Н 12 О 6
крахмал р-римый крахмал декстрины мальтоза ,D-глюкопираноза
Сам крахмал не обладает восстанавливающими свойствами. Декстрины обладают восстанавливающими свойствами, растворимы в воде, имеют сладкий вкус. В частности, декстринизация крахмала осуществляется в процессе выпечки хлеба. Декстрины могут использоваться для приготовления клея.
Крахмал неоднороден и состоит из двух фракций: амилозы (10-20%) и амилопектина (80-90%).
а) -Амилоза состоит из остатков ,D-глюкопиранозы, связанных в линейную последовательность (1 4)-гликозидными связями.
Макромолекула амилозы имеет и вторичную -спиральную структуру, в которой на каждый виток спирали приходится 6 моносахаридных звеньев. Может образовывать соединения включения. Именно соединение включения амилозы с иодом имеет интенсивное сине-фиолетовое окрашивание.
б) Амилопектин, в отличие от амилозы, имеет разветвлённое строение. В цепи ,D-глюкопиранозные остатки связаны (1 4)-гликозидными связями, а в точках разветвления (1 6)-гликозидными связями. Ответвления встречаются через каждые 20-25 остатков.
В пищеварительном тракте человека происходит гидролиз крахмала под действием ферментов, расщепляющих (14)- и (16)-гликозидные связи. Конечными продуктами гидролиза являются , D-глюкопираноза и мальтоза.
Установлено, что связи 1,6 образуются гликогенветвящим ферментом. Благодаря ветвлению создается большое количество невосстанавливающих концевых остатков, на которых начинаются распад и синтез гликогена. Вероятно, в процессе синтеза происходит еще и мутаротация галактозы, так как в УДФ-производном она находится в a-форме, а в составе лактозы и галактозил-Ы-галактозамина — в р-конфигурации… Читать ещё >
- биохимия для технологов
- Выдержка
- Похожие работы
- Помощь в написании
Биосинтез олиго-и полисахаридов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
Олигосахариды построены из небольшого числа (не более 10) моносахаридных остатков. Они широко распространены в природе и выполняют различные функции.
Молекулы полисахаридов содержат, но нескольку десятков и сотен тысяч моносахаридных остатков. Такая концентрация глюкозы в клетке привела бы резкому увеличению осмотического давления (ржи), поскольку глюкоза хорошо растворимое вещество. Соединение множества отдельных молекул глюкозы в одну большую структуру придает полимеру совсем другие свойства. Например, гликоген и крахмал в клетке находятся в виде малорастворимых гранул, не влияющих на увеличение ржы. Поэтому биосинтез полисахаридов — возможность создать углеводный запас с сохранением постоянства внутренней среды в организме.
Биосинтез олигои полисахаридов катализируется гликозилтрапсферазами, которые могут переносить моносахаридные остатки из различных соединений. Однако установлено, что наибольшая эффективность процесса наблюдается, если источником моносахаридов являются нуклеозиддифосфосахара (НДФ-сахара). Во-нервых, это энергетически более выгодно, так как изменение уровня свободной энергии при гидролизе НДФ-сахаров значительно выше, чем при гидролизе простых фосфорных эфиров моносахаридов. Во-вторых, что не менее значимо, нуклеотидные фрагменты НДФ-сахаров обеспечивают избирательность ферментов. Например, известно, что гуанозиндифосфатглюкоза необходима для синтеза целлюлозы, гуанозиндифосфатманноза — для синтеза полисахарида дрожжей (маннана) и т. д. [27].
НДФ-сахара образуются из фосфорных эфиров моносахаридов. На примере глюкозы это выглядит следующим образом. Сначала происходит изомерное превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозо-1-фосфат, катализируемое фосфоглюкомутазой (рис. 10.49).
Далее с помощью трансферазы образуется нуклеотидное производное глюкозы — НДФ-глюкоза или уридилдифосфо-1-глюкоза (рис. 10.50).
Углеводный остаток из нуклеотидного производного используется для синтеза олигои полисахаридов при участии соответствующей гликозилтрансферазы.
Рис. 10.49. Изомеризация глюкозо-6-фосфата в глюкозо-1-фосфат при участии фосфоглюкомутазы.
Рис. 10.50. Образование уридилдифосфо-1-глюкозы.
Например, в разных тканях животных и человека таким образом синтезируется ГОС, входящие в состав гликопротеинов. УДФ-галактоза образуется изомеризацией УДФ-глюкозы (см. рис. 6.42), а фермент галактозилтрансфераза переносит УДФ-галактозу на N-ацетилглюкозамии, как на рис. 10.51 (https://sinp.com.ua, 29).
В составе гликопротеинов галактозил-Ы-галактозамин соединяется О-гликозидной связью с ОН-группой аминокислоты Сер, Тре, оксилизина или оксипролина.
Интересно, что тот же фермент участвует в синтезе молочного сахара — лактозы. Лактоза синтезируется в организме млекопитающих в клетках молочной железы — лактоцитах. Субстратом служит глюкоза крови. Основным ферментом является лактозосинтаза. Она формируется в период лактации из двух составляющих: а-лактальбумина и галактозилтрансферазы.
Присоединение а-лактальбумина к галактозилтрансферазе резко изменяет ее специфичность. В результате остаток галактозы переносится на глюкозу, а не на N-ацетилглюкозамин (рис. 10.52).
Рис. 10.51. Синтез галактоолигосахаридов
Вероятно, в процессе синтеза происходит еще и мутаротация галактозы, так как в УДФ-производном она находится в a-форме, а в составе лактозы и галактозил-Ы-галактозамина — в р-конфигурации.
Рис. 10.52. Синтез лактозы
Процесс биосинтеза полисахаридов можно представить в виде двух этапов — активации глюкозы и полимеризации цепочки, каждый из которых включает определенные превращения (табл. 10.14).
Схемы превращений биосинтеза полисахаридов
—*? глюкозо-1-фосфат + УТФ —? УДФ-1-глюкоза.
Полимеризация (удлинение) цепочки.
УДФ-1-глюкоза + гликоген (п остатков глюкозы) — 1 ? — 5 ? гликоген (п + 1 остатков глюкозы).
Полимеризация (удлинение) цепочки заключается в переносе остатка глюкозы из УДФ-1-глюкозы на «затравочное» количество полисахарида (рис. 10.53). Например, в случае синтеза гликогена реакция катализируется ферментом гликогенсиптазой, которая активна, если растущая цепь гликогена содержит не менее четырех остатков глюкозы. В результате возникает новая 1,4-О-гликозидная связь.
Вероятно, затравка предопределяет тип образуемой связи, чтобы синтезировался полисахарид, аналогичный исходному.
Установлено, что связи 1,6 образуются гликогенветвящим ферментом. Благодаря ветвлению создается большое количество невосстанавливающих концевых остатков, на которых начинаются распад и синтез гликогена.
Рис. 10.53. Полимеризация цепочки
Синтез гликогена протекает в клетках печени и мышц животных и человека. Этот процесс ограничен возможностями ферментов в этих тканях и прекращается после синтеза гликогена в количестве 5—6% массы печени и 1—2% массы мышц. Поскольку общая масса мышечной ткани больше массы печени, то основной запас гликогена сосредоточен в мышцах. Подсчитано, что общего количества гликогена в организме хватит на одни сутки полного голодания при условии умеренной физической нагрузки.
УГЛЕВОДЫ (сахара), обширная группа полигидроксикарбо-нильных соед., входящих в состав всех живых организмов; к У. относят также мн. производные, получаемые при хим. Mодификации этих соед. путем окисления, восстановления или введения разл. заместителей.
Термин "углеводы" возник потому, что первые известные представители У. по составу отвечали ф-ле C m H 2n O n (угле-род+вода); впоследствии были обнаружены природные У. с др. элементным составом.
Классификация и распространение. У. принято делить на моносахариды , олигосахариды и полисахариды .
Моносахариды обычно представляют собой полигид-роксиальдегиды (альдозы) или полигидроксикетоны (кетозы) с линейной цепью из 3-9 атомов С, каждый из к-рых (кроме карбонильного) связан с группой ОН. Простейший моноса-харид, глицериновый альдегид , содержит один асим. атом С и известен в виде двух оптич. антиподов (D и L). Прочие моносахариды имеют неск. асим. атомов С; их рассматривают как производные D- или L-глицеринового альдегида и относят к D- или L-ряду в соответствии с абс. конфигурацией асим. атома С, наиб. удаленного от карбонильной группы. Различия между изомерными моносахаридами в каждом ряду обусловлены относит, конфигурацией остальных асим. центров.
Характерное св-во моносахаридов в р-рах - мутаротация , т. е. установление таугомерного равновесия между ациклич. альдегидо- или кетоформой, двумя пятичленными (фураноз-ными) и двумя шестичленными (пиранозными) полуацеталь-ными формами. Две пиранозы (как и две фуранозы) отличаются друг от друга конфигурацией (a или b) нового асим. (аномерного) центра, возникающего из карбонильного атома С при циклизации.
Полуацетальный (гликозидный) гидроксил циклич. форм моносахаридов резко отличается от прочих групп ОН моно-сахарида значительно большей склонностью к р-циям нукле-оф. замещения. Такие р-ции приводят к образованию глико-зидов (остаток нуклеофила в гликозиде - напр. спирта. меркаптана - носит назв. агликон). В тех случаях, когда агликоном служит др. молекула моносахарида, образуются олиго- и полисахариды. При этом каждый остаток моносахарида может в принципе иметь пиранозную или фуранозную форму, a- или b -конфигурацию гликозидного центра и быть связанным с любой из гидроксильных групп соседнего моносахарида. Поэтому число разл. по строению полимерных молекул, к-рые теоретически можно построить даже из остатков только одного моносахарида, представляет собой аст-рономич. величину.
К наиб, обычным и распространенным в природе моноса-харидам относят D- глюкозу , D-галактозу, D-маннозу, D-фрук-тозу, D-ксилозу, L-арабинозу и D-рибозу. Из представителей др. классов моносахаридов часто встречаются: 1) дезоксиса-хара , в молекулах к-рых одна или неск. групп ОН заменены атомами H (напр., L-рамноза, L-фукоза, 2-дезокси-D-рибоза); 2) аминосахара , где одна или неск. групп ОН заменены на аминогруппы (напр., 2-амино-2-дезокси-D-глюкоза, или D-глюкозамин); 3) многоатомные спирты (полиолы, альди-ты), образующиеся при восстановлении карбонильной группы моносахаридов ( D-сорбит из D-глюкозы, D-маннит из D-маннозы, и др.); 4) уроно-вые кислоты - альдозы, у к-рых группа CH 2 OH окислена в карбоксильную (напр., D-глюкуроновая к-та); 5) разветвленные сахара, содержащие нелинейную цепь углеродных атомов (напр., апиоза, или 3-С- гидроксиметил-D- глицеро -тетроза; ф-ла I); 6) высшие сахара с длиной цепи более шести атомов С (напр., D-седогеп-тулоза и сиаловые к-ты; ф-лы см. соотв . в статьях Пентозо-фосфатный цикл и Моносахариды> .
За исключением D-глюкозы и D-фруктозы своб. моносахариды встречаются в природе редко. Обычно они входят в состав разнообразных гликозидов, олиго- и полисахаридов и м. б. получены из них после кислотного гидролиза. Разработаны многочисл. методы хим. синтеза редких моносахаридов исходя из более доступных.
Олигосахариды содержат в своем составе от 2 до 10-20 моносахаридных остатков, связанных гликозидными связями. Наиб, распространены дисахариды, выполняющие ф-цию запасных B-B: сахароза в растениях, трегалоза в насекомых и грибах, лактоза в молоке млекопитающих. Известны многочисл. гликозиды олигосахаридов, к к-рым относят разл. физиологически активные в-ва, напр, гликозиды сердечные , нек-рые сапонины (в растениях), мн. антибиотики (в грибах и бактериях), гликолипиды .
Полисахариды- высокомол. соед., линейные или разветвленные молекулы к-рых построены из остатков моносахаридов, связанных гликозидными связями. В состав полисахаридов могут входить также заместители неуглеводной природы (остатки алифатич. к-т, фосфат, сульфат). В свою очередь цепи высших олигосахаридов и полисахаридов могут присоединяться к полипептидным цепям с образованием гликопротеинов .
Особую группу составляют биополимеры, в молекулах к-рых остатки полиолов, гликозилполиолов, нуклеозидов или моно- и олигосахаридов соединены не гликозидными, а фос-фодиэфирными связями. К этой группе относят тейхоевые кислоты бактерий, компоненты клеточных стенок нек-рых дрожжей, а также нуклеиновые кислоты , в основе к-рых лежит поли-D-рибозофосфатная (РНК) или поли-2-дезок-си-D-рибозофосфатная (ДНК) цепь.
Физико-химические свойства. Обилие полярных функц. групп в молекулах моносахаридов приводит к тому, что эти в-ва легко раств. в воде и не раств. в малополярных орг. р-рителях. Способность к таутомерным превращениям обычно затрудняет кристаллизацию моно- и олигосахаридов, однако если такие превращения невозможны (напр., как в гликозидах и невосстанавливающих олигосахаридах типа сахарозы), то в-ва кристаллизуются легко. Mн. гликозиды с малополярными агликонами (напр., сапонины) проявляют св-ва ПАВ.
Полисахариды - гидрофильные полимеры, мн. из них образуют высоковязкие водные р-ры (растит, слизи, гиалуроно-вая к-та; ф-лу последней см. в ст. Мукополисахариды ), а в ряде случаев (в результате своеобразной межмол. ассоциации) - прочные гели ( агар , алъгиновые кислоты , каррагинаны , пектины ). Нек-рые полисахариды образуют высокоупорядоченные надмолекулярные структуры, препятствующие гидратации отдельных молекул; такие полисахариды (напр., хитин , целлюлоза )не раств. в воде.
Биологическая роль. Ф-ции углеводов в живых организмах чрезвычайно многообразны. В растениях моносахариды являются первичными продуктами фотосинтеза и служат исходными соед. для биосинтеза гликозидов и полисахаридов, а также др. классов B-B (аминокислот, жирных K-T, фенолов и др.). Эти превращения осуществляются ферментами, субстратами для к-рых служат, как правило, богатые энергией фос-форилир. производные Сахаров, гл. обр. нуклеозиддифосфат-сахара.
У. запасаются в растениях (в виде крахмала ), животных, бактериях и грибах (в виде гликогена ), где служат энергетич. резервом. Источником энергии являются р-ции расщепления глюкозы, образующейся из этих полисахаридов, по гликоли-тич. или окислит. пути (см. Гликолиз ). В виде гликозидов в растениях и животных осуществляется транспорт разл. метаболитов. Полисахариды и более сложные углеводсодержащие полимеры выполняют в живых организмах опорные ф-ции. Жесткая клеточная стенка у высших растений представляет собой сложный комплекс из целлюлозы, гемицеллюлоз и пектинов. Армирующим полимером в клеточной стенке бактерий служат пептидогликаны (муреины), а в клеточной стенке грибов и наружных покровах членистоногих - хитин. В организме животных опорные ф-ции выполняют протео-гликаны соединит, ткани, углеводная часть молекул к-рых представлена сульфатир. мукополисахаридами. Эти в-ва участвуют в обеспечении специфич. физ.-хим. CB-B таких тканей, как кости, хрящи, сухожилия, кожа. Будучи гидрофильными полианионами, эти полисахариды способствуют также поддержанию водного баланса и избират. ионной проницаемости клеток. Аналогичные ф-ции в морских многоклеточных водорослях выполняют сульфатир. галактаны (красные водоросли) или более сложные сульфатир. гетерополисахари-ды (бурые и зеленые водоросли); в растущих и сочных тканях высших растений эту ф-цию выполняют пектины.
Особенно ответственна роль сложных У. в образовании клеточных пов-стей и мембран и придании им специфич. св-в. Так, гликолипиды - важнейшие компоненты мембран нервных клеток и оболочек эритроцитов, а липополисахариды - наружной оболочки грамотрицат. бактерий. У. клеточной пов-сти часто определяют специфичность иммунологич. р-ций (групповые в-ва крови, бактериальные антигены) и взаимод. клеток с вирусами. Углеводные структуры принимают участие и в др. высокоспецифич. явлениях клеточного взаимод., таких, как оплодотворение, узнавание клеток при тканевой дифференциации, отторжение чужеродных тканей и т. д.
Практическое использование. У. составляют главную часть пищ. рациона человека, в связи с чем широко используются в пищ. и кондитерской пром-сти (крахмал, сахароза и др.). Кроме того, в пищ. технологии применяют структурир. в-ва полисахаридной природы, не имеющие сами по себе пищ. ценности,- гелеобразователи, загустители, стабилизаторы суспензий и эмульсий (альгинаты, агар, пектины, растит. галактоманнаны и др.).
Превращения моносахаридов при спиртовом брожении лежат в основе процессов получения этанола, пивоварения, хлебопечения; др. виды брожения позволяют получать из Сахаров биотехнол. методами глицерин, молочную, лимонную, глюконовую к-ты и мн. др. в-ва.
Глюкозу, аскорбиновую к-ту, углеводсодержащие антибиотики, гепарин широко применяют в медицине. Целлюлоза служит основой для получения вискозного волокна, бумаги, нек-рых пластмасс, BB и др. Сахарозу и растит, полисахари-ды рассматривают как перспективное возобновляемое сырье, способное в будущем заменить нефть в пром. орг. синтезе. Моносахариды используют в качестве доступных хиральных исходных соед. для синтеза сложных прир. B-B неуглеводной природы.
Лит.: Химия углеводов, M., 1967; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 11, M., 1986, с. 127-299. А. И. Усов .
Описание презентации по отдельным слайдам:
Химические свойства олиго- и
полисахаридов
1
Олигосахариды (греч. oligo – несколько) – углеводы, гидролизующиеся с образованием нескольких молекул моносахаридов (2-10).
I. По числу моносахаридных звеньев: дисахариды, трисахариды, тетрасахариды, пентасахариды и т.д
II. По восстанавливающей способности
Два остатка моносахаридов связаны друг с другом гликозидной связью.
Восстанавливающие и невосстанавливающие сахара
Сахароза – дисахарид, построенный из остатков глюкозы и фруктозы. Гликозидная связь образуется за счёт полуацетальных гидроксильных групп и глюкозы и фруктозы
Мальтоза – дисахарид, построенный из двух остатков глюкозы, которые связываются за счёт полуацетальной гидроксильной группы одной молекулы глюкозы и спиртовой OH-группы другой молекулы глюкозы
Физические свойства дисахаридов
Дисахариды — твердые или сиропообразные вещества, хорошо растворимые в воде. Обладают сладким вкусом.
Восстанавливающие дисахариды способны к мутаротации.
Химические свойства дисахаридов
1. Кольчато-цепная таутомерия. Мутаротация
2. Окисление дисахаридов
мальтоза мальтобионовая кислота
Окислители:
Реактив Фелинга;
реактив Толленса;
Бром и другие окислители, окисляющие альдегиды
3. Гидролиз дисахаридов
лактоза галактоза глюкоза
сахароза глюкоза фруктоза
Сахароза (тростниковый сахар, свекловичный сахар).
b-D-фруктофуранозил-a-D-глюкопиранозид
Мальтоза (солодовый сахар, лат. malt - солод).
a-D-глюкопиранозил-(1→4)-D-глюкопираноза.
Лактоза (лат. lactis - молоко) – молочный сахар.
b-D-галактопиранозил-(1→4)-D-глюкопираноза.
Лактулоза
b-D-галактопиранозил-(1→4)-D-фруктоза
Лактулоза, подобно лактозе, не может всасываться в кишечнике человека без гидролиза до моносахаридов, а у человека нет ферментов, способных гидролизовать лактулозу. Благодаря этому лактулоза в определенных минимальных количествах интенсивно повышает осмотическое давление в кишечнике и вызывает переход воды в просвет кишки, разжижение и увеличение объёма стула и, тем самым, послабляющий эффект.
Сахарозу обработали водным раствором серной кислоты (при нагревании), а затем аммиачным раствором оксида серебра (I). Напиши уравнения протекающих при этом реакций и охарактеризуй каждый процесс.
Структура полисахаридов
Первичная структура полисахаридов – это последовательность мономерных остатков.
Помимо первичной структуры полисахариды могут обладать вторичной структурой – например, амилоза представляет собой макромолекулу, свёрнутую в спираль.
Физические свойства полисахаридов
Полисахариды представляют собой белые аморфные вещества. Высокомолекулярные полисахариды плохо растворимы в воде, а если растворимы, то образуют суспензии и мутные коллоидные растворы (раствор крахмала в воде - клейстер).
Крахмал
Крахмал, как правило, представляет собой смесь двух полисахаридов – амилозы и амилопектина.
Фрагмент молекулы амилозы
Амилопектин имеет разветвлённое строение.
Гликоген (животный крахмал)
Химические свойства полисахаридов
1. Гидролиз
28.02.2021
28
Производные целлюлозы. Нитроцеллюлоза.
Нитроцеллюлоза с максимальным содержанием азота называется пироксилин (12,5-13,5% N), который используется для приготовления бездымного пороха.
Нитроцеллюлоза с меньшим количеством азота (10,5-12,3% N) хорошо растворима в спирте. Такой раствор называется коллодий и используется для герметизации ран. Пластифицированная нитроцеллюлоза имеет название целлулоид, который используется для изготовления многих предметов: пуговиц, расчёсок, щёток и киноплёнки.
Ацетаты целлюлозы являются термопластичными полимерами, которые используются для изготовления ацетатного волокна, лаков, пластмасс и киноплёнки.
- Все материалы
- Статьи
- Научные работы
- Видеоуроки
- Презентации
- Конспекты
- Тесты
- Рабочие программы
- Другие методич. материалы
- Тарасенко Ольга ВикторовнаНаписать 39 28.02.2021
- Химия
- 10 класс
- Презентации
- Свидетельство каждому участнику
- Скидка на курсы для всех участников
-
27.02.2021 0
-
27.02.2021 0
-
27.02.2021 0
-
27.02.2021 0
-
27.02.2021 0
-
27.02.2021 0
-
27.02.2021 0
-
27.02.2021 0
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемwww.esstu.ru
Похожие презентации
Презентация на тему: " 1. Олигосахариды 2. Полисахариды 1. 2 * 1. Олигосахариды * Олигосахариды (греч. – несколько) – углеводы, гидролизующиеся с образованием нескольких молекул." — Транскрипт:
1 1. Олигосахариды 2. Полисахариды 1
2 2 * 1. Олигосахариды * Олигосахариды (греч. – несколько) – углеводы, гидролизующиеся с образованием нескольких молекул моносахаридов (2-10).
3 3 * 1.1. Классификация олигосахаридов * По числу моносахаридных звеньев: дисахариды, трисахариды, тетрасахариды, пентасахариды и т.д * По восстанавливающей способности восстанавливающие невосстанавливающие
4 Нижник Я.П. 4 * 1.2. Структура дисахаридов Два остатка моносахаридов связаны друг с другом гликозидной связью.
5 Нижник Я.П. 5 * Отличия восстанавливающих дисахаридов от невосстанавливающих * Сахароза – дисахарид, построенный из остатков глюкозы и фруктозы. Гликозидная связь образуется за счёт полуацетальных гидроксильных групп и глюкозы и фруктозы
6 Нижник Я.П. 6 * Мальтоза – дисахарид, построенный из двух остатков глюкозы, которые связываются за счёт полуацетальной гидроксильной группы одной молекулы глюкозы и спиртовой OH-группы другой молекулы глюкозы
7 Нижник Я.П. 7 * Тип гликозидной связи -1,4 -1,4
8 Нижник Я.П. 8 * 1.3. Номенклатура дисахаридов -D-фруктофуранозил- -D-глюкопиранозид -D-глюкопиранозил-(1 4)- -D-глюкопираноза
9 Нижник Я.П Физические свойства дисахаридов * Физические свойства дисахаридов практически не отличаются от свойств моносахаридов. * Восстанавливающие дисахариды способны к мутаротации.
10 Нижник Я.П * 1.5. Химические свойства дисахаридов * Кольчато-цепная таутомерия. Мутаротация
11 Нижник Я.П * Окисление дисахаридов мальтоза мальтобионовая кислота Окислители: Реактив Фелинга, реактив Толленса, бром и другие окислители, окисляющие альдегиды Сахароза и трегалоза реактивом Фелинга не окисляются, ибо являются невосстанавливающими дисахаридами
12 Нижник Я.П * Гидролиз дисахаридов мальтоза глюкоза целлобиоза глюкоза
13 Нижник Я.П лактоза галактоза глюкоза сахароза глюкоза фруктоза
14 Нижник Я.П * Гидролиз сахарозы называется инверсией сахарозы. Инверсия (лат. inversio – перестановка) – это изменение какой-либо величины на обратную. * Инвертный сахар используется в кулинарии. + 66,5 o +52,5 o -92,4 o -39,9 o сахароза глюкоза + фруктоза
15 Нижник Я.П * Образование гликозидов, простых и сложных эфиров и хелатных комплексных соединений с ионами меди(II) * Как и моносахариды, дисахариды способны проявлять эти свойства. Однако следует уточнить, что только восстанавливающие дисахариды способны образовывать гликозиды, так как именно у них есть свободная полуацетальная OH-группа.
16 Нижник Я.П * 1.6. Отдельные дисахариды Сахароза (тростниковый сахар, свекловичный сахар). -D-фруктофуранозил- -D-глюкопиранозид
17 Нижник Я.П * Мальтоза (солодовый сахар, лат. malt - солод). * -D-глюкопиранозил-(1 4)-D-глюкопираноза.
18 Нижник Я.П * Целлобиоза. * -D-глюкопиранозил-(1 4)-D-глюкопираноза.
19 Нижник Я.П * Лактоза (лат. lactis - молоко) – молочный сахар. * -D-галактопиранозил-(1 4)-D-глюкопираноза.
20 Нижник Я.П * Лактулоза * -D-галактопиранозил-(1 4)-D-фруктоза Торговые названия «Дюфалак», «Ливолюк», «Нормазе», «Порталак», «Ромфалак» Применение: Запор (в т.ч. хронический), печеночная энцефалопатия, включая кому и прекому (лечение и профилактика), нарушение флоры кишечника (в т.ч. при сальмонеллезах, шигеллезах и др.), синдром гнилостной диспепсии у детей раннего возраста, болевой синдром после удаления геморроидальных узлов.
21 Нижник Я.П catalogue_3084.html
22 Нижник Я.П * Трегалоза (грибной сахар). * -D-глюкопиранозил- -D-глюкопиранозид * Трегалоза является основным углеводом гемолимфы насекомых, заменяющим глюкозу. * Трисахариды встречаются довольно редко. Трисахарид рафиноза, состоящий из галактозы, глюкозы и фруктозы содержится в сахарной свекле. Является невосстанавливающим трисахаридом. Другие трисахариды (генцианоза, мелецитоза, маннинотриоза, целлотриоза, плантеоза) являются экзотикой. * Тетрасахарид стахиоза состоит из двух остатков галактозы, одного остатка глюкозы и одного остатка фруктозы. Стахиоза содержится в корнях Stachys, в семенах люпина, сои, гороха и является невосстанавливающим тетрасахаридом.
23 Нижник Я.П циклодекстрин зарегистрирован в качестве пищевой добавки E459
24 Нижник Я.П * 2. Полисахариды (полиозы) * 2.1. Классификация полисахаридов 1.Гомополисахариды 2. Гетерополисахариды Гомополисахариды также называются гликанами. Гликаны могут быть гексозанами или пентозанами
25 Нижник Я.П * 2.2. Структура полисахаридов * Первичная структура полисахаридов – это последовательность мономерных остатков. * Помимо первичной структуры полисахариды могут обладать вторичной структурой – например, амилоза представляет собой макромолекулу, свёрнутую в спираль.
26 Нижник Я.П * 2.3. Физические свойства полисахаридов * Как правило, полисахариды в чистом виде представляют собой белые аморфные вещества. Высокомолекулярные полисахариды плохо растворимы в воде, а если растворимы, то образуют суспензии и мутные коллоидные растворы (раствор крахмала в воде - клейстер).
27 Нижник Я.П * 2.4. Химические свойства полисахаридов * Окисление * Образование простых и сложных эфиров * Гидролиз * In vivo гидролиз полисахаридов гидролизуется ферментами: крахмал гидролизуется амилазами, целлюлоза – целлюлазами, гемицеллюлозы – гемицеллюлазами.
28 Нижник Я.П * 2.5. Крахмал * Крахмал, как правило, представляет собой смесь двух полисахаридов – амилозы и амилопектина. Фрагмент молекулы амилозы
30 Нижник Я.П * Амилопектин имеет разветвлённое строение.
31 Нижник Я.П Молекулярная масса амилопектина 1-6 миллионов.
32 Нижник Я.П ИсточникАмилоза, %Амилопектин, % Картофель2080 Пшеница2476 Рис1783 Кукуруза2278 Яблоки1000 Таблица 1. Содержание амилозы и амилопектина в крахмале из различных источников.
33 Нижник Я.П * При частичном гидролизе крахмала образуются полисахариды – декстрины. Декстринизация идёт при нагревании крахмала, например при выпечке хлеба, или глажении накрахмаленных тканей. E1400 Декстрины, крахмал, обработанный термически, стабилизатор, загуститель, связующее E1401Крахмал, обработанный кислотой стабилизатор, загуститель, связующее E1402Крахмал, обработанный щелочью стабилизатор, загуститель, связующее E1403Крахмал отбеленный стабилизатор, загуститель, связующее E1404Окисленный крахмал эмульгатор, загуститель, связующее E1405 Крахмал, обработанный ферментными препаратами загуститель
34 Нижник Я.П * 2.6. Гликоген (животный крахмал)
35 Нижник Я.П * 2.7. Целлюлоза (клетчатка) (лат. cellula - клетка)
36 Нижник Я.П obranch%29.jpg Колониальная асцидия из рода Botryllus
37 Нижник Я.П Асцидии. Иллюстрация из книги «Kunstformen der Natur» Эрнста Геккеля (1904).
38 Нижник Я.П * Бактериальная целлюлоза mushroom-tea-is-missing-from-your-market/ Чайный гриб – симбиоз дрожжеподобного гриба Saccharomycodes ludwigii и бактерий Acetobacter xylinum Saccharomycodes ludwigiiAcetobacter xylinum
39 Нижник Я.П E460Целлюлоза E464 Гидроксипропил метилцеллюлоза E461Метилцеллюлоза E465 Метилэтилцеллю лоза E462Этилцеллюлоза E466 Натрий- карбоксиметилце ллюлоза E463Гидроксипропилцеллюлоза E467 Этилгидроксиэти лцеллюлоза E400 E499 Стабилизаторы, загустители, эмульгаторы
40 Нижник Я.П * 1. Нитроцеллюлоза. Нитроцеллюлоза с максимальным содержанием азота называется пироксилин (12,5-13,5% N), который используется для приготовления бездымного пороха. Нитроцеллюлоза с меньшим количеством азота (10,5-12,3% N) хорошо растворима в спирте. Такой раствор называется коллодий и используется для герметизации ран. Пластифицированная нитроцеллюлоза имеет название целлулоид, который используется для изготовления многих предметов: пуговиц, расчёсок, щёток и киноплёнки.
41 Нижник Я.П * 2. Ацетат целлюлозы Ацетаты целлюлозы являются термопластичными полимерами, которые используются для изготовления ацетатного волокна, лаков, пластмасс и киноплёнки.
42 Нижник Я.П * 3. Ксантогенаты целлюлозы Ксантогенаты целлюлозы образуются при взаимодействии целлюлозы с щёлочью в сероуглероде (CS 2 ). Образующийся ксантогенат растворим в воде с образованием коллоидного раствора. В этом растворе происходит отщепление ксантогенатных остатков с образованием целлюлозы – в результате вязкость раствора увеличивается, благодаря чему образующийся продукт получил название вискоза (лат. viscosus вязкий).
43 * Вискоза применяется для приготовления вискозного волокна, плёнки (целлофан) и искусственной кожи (кирза). Кирза названа по месту первого массового производства комбината «Искож» (кировский завод) кирзовые_сапоги_российского_солдата_.jpg
44 Нижник Я.П * 2.8. Хитин
45 Нижник Я.П * Деацетилированный хитин – ХИТОЗАН.
46 Нижник Я.П Не верьте сетевым распространителям БАДов.
47 Нижник Я.П Cochrane Database Syst Rev Jul 16;(3):CD Chitosan for overweight or obesity. Jull ABJull AB, Ni Mhurchu C, Bennett DA, Dunshea-Mooij CA, Rodgers A.Ni Mhurchu CBennett DADunshea-Mooij CARodgers A Auckland, New Zealand. AUTHORS' CONCLUSIONS: There is some evidence that chitosan is more effective than placebo in the short-term treatment of overweight and obesity. However, many trials to date have been of poor quality and results have been variable. Results obtained from high quality trials indicate that the effect of chitosan on body weight is minimal and unlikely to be of clinical significance.
48 Нижник Я.П * 2.9. Мурамин
49 Нижник Я.П * Мурамин образует пептидогликан муреин из которого построены клеточные стенки бактерий. * Лизоцим (мурамидаза) фермент класса гидролаз, разрушающий клеточные стенки бактерий путём гидролиза пептидогликана клеточной стенки бактерий муреина. * В пищевой промышленности лизоцим зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1105.пищевой добавки E1105
50 Нижник Я.П * Декстраны
51 Нижник Я.П Плазмозаменяющий раствор – полиглюкин содержит частично гидролизованный декстран, полученный из Leuconostoc mesenteroides
52 Нижник Я.П * Гемицеллюлозы * Гемицеллюлозы (полуклетчатки) представляют собой полисахариды встречающиеся в одревесневших частях растений: древесине, соломе, ореховой скорлупе, кукурузных початках. Очень много гемицеллюлоз содержится в отрубях. Гемицеллюлозы состоят из остатков различных моносахаридов и имеют особые названия: маннаны, галактаны, ксиланы, арабаны.
53 Нижник Я.П * Гумми (камеди) и слизи * В эту группу полисахаридов входят углеводы образующие чрезвычайно вязкие и клейкие растворы. Типичными представителем камедей являются наплывы, выделяемые в местах повреждений деревьев семейства Розоцветные – вишнями, сливами, черёмухами и т.д. Слизи содержатся в льняных семенах и зёрнах ржи. * Гумми вишнёвого клея состоят из остатков галактозы, маннозы, арабинозы, D-глюкуроновой кислоты и незначительного количества ксилозы.
54 Нижник Я.П Гумми используются как клей, стабилизаторы эмульсий и суспензий, для производства искусственного волокна и др. Гуммиарабик (лат. gummi камедь и arabicus аравийский), вязкая жидкость, выделяемая акациями. Водный раствор гуммиарабика используется как клей. Гуммиарабик используется как пищевая добавка E414.
55 Нижник Я.П E410 Камедь рожкового дерева E415 Ксантановая камедь E411Овсяная камедьE416Камедь карайи E412Гуаровая камедьE417Камедь тары E413 Трагакантовая камедь E418 Геллановая камедь E414ГуммиарабикE419Камедь гхатти
56 Нижник Я.П * Камеди используют в пищевой, бумажной и других отраслях промышленности в качестве клеев, стабилизаторов эмульсий и суспензий, в качестве растворов высокой вязкости. Как регуляторы вязкости и модификаторы структуры пищевых продуктов обычно подразделяются на загустители и гелеобразователи, однако чёткой границы между ними нет и некоторые камеди используются тем и другим способом. В медицине камеди применяются как слизи, которые уменьшают раздражение, вызываемое некоторыми лекарственными веществами, и понижают всасывание, а также для приготовления пилюль и эмульсий.пищевой промышленностиклеевстабилизаторовэмульсий суспензийвязкостизагустители гелеобразователислизилекарственными веществамипилюльэмульсий
57 Нижник Я.П * Пектиновые вещества полигалактуроновая метоксилированная полигалактуроновая кислота кислота Пищевая добавка E440
58 Нижник Я.П * Пектин (E440) является гелеобразователем, стабилизатором, загустителем, влагоудерживающим агентом, осветлителем, веществом, облегчающим фильтрование и средством для капсулирования, зарегистрирован в качестве пищевой добавки E440. В пищевой промышленности пектин используют в производстве начинок для конфет, производстве фруктовых начинок, кондитерских желейных и пастильных изделий (например, зефир, пастила, мармелад), молочных продуктов, десертов, мороженого, спредов, майонеза, кетчупа, сокосодержащих напитков. В фармацевтической и медицинской промышленности пектин используют для капсулирования лекарств, а также для изготовления специальных лечебно-профилактических средств. стабилизаторомпищевой добавкиE440мороженого *
59 Нижник Я.П * Полисахариды, выделяемые из водорослей * Агар-агар – высокомолекулярный полисахарид, содержащийся в красных водорослях (напр. в анфельции, произрастающей в Белом, Баренцевом и Балтийском морях). * В пищевой промышленности (Е406) агар-агар используется для производства кондитерских изделий (мармелад, зефир, жевательные конфеты, пастила, начинки, суфле), мороженого и т.д. * Агароид и агароидин содержатся в красной водоросли Phillophora. * Альгиновая кислота является составной частью клеточных стенок многих водорослей (напр. Laminaria, Fucus). Альгиновая кислота – пищевая добавка E400 (загуститель) Альгинаты соли альгиновой кислоты, в частности: альгинат натрия (E401), альгинат калия (Е402), альгинат кальция (Е404).альгинат натрияальгинат калияальгинат кальция
60 Нижник Я.П Каррагинан – сульфатированный полисахарид построенный из остатков галактозы. Получают из красных водорослей. Пищевая добавка E407, добавляется в колбасу и т.д.
61 Нижник Я.П Каррагинан может быть вредным, но это очень спорный вопрос. Каррагинан вреден: Tobacman JK. Review of harmful gastrointestinal effects of carrageenan in animal experiments. // Environ Health Perspect Oct;109(10): College of Medicine, University of Iowa, USA. Каррагинан не вреден: Carthew P. Safety of carrageenan in foods // Environ Health Perspect Apr;110(4):A176 Unilever Safety and Environmental Assurance Centre, Sharnbrook, Bedfordshire, United Kingdom,
62 Нижник Я.П * Лихенин – полисахарид лишайников islandia.html Особенно много лихенина в исландском мхе (Cetraria islandica) – содержание лихенина доходит до 50% на сухое вещество.
63 Нижник Я.П * Полисахариды соединительной ткани (мукополисахариды) * Соединительная ткань выполняет опорную, трофическую (питательную) и защитную функции. К соединительной ткани относят подкожную клетчатку, сухожилия, связки, кости, хрящи, стенки крупных кровеносных сосудов, роговицу. К соединительной ткани относят также кровь и лимфу.
64 Нижник Я.П Хондроитинсульфаты Хондроитин-6-сульфат
65 Нижник Я.П * Гиалуроновая кислота
66 Нижник Я.П. * Гиалуроновая кислота вместе с хондроитинсульфатом образуют очень сложные агрегаты, напоминающие ёрш для мыться бутылок.
67 Нижник Я.П * В составе таких структур – ершей- встречается кератансульфаты I и II, состоящие из повторяющихся звеньев
Читайте также: