ПОЛИСАХАРИДЫ

Полисахариды представляют собой полимерные углеводы, состоящие из большого числа мономерных звеньев моносахаридов, соединенных между собой гликозидными связями. Большинство распространенных в природе полисахаридов является полимерами лишь одного моносахарида — глюкозы. Крахмал, продуцируемый растениями, состоит из двух компонентов — амилозы и амилопектина. Амилоза — это полимер глюкозы, остатки которой соединены между собой -гликозидными связями. Амилопектин состоит из разветвленных цепей полиглюкозы (схема 14-3). Гликоген, образующийся в организме животных и человека, по своему строению напоминает амилопектин, но содержит большее число разветвлений. Организм запасает гликоген в клетках печени и мускульной ткани в качестве источника энергии и расходует его по мере необходимости. Цепи амилопектина и гликогена также образованы с помощью а -гликозидных связей, однако в местах разветвления первый углеродный атом остатка глюкозы боковой цепи связан гликозидной связью с шестым углеродным атомом остатка глюкозы в главной цепи. Такая связь называется -гликозидной связью.

Целлюлоза, из которой состоит клетчатка, представляет собой неразветвленный полимер глюкозы, в котором остатки моносахарида связаны -гликозидными связями.

Крахмал способен расщепляться ферментами человека и животных и усваивается ими. Сначала ферменты, имеющиеся в слюне человека, расщепляют часть -гликозидных связей, превращая крахмал в декстрин — полимер со значительно меньшей молекулярной массой. Затем в тонкой кишке амилаза, фермент поджелудочной железы, катализирует расщепление декстрина до мальтозы. Другие ферменты превращают мальтозу и другие пищевые дисахариды (например, сахарозу) в моносахариды, которые разносятся током крови по всему организму. -Гликозидные связи целлюлозы не расщепляются ферментами человека, поэтому целлюлоза проходит через желудочно-кишечный тракт человека без изменений. Однако клетчатка способствует нормальному пищеварению и является важной составной частью правильно составленного рациона.

Ферменты некоторых бактерий, обитающих в органах пищеварения термитов и жвачных животных, обладают способностью расщеплять -гликозидные связи целлюлозы. Именно поэтому термиты могут использовать в пищу дерево, а коровы — траву и сено. Целлюлоза, являющаяся основным компонентом древесины и травяной массы, с помощью ферментов бактерий превращается в глюкозу так же, как крахмал в человеческом организме. Этот пример иллюстрирует чрезвычайно высокую специфичность ферментов. Очень небольшое различие в строении целлюлозы и крахмала (гликозидная -связь вместо -связи) приводит к тому, что ферменты полностью утрачивают способность расщеплять эту связь. Тем не менее ферменты человека способны расщеплять -гликозидную связь в лактозе (молочном сахаре). Однако эти ферменты есть не у всех людей.

(кликните для просмотра скана)

Некоторые из нас лишены этих ферментов от рождения, у других организм теряет способность продуцировать этот фермент по достижении зрелого возраста.

В состав молекул некоторых сложных углеводов, например пектина который содержится во фруктах, входят остатки не только глюкозы но и других моносахаридов.

Многие физические и химические свойства сложных молекул биологического происхождения связаны с наличием водородных связей, которые в значительной степени определяют характер межмолекулярных взаимодействий биомолекул. Прочность древесины, например, может быть объяснена образованием водородных связей между соседними цепями целлюлозы. В обычных условиях древесина является жестким, практически негнущимся материалом. Однако мокрая, а еще лучше обработанная горячим водяным паром древесина гнется гораздо легче. Это связано с тем, что при наличии большого количества воды часть гидроксильных групп целлюлозы образует водородные связи с молекулами воды, а не с соседними молекулами полисахарида. В результате притяжение между цепями целлюлозы уменьшается, что приводит к увеличению гибкости древесины. Это позволяет изгибать куски дерева, придавая им необходимую форму. Аналогичное изменение свойств древесины наблюдается при обработке ее жидким аммиаком. При этом древесина приобретает гибкость и подвижность каучука, и ей легко можно придать любую форму. После испарения аммиака или высыхания воды кусок дерева сохраняет новую форму, поскольку между цепями целлюлозы образуются новые водородные связи.

Полисахариды состоят из большого числа остатков моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями. Природа гликозидных связей определяет устойчивость полисахаридов к действию пищеварительных ферментов различных организмов. Обычно полисахариды построены с помощью -гликозидных связей, но в сложных полисахаридах в точках разветвления цепи встречаются также -гликозидные связи.

СВОДКА ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ГЛ. 14

1. Биохимия изучает вещества, из которых построены живые организмы, и химические процессы, протекающие в них.

2. Наиболее важными веществами биологического происхождения яппяютсяуглеводы, белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Все биохимические процессы катализируются ферментами.

3. Моносахариды представляют собой хиральные полигидроксиальдегиды или полигидроксикетоны, которые могут существовать в открытой и двух циклических формах. Две циклические формы называются аномерами.

4. Молекулы дисахаридов состоят из двух остатков моносахаридов, связанных между собой а- или -гликозидной связью.

5. Полисахариды состоят из большого числа моносахаридов, чаще всего глюкозы. Живые организмы используют запасы полисахаридов как источник энергии. Растения для этой цели используют крахмал, животные — гликоген. Другой полисахарид — целлюлоза — является главной составной частью многих растений, обеспечивая механическую прочность растительных тканей.

Ключевые слова

(см. скан)

ВОПРОСЫ ДЛЯ РАЗВИТИЯ НАВЫКОВ

(см. скан)