Медицинская энциклопедия. Что такое полисахариды? Где применяются полисахариды Полисахаридов которые входят в состав

| | | | |
полисахариды это, полисахариды рибозы и дезоксирибозы
(гликаны) – это молекулы полимерных углеводов, соединенных длинной цепочкой моносахаридных остатков, объединенные вместе гликозидной связью, а при гидролизе становятся составной частью моносахаридов или олигосахаридов. Они выстраиваются либо линейной в структурной форме, либо разветвленной. Примерами могут служить резервные полисахариды, такие как крахмал и гликоген и структурные полисахариды – целлюлоза и хитин.

Полисахариды чаще всего неоднородны, состоят из смеси непрочных повторяющихся остатков. зависимости от структуры у этих макромолкекул могут быть различные свойства в зависимости от их моносахаридных блочных молекул. Они могут быть аморфные или даже нерастворимы в воде. Когда в полисахариде находятся все моносахариды одного типа, полисахарид называется гомополисахаридом или гомокликаном, но когда присутствует больше одного типа моносахаридов, их называют гетерополисахаридами или гетерогликанами.

Натуральные сахариды в основном состоят из простых углеводов, называемых моносахаридами с общей формулой (CH2O)n, где n – это три и более. Иные названия моносахаридов: глюкоза, фруктоза и глицеральдегид. У полисахаридов, тем не менее, есть общая формула Cx(H2O)y где x – это обычно число между 200 и 2500. Учитывая, что повторяющиеся остатки в полимерной цепочке зачастую шестиуглеродные моносахариды, общая формула может также представляться в таком виде (C6H10O5)n, где 40≤n≤3000.

Полисахариды состоят из более, чем десяти моносахаридных остатков. Определение углевода к какой-либо категории полисахаридов и олигосахаридов зависит от личного мнения. Полисахариды являются главным достоинством биополимеров. Их функция в живых организмах обычно либо структурная, либо резервная. Крахмал (полимер глюкозы) используется в качестве запасного вещества в растениях, в виде и амилозы и разветвленного амилопектина. У животных структурно похожий глюкозный полимер более плотный разветвленный гликоген, иногда называется «животным крахмалом». По своим свойствам гликоген ускоряет метаболизм, который необходим для жизненно необходимых процессов животных.

Целлюлоза и хитин – это структурные полисахариды. Целлюлоза служит структурной основой клеточной мембраны растений и других микроорганизмов, это самое наиболее распространенное органическое вещество на земле. Она очень чаще всего используется в значительной степени при производстве бумаги и текстильной индустрии, и в качестве исходного сырья для производства шелка (при создании вискозы), ацетилцеллюлозы, целлулоида и нитроцеллюлозы. У хитина такая же структура, но у него азото-содержащие боковое ответвление, увеличивающее его прочность. Он есть у членистоногих экзоскелетов и в клеточных стенках некоторых грибов. Он также используется во многих производствах, включая хирургические иглы. Полисахариды также входят в каллозу или ламинарин, хризоламинарин, ксилан, арабиноксилан, маннан, фукоидан и галактоманнаны.

1 Функция
- 1.1 Структура
2 Резервные полисахариды
- 2.1 Крахмал
- 2.2 Гликоген
3 Структурные полисахариды
- 3.1 Арабиноксиланы
- 3.2 Целлюлоза
- 3.3 Хитин
- 3.4 Пектины
4 Кислотные полисахариды
5 Бактериальные капсульные полисахариды
6 Примечания
7 См. также

Функция

Структура

Пищевые полисахариды – основные источники энергии. Многие микроорганизмы легко могут разложить крахмал до глюкозы; однако, большинство микроорганизмов не могут переварить целлюлозу или другие полисахариды, такие как хитин и арабиноксиланы. Эти углеводы могут усваиваться некоторыми бактериями и проститами. Жвачные животные и термиты, к примеру, используют микроорганизмы для переваривания целлюлозы.

Даже при том, что эти сложные углеводы не очень легко усвояемы, они поставляют очень важные пищевые элементы для людей. Их называют пищевыми волокнами, эти углеводы улучшают пищеварение среди прочей пользы. Основная функция пищевых волокн – это изменение природного содержимого желудочно-кишечного тракта, и изменение всасывания других нутриентов и химических веществ. Растворимые волокна связываются с жёлчными кислотами в тонком кишечнике, растворяя их для лучшего усвоения; это в свою очередь понижает уровень холестерина в крови. Растворимые волокна также замедляют всасывание сахара и уменьшают ответную реакцию на него после еды, нормализуют уровень содержания липидов в крови, и после ферментации в толстой кишке синтезируются в короткоцепочные жирные кислоты в качестве побочных продуктов с широким спектром физиологической активности (пояснение ниже). Хотя нерастворимые волокна и уменьшают риск диабета, механизм их действия до сих пор не изучен.

Пищевые волокна все еще официально являются необходимым макроэлементом (с 2005 г.) и все также считаются важными составляющими для питания по мнению диетологов, и во многих развитых странах рекомендуется увеличивать их потребление.

Резервные полисахариды

Крахмал

Крахмалы – это полимеры глюкозы, в которых остатки глюкопиранозы образуют альфа-соединения. Они сделаны из смеси амилозы (15–20%) и амилопектина (80–85%). Амилоза состоит из линейной цепочки нескольких сотен глюкозных молекул, а амилопектин – это разветвленная молекула, сделанная из нескольких тысяч глюкозных остатков (каждая цепочка из 24–30 глюкозных остатков – это одна единица амилопектина). Крахмалы нерастворимы в воде. Они могут перевариться при разрыве альфа-соединений (гликозидные соединения). И у животных, и людей есть амилазы, поэтому они могут переварить крахмал. Картофель, рис, мука и кукуруза – главные источники крахмала в человеческом питании. Растения запасают крахмалы в виде глюкозы.

Гликоген

Гликоген служит вторым по значению долговременным энергетическим запасом в клетках животных и грибов, который откладывается в виде энергии в жировой ткани. Гликоген в первую очередь образовывается в печени и мышцах, но также может вырабатываться гликогеногенезом в головном мозге и желудке.

Гликоген – это аналог крахмала, глюкозный полимер в растениях, иногда его называют «животный крахмал», имеет схожую структуру с амилопектином, но больше разветвлен и компактен, чем крахмал. Гликоген – это полимер, связанный α(1→4) гликозидными связями, с α(1→6) в точках разветвления. Гликоген находится в форме гранул в цитозоли/цитоплазмы многих клеток, и играет важную роль глюкозном цикле. Гликоген формирует запас энергии, которая быстро пускается в обращение при необходимости в глюкозе, но он менее плотный и быстрее доступен в качестве энергии, чем триглицериды (липиды).

В печеночных гепатоцитах гликоген может образоваться до восьмидесяти процентов (100–120 у взрослых) чистого веса вскоре после еды. Только гликоген, запасенный в печени может быть доступен для других органов. мышечной массе гликоген находится в небольшой концентрации от одного до двух процентов. Количество гликогена, отложенного в теле - в особенности в мышцах, печени и эритроцитах- меняется от физической активности, основного обмена и пищевых привычек, таких как периодическое голодание. Небольшое количество гликогена находится в почках, и еще меньше в клетках глии в головном мозге и лейкоцитах. матке также запасается гликоген во время беременности, чтобы рос эмбрион.

Гликоген состоит из разветвленной цепочки глюкозных остатков. Он находится в печени и мышцах.

Это энергетический запас для животных.
Это основная форма углевода, отложенного в теле животного.
Он нерастворим в воде. Становится красным при разбавлении с йодом.
Он также превращается в глюкозу в процессе гидролиза.

Схема гликогена в 2-м поперечном сечении. сердцевине находится белок гликогенина, окруженного ответвлениями глюкозных остатков. Во всей глобулярной грануле может содержаться примерно 30,000 глюкозных остатков.

Панорама строения атома одной ответвленной части глюкозного остатка в гликогеновой молекулы.

Структурные полисахариды

Арабиноксиланы

Арабиноксиланы находятся и в главных, и во второстепенных стенках клеток растений, и они являются сополимерами двух пентозных сахаров: арабиноза и ксилоза.

Целлюлоза

Строительный материал растений формируется в первую очередь из целлюлозы. Дерево – это основной источник целлюлозы, как и лигнин, в то время как бумага и хлопок почти чистая целлюлоза. Целлюлоза – это полимер, сделанный из повторяющихся глюкозных остатков, соединенных вместе бета-связями. У людей и многих животных не хватает энзимов разорвать бета-связи, поэтому они не перевариваривают целлюлозу. Определенные животные, такие как термиты, могут переварить целлюлозу, потому что в их пищеварительной системе присутствуют энзимы, способные переварить ее. Целлюлоза нерастворима в воде. Не меняет цвет при смешивании с йодом. При гидролизе переходит в глюкозу. Это самый распространенный углевод в мире.

Хитин

Хитин – один из самых встречающихся натуральных полимеров. Он является строительным компонентом многих животных, к примеру экзоскелетов. Он разлагается микроорганизмами в течении долгого времени в окружающей среде. Его распад могут катализировать ферменты под названием хитиназы, которые секретируют такие микроорганизмы как бактерии и грибы, и производят некоторые растения. У некоторых из этих микроорганизмов есть рецепторы, которые расщепляют хитин до простого сахара. При нахождении хитина, они начинают выделять ферменты, расщепляющие его до гликозидных связей, чтобы получить простые сахара и аммиак.

Химически, хитин очень близок хитозану (более водорастворимое производное хитина). Он также очень похож на целлюлозу в том, что это такая же длинная неразветвленная цепочка глюкозных остатков. Оба материала способствуют формированию структуры и силы, защищающие организмы.

Пектины

Пектины – это совокупность полисахаридов, которые состоят из а-1,4-связей между остатками D-галактопиранозилуроновой кислоты. Они есть во многих важнейших клеточных стенках и в недревесных частях растений.

Кислотные полисахариды

Кислотные полисахариды – это полисахариды карбоновых групп, фосфатных групп и/или групп серных сложных эфиров.

Бактериальные капсульные полисахариды

Патогенные бактерии обычно вырабатывают вязкий, слизистый слой полисахаридов. Эта «капсула» скрывает антигеновые белки на поверхности бактерии, которая иначе вызвала бы иммунный ответ и таким образом привела к разрушению бактерии. Капсульные полисахариды водорастворимые, зачастую кислотные, и у них есть молекулярная масса на уровне 100-2000 kDa. Они линейны и состоят из постоянно повторяющихся субъединиц от одного до шести моносахаридов. Существует огромное структурное многообразие; около двух сотен разных полисахаридов производится только одной кишечной палочкой. Смесь капсульных полисахаридов, либо конъюгируется, либо естественным путем используется как вакцина.

Бактерия и многие другие микробы, включая грибы и водоросли, часто секретируют полисахариды, чтобы прилипнуть к поверхностям для предотвращения пересыхания. Люди научились превращать некоторые такие полисахариды в полезные продукты, включая ксантановую камедь, декстран, гуаровая камедь, велановую камедь, дьютановую камедь и пуллулан.

Большинство из этих полисахаридов выделяют полезные вязкоупругие свойства, когда растворяются в воде на очень низком уровне. Это позволяет использовать различные жидкости в ежедневной жизни, к примеру, в таких продуктах как лосьоны, очищающие средства и краски, вязкие в стабильном состоянии, но становятся намного более жидкие при малейшем движении и используются для размешивания или взбалтывания, чтобы наливать, вытирать или расчесывать. Это свойство называется псевдопластичностью; изучение таких материалов называется реология.

У самого по себе водянистого раствора полисахаридов есть интересное свойство при сдвиге: после прекращения движения, раствор изначально продолжает кружить в водовороте по инерции, потом замедляет движение благодаря вязкости и полностью меняет направление прямо перед остановкой. Это движение назад происходит благодаря эластичному эффекту цепочек полисахаридов, которые прежде растянулись в растворе, возвращаются назад в расслабленное состояние.

Недавно были найдены энзимы, которые образуют A-группу (гомоплимерные) и B-группу (гетерополимерные) O-антигенов и определены их метаболические пути. Экзополисахаридный альгинат – это линейный полисахарид, связанный β-1,4-остатками D-маннуроновой и L-гулуроновой кислот, и ответственный за мукоидный фенотип последней стадии муковисцедоза. Pel и psl локусы – две недавно обнаруженные генетические группы, которые также закодированы экзополисахаридами, и как выяснилось, являются очень важным составляющим биопленки. Рамнолипиды – это биологическое поверхностно-активное вещество, чье производство строго регулируется на транскрипционном уровне, но прецизионную роль, которую они играют во время болезни до нынешнего момента до сих пор не изучена. Протеиновое гликозилирование, в частности пилин и флагеллин, стали объектом исследования нескольких групп начиная где-то с 2007 г., и как оказалось, они очень важны для адгезии и инвазии во время бактериальной инфекции.

Примечания

Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M. Essentials of glycobiology. - Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2nd edition, 2008. - ISBN 0-87969-770-9.
Varki A, Cummings R, Esko J, Jessica Freeze, Hart G, Marth J. Essentials of glycobiology. - Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999. - ISBN 0-87969-560-9.
IUPAC Gold Book internet edition: "homopolysaccharide (homoglycan)".
IUPAC Gold Book internet edition: "heteropolysaccharide (heteroglycan)".
Matthews, C. E.; K. E. Van Holde; K. G. Ahern (1999) Biochemistry. 3rd edition. Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-3066-6
N.A.Campbell (1996) Biology (4th edition). Benjamin Cummings NY. p.23 ISBN 0-8053-1957-3
1 2 Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (Macronutrients) (2005), Chapter 7: Dietary, Functional and Total fiber.. US Department of Agriculture, National Agricultural Library and National Academy of Sciences, Institute of Medicine, Food and Nutrition Board.
1 2 Eastwood M, Kritchevsky D (2005). «Dietary fiber: how did we get where we are?». Annu Rev Nutr 25 : 1–8. DOI:10.1146/annurev.nutr.25.121304.131658. PMID 16011456.
Anderson JW (2009). «Health benefits of dietary fiber». Nutr Rev 67 (4): 188–205. DOI:10.1111/j.1753-4887.2009.00189.x. PMID 19335713.
Weickert MO, Pfeiffer AF (2008). «Metabolic effects of dietary fiberand any other substance that consume and prevention of diabetes». J Nutr 138 (3): 439–42. PMID 18287346.
Dietary Benefits of Fucoidan from Sulfated Polysaccharides.
Jones PJ, Varady KA (2008). «Are functional foods redefining nutritional requirements?» (PDF). Appl Physiol Nutr Metab 33 (1): 118–23. DOI:10.1139/H07-134. PMID 18347661.
Anatomy and Physiology. Saladin, Kenneth S. McGraw-Hill, 2007.
Animal starch. Merriam Webster. Проверено 11 мая 2014.
1 2 Campbell Neil A. Biology: Exploring Life. - Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall, 2006. - ISBN 0-13-250882-6.
Moses SW, Bashan N, Gutman A (December 1972). «Glycogen metabolism in the normal red blood cell». Blood 40 (6): 836–43. PMID 5083874.
http://jeb.biologists.org/cgi/reprint/129/1/141.pdf
Miwa I, Suzuki S (November 2002). «An improved quantitative assay of glycogen in erythrocytes». Annals of Clinical Biochemistry 39 (Pt 6): 612–3. DOI:10.1258/000456302760413432. PMID 12564847.
Page 12 in: Exercise physiology: energy, nutrition, and human performance, By William D. McArdle, Frank I. Katch, Victor L. Katch, Edition: 6, illustrated, Published by Lippincott Williams & Wilkins, 2006, ISBN 0-7817-4990-5, ISBN 978-0-7817-4990-9, 1068 pages
Viscosity of Welan Gum vs. Concentration in Water. http://www.xydatasource.com/xy-showdatasetpage.php?datasetcode=345115&dsid=80
Guo H, Yi W, Song JK, Wang PG (2008). «Current understanding on biosynthesis of microbial polysaccharides». Curr Top Med Chem 8 (2): 141–51. DOI:10.2174/156802608783378873. PMID 18289083.
Cornelis P (editor). Pseudomonas: Genomics and Molecular Biology. - 1st. - Caister Academic Press, 2008. - ISBN 978-1-904455-19-6.

См. также

Гликаны
Олигосахариды

Углеводы

Общие:

Альдозы · Кетозы · Фуранозы · Пиранозы

Геометрия

Аномеры · Мутаротация · Проекция Хоуорса

Моносахариды

Диозы	Альдодиоза (Гликольальдегид)
Триозы	Кетотриоза (Дигидроксиацетон) · Альдотриоза (Глицеральдегид)
Тетрозы	Кетотетроза (Эритрулоза) · Альтотетрозы (Эритроза, Треоза)
Пентозы	Кетопентозы (Рибулоза, Ксилулоза) Альдопентозы (Рибоза, Арабиноза, Ксилоза, Ликсоза, Апиоза) Дезоксисахариды (Дезоксирибоза)
Гексоза	Кетогексозы (Псикоза, Фруктоза, Сорбоза, Тагатоза) Альдогексозы (Аллоза, Альтроза, Глюкоза, Манноза, Гулоза, Идоза, Галактоза, Талоза) Дезоксисахариды (Фукоза, Фукулоза, Рамноза)
Гептозы	Кетогептозы (Седогептулоза, Манногептулоза)
>7	Октозы · Нонозы (Нейраминовая кислота) · Сиаловые кислоты (N-ацетилнейраминовая кислота)

Мультисахариды

Дисахариды	Сахароза · Лактоза · Мальтоза · Нигероза · Трегалоза · Тураноза · Целлобиоза · Мелибиоза · Генциобиоза · Вицианоза · Рутиноза
Трисахариды	Рафиноза · Мелицитоза · Мальтотриоза · Генцианоза · Солатриоза · Целлотриоза · Эрлоза
Тетрасахариды	Акарбоза · Стахиоза
Олигосахариды	Фруктоолигосахариды · Галактоолигосахариды · Маннанолигосахариды · Изомальтанолигосахариды · Мальтодекстрин ·
	Гликоген · Крахмал · Целлюлоза · Хитин · Амилоза · Амилопектин · Сахилоза · Фруктаны (Инулин, Леван) · Декстран · Пектин · Галактан · Маннан · Ксилан · Арабан · Галактоманнан · Агароза · Лихенин · Пуллулан

Производные углеводов

полисахариды, полисахариды рибозы и дезоксирибозы, полисахариды фото, полисахариды это, презентация полисахариды, растительные полисахариды

Полисахариды Информацию О

Одной из разновидностей органических соединений, необходимых для полноценного функционирования человеческого организма, являются углеводы.

Они разделяются на несколько типов согласно своему строению — моносахариды, дисахариды и полисахариды. Следует разобраться, для чего они нужны и каковы их химические и физические свойства.

Углеводами называют соединения, в составе которых находятся углерод, водород и кислород. Чаще всего они имеют природное происхождение, хотя некоторые создаются промышленным путем. Их роль в жизнедеятельности живых организмов огромна.

Основными их функциями называют следующие:

Энергетическая . Эти соединения – главный источник энергии. Большая часть органов может полноценно работать за счет энергии, полученной при окислении глюкозы.
Структурная . Углеводы необходимы для формирования почти всех клеток организма. Клетчатка играет роль опорного материала, а в костях и хрящевой ткани находятся углеводы сложного типа. Одним из компонентов клеточных мембран является гиалуроновая кислота. Также углеводистые соединения требуются в процессе выработки ферментов.
Защитная . При функционировании организма осуществляется работа желез, выделяющих секреторные жидкости, нужные для защиты внутренних органов от патогенного воздействия. Значительная часть этих жидкостей представлена углеводами.
Регуляторная . Эта функция проявляется во влиянии на человеческий организм глюкозы (поддерживает гомеостаз, контролирует осмотическое давление) и клетчатки (воздействует на желудочно-кишечную перистальтику).
Особые функции . Они свойственны отдельным видам углеводов. К таким особым функциям относятся: участие в процессе передачи нервных импульсов, формирование разных групп крови и пр.

Исходя из того, что функции углеводов достаточно разнообразны, можно предположить, что эти соединения должны различаться по своему строению и особенностям.

Это действительно так, и основная классификация их включает в себя такие разновидности, как:

. Они считаются наиболее простыми. Остальные типы углеводов вступают в процесс гидролиза и распадаются на более мелкие составляющие. У моносахаридов такой способности нет, они являются конечным продуктом.
Дисахариды . В некоторых классификациях их относят к олигосахаридам. В их составе находится две молекулы моносахарида. Именно на них делится дисахарид при гидролизе.
Олигосахариды . В составе этого соединения находится от 2 до 10 молекул моносахаридов.
Полисахариды . Эти соединения являются самой крупной разновидностью. В их состав входит больше 10 молекул моносахаридов.

У каждого вида углеводов есть свои особенности. Нужно рассмотреть их, чтобы понять, как каждый из них влияет на человеческий организм и в чем его польза.

Эти соединения являются самой простой формой углеводов. В их составе находится одна молекула, поэтому в ходе гидролиза не происходит их деление на мелкие блоки. При объединении моносахаридов формируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Они отличаются твердым агрегатным состоянием и сладким вкусом. У них есть способность растворяться в воде. Также они могут растворяться в спиртах (реакция слабее, чем с водой). Моносахариды почти не реагируют на смешение с эфирами.

Чаще всего упоминают природные моносахариды. Некоторые из них люди потребляют вместе с продуктами питания. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу.

шоколад;
фрукты;
некоторые виды вина;
сиропы и пр.

Основной функцией углеводов такого типа является энергетическая. Нельзя сказать, что организм не может без них обойтись, но у них есть свойства, важные для полноценной работы организма, например, участие в обменных процессах.

Моносахариды организм усваивает быстрее всего, что происходит в ЖКТ. Процесс усвоения сложных углеводов, в отличие от простых соединений, не так прост. Сначала сложные соединения должны разделиться до моносахаридов, лишь после этого они усваиваются.

Это один из распространенных видов моносахаридов. Он представляет собой белое кристаллическое вещество, которое формируется естественным путем – в ходе фотосинтеза либо при гидролизе. Формула соединения — С6Н12О6. Вещество хорошо растворимо в воде, обладает сладким вкусом.

Глюкоза обеспечивает клетки мышечной и мозговой тканей энергией. При попадании в организм вещество усваивается, попадает в кровь и распространяется по всему телу. Там происходит ее окисление с высвобождением энергии. Это основной источник энергетической подпитки для мозга.

При нехватке глюкозы в организме развивается гипогликемия, которая в первую очередь отражается на функционировании мозговых структур. Однако чрезмерное ее содержание в крови тоже опасно, поскольку ведет к развитию сахарного диабета. Также при употреблении большого количества глюкозы начинает увеличиваться масса тела.

Фруктоза

Она относится к числу моносахаридов и очень похожа на глюкозу. Отличается более медленными темпами усвоения. Это объясняется тем, что для усвоения необходимо, чтобы фруктоза сначала преобразовалась в глюкозу.

Поэтому данное соединение считается неопасным для диабетиков, поскольку его потребление не ведет к резкому изменению количества сахара в крови. Тем не менее при таком диагнозе осторожность все же необходима.

У фруктозы есть способность к быстрому преобразованию в жирные кислоты, что становится причиной развития ожирения. Также из-за этого соединения снижается чувствительность к инсулину, что вызывает диабет 2 типа.

Это вещество можно получить из ягод и фруктов, а еще – из меда. Обычно оно там находится в сочетании с глюкозой. Соединению тоже присущ белый цвет. Вкус сладкий, причем эта особенность проявляется интенсивнее, чем в случае с глюкозой.

Другие соединения

Существуют и другие моносахаридные соединения. Они могут быть природными и полуискусственными.

К природным относится галактоза. Она тоже содержится в пищевых продуктах, но не встречается в чистом виде. Галактоза является результатом гидролиза лактозы. Основным ее источником называют молоко.

Другими природными моносахаридами являются рибоза, дезоксирибоза и манноза.

Также есть разновидности таких углеводов, для получения которых используются промышленные технологии.

Эти вещества тоже находятся в продуктах питания и попадают в человеческий организм:

рамноза;
эритрулоза;
рибулоза;
D-ксилоза;
L-аллоза;
D-сорбоза и пр.

Каждое из этих соединений отличается своими особенностями и функциями.

Дисахариды и их применение

Следующий тип углеводных соединений – дисахариды. Они считаются сложными веществами. В результате гидролиза из них образуется две молекулы моносахаридов.

Этот тип углеводов отличается следующими особенностями:

твердость;
растворимость в воде;
слабая растворимость в концентрированных спиртах;
сладкий вкус;
цвет – от белого до коричневого.

Основные химические свойства дисахаридов заключаются в реакциях гидролиза (происходит разрыв гликозидных связей и образование моносахаридов) и конденсации (формируются полисахариды).

Встречается 2 типа таких соединений:

Восстанавливающие . Их особенностью является наличие свободной полуацетальной гидроксильной группы. За счет нее у таких веществ присутствуют восстановительные свойства. К данной группе углеводов относятся целлобиоза, мальтоза и лактоза.
Невосстанавливающие . У этих соединений нет возможности к восстановлению, поскольку у них отсутствует полуацетальная гидроксильная группа. Наиболее известными веществами этого типа являются сахароза и трегалоза.

Эти соединения широко распространены в природе. Они могут встречаться как в свободном виде, так и в составе других соединений. Дисахариды являются источником энергии, поскольку при гидролизе из них образуется глюкоза.

Лактоза очень важна для детей, поскольку является основным из компонентов детского питания. Еще одной функцией углеводов этого типа является структурная, поскольку они входят в состав целлюлозы, которая нужна для формирования растительных клеток.

Характеристика и особенности полисахаридов

Еще одной разновидностью углеводов являются полисахариды. Это наиболее сложный тип соединений. Состоят они из большого количества моносахаридов (основной их компонент — глюкоза). В ЖКТ полисахариды не усваиваются – предварительно осуществляется их расщепление.

Особенности этих веществ таковы:

нерастворимость (либо слабая растворимость) в воде;
цвет желтоватый (или окраска отсутствует);
у них нет запаха;
почти все они безвкусны (некоторые имеют сладковатый вкус).

К химическим свойствам этих веществ относится гидролиз, который осуществляется под влиянием катализаторов. Результатом реакции становится распад соединения на структурные элементы – моносахариды.

Еще одно свойство – образование производных. Полисахариды могут вступать в реакцию с кислотами.

Продукты, образующиеся в ходе этих процессов, очень разнообразны. Это ацетаты, сульфаты, сложные эфиры, фосфаты и пр.

Примеры полисахаридов:

крахмал;
целлюлоза;
гликоген;
хитин.

Образовательный видео-материал о функциях и классификации углеводов:

Эти вещества важны для полноценного функционирования организма целиком и клеток по отдельности. Они снабжают организм энергией, участвуют в образовании клеток, оберегают внутренние органы от повреждений и неблагоприятного воздействия. Также они играют роль запасных веществ, которые нужны животным и растениям на случай сложного периода.

Полисахариды - природные полимеры моносахаридов, соединенных гликозидными связями в линейные или разветвленные цепи. В зависимости от того, сколько типов (один или несколько) моносахаридных единиц входит в состав молекулы полисахарида, различают гомо- и гетерополисахариды. В качестве примера гомополисахаридов можно назвать инулин, амилозу, амилопектин; к гетерополисахаридам относятся пектиновые вещества, камеди и слизи. Наибольший интерес для использования в медицине представляют гетерополисахариды.

Пектиновые вещества , или пектины, являются важными компонентами клеточных стенок растений. Характерное свойство пектиновых веществ, используемое в медицине,- способность давать студни в присутствии cахаров и кислот. В чистом виде это аморфные порошки с оттенками от белого до желтого, коричневого или серого цвета, почти без запаха, трудно растворимые в холодной воде, при нагревании образующие коллоидные растворы. Пектины издавна широко применяются в фармакологии и медицине как хорошие вспомогательные средства при приготовлении лекарственных форм: они используются в качестве эмульгаторов и стабилизаторов, а также в качестве основы для мазей, содержащих салициловую и борную кислоты.

Пектины являются действующим началом ряда препаратов, что основано на их способности оказывать кровоостанавливающее действие. Лекарственные формы, содержащие пектины, стимулируют заживление ран, снижают содержание холестерина в крови, влияют на обмен желчных кислот, обладают анафилактическим действием, снижают токсичность антибиотиков и удлиняют сроки их действия.

Камеди образуются в местах повреждения растений. Первоначально мягкие и вязкие на воздухе натеки постепенно твердеют, превращаясь в аморфную массу разнообразной формы и величины. Примером камеди может служить так называемый вишневый клей, выступающий в трещинах коры вишневых и черешневых деревьев.

С химической точки зрения камеди представляют собой сложные комплексы нейтральных и кислых гетерополисахаридов. Это бесцветные или окрашенные, твердые или аморфные вещества, обычно без вкуса, редко сладковатые или горьковатые, нерастворимые в спиртах и других органических растворителях, но частично или полностью растворимые в воде с образованием вязких и клейких коллоидных растворов. Благодаря высокой эмульгирующей и обволакивающей способности камеди широко используется в медико-фармацевтической практике при приготовлении масляных эмульсий, обволакивающих растворов, а также кровезаменителей.

Слизи , подобно камедям, представляют собой сложные смеси кислых и нейтральных гетерополисахаридов. От камедей они отличаются происхождением, локализацией, некоторыми физико-химическими свойствами. Так, слизи, в противоположность камедям образуются в растениях в процессе естественного развития, без внешнего раздражения (повреждения). Слизи в отличие от камедей хорошо растворимы в воде.

Долгое время считалось, что камеди и слизи образуются в результате «слизистого» перерождения клеточных стенок. В настоящее время убедительно показано, что камеди и слизи являются продуктами метаболизма клеток, у которых функция образования и секреции полисахаридов стала преобладающей.

Секретируемые клеткой полисахариды могут откладываться на внутренней поверхности клеточной оболочки. Секретируемые клеткой полисахариды могут, как в случае камедей, проникать через клеточную оболочку и выделяются наружу. Внешне это проявляется как камедеистечение.

Из растений, содержащих слизи (лен посевной, алтей лекарственный), готовят водные слизистые извлечения, которые находят широкое применение в медицинской практике при лечении катаров, а также повреждений слизистых поверхностей желудочно-кишечного тракта. Слизи используются также для маскировки и снижения раздражающего действия некоторых лекарственных препаратов.

Перечень полисахаридов велик, каждый из них обладает рядом ценных свойств. Наиболее известными полисахаридами являются крахмал, целлюлоза, декстрин, инулин, хитин, агар, гликоген. Большинство из них изготавливаются на фабриках и заводах в большом количестве. Основная отрасль применения этих полисахаридов конечно же медицина.

Все полисахариды обладают рядом очень полезных свойств. Они оказывают противоопухолевое, противовирусное, антисклеротическое, антитоксическое действие.

Агар, например, служит субстратом для приготовления различных питательных сред, на которых размножаются и изучаются микроорганизмы (в микробиологии).

Такой полисахарид, как декстран, успешно применяется для приготовления заменителей плазмы крови. Вместе с ним в данной области используется , это антикоагулянт, который препятствует свертываемости крови.

Противоопухолевая защита организма связана с полисахаридами (гликанами) некоторых грибов. Они же способны повышать иммунитет.
Большой интерес представляет антисклеротическая направленность. Полисахариды образуют с белками крови особые комплексы, которые препятствуют отложению холестерина на стенках сосудов, что очень важно для профилактики атеросклероза.

Полисахариды выполняют антитоксическую функцию. Они выводят радионуклиды, тяжелые металлы, токсины, очищая организм.
Полисахариды стимулируют работу желудка и кишечника. Инулин способен понижать уровень в крови. Он также показан при ожирении, сахарном диабете. В хирургическом деле очень востребован крахмал. С его помощью готовят специальные повязки. Он входит в состав обволакивающих лекарственных средств, крахмалов, присыпок.

Применение полисахаридов в других областях

Полисахариды нашли применение не только . Крахмал очень часто применяется в пищевой промышленности. Он придает продуктам определенную форму и консистенцию (текстуру).

Всем известная целлюлоза – важный компонент для изготовления бумаги, картона. Производные этого полисахарида используются для изготовления пленок.

Многие из полисахаридов нашли применение в химической промышленности. Еще одна группа полисахаридов – . С их помощью удается бороться с повреждениями растений, деревьев и кустарников в садоводстве. Они обладают бактерицидными свойствами.

text_fields

arrow_upward

Полисахариды (гомогликозиды) — это высокомолекулярные продукты конденсации более пяти моносахаридов и их производных, связанных друг с другом О-гликозидными связями, образующие линейные или разветвленные цепи. Молекулярная масса полисахаридов колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

В состав полисахаридов входят около 20 моносахаридов:

гексозы — глюкоза, галактоза, фруктоза;
пентозы — ксилоза, арабиноза;
уроновые кислоты — глюкуроновая, галактуроновая, маннуроновая.

Моносахариды входят в состав полисахаридов в пиранозной или фуранозной форме. Гликозидная связь образуется за счет полуацетального гидроксила одного моносахарида и водорода одной из спиртовых групп другого моносахарида. Присоединение их идет по связям 1→4, 1→6, 1→3 в зависимости от положения спиртового гидроксила, который участвует в образовании связи. Полисахариды могут образовывать линейные или разветвленные цепи.

Гидроксильные группы могут быть метилированы, этерифицированы уксусной, азотной, серной (агар-агар) кислотами, могут замещаться металлами – Mg 2+ , Са 2+ .

Отдельные группы полисахаридов имеют тривиальные названия — крахмал, целлюлоза, слизи и т.д. По химической номенклатуре дают название по входящим в их состав моносахаридам: глюкан, галактан, галактоманнан и т.д.

Классификация полисахаридов

text_fields

arrow_upward

Полисахариды делятся на два типа:

гомополисахариды (гомополимеры)
1. крахмал
2. клетчатка
гетерополисахариды (гетерополимеры).
1. инулин
2. пектиновые вещества
3. камеди
4. слизи

Гомополисахариды построены из моносахаридных единиц (мономеров) одного типа, гетерополисахариды – из остатков различных моносахаридов и их производных. В медицинской практике из числа гомополисахаридов используют крахмал и клетчатку (целлюлозу); из числа гетерополисахаридов — инулин, пектиновые вещества, камеди и слизи.

Клетчатка (целлюлоза)

text_fields

arrow_upward

Целлюлоза является наиболее распространенным в природе полисахаридом, она составляет основную массу клеточных стенок растений. Молекула целлюлозы у разных растений содержит от 1400 до 10 000 остатков глюкозы, которые соединены между собой бета -1,4-гликозидными связями в линейные цепи.

Целлюлоза подвергается кислотному гидролизу и при кипячении с концентрированной кислотой серной превращается в глюкозу.

В медицине используется вата – Gossypium (волоски семян видов рода хлопчатник – Gossypium L. из сем. мальвовых – Malvaceae), более чем на 95 % состоящая из клетчатки. Вата является исходным материалом для получения коллодия и различных производных целлюлозы (метилцеллюлоза и др.), находящих широкое применение в качестве вспомогательных веществ при изготовлении разных лекарственных форм. В технике из целлюлозы производят бумагу, целлофан, сорбенты, взрывчатые вещества и др.

Крахмал – Amylum

text_fields

arrow_upward

Крахмал не является химически индивидуальным веществом. Полисахариды крахмала представлены двумя веществами — амилозой и амилопектином. Оба полисахарида являются глюканами и образованы из альфа -глюкопиранозных остатков.

Амилоза представляет собой линейный глюкан, в котором 60-300 (до 1500) остатков глюкозы связаны альфа -гликозидными связями между первым и четвертым углеродными атомами. Амилоза имеет молекулярную массу 32 000-160 000, легко растворима в воде и дает растворы со сравнительно невысокой вязкостью.

Амилопектин — разветвленный глюкан, в котором 3000-6000 (до 20 000) остатков глюкозы соединены альфа -гликозидными связями не только между первым и четвертым углеродными атомами, но также между первым и шестым. Амилопектин растворяется в воде при нагревании и дает стойкие вязкие растворы. Его молекулярная масса достигает сотен миллионов.

Крахмал образуется и запасается в пластидах в виде зерен. Форма и размер крахмальных зерен специфичны для данного вида растения. Крахмальные зерна на 96-98 % состоят из полисахаридов, которые сопровождаются минеральными веществами (кислота фосфорная) и твердыми жирными кислотами.

В медицинской практике используют:

крахмал картофельный — Amylum Solani (Solanum tuberosum L.);
крахмал пшеничный — Amylum Tritici (Triticum vulgare L.);
крахмал кукурузный (маисовый) — Amylum Maydis (Zea mays L.);
крахмал рисовый — Amylum Oryzae (Oryza sativa L.).

Применяют крахмал как наполнитель, а в хирургии – для приготовления неподвижных повязок. Он широко используется в присыпках, мазях, пастах вместе с цинка оксидом, тальком. Внутрь крахмал применяют как обволакивающее средство при желудочно-кишечных заболеваниях.

Применяются также продукты частичного гидролиза крахмала — декстрины (Dextrinum).

Картофельный и кукурузный крахмал — основные источники промышленного получения глюкозы.

Инулин

text_fields

arrow_upward

Молекула инулина построена из остатков бета -фруктофуранозы, связанных гликозидными связями между первым и вторым углеродными атомами. Молекулы инулина линейны и оканчиваются остатком альфа -глюкопиранозы.

Инулин в больших количествах содержится в подземных органах растений семейств сложноцветных (Asteraceae) и колокольчиковых (Campanulaceae), у которых он заменяет крахмал.

В медицинской практике используют инулинсодержащее сырье:

корни одуванчика — Radices Taraxaci (Taraxacum officinale Wigg.);
корневища и корни девясила — Rhizomata et radices Inulae (Inula helenium L.);
листья мать-и-мачехи – Folia Farfarae (Tussilago farfara L.);
корни лопуха – Radices Arctii (Arctium lappa L., A. tomentosum Mill., A. minus (Mill.) Bernh.).

Пектиновые вещества

text_fields

arrow_upward

Открыты в 1825 г.; название происходит от « pectos » — (греч.) — застывший, свернувшийся. Основным мономером пектиновых веществ является альфа -галактуроновая кислота. Полигалактуроновая кислота сопровождается галактаном и арабаном, которые связаны ковалентными связями с кислыми фрагментами пектинов. Карбоксильная группа каждого остатка галактуроновой кислоты может быть метоксилирована или образовывать соли с ионами Са 2+ и Mg 2+ .

Пектиновые вещества классифицируют в зависимости от строения мономеров и степени полимеризации. Различают:

пектовые кислоты (простейшие представители пектиновых веществ, содержащие до 100 мономеров, карбоксильные группы не модифицированы, R = Н);
пектаты (соли пектовых кислот, R = Ме + и Н);
пектиновые кислоты (пектины) (более высокомолекулярные соединения, содержащие 100-200 мономеров, карбоксильные группы частично метоксилированы, R=Н и СН 3);
пектинаты (соли пектиновых кислот, R = Ме + и СН 3);
протопектины (нерастворимые в воде высокомолекулярные полимеры, в которых метоксилированная полигалактуроновая кислота связана с полисахаридами клеточной стенки).

Пектиновые вещества содержатся в больших количествах в плодах, клубнях и стеблях растений в виде нерастворимого протопектина. При созревании плодов и их хранении протопектин переходит в растворимые формы, при этом улучшаются вкусовые качества плодов. Растворимые пектины присутствуют в соках растений. Наличие пектиновых веществ необходимо учитывать при переработке лекарственного растительного сырья.

Пектиновые вещества составляют межклеточное вещество и первичные стенки молодых растительных клеток. В бурых водорослях эту роль выполняют альгиновые кислоты . Мономерами альгиновых кислот являются бета -маннуроновая и альфа -гулуроновая кислоты, связанные 1→4 гликозидными связями. Карбоксильные группы маннуроновой и гулуроновой кислот часто образуют соли с ионами Na + , Ca 2+ и Mg 2+ .

В медицинской практике используют сырье:

слоевища ламинарии — Thalli Laminariae (Laminaria saccharina (L.) Lam., L. japonica Aresch.).

Использование пектиновых веществ в медицине связано с их способностью снижать гастротоксичность салицилатов; пектиновые кислоты могут использоваться в качестве носителя лекарственных веществ. Пектины оказывают противоязвенное действие и являются легким слабительным, а с различными металлами образуют комплексные соединения – хелаты, которые легко выводятся из организма. По этой причине продукты, содержащие пектины, особенно показаны людям, проживающим на радиоактивно зараженной территории.

Промышленным сырьем для получения пектинов являются свекловичный жом, яблочные выжимки, кожура плодов цитрусовых, вымолоченные корзинки подсолнечника и др. Пектиновые вещества широко используются в текстильной и пищевой промышленности, в косметике.

Альгиновая кислота является природным «ионообменником» и обладает способностью селективно адсорбировать катионы тяжелых металлов и радиоизотопов. Применение альгиновой кислоты предотвращает отложение радиоактивного стронция в организме человека и животных.

На основе солей альгиновой кислоты – альгинатов – разработаны препараты для лечения ран и ожогов, гемостатические препараты для гастроэнтерологии, которые создают на пораженном участке защитное и лечебное покрытие. Кроме того, альгинаты используются для получения перевязочных материалов с пролонгированным лечебным действием.

Камеди и слизи

text_fields

arrow_upward

Камеди (гумми) и слизи — смеси гомо- и гетерополисахаридов и полиуронидов. По химическому строению они близки между собой.

Камеди обычно образуются у растений засушливого климата в результате перерождения клеточных стенок, содержимого клеток сердцевины, сердцевинных лучей. Они выделяются в виде вязких натеков из надрезов и трещин растений при их повреждении или заболевании. Эти мягкие натеки на воздухе затвердевают.

В состав камедей входят гексозы (галактоза и манноза), пентозы (арабиноза и ксилоза), метилпентозы (рамноза и фукоза), уроновые кислоты (глюкуроновая и галактуроновая). Уроновые кислоты образуют соли с ионами К + , Ca 2+ , Mg 2+ .

В медицинской практике используют камедь трагакантовую, абрикосовую, сливовую, вишневую и др. Они используются при приготовлении эмульсий, таблеток и пилюль. Камеди также находят применение в пищевой, текстильной, кожевенной, лакокрасочной промышленности.

Слизи присутствуют в неповрежденных растениях и образуются в результате нормального слизистого перерождения клеточных стенок и клеточного содержимого. Накапливаются слизи в межклетниках, в клетках и специальных вместилищах. Различают слизи нейтральные (слизь салепа) и кислые (слизь алтея, льна, подорожника блошного). Кислая реакция обусловлена наличием в составе слизей уроновых кислот.

Слизи отличаются значительным преобладанием пентоз. В отличие от камедей они могут быть нейтральными, т.е. не содержать уроновых кислот.

корни алтея — Radices Althaeae (Althaea officinalis L., A. armeniaca Ten.);
трава алтея лекарственного — Herba Althaeae officinalis (A. officinalis L.);
листья мать-и-мачехи — Folia Farfarae (Tussilago farfara L.);
листья подорожника большого — Folia Plantaginis majoris (Plantago major L.);
листья подорожника большого свежие — Folia Plantaginis majoris recentia (P. major L.);
трава подорожника блошного свежая — Herba Plantaginis psyllii recens (Plantago psyllium L.);
семена подорожника блошного — Semina Plantaginis psyllii (P. psyllium L.);
семена льна — Semina Lini (Linum usitatissimum L.);

цветки липы — Flores Tiliae (Tilia cordata Mill., T. platyphyllos Scop.).

В медицине слизи используют как противовоспалительные и обволакивающие средства. Кроме того, слизи обладают радиопротекторными и иммунозащитными свойствами.