Какой углевод содержится в клетках грибов животных и человека
Анонимный вопрос · 6 сентября 2018
3,9 K
Глюкоза — универсальный углевод для живых организмов, производимый растениями
Растительные углеводы:
Крахмал-запасное вещество
Целлюлоза — основной полисахарид, из которого состоит клеточная стенка растений
Животные :
Гликоген- запасное вещество
В процессе пищеварения у животных из полисахаридов образуются олигосахариды, а из них различные дисахариды:
-мальтоза(глюкоза +глюкоза)
-сахароза (фруктоза+глюкоза)
-лактоза (галактоза+глюкоза)
Какие вещества из продуктов растительного происхождения могут оказывать противораковую активность, и какой их принцип действия?
Традиционно противораковые препараты, именно старые, которые цитостатики, они тем или иным образом нарушают деление клеток или синтез/копирование ДНК.
То есть принцип максимально грубый — цитотоксический. А потому цель — убить опухоль препаратом прежде чем пациента побочным эффектами этого препарата (которые суть следствие механизма его дейтсвия). А так как опухолевые клетки это практически наши же, то задача далеко не из простых.
Вполне себе существуют в качестве противоопухолевых соединения барвинка, тисового дерева, подофилла. Думаю, достаточно открыть раздел противоопухолевых препаратов в учебнике фармакологии (лучше зарубежном или переводном) и станет ясно, что многие из них растительного или микробного происхождения.
В чём достоинство медленных углеводов?
Врач-педиатр, диетолог. Работаю в клинике Doc+. Стаж по педиатрии с 2009 года. Дополнител… · health.yandex.ru
«Медленные» и «быстрые углевода» имеют одну характеристику. Она называется гликемический индекс (ГИ). ГИ отражает скорость усвоения глюкозы из углеводов. Продукты с низким ГИ («медленные углеводы») постепенно отдают глюкозу, энергия расходуется в течение длительного времени. Нет резких скачков инсулина, необходимого для усвоения глюкозы. Поэтому усвоенная глюкоза расходуется постепенно, не превращаясь в жир. К таким продуктам относятся цельнозерновые продукты, крупы (кроме белого риса, манной крупы), орехи, овощи, несладкие фрукты. Такие продукты не приводят к быстрому возникновению голода после еды.
Продукты с высоким ГИ («быстрые углеводы») быстро распадаются на глюкозу. Резко повышается уровень инсулина. Если в этот момент энергия, получаемая из глюкозы не нужна, глюкоза преобразуется в жир и откладывается. Высокий уровень инсулина в этот момент способствует этому. К таким продуктам относятся продукты из белой муки, соки, сладости, белый рис, манная крупа, сухофрукты, сладкие фрукты, например финики, виноград.
Прочитать ещё 2 ответа
Что преобладает в животных клетках среди органических веществ?
Углеводороды. То есть, в животных клетках преобладают жиры, углеводы, витамины, белки (их можно рассматривать как углеводороды, содержащие азот), в «меньшинстве» — азотистые соединения, в т.ч. нуклеотиды, фосфатиды (АТФ-АДФ и пр.), сероорганика, кремнийорганика.
В чём принципиальная разница между «растительными» и «животными» белками?
Пищевые белки можно разделить на белки животного и растительного происхождения. Животные белки содержатся в мясе и птице, рыбе и морепродуктах, яйцах и молочных продуктах, а белки растительные — в сое, злаковых, бобовых и орехах.
В отличие от белков животного происхождения, растительные белки имеют неполный набор необходимых организму человека незаменимых аминокислот (изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин, гистидин), т.е. являются неполноценными.
Прочитать ещё 1 ответ
Углевод гликоген который есть в печени коровы это?
Не перестаю узнавать новое. Люблю путешествия и все с этим связанное. Много лет…
Гликоген — это сложный углевод (полисахарид) или по-другому это соединенные в цепочку молекулы глюкозы. После еды в кровь начинает поступать большое количество глюкозы, ее излишки организм запасает в виде гликогена. При обратной ситуации, когда уровень глюкозы в крови начинает снижаться, в организме ферменты расщепляют гликоген, в результате чего все органы получают достаточное количество глюкозы.
Гликоген откладывается главным образом в печени и мышцах. Он пристствует в организме не только человека, но и практически всех животных.
Прочитать ещё 1 ответ
| Гликоген | |
|---|---|
| Хим. формула | C24H42O21 и (C6H10O5)ₙ |
| Рег. номер CAS | 9005-79-2 |
| PubChem | 439177 |
| Рег. номер EINECS | 232-683-8 |
| SMILES | C(C1C(C(C(C(O1)OCC2C(C(C(C(O2)OC3C(OC(C(C3O)O)O)CO)O)O)OC4C(C(C(C(O4)CO)O)O)O)O)O)O)O |
| InChI | 1S/C24H42O21/c25-1-5-9(28)11(30)16(35)22(41-5)39-4-8-20(45-23-17(36)12(31)10(29)6(2-26)42-23)14(33)18(37)24(43-8)44-19-7(3-27)40-21(38)15(34)13(19)32/h5-38H,1-4H2/t5-,6-,7-,8-,9-,10-,11+,12+,13-,14-,15-,16-,17-,18-,19-,20-,21+,22+,23-,24-/m1/s1 BYSGBSNPRWKUQH-UJDJLXLFSA-N |
| ChEBI | 28087 |
| ChemSpider | 388322 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
| Медиафайлы на Викискладе | |
Гликоге́н — полисахарид состава (C6H10O5)n, образованный остатками глюкозы, соединёнными связями α-1→4 (в местах разветвления — α-1→6). В клетках животных служит основным запасным углеводом и основной формой хранения глюкозы. Откладывается в виде гранул в цитоплазме в клетках многих типов (главным образом в клетках печени и мышц).
Описание[править | править код]
Гликоген иногда называют животным крахмалом, так как его строение похоже на амилопектин — компонент растительного крахмала. Отличается от крахмала более разветвлённой и компактной структурой, не дает синего цвета при окраске йодом.
Гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы. Гликогеновый запас, однако, не столь ёмок в калориях на грамм, как запас триглицеридов (жиров). Только гликоген, запасённый в клетках печени (гепатоциты), может быть переработан в глюкозу для питания всего организма. Содержание гликогена в печени при увеличении его синтеза может составить 5-6 % от массы печени[1]. Общая масса гликогена в печени может достигать 100—120 граммов у взрослых. В мышцах гликоген перерабатывается в глюкозу исключительно для локального потребления и накапливается в гораздо меньших концентрациях (не более 1 % от общей массы мышц), в то же время его общий мышечный запас может превышать запас, накопленный в гепатоцитах. Небольшое количество гликогена обнаружено в почках, и ещё меньшее — в определённых видах клеток мозга (глиальных) и белых кровяных клетках.
В качестве запасного углевода гликоген присутствует также в клетках грибов.
Он содержится во всех клетках и тканях организма животного в двух формах: стабильный гликоген, прочно связанный в комплексе с белками, и лабильный в виде гранул, прозрачных капель в цитоплазме.[2]
Метаболизм[править | править код]
При недостатке в организме глюкозы гликоген под воздействием ферментов расщепляется до глюкозы, которая поступает в кровь. Регуляция синтеза и распада гликогена осуществляется нервной системой и гормонами. Наследственные дефекты ферментов, участвующих в синтезе или расщеплении гликогена, приводят к развитию редких синдромов — гликогенозов.
Роль в спорте[править | править код]
Запасы гликогена в силу своей легкодоступности служат главным источником энергии для работающей мускулатуры. Однако запасы гликогена в мышцах ограничены. Результатом недостатка гликогена может быть усталость и снижение результатов, а в перспективе — ослабление иммунитета и повышение риска заболеваний[3].
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Артур К. Гайтон, Джон Э. Холл. Медицинская физиология / под ред. В. И. Кобрин; пер. с англ. О. Г. Косицкая (главы 62-66); пер. с англ. Т. Е. Кузнецова (главы 4-8, 32-42, 45-61); пер. с англ. М. И. Монгуш (главы 67-83); пер. с англ. Н. Б. Павлов (главы 43, 44, 84); пер. с англ. Д. С. Свешников, Е. Н. Образцова (главы 1-3, 25-31); пер. с англ. Л. В. Трубецкая (главы 9-24). — 11-е изд. — New York, New York, USA: Наука, Oxford Press, АСТ, 2006. — С. 1079. — ISBN 978-5-98657-013-6.</ref
- Рене Макгрегор. Спортивное питание: Что есть до, во время и после тренировок = Training Food. Get The Fuel You Need To Achieve Yout Goals — Before, During And After Exercise. — М.: Альпина Паблишер, 2016. — 304 p. — ISBN 978-5-9614-5763-6.
Что такое углеводы?
Углеводы — это ключевой компонент большинства продуктов питания и основной источник энергии в рационе человека. В зависимости от своей структуры углеводы делятся на простые и сложные. Простые («быстрые») углеводы максимально легко усваиваются организмом и имеют высокий гликемический индекс, тогда как сложные («комплексные») отдают свои калории постепенно, обеспечивая долгое насыщение.
Источниками быстрых углеводов является сахароза, фруктоза и глюкоза — в список продуктов, содержащих подобные углеводы, входит как обычный столовый сахар, так и большинство сладких фруктов. При употреблении в пищу они быстро повышают уровень инсулина в крови, что может иметь негативные последствия. Подобные продукты питания запрещены диабетикам, а также могут повлечь набор лишнего веса.
Сложные углеводы — это прежде всего крахмал и клетчатка. Крахмал состоит из множества связанных сахаридов, включая в себя от десятков до сотен структурных элементов — для переваривания продуктов питания, содержащих крахмал, организму необходимо как время, так и энергия. В свою очередь, клетчатка также формально является углеводом, хотя не переваривается и не усваивается человеком.
Норма углеводов в день
Рекомендации и нормы правильного питания подразумевают, что на углеводы должно приходиться порядка 50% от суммарной калорийности питания. Однако ключевую роль играет то, какие именно углеводные продукты употребляются в пищу. Порция гречки содержит столько же углеводов, сколько стакан колы или другой сладкой газировки — при этом очевидно, что гречка намного полезнее для здоровья.
Список продуктов с углеводами
Определенная доля углеводов содержится практически во всех продуктах питания — за исключением еды животного происхождения (прежде всего, мяса и рыбы). В натуральных растительных продуктах встречаются преимущественно комплексные углеводы, тогда как пища с быстрыми углеводами чаще всего изготавливается промышленным образом (начиная от хлеба, заканчивая сладостями).
При этом вред конкретного продукта с углеводами определяется вовсе не калорийностью, а гликемическим индексом. Чем выше ГИ, тем быстрее повышается уровень сахара в крови — и тем быстрее наступает «фальшивое» чувство голода, провоцируя человека снова и снова искать подпитку в сладком. В конечном итоге, это нарушает метаболизм (развивается сахарный диабет) и приводит к росту жировых запасов.
Список вредных углеводов:
- сахар во всех вариациях (включая мёд)
- сладкие напитки (соки, морсы, газировки)
- хлеб и прочая выпечка из белой муки
- кукурузные хлопья и сладкие сухие завтраки
- сладкие каши быстрого приготовления
- варенье, джемы, мармелады
- торты и большинство десертов
- печенье, вафли
- белый рис
Комплексные углеводы
Чем сложнее структура углевода, тем больше времени и усилий необходимо организму для его переваривания. Энергия продуктов питания с комплексными углеводами распределяется постепенно, обеспечивая долговременное насыщение без всплесков инсулина в крови — в отличии от энергии быстрых углеводов, избытки которой отправляются в жировые депо (прежде всего, на животе и на боках).
Говоря простыми словами, чем больше в составе продукта питания клетчатки (растительных волокон), тем ниже его гликемический индекс и тем сложнее организму его переваривать. Помимо прочего, наличие в рационе клетчатки и других правильных углеводов помогает работе пищеварения (волокна буквально двигают пищу по пищеводу), так и поддерживает в норме уровень холестерина.
Углеводы в молочных продуктах
Лактоза, входящая в состав молока и молочных продуктов (кефир, творог, сыр) также относится к простым углеводам — иногда ее называют “молочный сахар”. Интересно и то, что употребление прочих углеводов одновременно с лактозой приводит к повышенной секреции инсулина в организме человека. Например, инсулиновый индекс йогурта находится в более высоких значениях, чем гликемический.
Какие углеводы нужно есть, чтобы похудеть?
Если вы хотите похудеть и убрать живот, вам прежде всего необходимо отказаться от простых углеводов с высоким гликемическим индексом — сахара, сладких напитков, десертов, сдобной выпечки и белого хлеба. Как Фитсевен упоминал выше, вред регулярного употребления подобных продуктов заключается вовсе не в их высокой калорийности, а в том, что они ломают метаболизм и провоцируют хроническое чувство голода.
Список полезных углеводов:
- Различные овощи
- Овсяная крупа
- Гречка
- Киноа
- Булгур
- Бурый рис
- Чечевица и прочие бобовые
- Орехи и семена (включая семена чиа)
Продукты, не содержащие углеводы
На отказе от углеводов (полном или частичном) строится множество эффективных диет для похудения — начиная от безуглеводной диеты, заканчивая кето питанием. В этом случае из рациона полностью исключаются не только продукты переработки зерновых культур (хлеб, выпечка, макароны), но и картофель и всевозможные крупы. Разрешено употреблять мясо, яйца, зеленые овощи, а также орехи и семена в умеренных количествах.
Что касается продуктов с пометкой «без сахара», то они не всегда могут считаться диетическими. В некоторых случаях производители используют вместо сахара другие сладкие углеводы — например, мальтодекстрин. Несмотря на иное название и более сложную химическую формулу, это вещество отличается высоким гликемическим индексом — по сути, организм реагирует на него также, как и на обычный сахар.
Что не является источником углеводов:
- любые виды мяса и рыбы
- сывороточный протеин
- яйца
- масло и различные жиры
***
Углеводы — это основной источник энергии в рационе человека. Они содержатся практически во всех продуктах, за исключением мяса. Правильное питание или соблюдение диеты для похудения подразумевает максимальный отказ от простых углеводов — в первую очередь, от сахара и продуктов из белой муки. В свою очередь, комплексные углеводы отличаются низким гликемическим индексом и полезны для здоровья.
Как пишет энциклопедия, грибы – это эукариотические организмы живой природы, которые объединяют в себе свойства животного и растительного мира. Так все же, грибы – это белок или углевод больше? Когда-то, давным-давно, они были основными хозяевами на Земле наряду с микробами и бактериями. На данный момент этих космических пришельцев на планете насчитывается более 100 тысяч видов. Но нас больше интересуют те, которые мы привычно и не без удовольствия употребляем в пищу.
Грибы – это белок или углевод?
За грибами нынче не обязательно ходить в лес. Можно сходить в магазин или на рынок. Люди научились выращивать ценный продукт в специальных теплицах. Грибы употребляют в любом виде, используют в медицинских целях, включают в меню постных блюд. Что содержат в себе грибы? Состав: белки, жиры, углеводы, вода, клетчатка, минералы, витамины. Наибольший процент от всего состава гриба (около 90 %) приходится на воду. Составляющие грибы белки, жиры, углеводы распределяются в пропорции 3,2%:1%:3,7% соответственно. На вопрос, что представляют собой грибы – это белок или углевод, ответить однозначно сложно. По белковому составу они сходны с мясом, но их свойства все-таки ближе к растениям.
О пользе продукта
Основные элементы, которые содержат грибы (белки, жиры и углеводы), находятся в пропорции, наиболее полезной для питания. Достаточно большой процент белков при небольшом (1 %) составе жира делает этот продукт диетическим. Кроме того, грибы содержат почти полный набор необходимых организму аминокислот и витаминов. В грибах обнаружен целый комплект микро- и макроэлементов, таких как цинк, кобальт, медь, железо, калий, кальций и другие.
Эти лесные жители способны помочь человеку при расстройствах в работе некоторых органов. Рассмотрим для примера самые известные:
- Белые грибы. Белки, жиры, углеводы создают в их составе самую благоприятную композицию. Эти лесные красавцы успешно могут противостоять кишечной палочке и палочке Коха.
- Лисички очищают печень, полезны при головных болях, подавляют стафилококки.
Наличие калия и меди в грибах способствует выведению излишней воды из организма и улучшает эластичность кожи.
Осторожно: грибы!
О грибах ядовитых говорить не будем. Все знают, что они не просто вредны, а смертельно опасны. Поговорим о полезных и любимых — съедобных. Почему при всей их пользе диетологи советуют воздержаться от излишнего потребления тем, кто имеет проблемы с работой желудка, беременным женщинам и детям? Дело в том, что грибной белок значительно отличается от мясного. Он содержит хитин – вещество, замедляющее процесс переваривания, который может затянуться до шести часов. Это свойство и принесло грибам славу продукта, который трудно усваивается. Но именно хитин оказывает помощь организму в борьбе с кишечными палочками. Так что все хорошо в меру.
Кроме этого, структура грибной ткани позволяет через поры впитывать в себя весь состав окружающей среды. Грибы, выращенные около больших загруженных трасс, в местах скопления химических веществ, неблагополучной радиационной обстановки, могут стать серьезной опасностью. Именно поэтому не рекомендуют их покупать с рук, ведь они собраны в неизвестных местах.
Грибники должны помнить:
- Нельзя собирать грибы вдоль дороги.
- Чем старше гриб, тем больше он может накопить в себе нежелательных веществ. Большие переростки лучше не брать.
- Намного больше полезных веществ находится в шляпке, а не в ножке.
Как лучше готовить
В конце концов, большинство гурманов не задумываются о том, что представляют грибы — это белок или углевод. Это просто вкусно. Любимый продукт варят, жарят, тушат, солят, маринуют. Некоторые из видов, к примеру шампиньоны, употребляют и сырыми. Что нужно помнить о блюдах из грибов?
- Жареное «лесное мясо» вкуснее, но при жарке оно впитывает в себя много жира, и его диетические свойства уменьшаются.
- Чем дольше варятся грибы и чем мельче они порезаны, тем быстрее перевариваются организмом.
- Соленые и маринованные грибы сохраняют все полезные свойства, а усваиваемость их увеличивается.
- Сушеные грибы самые калорийные.
- Белые, лисички, маслята, подберезовики, подосиновики можно не отваривать предварительно, а сразу готовить в блюде.
- Варить грибы нужно только на маленьком огне.
- Нельзя смешивать в одном блюде трубчатые и пластинчатые грибы.
Наслаждайтесь исключительным даром природы и будьте здоровы.
Углеводы представляют собой соединения с общей формулой $mathrm{C_nH_{2m}O_m}$ или $mathrm{C_n(H_2O)_m}$, то есть условно состоящие из углерода и воды — отсюда их название. Содержание углеводов в живых клетках различно. В животных клетках содержание углеводов колеблется от 1 до 5 %. В растениях содержание углеводов заметно выше — до 70 % в некоторых запасающих органах, например в клубнях картофеля. Кроме высокого содержания углеводов для растений характерно и большее их разнообразие.
классификация углеводов
Углеводы делятся на две группы — простые углеводы, или моносахариды, и сложные углеводы, которые, в свою очередь, включают в себя дисахариды, олигосахариды и полисахариды.
моносахариды
Простые углеводы, как правило, представляют собой многоатомные спирты, содержащие ОН-группу у каждого атома углерода, кроме одного, несущего альдегидную или кетогруппу. Это видно на примере глюкозы, которая имеет 6 атомов углерода, при этом первый — в составе альдегидной группы, а остальные несут ОН-группы.
Наиболее распространенными моносахаридами являются глюкоза, или виноградный сахар, и фруктоза, или фруктовый сахар. Они являются изомерами и имеют одну и ту же общую формулу $mathrm{C_6H_{12}O_6}$.
Пентозы и гексозы способны замыкаться в 5- или 6-членные кольца, переходя в циклическую форму.
Линейная и циклическая формы глюкозы
Длина углеродной цепи в моносахаридах, встречающихся в живых организмах, колеблется от 3 до 8 атомов, хотя большинство из них содержит 3, 5 или 6 атомов углерода. В зависимости от количества атомов углерода моносахариды разделяют на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы. Моносахариды хорошо растворимы в воде, образуют кристаллы и имеют сладкий вкус.
Большое биологическое значение имеют пентозы рибоза и дезоксирибоза, которые входят в состав РНК и ДНК соответственно.
Структура глюкозы и других гексоз
Многообразие моносахаридов связано в основном с оптической изомерией (см. тему «Хиральность и оптическая изомерия биомолекул»). Так, глюкоза, манноза и галактоза имеют одну и ту же брутто-формулу $mathrm{C_6H_{12}O_6}$, но отличаются расположением функциональных групп в пространстве. Розовым на рисунке выделены группы с отличающейся от глюкозы ориентацией.
Альдегидная или кетонная группа обычно взаимодействует с одной из спиртовых групп молекулы, образуя циклическую форму. Процесс циклизации глюкозы показан на рисунке. Циклическую форму изображают стандартным способом, в виде плоского кольца. Устойчивы 5-членные и 6-членные циклы. Обратите внимание, что одним из атомов в кольце является кислород, а один из углеродных атомов (6-й) оказывается вне кольца. Глюкоза в основном присутствует в растворе в виде 6-членного кольца.
При изображении циклических сахаров ОН-группы в D-ориентации (те, что смотрят вправо в линейной формуле) оказываются под плоскостью кольца, а ОН-группы в L-ориентации (влево в линейной формуле) — над плоскостью кольца, то есть линейную формулу нужно повернуть вправо, как показано в анимации.
Фруктоза замыкается в 5-членное кольцо, т. к. имеет кетогруппу, расположенную при 2-м атоме, которая взаимодействует с гидроксильной группой при 5-м атоме. Линейная и циклическая формулы фруктозы:
альфа- и бета-изомеры сахаров
При циклизации моносахаридов возникает оптическая изомерия по тому атому углерода, который содержался в составе альдегидной или кетогруппы (они не имеют оптической изомерии, т. к. в них атом С не тетраэдрический — есть двойная связь, и заместителя всего три). После замыкания в цикл этот С становится тетраэдрическим, и при нем появляется ОН-группа (у глюкозы это атом 1, у фруктозы — 2). Данная ОН-группа называется гликозидным гидроксилом. В какой оптической конфигурации — D или L — этот гидроксил будет находиться? Это происходит случайным образом, поэтому возможны оба варианта, и эти изомеры превращаются друг в друга через линейную форму. Изомер, в котором ОН-группа оказывается в D-ориентации и, соответственно, под плоскостью кольца, называется $alpha$-изомером. Изомер, в котором та же группа оказывается в L-ориентации и над плоскостью кольца — $beta$-изомером. Между собой эти изомеры называются $alpha$- и $beta$-аномерами. Процесс взаимного перехода этих форм друг в друга называется муторотацией.
В свободном моносахариде они переходят друг в друга, но при образовании связи фиксируется тот или иной вариант, то есть различают $alpha$- и $beta$-связи в олиго- и полисахаридах.
Структура дезоксирибозы и рибозы
Дезоксирибоза отличается от рибозы отсутствием одного кислорода при 2-м атоме С («дез» — без, «окси» — указывает на кислород). Атомы этих сахаров в составе ДНК и РНК нумеруют со штрихами, чтобы в нуклеотидах была сквозная нумерация атомов (без штрихов нумеруют атомы в другой части нуклеотида — азотистом основании).
дисахариды
Молекулы моносахаридов могут образовывать связи между собой с потерей молекулы воды. В результате образуются олиго- и полисахариды. К олигосахаридам относят растворимые в воде полимеры моносахаридов.
Дисахариды широко распространены в живой природе.
Сахароза (свекловичный, тростниковый сахар), представляющая собой соединение глюкозы и фруктозы, играет важную роль в растениях, где она служит транспортируемой формой углеводов во флоэме. Кроме того, она часто накапливается в качестве запасного вещества. Особенно много ее в сахарном тростнике и свекле, откуда ее получают для использования в пищу.
Другой важный дисахарид — лактоза (или молочный сахар) содержащаяся в молоке млекопитающих. Она состоит из остатков глюкозы и галактозы.
Мальтоза, образованная двумя остатками глюкозы, образуется при расщеплении крахмала и гликогена в пищеварительном тракте животных или при прорастании семян растений.
В природе встречается много других дисахаридов, кроме того, известны олигосахариды, содержащие 3 и 4 остатка моносахаридов.
При описании структуры ди- и полисахаридов существенным является:
полисахариды
Полисахариды нерастворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Так как к одному остатку моносахарида может быть присоединено несколько других остатков, полисахариды могут иметь разветвленную структуру. В живых организмах наиболее широко распространены полимеры глюкозы — крахмал, гликоген и целлюлоза.
Одними из важнейших полисахаридов являются полимеры из остатков глюкозы — крахмал, гликоген и целлюлоза.
Крахмал состоит только из остатков глюкозы. В состав крахмала входят два компонента — линейный компонент, называемый амилозой, и разветвленный — амилопектин. Амилоза имеет спиральную пространственную структуру. Внутрь спирали способны встраиваться молекулы йода, поэтому качественная реакция на крахмал — образование синего йодкрахмального комплекса. Молекулы амилозы и амилопектина содержат несколько тысяч остатков глюкозы. Крахмал служит основным запасным веществом у растений.
У животных и грибов резервную (запасающую) функцию выполняет гликоген — полисахарид, похожий на амилопектин, но отличающийся большей разветвленностью. Крахмал и гликоген накапливаются в клетках в виде гранул.
Целлюлоза представляет собой линейный неветвящийся полимер, содержащий примерно 10 000 остатков глюкозы. Молекулы целлюлозы располагаются параллельно друг другу и образуют между собой множество водородных связей. Таким образом формируются прочные пучки молекул — мицеллы, которые объединяются в волокна (микрофибриллы). Такое строение придает целлюлозе высокую механическую прочность. Целлюзоза встречается в основном у растений, где составляет основу клеточных стенок. Помимо растений целлюлоза обнаружена у оомицетов (группа, которую обычно относили к грибам) и у асцидий. Целлюлоза — самое распространенное на земле органическое вещество.
Близок по строению к целлюлозе хитин. В нем мономерной единицей является N-ацетилглюкозамин — азотсодержащий моносахарид, производное глюкозы. Хитин служит основой клеточных стенок грибов и образует наружный скелет у членистоногих.
Клеточную стенку бактерий образует соединение муреин (от лат. murum — стена). Оно состоит из полисахаридных цепочек, сшитых между собой пептидными мостиками. Поэтому его еще называют пептидогликаном (гликаны — другое название сложных углеводов). Полисахаридные цепочки муреина образованы двумя чередующимися остатками азотсодержащих моносахаридов. Пептидные мостики муреина содержат D-изомеры аминокислот, что является редкостью в живом мире.
Крахмал.
Крахмал включает в себя два компонента: линейный (неветвящийся) — амилозу — и ветвящийся — амилопектин. Цепочки амилозы состоят из остатков глюкозы, соединенных $alpha$-(1-4)-связями. Так как в случае $alpha$-связи каждый следующий мономер поворачивается относительно предыдущего на один и тот же (тетраэдрический) угол, возникает спиральная структура.
Амилопектин включает в себя цепочки, подобные амилозе, которые дополнительно ветвятся за счет $alpha$-(1-6)-связей.
Гликоген.
Устроен подобно амилопектину, с большой частотой ветвления. Пространственная структура напоминает плоскую ветвящуюся спираль.
Центром организации гликогеновой гранулы служит белок гликогенин (на рисунке цветной).
Целлюлоза.
Неветвящийся (линейный) полимер из остатков глюкозы. Остатки глюкозы соединены между собой $beta$-(1-4)-связями. Поскольку $beta$-связь находится над плоскостью глюкозного кольца, а ОН-группа при 4-м атоме глюкозы смотрит вниз (в D-конфигурации), то каждый следующий остаток глюкозы переворачивается «вверх ногами». В результате образуется не спиральная пространственная структура, как в крахмале и гликогене, а линейная.
Часто структуру целлюлозы изображают так, но данная форма записи связи не отражает реального расположения мономеров в пространстве.
Линейные цепочки целлюлозы взаимодействуют друг с другом (за счет образования водородных связей между ОН-группами) и образуют пучки, из которых строится клеточная стенка растений и некоторых других организмов.
Хитин. Линейный $beta$-(1-4)-полимер азотсодержащего моносахарида N-ацетилглюкозамина (производное глюкозы с модификацией у 2-го атома С).
Муреин.
функции углеводов
Функции углеводов в живых организмах многообразны.
Углеводы являются первичными продуктами фотосинтеза, на основе их углеродного скелета образуются практически все другие вещества в клетках автотрофов. Гетеротрофы потребляют эти вещества в качестве пищи.
Энергетическая функция: углеводы являются наиболее удобным источником энергии. Основные пути получения энергии у всех живых организмов рассчитаны на использование глюкозы и фруктозы.
Структурная функция: полисахариды, например целлюлоза и хитин, входят в состав клеточных стенок, хитинового панциря членистоногих. Также полисахариды являются неотъемлемыми компонентами соединительной ткани животных (хрящи, сухожилия и др.).
Запасающая (резервная) функция. Важнейшие резервные углеводы — крахмал (у растений) и гликоген (у животных и грибов).
Транспортная функция: в форме углеводов осуществляется основной транспорт веществ в многоклеточных организмах, например в крови животных (глюкоза) или в флоэме высших растений (сахароза).
Остатки олигосахаридов, находящиеся на поверхности клеток в составе гликопротеинов и гликолипидов, играют важную роль в межклеточном взаимодействии и адгезии — организации клеток в ткани.