Гликоген это полисахарид: Полисахариды гликоген — Справочник химика 21

Содержание

Полисахариды гликоген — Справочник химика 21

    Сходное строение с амилопектином имеет животный полисахарид гликоген, разветвленность которого больше, чем амилопектина На рис. 15.7 схематично изображена структура амилопектина, где белыми кружками показаны остатки а-О-глюкопиранозы, связанные [c.405]

    Инсулин. Инсулин — один из наиболее полно изученных гормонов поджелудочной железы. Действие этого гормона связано с регуляцией содержания сахара в крови. Считают, что инсулин осуществляет вспомогательную функцию при переносе глюкозы из крови через стенки сосудов к мускульной ткани, где глюкоза расходуется для энергетических целей, или к клеткам печени, где из глюкозы синтезируется резервный полисахарид — гликоген Предполагают, что инсулин способствует удалению глюкозы из крови в результате его специфической ориентации на поверхности клеточной оболочки что облегчает проникновение через нее глюкозы. При недостатке инсулина концентрация глюкозы в крови начинает повышаться, так как глюкоза не может свободно диффундировать внутрь клеток В последнее время считают, что инсулину принадлежит важная роль в регуляции процесса биосинтеза глюкозы в организме 

[c.162]


    Более гибким механизмом является обратимое взаимопревращение активных и неактивных форм ферментов. Яркий пример такого механизма представляет собой реакция фосфорилазы. Фермент катализирует обратимое присоединение глюкозы (в виде глюкозо-1-фосфата) к полисахариду гликогену, представляющему собой ту молекулярную форму, в которой животные запасают углеводы и тем самым легко доступные источники энергии. Фосфорилаза, таким образом, держит ключи от этого склада энер- [c.536]

    Важнейшими полисахаридами являются крахмал, гликоген и целлюлоза. Крахмал служит для накопления энергии в растениях такую же роль играет второй полисахарид — гликоген — в организме животных. Из целлюлозы построены опорные элементы растений. Во всех полисахаридах повторяющейся единицей цепей является D-глюкоза. Но для каждого из них характерна своя собственная сложная стереохимия, обусловленная характером связи между цепями. У полимеров с разветвленной цепью, например у гликогена и у амилопектина (структурного элемента крахмала), вязкость ниже, чем, скажем, у амилозы, имеющей тот же молекулярный вес, но неразветвленную цепь. Полисахариды обладают свойством связывать воду за счет водородных связей, образуемых их многочисленными ОН-груп-пами, и, кроме того, часто бывают связаны с липидами, белками и нуклеиновыми кислотами. 

[c.19]

    Слолдействием ферментов распадаются в кишечнике на различные моносахариды, которые всасываются и разносятся током крови по все,му телу. Осо-бенно большую роль в жизнедеятельности организма играет глюкоза (стр. 228), образующаяся из различных сахаров и гликопротеидов. Поступая с током крови в печень, часть глюкозы подвергается сложному процессу окисления до двуокиси углерода и воды, а освобождающаяся при это.м энергия расходуется клетками печени при многочисленных протекающих в ней химических реакциях. Часть глюкозы превращается в печени в жиры, а часть-г в полисахарид гликоген (животный крахмал). 

[c.449]

    Крахмал. Крахмал образуется в растениях при фотосинтезе и откладывается в корнях, клубнях и семенах. Зерна риса, пшеницы, ржи и других злаков содержат 60 80″/о крахмала клубни картофеля 15—20%. В животном мире роль запасного углевода играет родственный крахмалу полисахарид гликоген, откладывающийся в основном в печени. [c.388]

    Крахмал. Крахмал образуется в растениях при фотосинтезе и откладывается в корнях, клубнях и семенах. Зерна риса, пшеницы, ржи и других злаков содержат 60—80% крахмала клубни картофеля 15—20%. В животном мире роль запасного углевода играет родственный крахмалу полисахарид гликоген, откладывающийся в основном в печени. Внешний вид крахмала хорошо известен это белое веихество, состоящее из мелких зерен.

Крахмал нерастворим в холодной воде, набухает и постепенно растворяется в горячей. Образующиеся вязкие растворы при понижении температуры превращаются в студневидную массу — клейстер. [c.352]

    Регулятором содержания глюкозы в крови служит печень, в которой избыток глюкозы превращается в полисахарид гликоген, [c.405]

    Нуклеиновые кислоты — это высокомолекулярные соединения, состоящие из большого количества связанных между собой нуклеотидов. Их можно рассматривать как полимеры нуклеотидов подобно полисахариду гликогену — полимеру глюкозы. 

[c.213]

    Этот метод используется для выявления полисахаридов (гликоген), нейтральных мукополисахаридов, мукопротеинов, гликопротеинов и гликолипидов. [c.244]

    Химическая природа нуклеиновых кислот. Перейдем теперь к рассмотрению химической структуры нуклеиновых кислот (РНК и ДНК). Нуклеиновые кислоты могут рассматриваться как полимеры мононуклеотидов, подобно тому, как полисахарид гликоген может рассматриваться как полимер глюкозы. С этой точки зрения, название нуклеиновые кислоты следует заменить названием полинуклеотиды . [c.51]

    Углеводы содержатся главным образом в растительных продуктах. Животный полисахарид гликоген содержится в печени (до 10%) ив мышцах (до 1 %). [c.17]

    Определенное содержание сахара в крови (натощак 80-100 мг в 100 мл) совершенно необходимо для нормальной жизнедеятельности человека. Сахар крови — важный энергетический материал, доступный любой клетке организма. Избыток сахара превращается в первую очередь в животный полисахарид — гликоген, содержащийся в наибольшем количестве в печени и в мышцах. При недостатке усвояемых углеводов в пище глюкоза в крови образуется из этих запасных полисахаридов. 

[c.17]

    Гидролиз крахмала до глюкозы протекает в процессе пищеварения. Глюкоза всасывается кншечпнком. поступает а кровь н скапливается в печени, превращаясь там в жпвотпын полисахарид — гликоген. Углеводы нз печени иду г на питание всех тканей организма. [c.430]

    ГЛИКОГЕН. Полисахарид гликоген снабжает организм животных глюкозой при повышенных физических нагрузках, а также в промежутках между приемами пищи. Оп запасается преимущественно в печени и скелетной мускулатуре. С химической точки зрения гликоген очень напоминает амилопектин, правда, в гликогене степень разветвления значительно выше. Гликоген можно рассматривать как структурный и функциональный аналог растите.гъного крахмала у животных. 

[c.461]

    Макромолекулы, составляющие основную массу сухих веществ клетки, — полимеры, построенные из мономерных единиц. Исключением служат липиды, не являющиеся полимерами, так как молекулы в них не соединены между собой ковалентными связями. Углеводные полимеры построены на основе повторяющихся единиц одного, двух или более типов, например, запасной полисахарид гликоген, построенный из остатков глюкозы, или пептидогликан клеточной стенки, образованный чередованием М-ацетилглюкозамина и Ж-ацетилмурамовой кислоты. В клетке углеводные полимеры представлены часто одним видом молекулы (см. табл. 9). [c.82]

    Если микроорганизмы лишены источников питания, они некоторое время могут существовать за счет внутриклеточных запасов. В качестве еапасных веществ большинство микробов откладывают полисахариды (гликоген и крахмал) и жир. Эндогенное дыхание за счет этих веществ протекает по тому же пути, что и окисление экзогенных источников энергии. Когда запасы питательных веществ исчерпаны, начинается окисление клеточных белков. 

[c.65]

    В цитоплазме прокариотов часто обнаруживаются твердые, жидкие или газообразные включения. Одни из них имеют приспособительные назначения например, газовые вакуоли цианобактерий, позволяющие им регулировать плавучесть в вертикальной плоскости. Другие включения играют роль запасных веществ и откладываются клеткой в условиях обильного питания. В качестве запасных веществ в клетках могут откладываться полисахариды (гликоген, крахмад, гранулеза), липиды (в виде гранул и капелек жира), полифосфаты (такие как волютин), вещества белкового характера (циано фициновые гранулы у цианобактерий).

У многих серных бактерий в клетках откладывается молекулярная сера. [c.44]


Полисахарид — описание ингредиента, инструкция по применению, показания и противопоказания

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. Она бывает разветвленной и линейной.

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.
  • Кофакторная – гепарин. Понижает свертываемость крови и выступает в качестве кофактора ферментативных соединений.
  • 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.

Кроме того, они тормозят всасывание простых сахаров, нормализуют концентрацию липидов в крови и очищают кишечник.

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.

Полисахариды

СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для анализа полисахаридов в пищевом сырье и готовой продукции с использованием ферментативных и колориметрических методов.

Полисахариды – это макромолекулы, состоящие из остатков моносахаридов. Они присутствуют во всех живых организмах, в том числе, у бактерий. Полисахариды могут служить запасом питательных веществ, как крахмал, инулин и гликоген. Некоторые из них, к примеру, целлюлоза и хитин, обладают структурной и защитной функциями: они формируют клеточные стенки. Полисахариды присутствуют в слизях, которые предотвращают высыхание тканей и клеток, и, зачастую, обладают неприятным вкусом или содержат ядовитые вещества, что защищает растения и животных от хищников. Некоторые полисахариды являются антигенами – они способны вызывать иммунный ответ. Это используется в медицине: многие вакцины содержат именно полисахариды. Кроме того, это позволяет определять такие полисахариды методом иммуноферментного анализа.

Свойства полисахаридов зависят от того, какие моносахариды они содержат, один это моносахарид или несколько разных, от присутствия дополнительных радикалов, а также от пространственного строения молекул. Так, крахмал, гликоген и целлюлоза представляют собой полимеризованную глюкозу. Однако крахмал и гликоген состоят из α-глюкозы (являются α-глюканами), а целлюлоза – из β-глюкозы (β-глюкан), которые отличаются расположением одной из гидроксильных групп. Это различие обуславливает возможность использовать крахмал и гликоген в качестве запаса энергии. Расщепить целлюлозу значительно сложнее; на это способны только некоторые бактерии. Целлюлоза формирует клеточную стенку растительных клеток. В промышленности ее используют для изготовления тканей, бумаги, искусственного волокна, пластмасс, лаков и др. Подобными же свойствами обладает хитин – азотсодержащий полисахарид, основа клеточной стенки грибов и экзоскелета насекомых. Хитин не растворяется ни в воде, ни в серной кислоте. Из хитина производят хитозан, который затем используют в качестве кормовой добавки, а также в пищевой и косметической промышленностях и в медицине.

Для пищевой промышленности наибольшее значение имеют крахмал, гликоген, инулин, пектины и некоторые бета-глюканы. Гликоген – основной запасающий углевод животных, который также присутствует в грибах. У животных гликоген образуется из глюкозы в печени и запасается в ней и в мышцах. При необходимости быстро получить энергию гликоген гидролизуется до глюкозы. Гликоген в мышцах используется преимущественно ими же. При гидролизе гликогена печени образовавшаяся глюкоза поступает в кровь и доступна всем органам и тканям. Содержание гликогена в мясе – один из показателей, позволяющих определить видовую принадлежность животного, а также оценить, не было ли оно истощено или больно. Кроме того, гликоген и продукты его гидролиза влияют на качество мяса и мясной продукции, в особенности, колбас.

Крахмал – это смесь двух полисахаридов – амилопектина и амилозы. Это основной запасной углевод у растений. Особенно велико его содержание в картофеле и других корнеплодах, злаках, бобовых. При гидролизе под действием ферментов крахмал распадается на декстраны – короткие полимеры глюкозы, а затем на молекулы глюкозы. Крахмал используют для изготовления киселей и соусов. Он присутствует в хлебобулочных изделиях, продуктах из картофеля, кашах и других блюдах. Кроме того, в пищевой промышленности используют модифицированные крахмалы – набухающий, желирующий, окисленный и ацетилинированный. Они обладают различной способностью к набуханию, желированию, пленкообразованию и влияют на физические свойства продукцию. Помимо пищевой промышленности, крахмал используют для обработки тканей, при производстве бумаги, для изготовления обойного клейстера. В медицине крахмал применяют в качестве наполнителя для лекарств, а также как присыпку. В Российской Федерации и странах Таможенного Союза действуют ограничение на содержание модифицированных крахмалов в продуктах питания. Кроме того, анализ содержания крахмала позволяет выявить фальсификацию пищевых продуктов.

Инулин представляет собой полимер фруктозы, или фруктан. Он используется растениями в качестве запасающего вещества. Особенно высоко его содержание в корнях лопуха и одуванчика, а также в топинамбуре, агаве и цикории. Из инулина получают фруктозу, его используют в качестве пребиотика. Кроме того, он обладает сладковатым вкусом. В Российской Федерации и странах Таможенного Союза действуют «Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)», согласно которым верхний допустимый уровень потребления инулина составляет 8 г в сутки.

Пектины – еще одна группа полисахаридов, присутствующая в растениях. Большая их часть является полимерами галактуроновой кислоты, которая получается при окислении галактозы. Пектины содержатся во фруктах, корнеплодах, а также в растительных слизях и камедях. Пектины хорошо впитывают и удерживают воду, предотвращая обезвоживание растений. Эти вещества используют в пищевой промышленности в качестве загустителей, а также в медицине – как энтеросорбенты, для изготовления капсул для лекарств и в других целях. Подобным же образом применяют каррагинаны – сульфатные полисахариды, присутствующие в красных водорослях, а также агар-агар – смесь агаропектина и амилозы, содержащийся в красных и бурых водорослях.

Бета-глюканы – это группа полисахаридов, присутствующих в клеточных стенках растений, грибов и бактерий. Они обладают различным влиянием на организм человека. К примеру, β-глюканы овса снижают содержание насыщенных жиров в крови, что, в свою очередь, снижает и риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Однако присутствие большого количества бета-глюканов в пивном сусле значительно повышает его вязкость и затрудняют фильтрование. Именно эти вещества обуславливают помутнение пива. Анализ бета-глюканов в солоде позволяет определить его качество и необходимость применения ферментов для расщепления этих веществ.

ГЛИКОГЕН — это… Что такое ГЛИКОГЕН?

  • гликоген — гликоген …   Орфографический словарь-справочник

  • ГЛИКОГЕН — (от греч. glykys сладкий, и gignomai рождаю). Животный крахмал, встречающийся в тканях печени человека и животных. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ГЛИКОГЕН название животного крахмала; по составу… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • ГЛИКОГЕН — ГЛИКОГЕН, или животный крахмал, является полисахаридом, в виде к рого отлагаются запасы углеводов в теле человека и др. животных. Г. принадлежит к группе коллоидальных полисахаридов, частицы которых построены из нескольких частиц простых… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ГЛИКОГЕН — полисахарид, образованный остатками глюкозы; основной запасной углевод человека и животных. Откладывается в виде гранул в цитоплазме клеток (главным образом печени и мышц). При недостатке в организме глюкозы гликоген под воздействием ферментов… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ГЛИКОГЕН — разветвлённый полисахарид, молекулы к рого построены из остатков a D глюкозы. Мол. м. 103 107. Быстро мобилизуемый энергетич. резерв мн. живых организмов, накапливается у позвоночных гл. обр. в печени и мышцах, обнаружен в дрожжах, нек рых… …   Биологический энциклопедический словарь

  • Гликоген — Гликоген, т. е. сахар образующее вещество, представляет углеводформулы С6Н10О5 встречающееся в животном теле в преимущественно в печениздоровых, упитанных животных; кроме того, Г. встречается в мышцах, белыхкровяных тельцах, в ворсинках… …   Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

  • ГЛИКОГЕН — ГЛИКОГЕН, полисахарид, состоящий из остатков глюкозы; основной запасной углевод человека и животных. Откладывается в виде гранул в цитоплазме клеток (главным образом печени и мышц). Потребность организма в глюкозе удовлетворяется путем… …   Современная энциклопедия

  • гликоген — разветвленный полисахарид, молекулы которого построены из остатков a–D–глюкозы. Мол. масса – 105 107 Да. Быстро мобилизуемый энергетический резерв многих живых организмов, накапливается у позвоночных в печени, мышцах. Нередко называется животным… …   Словарь микробиологии

  • гликоген — сущ., кол во синонимов: 3 • крахмал (19) • полисахарид (36) • углевод (33) Словарь с …   Словарь синонимов

  • гликоген — Разветвленная структура полисахарида (мономер глюкоза), характерного для животных [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN glycogen …   Справочник технического переводчика

  • Полисахарид — Polysaccharide — qaz.wiki

    Полимеры с длинными углеводами, содержащие 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 много 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 ослабляет 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 крахмалов — это способы, которыми растения накапливают глюкозу .

    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 у 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 . Небольшие количества гликогена обнаруживаются в почках , а еще меньшие количества — 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 .
    • Схематическое двумерное поперечное сечение гликогена. 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 даже небольшой сдвиг применяется при перемешивании или встряхивании, наливании, протирании или чистке щеткой. Это свойство называется псевдопластичностью или истончением при сдвиге ; изучение таких вопросов называется реологией .

    Водные растворы одного полисахарида 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 происходит из-за упругого действия 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

    использованная литература

    внешние ссылки

    § 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.

    §5. Углеводы

     

    1. Какие вещества являются моносахаридами? Олигосахаридами? Полисахаридами?

    а) Лактоза;

    б) гликоген;

    в) мальтоза;

    г) глюкоза;

    д) рибоза;

    е) хитин;

    ж) целлюлоза;

    з) фруктоза;

    и) сахароза.

    Моносахаридами являются: г) глюкоза, д) рибоза, з) фруктоза.

    Олигосахаридами являются: а) лактоза, в) мальтоза, и) сахароза.

    Полисахаридами являются: б) гликоген, е) хитин, ж) целлюлоза.

     

    2. Какие биологические функции выполняют моносахариды? Дисахариды? Приведите примеры.

    Важнейшими биологическими функциями моносахаридов являются энергетическая и метаболическая. Например, глюкоза является основным источником энергии для клеток (энергетическая функция) и исходным субстратом для синтеза целлюлозы, крахмала или гликогена (метаболическая функция). Дезоксирибоза необходима для синтеза нуклеотидов ДНК, рибоза – для синтеза нуклеотидов РНК, витамина В2 и некоторых других веществ (метаболическая функция).

    Такие дисахариды как сахароза, мальтоза и лактоза, выполняют запасающую функцию. При необходимости они расщепляются до моносахаридов, которые могут служить источниками энергии. Достоинством дисахаридов как резервных веществ является хорошая растворимость в воде, благодаря чему они могут быстро транспортироваться по организму (в отличие от резервных полисахаридов).

     

    3. Чем обусловлено разнообразие олигосахаридов и полисахаридов?

    Разнообразие олигосахараидов и полисахаридов обусловлено разнообразием моносахаридов, входящих в их состав, разными способами их соединения (различными вариантами химических связей между остатками моносахаридов), а также количеством мономеров. Вследствие этого олиго- и полисахариды различаются составом (могут быть построены из остатков одного моносахарида или разных), структурой (например, могут быть линейными или разветвлёнными) и молекулярной массой.

     

    4. Как меняется вкус углеводов и их растворимость в воде с увеличением молекулярной массы?

    Моносахариды и большинство олигосахаридов имеют сладкий вкус и хорошо растворяются в воде. Полисахариды не имеют сладкого вкуса и практически нерастворимы в воде. Следовательно, с увеличением молекулярной массы исчезает сладкий вкус углеводов, снижается их растворимость в воде.

     

    5. Почему промороженный картофель вскоре после оттаивания приобретает сладковатый вкус?

    В результате промораживания клетки картофеля погибают. При оттаивании начинается процесс гидролиза крахмала до глюкозы, которая и придаёт сладковатый вкус.

     

    6. Сравните по различным признакам крахмал, целлюлозу и гликоген. В чём проявляется их сходство? В чём заключаются различия?

    Сходство:

    ● Являются углеводами, относятся к классу полисахаридов.

    ● Молекулы построены из остатков глюкозы.

    ● Не имеют сладкого вкуса, практически нерастворимы в воде (могут образовывать лишь коллоидные растворы, но не истинные).

    Различия:

    ● Целлюлоза имеет линейную структуру. Крахмал представляет собой смесь полисахаридов – разветвлённого амилопектина и линейной амилозы. Гликоген имеет разветвлённую структуру и его цепи ветвятся сильнее, чем цепи амилопектина.

    ● Крахмал и гликоген выполняют запасающую функцию, а целлюлоза – структурную.

    ● Гликоген синтезируется у животных и грибов, а крахмал и целлюлоза – у растений.

    ● У растений крахмал откладывается в клетках в виде сравнительно крупных зёрен, целлюлоза входит в состав клеточных оболочек. У животных гликоген откладывается в клетках в виде крошечных гранул.

    …и (или) другие существенные признаки.

     

    7. Почему глюкоза в организме животных и человека хранится в форме гликогена, а не в виде собственно глюкозы, хотя синтез гликогена требует дополнительных затрат энергии?

    В отличие от глюкозы гликоген, как и другие полисахариды, практически нерастворим в воде. Следовательно, он хранится в клетках в твёрдом, компактном состоянии (не занимает «лишний» объём) и не влияет на процессы осмоса (не повышает осмотическое давление внутриклеточного содержимого).

    Кроме того, в сравнении с моносахаридами полисахариды химически более инертны (не обладают столь высокой реакционной способностью как, например, глюкоза), а значит, гликоген не оказывает существенного химического воздействия на процессы обмена веществ в клетках.

     

    8*. Крахмал в клетках растений и гликоген в клетках животных выполняют одну и ту же функцию — запасающую. Основной компонент крахмала — разветвлённый полисахарид амилопектин. Гликоген подобен амилопектину, однако имеет меньшую молекулярную массу и более разветвлённую структуру. Каково биологическое значение указанных особенностей гликогена?

    Запасающая функция крахмала и гликогена состоит в том, что эти полисахариды являются поставщиками молекул глюкозы в те периоды, когда клетки живого организма остро нуждаются в энергии.

    Отщепление остатков глюкозы происходит по концевым участкам полисахаридов. Следовательно, чем сильнее разветвлён полисахарид, тем больше остатков глюкозы может отщепиться от него за единицу времени. Аналогично обстоит дело с молекулярной массой. Например, пять молекул полисахарида, содержащих по 1000 остатков глюкозы, имеют больше концевых участков, чем одна молекула, в состав которой входит 5000 остатков глюкозы.

    Животные ведут подвижный образ жизни и в большинстве случаев им требуется более экстренная энергетическая подпитка, чем растениям. Поэтому им выгодно откладывать про запас не крахмал, а гликоген – сильно разветвлённый полисахарид с небольшой молекулярной массой.

    * Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

    Дашков М.Л.

    Сайт: dashkov.by

    Вернуться к оглавлению

     

    < Предыдущая   Следующая >

    Гликоген — определение, структура, функция и примеры

    Определение гликогена

    Гликоген — это большой разветвленный полисахарид, который является основной формой хранения глюкозы у животных и людей. Гликоген является важным резервуаром энергии; когда организму требуется энергия, гликоген расщепляется до глюкозы, которая затем попадает в гликолитический или пентозофосфатный путь или попадает в кровоток. Гликоген также является важной формой хранения глюкозы в грибах и бактериях.

    Структура гликогена

    Гликоген — это разветвленный полимер глюкозы. Остатки глюкозы линейно связаны α-1,4-гликозидными связями, и примерно через каждые десять остатков цепь остатков глюкозы разветвляется через α-1,6-гликозидные связи. Α-гликозидные связи образуют спиральную полимерную структуру. Гликоген гидратируется с помощью трех-четырех частей воды и образует в цитоплазме гранулы диаметром 10-40 нм. Белок гликогенин, который участвует в синтезе гликогена, находится в ядре каждой гранулы гликогена.Гликоген является аналогом крахмала, который является основной формой хранения глюкозы в большинстве растений, но крахмал имеет меньше ответвлений и менее компактен, чем гликоген.


    На этих рисунках показана структура гликогена. Зеленые кружки представляют связи α-1,6 в точках ветвления, а красные кружки представляют невосстанавливающие концы цепи.

    Функция гликогена

    У животных и людей гликоген находится в основном в мышечных клетках и клетках печени. Гликоген синтезируется из глюкозы, когда уровень глюкозы в крови высок, и служит готовым источником глюкозы для тканей по всему телу, когда уровень глюкозы в крови снижается.

    Клетки печени

    Гликоген составляет 6-10% от веса печени. Когда пища попадает в организм, уровень глюкозы в крови повышается, а инсулин, выделяемый поджелудочной железой, способствует усвоению глюкозы клетками печени. Инсулин также активирует ферменты, участвующие в синтезе гликогена, такие как гликогенсинтаза. Хотя уровни глюкозы и инсулина достаточно высоки, цепи гликогена удлиняются за счет добавления молекул глюкозы, этот процесс называется гликонеогенезом. По мере снижения уровня глюкозы и инсулина синтез гликогена прекращается.Когда уровень глюкозы в крови падает ниже определенного уровня, глюкагон, выделяемый поджелудочной железой, подает сигнал клеткам печени о расщеплении гликогена. Гликоген расщепляется посредством гликогенолиза на глюкозо-1-фосфат, который превращается в глюкозу и попадает в кровоток. Таким образом, гликоген служит основным буфером уровней глюкозы в крови, сохраняя глюкозу, когда ее уровень высокий, и высвобождая глюкозу, когда уровень низкий. Распад гликогена в печени имеет решающее значение для поставки глюкозы для удовлетворения энергетических потребностей организма.Помимо глюкагона, расщепление гликогена также стимулируют кортизол, адреналин и норадреналин.

    Мышечные клетки

    В отличие от клеток печени, гликоген составляет всего 1-2% от веса мышц. Однако, учитывая большую мышечную массу в теле, общее количество гликогена, хранящегося в мышцах, больше, чем в печени. Мышцы также отличаются от печени тем, что гликоген в мышцах поставляет глюкозу только мышечным клеткам. Мышечные клетки не экспрессируют фермент глюкозо-6-фосфатазу, который необходим для выброса глюкозы в кровоток.Глюкозо-1-фосфат, образующийся при расщеплении гликогена в мышечных волокнах, превращается в глюкозо-6-фосфат и обеспечивает мышцы энергией во время тренировки или в ответ на стресс, например, в реакции «бей или беги».

    Другие ткани

    Помимо печени и мышц, гликоген в меньших количествах обнаружен в других тканях, включая эритроциты, лейкоциты, клетки почек и некоторые глиальные клетки. Кроме того, гликоген используется для хранения глюкозы в матке, чтобы обеспечить энергетические потребности эмбриона.

    Грибы и бактерии

    Микроорганизмы обладают механизмами для хранения энергии, чтобы справиться в случае ограниченных ресурсов окружающей среды, а гликоген представляет собой основную форму хранения энергии. Ограничение питательных веществ (низкий уровень углерода, фосфора, азота или серы) может стимулировать образование гликогена в дрожжах, в то время как бактерии синтезируют гликоген в ответ на легкодоступные источники углеродной энергии с ограничением других питательных веществ. Рост бактерий и спорообразование дрожжей также были связаны с накоплением гликогена.

    Гомеостаз гликогена — это строго регулируемый процесс, который позволяет организму накапливать или выделять глюкозу в зависимости от его энергетических потребностей. Основными этапами метаболизма глюкозы являются гликогенез, или синтез гликогена, и гликогенолиз, или распад гликогена.

    Гликогенез

    Для синтеза гликогена требуется энергия, которую обеспечивает уридинтрифосфат (UTP). Гексокиназы или глюкокиназа сначала фосфорилируют свободную глюкозу с образованием глюкозо-6-фосфата, который фосфоглюкомутазой превращается в глюкозо-1-фосфат.Затем UTP-глюкозо-1-фосфатуридилилтрансфераза катализирует активацию глюкозы, при которой UTP и глюкозо-1-фосфат реагируют с образованием UDP-глюкозы. В синтезе гликогена de novo белок гликогенин катализирует присоединение UDP-глюкозы к самому себе. Гликогенин представляет собой гомодимер, содержащий остаток тирозина в каждой субъединице, который служит якорем или точкой присоединения глюкозы. Затем к восстанавливающему концу предыдущей молекулы глюкозы добавляются дополнительные молекулы глюкозы, чтобы сформировать цепочку из примерно восьми молекул глюкозы.Затем гликогенсинтаза удлиняет цепь, добавляя глюкозу через α-1,4-гликозидные связи.

    Разветвление катализируется амило- (1,4–1,6) -трансглюкозидазой, также называемой ферментом разветвления гликогена. Фермент разветвления гликогена переносит фрагмент из шести-семи молекул глюкозы от конца цепи к C6 молекулы глюкозы, расположенной дальше внутри молекулы гликогена, образуя α-1,6 гликозидные связи.

    Гликогенолиз

    Глюкоза удаляется из гликогена с помощью гликогенфосфорилазы, которая фосфоролитически удаляет одну молекулу глюкозы с невосстанавливающего конца, давая глюкозо-1-фосфат.Глюкозо-1-фосфат, образующийся при расщеплении гликогена, превращается в глюкозо-6-фосфат, для этого процесса требуется фермент фосфоглюкомутаза. Фосфоглюкомутаза переносит фосфатную группу с фосфорилированного серинового остатка в активном центре на C6 глюкозо-1-фосфата, продуцируя глюкозо-1,6-бисфосфат. Затем глюкозо-C1-фосфат присоединяется к серину активного центра в фосфоглюкомутазе, и высвобождается глюкозо-6-фосфат.

    Гликогенфосфорилаза не способна отщеплять глюкозу от точек ветвления; для разветвления требуется амило-1,6-глюкозидаза, 4-α-глюканотрансфераза или фермент, разветвляющий гликоген (GDE), который обладает активностью глюкотрансферазы и глюкозидазы.Примерно через четыре остатка от точки ветвления гликогенфосфорилаза не может удалить остатки глюкозы. GDE отщепляет последние три остатка разветвления и присоединяет их к C4 молекулы глюкозы на конце другой ветви, затем удаляет последний α-1,6-связанный остаток глюкозы из точки разветвления. GDE не удаляет α-1,6-связанную глюкозу из точки разветвления фосфорилитически, что означает, что высвобождается свободная глюкоза. Эта свободная глюкоза теоретически могла бы высвобождаться из мышц в кровоток без действия глюкозо-6-фосфатазы; однако эта свободная глюкоза быстро фосфорилируется гексокиназой, предотвращая ее попадание в кровоток.

    Глюкозо-6-фосфат, образующийся в результате распада гликогена, может превращаться в глюкозу под действием глюкозо-6-фосфатазы и попадать в кровоток. Это происходит в печени, кишечнике и почках, но не в мышцах, где этот фермент отсутствует. В мышцах глюкозо-6-фосфат вступает в гликолитический путь и обеспечивает клетку энергией. Глюкозо-6-фосфат также может вступать в пентозофосфатный путь, что приводит к производству НАДФН и пяти углеродных сахаров.

    Упражнения и истощение гликогена

    При упражнениях на выносливость спортсмены могут испытывать истощение гликогена, при котором большая часть гликогена истощается из мышц.Это может привести к сильной усталости и затруднениям при движении. Истощение запасов гликогена можно уменьшить, постоянно потребляя углеводы с высоким гликемическим индексом (высокая скорость превращения в глюкозу в крови) во время упражнений, которые заменят часть глюкозы, потребляемой во время упражнений. Также можно использовать специальные режимы упражнений, которые заставляют мышцы использовать жирные кислоты в качестве источника энергии с большей скоростью, тем самым разрушая меньше гликогена. Спортсмены также могут использовать углеводную загрузку, потребление большого количества углеводов, чтобы увеличить способность к хранению гликогена.

    Примеры болезней накопления гликогена

    Есть две основные категории болезней накопления гликогена: болезни, возникающие в результате дефектного гомеостаза гликогена в печени, и болезни, возникающие в результате дефектного гомеостаза гликогена в мышцах. Заболевания, вызванные недостаточным хранением гликогена в печени, обычно вызывают гепатомегалию (увеличение печени), гипогликемию и цирроз (рубцевание печени). Заболевания, возникающие из-за недостаточного накопления гликогена в мышцах, обычно вызывают миопатии и нарушение обмена веществ.Примеры болезней накопления гликогена включают болезнь Помпе, болезнь Макардла и болезнь Андерсена.

    Болезнь Помпе

    Болезнь Помпе вызывается мутациями в гене GAA , который кодирует лизосомальную кислую α-глюкозидазу, также называемую кислой мальтазой, и поражает скелетные и сердечные мышцы. Кислая мальтаза участвует в распаде гликогена, а мутации, вызывающие заболевание, приводят к пагубному накоплению гликогена в клетке. Существует три типа болезни Помпе: взрослая форма, ювенильная форма и младенческая форма, которые становятся все более тяжелыми.Инфантильная форма приводит к смерти в возрасте от одного до двух лет, если ее не лечить.

    Болезнь Макардла

    Болезнь Макардла вызывается мутациями в гене PYGM , который кодирует миофосфорилазу, изоформу гликогенфосфорилазы, присутствующую в мышцах. Симптомы часто наблюдаются у детей, но болезнь может быть диагностирована только в зрелом возрасте. Симптомы включают мышечную боль и усталость, и заболевание может быть опасным для жизни, если не лечить должным образом.

    Болезнь Андерсена

    Болезнь Андерсена вызывается мутацией в гене GBE1 , который кодирует фермент разветвления гликогена, и поражает мышцы и печень.Симптомы обычно наблюдаются в возрасте нескольких месяцев и включают задержку роста, увеличение печени и цирроз. Осложнения болезни могут быть опасными для жизни.

    Тест

    1. Что лучше всего описывает функцию гликогена?
    A. Обеспечивает структурную поддержку мышечным клеткам
    B. Фактор транскрипции, регулирующий дифференцировку клеток
    C. Хранит глюкозу в растениях
    D. Буферизует уровни глюкозы в крови и служит легко мобилизуемым источником энергии

    Ответ на вопрос № 1

    D правильный.Гликоген — это основная форма хранения глюкозы у животных и людей. Гликоген синтезируется при высоком уровне глюкозы в крови и расщепляется при низком уровне глюкозы в крови, что делает его важным буфером уровней глюкозы в крови. Когда клетке или организму требуется энергия, гликоген служит важным источником энергии, обеспечивая глюкозой ткани по всему телу.

    2. Какой главный гормон стимулирует распад гликогена?
    А. Глюкагон
    Б. Щитовидная железа
    C. Инсулин
    D. Эстроген

    Ответ на вопрос № 2

    A правильный. Глюкагон, который вырабатывается в ответ на низкий уровень сахара в крови, стимулирует расщепление гликогена. Инсулин, вырабатываемый в ответ на высокий уровень сахара в крови, стимулирует поглощение глюкозы и синтез гликогена.

    3. Какова возможная судьба глюкозо-1-фосфата, производимого гликогенолизом?
    A. Превращение в глюкозо-6-фосфат с последующим вступлением в гликолитический путь
    B. Превращение в глюкозо-6-фосфат с последующим вступлением в пентозофосфатный путь
    C. Превращение в глюкозу с последующим выбросом в кровоток
    D. Все вышеперечисленное

    Ответ на вопрос № 3

    D правильный. В мышечных клетках глюкозо-1-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат фосфоглюкомутазой, после чего он может попасть в гликолитический или пентозофосфатный пути. В клетках печени глюкозо-6-фосфат превращается в глюкозу глюкозо-6-фосфатазой и попадает в кровоток.

    Ссылки

    • Eicke, S., Seung, D., Egli, B., Devers, EA, и Streb, S. (2017) «Повышение способности растений накапливать углеводы путем создания пула гликогеноподобных полимеров. в цитозоле ». Метаболическая инженерия. 40: 23-32.
    • Харгривз, М. и Рихтер, Э.А. (1988) «Регулирование гликогенолиза скелетных мышц во время упражнений». Канадский журнал спортивных наук. 13 (4): 197-203.
    • ,
    • Айви, Дж. Л. (1991). «Синтез мышечного гликогена до и после тренировки.» Спортивная медицина. 11 (1): 6-19.

    14.7: Полисахариды — Chemistry LibreTexts

    Крахмал

    Крахмал является наиболее важным источником углеводов в рационе человека и составляет более 50% потребляемых нами углеводов. Он встречается в растениях в виде гранул, и их особенно много в семенах (особенно в зернах злаков) и клубнях, где они служат формой хранения углеводов. Распад крахмала до глюкозы питает растение в периоды пониженной фотосинтетической активности.Мы часто думаем о картофеле как о «крахмалистой» пище, однако другие растения содержат гораздо больший процент крахмала (картофель 15%, пшеница 55%, кукуруза 65% и рис 75%). Товарный крахмал представляет собой белый порошок.

    Крахмал представляет собой смесь двух полимеров: амилозы и амилопектина. Натуральные крахмалы состоят примерно из 10–30% амилозы и 70–90% амилопектина. Амилоза — это линейный полисахарид, полностью состоящий из единиц D-глюкозы, соединенных α-1,4-гликозидными связями, которые мы видели в мальтозе (часть (а) на рисунке \ (\ PageIndex {1} \)).Экспериментальные данные показывают, что амилоза не является прямой цепочкой единиц глюкозы, а вместо этого свернута, как пружина, с шестью мономерами глюкозы на оборот (часть (b) рисунка \ (\ PageIndex {1} \)). При таком свертывании амилоза имеет достаточно места в ядре для размещения молекулы йода. Характерный сине-фиолетовый цвет, который появляется при обработке крахмала йодом, обусловлен образованием комплекса амилоза-йод. Этот цветовой тест достаточно чувствителен, чтобы обнаруживать даже незначительные количества крахмала в растворе.

    Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): амилоза. (а) Амилоза представляет собой линейную цепь из единиц α-D-глюкозы, соединенных вместе α-1,4-гликозидными связями. (б) Из-за водородных связей амилоза приобретает спиралевидную структуру, содержащую шесть единиц глюкозы на оборот.

    Амилопектин представляет собой полисахарид с разветвленной цепью, состоящий из единиц глюкозы, связанных главным образом α-1,4-гликозидными связями, но иногда с α-1,6-гликозидными связями, которые ответственны за разветвление. Молекула амилопектина может содержать многие тысячи единиц глюкозы с точками ветвления, встречающимися примерно через каждые 25–30 единиц (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)).Спиральная структура амилопектина нарушается из-за разветвления цепи, поэтому вместо темно-сине-фиолетовой окраски амилозы с йодом амилопектин дает менее интенсивный красновато-коричневый цвет.

    Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): представление ветвления амилопектина и гликогена. И амилопектин, и гликоген содержат точки ветвления, которые связаны через α-1,6-связи. Эти точки ветвления чаще встречаются в гликогене.

    Декстрины представляют собой полисахариды глюкозы промежуточного размера.Блеск и жесткость, придаемые одежде крахмалом, обусловлены присутствием декстринов, образующихся при глажке одежды. Из-за их характерной липкости при намокании декстрины используются в качестве клея на марках, конвертах и ​​этикетках; как связующие вещества для удерживания пилюль и таблеток вместе; и как пасты. Декстрины перевариваются легче, чем крахмал, и поэтому широко используются при коммерческом приготовлении детского питания.

    Полный гидролиз крахмала дает последовательные стадии глюкозы:

    крахмал → декстрины → мальтоза → глюкоза

    В организме человека несколько ферментов, известных под общим названием амилазы, последовательно расщепляют крахмал до пригодных для использования единиц глюкозы.

    единиц чтения: структура и функции 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.

    Молекулярные структуры

    Углеводы можно представить 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»: компонентами являются 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.

    Рисунок 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. Избыточная глюкоза часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

    Галактоза (часть лактозы или молочного сахара) и фруктоза (часть сахарозы или фруктового сахара) 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 известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода (рис. 2).

    Практика

    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?

    Нажмите, чтобы 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 разных 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 ( di — = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как 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.

    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 имеет более сильную разветвленность.

    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. (кредит: Луиза Докер)

    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 состоит из биологической макромолекулы хитина, представляющей 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.

    Краткое содержание раздела

    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 обычные дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Крахмал и гликоген, примеры полисахаридов, являются формами хранения глюкозы у растений 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 может вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой.

    Проверьте свое понимание

    Ответьте на вопросы ниже, чтобы увидеть, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе.В этой короткой викторине , а не засчитываются в вашу оценку в классе, и вы можете пересдавать ее неограниченное количество раз.

    Используйте этот тест, чтобы проверить свое понимание и решить, следует ли (1) изучить предыдущий раздел дальше или (2) перейти к следующему разделу.

    BIOdotEDU

    Полисахариды

    Полисахариды — это очень большие биологические молекулы с высокой молекулярной массой, которые представляют собой почти чистые углеводы.Они построены животными и растениями из более простых моносахаридных молекул путем соединения большого количества более простых молекул с помощью гликозидных связей (-O-). В некоторых самых крупных структурах из полисахарида может быть соединено 10 000 отдельных единиц. Существует большое разнообразие форм полисахаридов; они могут различаться типом сахара, связями между сахарами и сложностью общей молекулы.

    Иногда известный как гликаны , существует три общих и основных типа полисахаридов, целлюлоза, крахмал и гликоген , все они получены путем соединения молекул глюкозы разными способами.

    Было подсчитано, что 50% мирового органического углерода содержится в одной молекуле; целлюлоза . Эта молекула синтезируется, хранится, модифицируется и используется растениями в качестве строительного материала. Это, безусловно, самый распространенный из всех полисахаридов.

    В молекуле целлюлозы отдельные моносахариды глюкозы все связаны друг с другом в виде длинной длинной линейной цепи.Номер атома углерода 1 (C1) в одном сахаре связан с четвертым атомом углерода (C4) следующего сахара в расширенном массиве.

    Все молекулы глюкозы в целлюлозе имеют бета-конфигурацию у атома С1, поэтому все гликозидные связи, которые соединяют молекулы глюкозы вместе, также относятся к бета-типу. Это означает, что молекула целлюлозы прямая, и многие такие молекулы могут располагаться бок о бок в параллельную серию рядов.

    Крошечные силы, называемые водородными связями , удерживают молекулы глюкозы вместе, а цепи находятся в непосредственной близости.Хотя каждая водородная связь очень и очень слабая, когда тысячи или миллионы из них образуются между двумя молекулами целлюлозы, в результате получается очень стабильный, очень прочный комплекс, обладающий огромной прочностью.

    Крахмал

    Крахмал , слово, пришедшее из древнеанглийского языка и обозначающее для придания жесткости , также является полисахаридом, вырабатываемым растениями.Это в первую очередь молекула-накопитель энергии или топливо для растений и их семян.

    Если молекулы крахмала осторожно расщепляются путем кислотного гидролиза, образуется дисахарид мальтоза, что указывает на то, что молекулы глюкозы в крахмале также соединяются вместе путем связывания углерода C1 одного сахара с углеродом C4 следующего сахара в последовательности. Однако в этом случае молекулы глюкозы соединяются с помощью альфа-гликозидных связей.

    Однако эти молекулы не являются прямыми или полностью линейными.Через определенные промежутки в молекуле крахмала есть разветвления, образованные другим видом гликозидной связи между атомом углерода С1 одного сахара и атомом углерода С6 следующего сахара.

    При хранении гранулы крахмала удаляются с растений и помещаются в воду, они набухают и выделяют два типа материала; амилоза и амилопектин

    Амилоза представляет собой более простой из типов молекул и в основном представляет собой линейные цепи глизозидов от C1 до C4, длина которых составляет несколько тысяч единиц.Амилопектин более сложен, и эти молекулы разветвлены с использованием комбинации связей C1-C4 и связей C1-C6 примерно через каждые 25 единиц глюкозы вдоль цепи. Такие большие сложные молекулы плохо растворяются в воде.

    Гликоген также производится путем связывания молекул глюкозы. Как и крахмал, он используется животными для хранения сахара и получения энергии.Он похож на амилопектин по структуре, но разветвлен гликозидной связью C1-C6 примерно через каждые десять единиц глюкозы.


    BIO dot EDU
    © 2004, профессор Джон Бламир

    III. Углеводы, структура и типы — Руководство по принципам питания животных

    В этой главе представлены введение и обсуждение углеводов, которые важны для питания сельскохозяйственных животных.

    Новые термины
    Амилопектин
    Амилоза
    Целлюлоза
    Дисахарид
    Фруктоза
    Галактоза
    Глюкоза
    Гликоген
    Гетерополисахарид
    Гомополисахарид
    Моносахарид
    Олигосахарид
    Полисахарид
    Полисахарид

    Цели раздела

    • Представить химическую структуру различных типов углеводов и их значение в питании животных

    Углеводы

    Что такое углеводы?

    Углеводы — основные компоненты растительной ткани, составляющие от 60% до 90% сухого вещества (СВ).Углеводы содержат углерод, водород и кислород в той пропорции, которая содержится в воде (CH 2 O) и, следовательно, являются гидратами углерода. Углеводы — основной источник энергии в клетках животных. Углеводы, получаемые из продуктов растительного происхождения, служат основным источником энергии для животных. Хлорофилл в растительных клетках улавливает солнечную энергию и производит углеводы, используя углекислый газ и воду, и выделяет кислород, как показано в следующем уравнении:

    солнечная энергия + 6 CO2 + 6 ч 30 → C6h3O + 6 O2.

    Углеводы являются основным источником энергии для животных.

    В клетке растения углеводы могут присутствовать в содержимом клетки в виде сахара или крахмала, или они могут быть связаны со структурой клеточной стенки (например, целлюлозой). Когда животные едят растительные материалы (например, злаки, траву, корм), энергия углеводов корма становится доступной через метаболические процессы в животной клетке. В целом метаболизм животных производит энергию в процессе, обратном процессу фотосинтеза.

    Метаболизм животных производит энергию в процессе, обратном фотосинтезу растений.

    Структура и классификация

    Один из методов классификации углеводов основан на количестве атомов углерода на каждую молекулу углевода и на количестве молекул сахара в соединении. По количеству атомов углерода углевод можно разделить на триозу (3 C), тетрозу (4 C), пентозу (5 C) и гексозу (6 C). Суффикс « ose » в конце биохимического названия обозначает молекулу как «сахар».Среди них пентозы (например, рибоза в рибонуклеиновой кислоте (РНК)) и гексозы (например, глюкоза или сахар в крови) являются наиболее распространенными сахарами в тканях животных. Основываясь на количестве молекул сахара в соединении, углеводы можно классифицировать как (1) моносахарид, одна единица сахара; (2) дисахарид, два моносахарида; (3) олигосахариды, от трех до пятнадцати моносахаридов; и (4) полисахариды, крупные полимеры простых сахаров.

    A. Моносахариды часто называют простыми сахарами (например,g., глюкоза) и не может быть гидролизована до более простых соединений.

    Моносахариды можно подразделить на основе количества атомов углерода (C). В следующем списке показаны префиксы для количества атомов углерода в сахаре.

    1. Триоза (3 C)
    2. Тетроза (4 C)
    3. Пентоза (5 C; например, ксилоза и рибоза)
    4. Гексоза (6 C; например, глюкоза, фруктоза, галактоза и манноза)

    Моносахариды — это простейшие формы углеводов.

    Большинство моносахаридов в тканях животных состоит из сахаров 5C и 6C.Простые сахара также подразделяются на альдозу, сахар, содержащий альдегидную структуру, или кетозу, сахар, содержащий кетоновую группу. И глюкоза, и фруктоза имеют одинаковую молекулярную формулу C6h22O6 и представляют собой гексозы (6 C). Но глюкоза — это альдоза (также называемая альдогексозой), а фруктоза — это кетоза или кетогексоза.

    Три гексозы, которые важны с точки зрения питания и метаболизма, — это глюкоза, фруктоза и галактоза (см. Рис. 3.1).

    Рисунок 3.1. Структура простых сахаров (Источник: Википедия)

    Наиболее важными с точки зрения питания сахарами являются пентозы или гексозы.

    Химическая структура глюкозы может быть представлена ​​как в форме прямой цепи (рис. 3.1), так и в циклической форме (также показанной на рис. 3.1). В биологической системе глюкоза существует в основном в циклической форме и очень редко в прямой форме (в водном растворе). Глюкоза представляет собой форму углеводов, содержащихся в циркулирующей крови (сахар в крови), и является основным углеводом, используемым организмом для производства энергии. Фруктоза, или «фруктовый сахар», содержится в созревших фруктах и ​​меде, а также образуется при переваривании дисахарида сахарозы.Галактоза содержится в молоке млекопитающих вместе с дисахаридной лактозой и выделяется во время пищеварения.

    Глюкоза может существовать в виде α- и β-изомеров и имеет огромное значение для питания животных. Эти два изомера различаются ориентацией ОН на C # 1 (показано красным на рисунке 3.2).

    Рисунок 3.2. Структура альфа- и бета-глюкозы Источник: Wikipedia

    Например, крахмал содержит α-D-глюкозу, а целлюлоза — жесткие полимеры с β-D-глюкозой. Важные для питания сахара имеют D-форму (не L-форму).D и L относятся к стереоориентации в асимметричном углеродном положении 5 в гексозе или углеродном положении 4 в пентозе.

    Сахара, важные для питания, имеют D-форму.

    B. Дисахариды состоят из двух моносахаридов, связанных гликозидной (ковалентной) связью. Ниже приведены некоторые из распространенных дисахаридов:

    1. Сахароза-глюкоза + фруктоза (например, столовый сахар)
    2. Лактоза-глюкоза + галактоза (молочный сахар)
    3. Мальтоза-α-D-глюкоза + β-D-глюкоза (солодовый сахар)
    4. Целлобиоза-β-D-глюкоза + β-D-глюкоза (целлюлоза)

    Среди различных дисахаридов лактоза (молочный сахар) является единственным углеводом животного происхождения.Однако целлобиоза как компонент целлюлозы важна в питании животных. Животные с однокамерным желудком не могут переваривать целлюлозу, потому что они не производят фермент целлюлазу, который может расщеплять β-D-глюкозу.

    Рисунок 3.3. Важные дисахариды в питании и кормлении животных, лактоза и целлобиоза. Источник: Wikipedia

    C. Олигосахариды получают путем связывания трех или более (от 3 до 15) моносахаридов, связанных вместе.

    1. Рафиноза (глюкоза + фруктоза + галактоза; 3 сахара)
    2. Стахиоза (глюкоза + фруктоза + 2 галактозы; 4 сахара)

    В рационах животных олигосахариды обычно содержатся в фасоли и бобовых.Некоторые олигосахариды используются как вещества, способствующие росту хороших микробов (пребиотики). В последнее время возрос интерес к использованию различных олигосахаридов в качестве кормовых добавок для улучшения здоровья кишечника (например, фруктоолигосахаридов, олигосахаридов маннана).

    D. Полисахариды, как следует из их названия, получают путем соединения крупных полимеров простых сахаров.

    Полисахариды — самый важный углевод в кормах для животных.Полисахариды состоят из множества отдельных моносахаридных единиц, связанных вместе в длинные сложные цепи. Функции полисахаридов включают накопление энергии в растительных клетках (например, крахмал семян в зерновых культурах) и животных клетках (например, гликоген) или структурную поддержку (растительные волокна). Компоненты структуры клеточной стенки в корме для животных также называют некрахмальными полисахаридами или резистентным крахмалом, поскольку они не перевариваются животными ферментами, а ферментируются микробами задней кишки и рубца.

    Полисахариды могут быть гомополисахаридами или гетерополисахаридами.

    • а. Гомополисахарид
    • г. Гетерополисахарид

    а. Гомополисахарид: Содержит только один тип сахаридной единицы.

    Примеры гомополисахаридов, которые важны для питания животных, включают крахмал (неструктурная форма), гликоген (животная форма) и целлюлоза (структурная форма растения).

    1. Крахмал: Основная сахарная форма углевода в зерновых злаках (запас энергии семян). Базовая единица — α-D-глюкоза.Формы крахмала в зернах злаков включают:
      1. Амилоза-α 1,4-связанная прямая цепь, неразветвленная, спиральная структура
      2. Связь амилопектина-α 1,4 с связью альфа 1,6 в точках ветвления

    Амилоза — простейший из полисахаридов, состоящий исключительно из единиц глюкозы, соединенных альфа-1,4-связью (рис. 3.4). Амилоза растворима в воде и составляет от 15% до 30% от общего количества крахмала в большинстве растений.

    Рисунок 3.4. Структура амилозы, показывающая прямую связь α 1,4 Источник: Википедия

    Амилопектин отличается тем, как единицы глюкозы соединены вместе. Преобладают связи альфа 1,4, но «ветвь» возникает из связи альфа 1,6. Такие ответвления делают структуру амилопектина более сложной, чем у амилозы. Амилопектин не растворяется в воде и составляет от 70% до 85% всего крахмала в растительных клетках.

    Крахмал — главный источник углеводов в рационе животных с однокамерным желудком.

    Амилопектин — основная форма крахмала в растительных клетках.

    Рисунок 3.5. Структура амилопектина, показывающая прямую связь α 1,6 Источник: Википедия

    Гликоген — это форма крахмала, содержащегося в тканях животных, и поэтому называется животным крахмалом. Гликоген — это полисахарид, который физически связан с амилопектином с основной альфа-D-глюкозой, но имеет смесь связей α 1,4 и α 1,6. Гликоген присутствует в небольшом количестве (<1%) в печени и мышечной ткани.

    Целлюлоза — самый распространенный в природе углевод.Он обеспечивает структурную целостность стенок растительных клеток. Базовая единица — связь β 1,4, прямая цепь, неразветвленная (рис. 3.3). Целлюлоза очень устойчива. Ни один животный фермент не может его сломать; только микробная целлюлаза может его разрушить. Однако у жвачных животных, таких как крупный рогатый скот, в рубце есть бактерии, содержащие фермент целлюлазу. Он разрушает бета-1,4-звенья глюкозы в целлюлозе, чтобы высвободить сахар для получения энергии.


    b: Гетерополисахарид: компонент стенок растительных клеток, содержащий смесь сахаров 5C и 6C (e.g., гемицеллюлоза и пектин, смесь пентозных и гексозных единиц).

    Рисунок 3.7. Структура гетерополисахарида, представляющая смесь сахаров 6 и 5 C Источник: Википедия

    Ключевые точки

    1. Углеводы представляют собой «гидраты углерода» и имеют общую структуру C (n) H (2n) O (n).
    2. Одна единица сахара — это моносахарид. Они могут состоять из 3-углеродных фрагментов (триоза), 4-углеродных фрагментов (тетроза), 5-углеродных фрагментов (пентоза) и 6-углеродных фрагментов (гексоза).
    3. Наиболее важными с точки зрения питательности сахарами являются пентозы или гексозы.
    4. Дальнейшая классификация сахаров — это определение либо альдозы (имеющей альдегидную группу), либо кетозы (имеющей кетоновую группу). Глюкоза, манноза и галактоза — это альдозы, а фруктоза — кетоза.
    5. Питательно важные сахара имеют D-форму (не L-форму). D и L относятся к стереоориентации в асимметричном углеродном положении 5 в гексозе или углеродном положении 4 в пентозе.
    6. Сахара соединяются гликозидной связью с образованием ди- (два моносахарида) или олиго- (от 3 до 15 моносахаридов) и полисахаридов.
    7. Природа гликозидных связей влияет на структурные и химические свойства сахаров и влияет на их легкость переваривания. Сахара, которые связываются через альфа-1,4-связь, могут перевариваться ферментами млекопитающих. Сахара, связанные бета-1,4-связью, устойчивы к перевариванию.
    8. Диетически важные дисахариды — это сахароза и лактоза.
    9. Крахмал из растений служит основным источником энергии в рационе животных. Крахмал состоит из двух типов молекул: амилозы (1,4-связанная альфа-глюкоза) и амилопектина (1,4- и альфа-1,6-связанная глюкоза).
    10. Гликоген, форма хранения углеводов в печени и мышцах, очень похож на крахмал, также называемый животным крахмалом.
    11. Растительные полисахариды также включают целлюлозу, гемицеллюлозу и пектин (некрахмальные полисахариды). Ферменты млекопитающих не могут расщеплять эти полисахариды до свободных сахаров, но микробные ферменты могут справиться с ними.

    Контрольные вопросы

    1. Чем принципиально различаются крахмал и целлюлоза?
    2. Какие дисахариды имеют пищевое значение?
    3. Важные для питания сахара имеют D-форму или L-форму?
    4. Самый важный сахар в питании
    5. Перечислите две формы, в которых существует крахмал
    6. Формы крахмала в организме животного есть?
    7. Структурный гомополисахарид из глюкозы — это
      1. целлюлоза
      2. гемицеллюлоза
      3. пектин
      4. рафиноза
    8. Среди этих различных сахаров основным источником энергии для цыплят-бройлеров является
      1. фруктоза
      2. сахароза
      3. гликоген
      4. глюкоза
    9. Две молекулы сахара связаны между собой этой связью
      1. пептическая связка
      2. гликозидная связь
      3. диглицеридная связь
      4. и а) и б)
    10. Среди двух форм крахмала это основной компонент зерновых культур.
      1. амилоза
      2. амилопектин
      3. целлюлоза
      4. гликоген

    Примеры полисахаридов

    Полисахариды

    Полисахариды представляют собой длинные цепи моносахаридов, связанных гликозидными связями.Три важных полисахарида, крахмал, гликоген и целлюлоза, состоят из глюкозы. Крахмал и гликоген служат кратковременными запасами энергии у растений и животных соответственно. Их структура варьируется от линейной до сильно разветвленной. Полисахариды — это сложные углеводы, состоящие из десяти или до нескольких тысяч моносахаридов, расположенных в цепочки. Думайте об этом как о простых сахарах, связанных гликозидными связями. Когда дело доходит до питания, полисахариды играют в организме огромную роль. Полисахариды выполняют две роли: некоторые, например крахмал или гликоген, помогают накапливать энергию, которую мы получаем от еды.Другие помогают с клеточной структурой. Наиболее распространенными моносахаридами в полисахаридах являются глюкоза, фруктоза, галактоза и манноза.

    Полисахариды имеют решающее значение, когда дело доходит до правильного питания, потому что они содержат сложные углеводы, которые для многих служат основным источником энергии для организма. Каждая функция организма зависит от углеводов для получения энергии. Но, хотя тело может производить некоторую энергию, ее явно недостаточно для поддержания себя.

    Полисахариды могут помочь человеку преодолеть усталость, поддержать здоровое кровяное давление и уровень сахара в крови, улучшить настроение, снять раздражение, поддержать иммунную функцию, укрепить здоровье сердечно-сосудистой системы и даже повысить либидо.

    Усвояемые полисахариды, такие как крахмал, перевариваются (расщепляются) во рту и тонком кишечнике в несколько этапов, в результате чего образуется глюкоза, которая всасывается. Они источник энергии; они обеспечивают около 4 калорий на грамм. Они также предоставляют атомы углерода для синтеза жиров, белков и других веществ в вашем теле.

    Неперевариваемые полисахариды или пищевые волокна, такие как целлюлоза, способствуют прохождению пищи через кишечник и, таким образом, помогают поддерживать регулярность кишечника.Ни один из полисахаридов не является необходимыми питательными веществами, и вам не нужно их потреблять, чтобы быть здоровым.

    Примеры полисахаридов:

    1. Крахмал

    Источник энергии из единиц глюкозы, которые широко получают из растений. Многие крахмалы — это зерновые, хлеб, макаронные изделия, выпечка, печенье, картофель, тапиока, пшеница, овес, рожь, рис и ямс и многие другие. При переваривании в организме они являются источником энергии полисахаридов.

    2. Целлюлоза

    Структурный полисахарид растений, который при потреблении действует как пищевое волокно.Целлюлоза — самая распространенная органическая молекула на Земле, поскольку она является основным компонентом стенок растительных клеток. Древесина, бумага и хлопок — самые распространенные формы целлюлозы.

    3. Гликоген

    Он больше похож на вариант длительного хранения. Гликоген в основном вырабатывается печенью и мышцами, но он также может вырабатываться в процессе под названием гликогенез , который происходит как в головном мозге, так и в желудке. Небольшое количество гликогена содержится в моллюсках и печени животных.

    Тест по углеводам
    Тест по органической химии: тест по углеводам
    Факты об углеводах
    Пищевая ценность цукини
    Примеры органических соединений
    Тест по метаболизму
    Тест по метаболизму
    Факты о цикории

    Примеры полисахаридов

    Сахарные полимеры | BioNinja

    Заявка:

    • Структура и функции целлюлозы и крахмала в растениях и гликогена у человека


    Полисахариды представляют собой углеводные полимеры, состоящие из множества (от сотен до тысяч) моносахаридных мономеров

    Тип образующегося полимера зависит от задействованных моносахаридных субъединиц и структуры связи между ними

    Три основных полимера могут быть получены из моносахаридов глюкозы — целлюлоза, крахмал (в растениях) и гликоген (у животных)

    Целлюлоза

    Целлюлоза представляет собой структурный полисахарид, который находится в клеточной стенке растений

    Это линейная молекула, состоящая из β -глюкозных субъединиц (связанных в 1-4)

    Поскольку он состоит из β-глюкозы, он не усваивается большинством животных (не хватает фермента, необходимого для его расщепления)

    • Жвачные животные (например,грамм.

    Ответить

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *