Сложные углеводы. К категории сложных относят углеводы, молекулы которых распадаются при гидролизе с образованием простых углеводов

К категории сложных относят углеводы, молекулы которых распадаются при гидролизе с образованием простых углеводов. Состав сложных углеводов выражается общей формулой C_mH_2nO_n, где m>n. Среди сложных углеводов выделяют две группы:

1. Олигосахариды — сахароподобные сложные углеводы, характезующиеся сравнительно невысокой (несколько сотен) молекулярной массой, хорошей растворимостью в воде, легкой, кристаллизацией и, как правило, сладким вкусом. Молекулы олигосахаридов составлены из небольшого числа (от греч. олигос — малый, немногочисленный) ос­татков простых углеводов.

2. Полисахариды — высокомолекулярные сложные углеводы, составленные из многих сотен остатков простых углеводов. Их молекулярная масса составляет обычно сотни тысяч. Они не дают ясно оформленных кристаллов, и лишь некоторые из них обладают псевдокристаллическим строением. Полисахариды либо не растворимы в воде, либо дают растворы, напоминающие по свойствам коллоидные, что можно объяснитъ большой молекулярной массой растворенных частиц. Для полисахаридов сладкий вкус не характерен.

Олигосахариды. В зависимости от количества остатков мо­носахаридов, входящих в молекулы олигосахаридов, последние делят на дисахариды, трисахариды и т. д. Наибольший интерес из олигосаха­ридов представляет группа дисахаридов — соединений, которые широко распространены в природе; многие из них имеют огромное практическое значение.

По химическому строению дисахариды являются, гликозидами моно­сахаридов.

Сахароза представляет собой дисахарид типа, составленный из остатков α-D-глюкопиранозы и β-D-фруктофуранозы. При гидролизе сахароза распадается на два моносахарида — α-D-глюкозу и β-D-фруктозу. Сахароза — один из самых распростра­ненных в природе и практически наиболее важных дисахаридов. Она больше известна под названием тростникового или свекловичного са­хара, так как из сока этих двух растений практически получают весь сахар. Сахароза содержится также в соке многих других растений, но в сравнительно небольшой концентрации, хотя в соке клена, березы и пальмы содержание ее довольно высоко.

Мальтоза относится к дисахаридам, составлена из двух остатков α-D-глюкопиранозы, соединенных гликозидной связью в положениях 1,4. Связь такого типа называют а-1,4-гликозидной связью. Мальтозу получают при гидролитическом расщеплении крахмала с помощью специфического фермента, которым лень богаты прорастающие зерна ячменя. Так как проросшие, а затем сушенные и измельченные семена ячменя называют солодом, а анг­лийское название солода — malt, то получающийся из крахмала при участии фермента солода дисахарид и получил наименование мальтозы. Мальтоза образуется в растительных и животных организмах как промежуточный продукт при гидролизе крахмала и может быть обнаружена в свободном виде. При гидролизе мальтоза распадается на две молекулы глюкозы.

Полисахариды. К полисахаридам относятся вещества, постро­енные из большого числа остатков моносахаридов или их производных. Если полисахарид содержит остатки моносахарида одного вида, его называют гомополисахаридом. В том случае, когда полисахарид состав­лен из моносахаридов двух видов или более, регулярно или нерегулярно чередующихся в молекуле, его относят к гетерополисахаридам.

К числу наиболее важных природных гомополисахаридов принад­лежат крахмал, гликоген (животный крахмал), клетчатка, декстран и хитин. Первые четыре полисахарида при гидролизе дают только D-глюкозу, последний — высвобождает производное D-глюкозы — N-ацетил-глюкозамин. Кроме того, известно много других гомополиса­харидов. Так, полисахарид инулин при гидролизе дает только фруктозу, маннан — маннозу, галактан — галактозу, арабан — арабинозу и т. п. Названия этим полисахаридам даны по конечным продуктам их рас­щепления.

Биологическое значение полисахаридов разнообразно. Многие из них (крахмал, гликоген, инулин и др.) являются в растительных и животных организмах запасными питательными веществами. Некоторые полисахариды (например, хондроитинсерная кислота, капсулярные полисахариды и клетчатка) несут исключительно опорные и защитны функции. Ряд полисахаридов (маннаны, галактаны и др.) используется, и как строительный, и как питательный материал. Во многих случаях полисахариды дают прочные комплексы с белками, образуя гликопротеины.

Химическое строение полисахаридов однообразно. Все они являются полигликозидами, в молекулах которых за счет кислородных мостиков объединяются сотни, тысячи, а иногда и десятки тысяч остатков моносахаридов и их производных. При этом непременным партнером в образовании кислородных мостиков служит гликозидный гидроксил моносахаридов, а другим партнером оказывается один из спиртовых гидроксилов моносахарида, чаще всего в положении 4 (у линейных полисахаридов) или 4 и 6 (у разветвленных форм).

Полисахариды сравнительно легко гидролизуются при кипячении Добавленными растворами кислот или при инкубации с соответствующими ферментами. Щелочи не гидролизуют полисахаридов.

Крахмал — один из наиболее распространенных запасных полисахаридов растений. Он интенсивно накапливается в результате фотосинтеза и откладывается в семенах, клубнях и других частях растений. При кислотном гидролизе крахмал распадается с образоваием D-глюкозы, являющейся его структурным элементом, и небольшого количества глюкозо-6-фосфата, так как все виды крахмала содержат немного (0,02—0,16%) фосфора. Установлено, что глюкоза в крахмале находится в виде α-D-глюкопиранозы. Природный крахмал состоит из двух различных фракций, отличаюихся по своему строению и свойствам. Примерно 20% крахмала гавляет амилоза. Остальное приходится на вторую фракцию, получившую название амилопектина. Амилопектин с трудом растворяется в горячей воде, причем раствор получается вязкий (крахмальный клейстер) и при охлаждении застывает в студневидную массу. Амилоза хорошо растворима в теплой воде и не образует клейстера.

Молекулы амилозы, как правило, строго линейны. В них остатки a-D-глюкопиранозы связаны друг с другом исключительно α-1,4-глюкозидньщц связями, т. е. кислородные мостики возникают за счет гликозидного гидроксила 1-го углеродного атома одной молекулы α-D-глюкопиранозы и спиртового гидроксила при 4-м углеродном атоме другой

Амилопектин имеет разветвленную структуру. Молекула составлена из множества (несколько сотен) коротких полигликозидных цепочек, каждая из которых в среднем содержит 20 остатков α-D-глюкопиранозы. В пределах каждой короткой цепи глюкозные остатки соединены а-1,4-гликозидными связями. Друг с другом цепи соединяются посредством α-1,6-гликозидных связей.

Обе фракции крахмала дают окрашивание с йодом в растворе KI, но амилоза окрашивается в чисто синий цвет, а амилопектин — в фиолетовый. Реакция крахмала с иодом не связана с химическим взаимодействием между ними, а состоит в образовании комплексов адсорбционного типа. Предполагают, что молекулы йода втягиваются внутрь полигликозидной спирали, где замыкаются соответствующие связи, дающие начало цветным комплексам.

При кратковременном нагревании порошкообразного крахмала его молекулы распадаются, образуя смесь более простых полисахаридов меньшей молекулярной массы — декстринов.

Клетчатка (целлюлоза) — основной структурный полисахарид растений.

Тип связи остатков друг с другом аналогичен таковому в молекулах амилозы, но в отличие от последней клетчатка является β-полигликозидом, так как остатки глюкозы соединены друг с другом β-1,4-гликозиднымисвязями. В молекулах клетчатки нет разветвлений, Молекулы построены строго линейно., но намного длиннее молекул амилозы.

Липиды