§ 3. Полисахариды
§ 3. ПОЛИСАХАРИДЫ
Низкомолекулярные полисахариды
В зависимости от числа остатков моносахаридов в составе олигосахарида различают дисахариды, трисахариды и т.д. Наиболее часто встречаются дисахариды. К дисахаридам относятся сахароза (свекловичный или тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар) и целлобиоза.
Молекула сахарозы состоит из остатков -D-глюкопиранозы и -D-фруктофуранозы. Связь между остатками моносахаридов осуществляется за счет гликозидных гидроксильных групп обеих молекул.
В молекуле сахарозы нет свободной гликозидной группы OH. Для нее не характерна таутомерия, т.е. она не способна образовывать альдегидную группу и поэтому не обладает восстанавливающими свойствами. Как многоатомный спирт сахароза растворяет гидроксид меди (II) с образованием комплексной соли. В кислой среде она гидролизуется с образованием исходных глюкозы и фруктозы.
Лактоза, важнейшее питательное вещество молока, состоит из остатков -D-галактопиранозы и D-глюкопиранозы. Так как в остатке глюкозы присутствует свободный гликозидный гидроксил, может образовываться цепная форма глюкозы с альдегидной группой. Последняя снова образует пиранозный цикл в — или -форме. Поэтому в глюкозном остатке лактозы гликозидная группа ОН показана волнистой линией. Так как в водном растворе лактозы присутствует форма с альдегидной группой, лактоза – восстанавливающий дисахарид. Она дает реакцию «серебряного зеркала», реагирует с Фелинговой жидкостью:
Интересно знать! Дисахарид лактоза, поступая в организм человека с молоком, гидролизуется ферментом лактазой, расщепляясь на составляющие лактозу моносахариды – галактозу и глюкозу. Фермент лактаза выделяется тонким кишечником. Однако некоторые этнические группы населения в азиатских и африканских странах имеют мутацию, приведшую к отсутствию в их организмах этого фермента. Поэтому они страдают непереносимостью молочной пищи. Эта особенность называется непереносимостью лактозы. Это одна из причин отсутствия молочной пищи в китайской кухне (она используется только в одном небольшом регионе).
Мальтоза и целлобиоза – продукты неполного гидролиза крахмала, происходящего под влиянием ферментов, содержащихся в солоде (проросших зернах ячменя, которые используются при приготовлении пива) и целлюлозы соответственно. При гидролизе они распадаются с образованием двух молекул глюкозы.
Высокомолекулярные полисахариды
Молекулы высокомолекулярных полисахаридов состоят более чем из 10 моносахаридных остатков, связанных О-гликозидными связями и образующих линейные и разветвленные цепи. В состав простейших полисахаридов входят остатки только одного моносахарида (гомополисахариды), более сложные (гетерополисахариды) состоят из остатков двух или более различных моносахаридов. Кроме обычных пентоз и гексоз, в состав полисахаридов могут входить и различные их производные: дезокисисахара, аминосахара, уроновые кислоты и др. Наиболее важными полисахаридами являются крахмал, целлюлоза и гликоген.
Крахмал – широко распространенный в природе полисахарид, играющий роль резервного вещества многих растений. В состав крахмала входят два полисахарида – амилоза (20 – 30 %) и амилопектин (70 – 80 %). Эти полисахариды построены из остатков -D-глюкопиранозы. Молекулы амилозы построены линейно и имеют меньшую молекулярную массу (до 500 000):
Молекулы амилопектина имеют боковые ответвления:
Молекулярная масса его может превышать 1 000 000. Амилопектин в отличие от амилозы при набухании образует клейстер. Аналогичную структуру имеет и «животный крахмал» – гликоген. Гликоген синтезируется в клетках животных из глюкозы и запасается в печени до 7 % от общей массы и мышцах до 4 %. Гликоген выполняет функцию депо глюкозы: при необходимости он подвергается гидролизу, что позволяет поддерживать постоянную концентрацию глюкозы в крови.
Целлюлоза – главная составная часть оболочек растительных клеток, выполняющая функции конструкционного материала. Молекулы целлюлозы построены из остатков -D-глюкопиранозы:
Макромолекулярные цепи целлюлозы имеют линейное строение с молекулярной массой, превышающей 1 000 000. Организм человека не приспособлен к перевариванию целлюлозы (хотя она и является составной частью клетчатки), потому что в нем отсутствуют ферменты, позволяющие гидролизовать -1,4-связи в целлюлозе. Однако коровы и другие жвачные животные, благодаря симбиозу с микроорганизмами, имеют необходимые ферменты и поэтому могут переваривать целлюлозу.
Химические свойства целлюлозы и крахмала определяются наличием большого числа гидроксильных групп. В промышленности используется способность целлюлозы образовывать алкильные, ацильные (ацетатные волокна) и нитропроизводные (нитроцеллюлоза).
При гидролизе крахмала и целлюлозы образуется глюкоза. Реакция проводится в кислой среде.
Крахмал и гликоген дают цветную реакцию с раствором иода в иодиде калия. Крахмал окрашивается в темно-синий цвет, а гликоген – в винно-красный.
Широко распространен в природе хитин – главный скелетный полисахарид беспозвоночных. Хитин является клеточным компонентом стенок грибов, некоторых зеленых водорослей. По химической природе он представляет собой полиаминосахарид.
Представителями гетерополисахаридов являются кислые мукополисахариды, или гликозаминогликаны. Обычно они присоединяются к белкам. Они присутствуют в межклеточном веществе, хрящах, сухожилиях, коже и выполняют структурную и защитную функцию. К гетерополисахаридам относится также и гепарин, о его функции мы говорили ранее.
Полисахарид — описание ингредиента, инструкция по применению, показания и противопоказания
16 Апреля 2020
7 Августа 2020
3 минуты
18463
ProWellness
Оглавление
- Описание полисахарида
- Функции полисахаридов
- Фармакологические свойства
Отказ от ответсвенности
Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста. Владелец Сайта не несет никакой ответственности ни перед какой стороной, понесший косвенный или прямой ущерб в результате неправильного использования материалов, размещенных на данном ресурсе.
Описание полисахарида
Полисахариды – это сложные биоорганические вещества, принадлежащие к классу углеводов. Другое их название – гликаны.
Полисахарид представляет собой полимерную молекулу, состоящую из моносахаридных остатков, объединенных гликозидной связью. То есть это сложная молекула, цепочка которой построена из объединенных друг с другом остатков более простых углеводов. Структуру вещества может составлять разное количество мономеров: от десятков до сотен.
Полисахариды плохо растворяются в воде либо совсем не растворяются. Они бывают бесцветными и соломенными, не имеют вкуса и запаха.
Функции полисахаридов
К полисахаридам относятся разнообразные вещества, выполняющие в организме человека различные функции:
- Энергетическая функция – гликоген, крахмал. Отвечают за накопление углеводов и снабжение организма глюкозой.
- Запасающая функция – крахмал, гликоген. Создают запас энергии в жировых тканях.
- Опорная – хондроитинсульфат, целлюлоза. Целлюлоза содержится в растительных стеблевых тканях, а хондроитинсульфат – в животных костных.
- Защитная – кислые гетерополисахариды. Входят в состав стенок клеток живых организмов. Входят в состав секрета, выделяемого железами, покрывающего стенки желудка, пищевода и других органов и защищающего их от механических повреждений и атак болезнетворных микроорганизмов.
- Гидроосмотическая – кислые гетерополисахариды. Отвечают за удерживание воды и ионов с положительным зарядом в клетках, не дают накопиться жидкости в пространстве между клетками.
- Структурная – кислые гетерополисахариды. Сконцентрированы в межклеточном веществе, проявляют цементирующие свойства.
Внимание! Полисахариды тяжело усваиваются в организме человека ввиду сложной структуры. Однако они крайне важны и должны присутствовать в рационе каждого человека.
Сложные углеводы улучшают пищеварение. Растворимые полимеры связываются с желчными кислотами и растворяют их, улучшая усвоение, что способствует понижению уровня холестерина в крови.
Фармакологические свойства
Эко-сертифицированные полисахариды активно применяются в медицине. Они проявляют противоопухолевую, антитоксическую, противовирусную, антисклеротическую активность.
Большой интерес для медицины представляет антисклеротическое действие гликанов. Они образуют с кровяными белками комплексы, препятствующие прилипанию холестерина к сосудистым стенкам, что снижает риск атеросклероза.
Антитоксическая функция связана со способностью полимеров выводить из организма тяжелые металлы, радионуклиды, токсины, продукты метаболизма.
Отказ от ответсвенности
Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста.
Определение полисахаридного состава клеточных стенок растений
Bacic, A., Harris, P.J. & Stone, B.A. Строение и функции клеточных стенок растений. в The Biochemistry of Plants (изд. Priess, J.) 297–371 (Academic Press, 1988).
Карпита, Северная Каролина и Жибо, Д.М. Структурные модели первичных клеточных стенок цветковых растений: соответствие молекулярной структуры физическим свойствам стенок во время роста.
ПабМед КАС Google Scholar
Джейкобс, Д.Р. и Галлахер, Д.Д. Потребление цельного зерна и сердечно-сосудистые заболевания: обзор. Курс. Атеросклероз. Респ. 6 , 415–423 (2004).
ПабМед Google Scholar
Джемал А., Уорд Э., Хао Ю.П. и Тун, М. Тенденции основных причин смерти в Соединенных Штатах, 1970–2002.
ПабМед КАС Google Scholar
Дикеман, К.Л. и Фэйи, Г.К. Вязкость по отношению к пищевым волокнам: обзор. Крит. Преподобный Food Sci. Нутр. 46 , 649–663 (2006).
ПабМед КАС Google Scholar
Коллинз, Х.М. и другие. Изменчивость тонкой структуры полисахаридов нецеллюлозных клеточных стенок из злаков: потенциальное значение для здоровья и питания человека. Зерновые хим. 87 , 272–282 (2010).
Монен Д. Структура и биосинтез пектина. Курс. мнение биол. растений 11 , 266–277 (2008).
ПабМед КАС Google Scholar
Доблин М.С., Петтолино Ф.А. и Бачич А. Клеточные стенки растений: скелет растительного мира. Функц. биол. растений 37 , 357–381 (2010).
КАС Google Scholar
Бертон Р.А., Гидли М.Дж. и Финчер Г.Б. Неоднородность химического состава, строения и функции клеточных стенок растений.
ПабМед КАС Google Scholar
Moller, I. et al. Высокопроизводительное картирование полимеров клеточных стенок внутри и между растениями с использованием новых микрочипов. Plant J. 50 , 1118–1128 (2007).
ПабМед КАС Google Scholar
Фрай, С. К., Нессельроде, Б.Х.В.А., Миллер, Дж.Г. и Мьюберн, Б.Р. (1,3;1,4)-β-D-глюкан со смешанной связью представляет собой основную гемицеллюлозу клеточных стенок
Equisetum (хвоща). Новый Фитол. 179 , 104–115 (2008).ПабМед КАС Google Scholar
Sørensen, I. et al. Смешанная связь (1→3), (1→4)-β-D-глюкан не уникальна для Poales и является обильным компонентом клеточных стенок Equisetum arvense . Plant Journal 54 , 510–521 (2008).
Google Scholar
Мэнсфилд, С.Д., Ким, Х., Лу, Ф. и Ральф, Дж. Характеристика клеточной стенки всего растения с использованием 2D-ЯМР.
ПабМед КАС Google Scholar
Willför, S. et al. Углеводный анализ растительного сырья с полисахаридами, содержащими уроновую кислоту – сравнение различных методов гидролиза и последующего хроматографического анализа. Ind. Культуры Prod. 29 , 571–580 (2009).
Google Scholar
Обель, Н. и др. Микроанализ полисахаридов клеточной стенки растений. мол. Завод 2 , 922–932 (2009).
ПабМед КАС Google Scholar
Goubet, F., Jackson, P., Deery, MJ & Dupree, P. Анализ полисахаридов с использованием электрофореза в углеводном геле: метод изучения полисахаридов клеточной стенки растений и полисахаридгидролаз. Анал. Биохим. 300 , 53–68 (2002).
ПабМед КАС Google Scholar
Макканн, М.К. и другие. Подходы к пониманию функциональной архитектуры клеточной стенки растений. Фитохимия 57 , 811–821 (2001).
ПабМед КАС Google Scholar
Уилсон, С. М. & Bacic, A. Подготовка срезов растительных тканей для электронной микроскопии. Нац. протокол 7 , в печати (2012 г.).
Нокс, Дж. П. Выявление структурного и функционального разнообразия клеточных стенок растений. Курс. мнение биол. растений 11 , 308–313 (2008).
ПабМед КАС Google Scholar
Фрай, Южная Каролина Растущая клеточная стенка растений: химический и метаболический анализ (Longman Scientific & Technical, 1988).
Финчер, Г.Б. Морфология и химический состав клеточных стенок эндосперма ячменя. Дж. Инст. Варить. 81 , 116–122 (1975).
КАС Google Scholar
Галамбос, Дж.Т. Реакция карбазола с углеводами. I. Влияние бората и сульфамата на карбазольную окраску сахаров. Анал. Биохим. 19 , 119–132 (1967).
ПабМед КАС Google Scholar
Блюменкранц, Н. и Асбо-Хансен, Г. Новый метод количественного определения уроновых кислот. Анал. Биохим. 54 , 484–489 (1973).
ПабМед КАС Google Scholar
Филизетти-Коцци, T.M.C.C. & Carpita, N.C. Измерение уроновых кислот без влияния нейтральных сахаров. Анал. Биохим. 197 , 157–162 (1991).
ПабМед КАС Google Scholar
Оксли Д., Карри Г. и Бачик А. Анализ углеводов из гликопротеинов. В Очистка белков для протеомики. Лабораторное руководство (изд. Симпсон, Р. Дж.), стр. 579–637 (Cold Spring Harbour Laboratory Press, 2004).
Ким, Дж. Б. и Карпита, Н. К. Изменения в этерификации групп уроновой кислоты полисахаридов клеточной стенки при удлинении колеоптилей кукурузы. Физиол растений. 98 , 646–653 (1992).
ПабМед ПабМед Центральный КАС Google Scholar
Albersheim, P., Nevins, D.J., English, P.D. и Карр А. Метод анализа сахаров в полисахаридов клеточных стенок растений с помощью газожидкостной хроматографии. Углевод. Рез. 5 , 340–345 (1967).
КАС Google Scholar
Блейкни, А.Д., Харрис, П.Дж., Генри, Р.Дж. и Стоун, Б.А. Простое и быстрое приготовление ацетатов альдитов для анализа моносахаридов. Углевод. Рез. 113 , 291–299 (1983).
КАС Google Scholar
Saeman, J.F., Moore, W.E. & Millet, MA. Присутствуют единицы сахара. Гидролиз и количественная бумажная хроматография. В Методы химии углеводов (изд. Уистлер, Р.Л.), стр. 54–69 (Academic Press, 1983).
Stevenson, T.T. & Furneaux, R.H. Химические методы анализа сульфатированных галактанов из красных водорослей. Углевод. Рез. 210 , 277–298 (1991).
ПабМед КАС Google Scholar
York, W.S., Darvill, A.G., McNeil, M. & Albersheim, P. первичные клеточные стенки растений. Углевод. Рез. 138 , 109–126 (1985).
КАС Google Scholar
Доарес С.Х., Альбершейм П. и Дарвилл А.Г. Усовершенствованный метод приготовления стандартов для анализа гликозильных связей сложных углеводов. Углевод. Рез. 210 , 311–317 (1991).
КАС Google Scholar
Чукану И. Пер- O — реакция метилирования для структурного анализа углеводов методом масс-спектрометрии. Анал. Чим. Acta 576 , 147–155 (2006).
ПабМед КАС Google Scholar
Хакомори С.-И. Быстрое перметилирование гликолипида и полисахарида, катализируемое метилсульфинилкарбанионом в диметилсульфоксиде. J. Biochem. 55 , 205–208 (1964).
ПабМед КАС Google Scholar
Чукану И. и Керек Ф. Простой и быстрый метод перметилирования углеводов. Углевод. Рез. 131 , 209–217 (1984).
КАС Google Scholar
Анумула, К.Р. и Тейлор, П.Б. Комплексная процедура получения частично метилированных ацетатов альдитов из гликопротеиновых углеводов. Анал. Биохим. 203 , 101–108 (1992).
ПабМед КАС Google Scholar
Лайне К. , Тамминен Т., Виккула А. и Вуоринен Т. Анализ метилирования как инструмент структурного анализа полисахаридов древесины. Holzforschung 56 , 607–614 (2002).
КАС Google Scholar
Sims, I.M., Munro, S.L.A., Currie, G., Craik, D. & Bacic, A. Структурная характеристика ксилоглюкана, секретируемого суспензионно-культивируемыми клетками Nicotiana plumbaginifolia . Углевод. Рез. 293 , 147–172 (1996).
ПабМед КАС Google Scholar
Ким, Дж.С., Реухс, Б.Л., Мишон, Ф., Кайзер, Р.Е. и Арумугам, Р.Г. Добавление глицерина для улучшения анализа метилирования полисахаридов. Углевод. Рез. 341 , 1061–1064 (2006).
ПабМед КАС Google Scholar
Петтолино, Ф. и др. Клеточные стенки гиф фитопатогена Rhynchosporium secalis содержат (1,3/1,6)-β-D-глюканы, галакто- и рамноманнаны, (1,3;1,4)-β-D-глюканы и хитин. . FEBS J. 276 , 4122–4133 (2009).
Google Scholar
Потребности, П.В. и Selvendran, R.R. Критическая оценка однотрубной процедуры для анализа сцепления полисахаридов в виде частично метилированных ацетатов альдита. Углевод. Рез. 254 , 229–244 (1994).
КАС Google Scholar
Lau, E. & Bacic, A. Капиллярная газовая хроматография частично метилированных ацетатов альдита на высокополярной, сшитой колонке из плавленого кварца BPX70. Дж. Хром. 637 , 100–103 (1993).
КАС Google Scholar
Ши, Э.М., Жибо, Д.М. и Карпита, Н.К. Структурный анализ клеточных стенок, образованных протопластами моркови. Planta 179 , 293–308 (1989).
ПабМед КАС Google Scholar
Sims, I. M. & Bacic, A. Внеклеточные полисахариды из суспензионных культур Nicotiana plumbaginifolia . Фитохимия 38 , 1397–1405 (1995).
КАС Google Scholar
Чжу, Ю., Петтолино, Ф., Мау, С.-Л. & Bacic, A. Характеристика полисахаридов клеточной стенки лекарственного растения Panax notoginseng . Фитохимия 66 , 1067–1076 (2005).
ПабМед КАС Google Scholar
Льюис Д., Бачич А., Чендлер П.М. и Ньюбигин, Э.Дж. Аберрантная экспансия клеток у элонгационных мутантов ячменя. Физиол клеток растений. 50 , 554–571 (2009).
ПабМед КАС Google Scholar
Чжан, К. и др. Модификации клеточных стенок кукурузы pulvini в ответ на гравитационный стресс. Физиол растений. 156 , 2155–2171 (2011).
ПабМед ПабМед Центральный КАС Google Scholar
Прабасари И., Петтолино Ф., Ляо М.-Л. & Bacic, A. Пектиновые полисахариды из зрелых апельсиновых ( Citrus sinensis ) плодовых клеточных стенок с альбедо: последовательная экстракция и химическая характеристика. Углевод. Полим. 84 , 484–494 (2011).
КАС Google Scholar
Апдеграфф, Д.М. Полумикроопределение целлюлозы в биологических материалах. Анал. Биохим. 32 , 420–424 (1969).
ПабМед КАС Google Scholar
Zablackis, E., Huang, J., Muller, B., Darvill, A.G. & Albersheim, P. Характеристика полисахаридов клеточной стенки Arabidopsis thaliana листьев. Физиол растений. 107 , 1129–1138 (1995).
ПабМед ПабМед Центральный КАС Google Scholar
Бьорндал Х. , Хеллерквист К.Г., Линдберг Б. и Свенссон С. Газожидкостная хроматография и масс-спектрометрия в анализе метилирования полисахаридов. Анжю. хим. Междунар. Эд. 9 , 610–619 (1970).
Google Scholar
Ссылки для скачивания
Полисахариды клеточных стенок растений как биотопливо и биоматериалы
Растительная биомасса, богатая полисахаридами, является одним из основных возобновляемых источников углерода. Биомасса растений состоит в основном из клеточной стенки. Клеточные стенки растений состоят из разнообразного набора полисахаридов, включая целлюлозу, гемицеллюлозу, пектин и гликопротеин со сложной полимерной матрицей лигнина. Учеба…
Растительная биомасса, богатая полисахаридами, является одним из основных возобновляемых источников углерода. Биомасса растений состоит в основном из клеточной стенки. Клеточные стенки растений состоят из разнообразного набора полисахаридов, включая целлюлозу, гемицеллюлозу, пектин и гликопротеин со сложной полимерной матрицей лигнина. Изучение биологической роли растительных полисахаридов, распространенности полимеров и взаимодействий, а также их структурной сложности позволяет лучше понять рост, развитие растений, производство биомассы, топлива, материалов, химикатов и урожайность.
Спрос на продукты, полученные из растительной биомассы, быстро растет. Глобальное будущее во многом будет зависеть от успешного перехода к парадигме «зеленой» химии, основанной на устойчивых ресурсах, оказывающих минимальное воздействие на окружающую среду с возобновляемыми и нейтральными характеристиками CO 2 . Растительная биомасса является альтернативным биоресурсом и самым распространенным на Земле: ежегодно растения производят около 160 миллиардов тонн. Производные растительной биомассы могут заменить нефтяное топливо и пластмассы. Однако, несмотря на растущий спрос на биомассу и продукты, полученные из биомассы, в наших знаниях остаются нерешенные пробелы, и многое еще предстоит изучить, чтобы заложить основу для улучшения урожая, оптимизации технологических процессов и разработки новых биоматериалов.
Мы приветствуем мнения, оригинальные исследовательские статьи и обзоры, связанные с использованием полисахаридов клеточных стенок растений для устойчивого производства биоэнергии и возобновляемых биоматериалов. Более подробную информацию о типах рукописей можно найти здесь. В то время как в этой теме исследования приветствуются вклады представителей междисциплинарных областей, включая биологию, химию, инженерию и материаловедение, особый интерес представляют следующие темы:
• Полисахариды клеточных стенок и их роль в росте и развитии растений
• Синтез и характеристика биохимических веществ, полимеров и материалов для биопластика, биокомпозитов и топлива.
• Редактирование генома, генная инженерия и селекция для повышения продуктивности сырья для биотоплива, химикатов и биоматериалов в биоэнергетических культурах
• Новые концепции моделирования клеточных стенок растений для производства биотоплива и биоматериалов
• Биопереработка сырья из биомассы для производства энергии и материалов
Обратите внимание, что исследований, посвященных крахмалам, выходят за рамки данной темы исследования.
Leave A Comment