Углеводы. Классификация углеводов.

Углеводы — многочисленный класс органических соединений, состоящих из углерода и воды.

Моносахари́ды — простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов — обычно представляют собой бесцветные, легко растворимые в воде, плохо — в спирте и совсем нерастворимые в эфире, твёрдые прозрачные органические соединения, одна из основных групп углеводов, самая простая форма сахара. Моносахарид, у которого карбонильная группа расположена в конце цепи, представляет собой альдегид и называется альдоза. При любом другом положении карбонильной группы моносахарид является кетоном и называется кетоза. В зависимости от длины углеродной цепи (от трёх до десяти атомов) различают триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и т.д. Среди них наибольшее распространение в природе получили пентозы и гексозы. Моносахариды — стандартные блоки, из которых синтезируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды. Виды моносахаридов: Глюкоза. Ее еще называют виноградным сахаром. Встречается во многих продуктах питания, например, зеленые части растений, виноград, семена, ягоды, мёд. Она является составной частью таких углеводных полимеров, как клетчатка, крахмал, сахароза Легко подвергается процессу брожения с помощью дрожжей. Фруктоза. Содержится в зеленых частях растений, свекле, семенах и мёде (до 40%). Участвует в формировании сахарозы и гормона инсулина. Она слаще глюкозы, поэтому широко применяется в пищевой отрасли.

О́лигосахари́ды — углеводы, молекулы которых синтезированы из 2 — 10 остатков моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Соответственно различают: дисахариды, трисахариды и т.д. Олигосахариды, состоящие из одинаковых моносахаридных остатков, называют гомополисахаридами, а из разных — гетерополисахаридами. (лактоза,мальтоза,сахароза)Наиболее распространены среди олигосахаридов дисахариды.

Полисахари́ды — общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов. Полисахариды необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов. Они являются одним из основных источников энергии, образующейся в результате обмена веществ организма. Они принимают участие в иммунных процессах, обеспечивают сцепление клеток в тканях, являются основной массой органического вещества в биосфере. 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 полисахаридам относятся, в частности: декстрин — полисахарид, продукт гидролиза крахмала; крахмал — основной полисахарид, откладываемый как энергетический запас у растительных организмов; гликоген — полисахарид, откладываемый как энергетический запас в клетках животных организмов, но встречается в малых количествах и в тканях растений; целлюлоза — основной структурный полисахарид клеточных стенок растений; хитин — основной структурный полисахарид экзоскелета насекомых и членистоногих, а также клеточных стенок грибов;

Биосинтез РНК.

Матричный биосинтез РНК (транскрипция) осуществляется при участии ферментов РНК-полимераз. Этот фермент катализирует такой же тип реакции как и ДНК-полимераза (перенос нуклеозид-трифосфата на цепь РНК), но только вместо субстрата ТДФ используется УТФ. Матрицей при транскрипции является двунитевая ДНК. Вблизи активного центра РНК-полимеразы двунитевая спираль раскручивается и фермент составляет цепь РНК по считываемой информации с нити ДНК. РНК составляется по принципу комплементарности с тем отличием, что вместо тимина используется урацил и нуклеозиды, которые содержат рибозу. Инициация проходит на строго определенном участке матрицы ДНК, он называется промотор,и именно с ним происходит специфическое взаимодействие активного центра РНК-полимеразы. После чего начинается синтез цепи РНК. ДНК содержит много таких промоторов и при изменении условий РНК-полимереза может присоединяться к другому промотору. Так, при повышении температуры на 2,0-3,0 °С выше физиологического уровня РНК-полимераза присоединяется к промотору, с которого начинается считывание информации необходимой для синтеза специальных защитных белков - БТШ. Вновь синтезированная РНК еще не готова к выполнению своей функции и подвергается ряду превращений - процессингу. В нем принимают участие многие ферменты. Так, часто цепь РНК необходимо разрезать на несколько более коротких или подровнять концы, удалив лишние нуклеотиды - это осуществляют РНК-азы. Процесс транскрипции является точкой приложения многих биологически активных веществ, например антибиотиков и токсинов. Так, антибиотик рифампицин блокирует действие РНК-полимераз прокариот, а токсин бледной поганки - a-аманитин - РНК-полимеразу эукариот. Это подавляет синтез мРНК для многих жизненно важных белков.

 

3 ) ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРМЕНТОВ

1. Определение начальной скорости ферментативной реакции. Каталитическая активность пероксидазы хрена определяется фотометрической регистрацией продукта окисления ортофенилендиамина, имеющего максимум поглощения при 435 нм. Ход работы. В две пробирки вносят по 0,1 мл пероксидазы (ПХ) + 0,5 мл ортофенилендиамина (ОФД), растворённого в фосфатно-цитратном буфере рН 5,0 (ФЦБ) + 3,4 мл дистиллированной воды и тщательно перемешивают. Раствор ОФД готовят перед внесением в пробирки: 4 мг ОФД растворяют при тщательном перемешивании в 10 мл ФЦБ. Содержимое пробирки №1 переливают в контрольную кювету ФЭКа, пробирки №2 – в опытную. Прибор настраивают на «0» по контрольной кювете, после чего в опытную кювету, стоящую во 2-ом кюветодержателе, добавляют 0,2 мл Н₂О₂ (готовят перед определением: 20 мкл 30%-ного раствора Н₂О₂ доводят водой до 10 мл), перемешивают наконечником и начинают записывать показатели ФЭКа при 435 нм через 10, 20, 30, 60 сек, 2, 4, 6 мин и т.д. до выхода реакции на плато. По полученным результатам строят график зависимости Е₄₃₅ от времени. Рассчитать начальную скорость реакции, то есть скорость реакции в начальный период, когда количество субстрата или продукта реакции изменяется пропорционально времени (tg α). Начальную скорость реакции выразить в изменении оптической плотности продукта реакции за 1 мин.

Билет 20.

1) Моносахариды – это простейшие углеводы. Они не подвергаются гидролизу – не расщепляются водой на более простые углеводы. Общая формула – С_n(H₂O)_n. Моносахариды представляют собой бесцветные кристаллические вещества, растворимые в воде и сладкие на вкус (фруктоза – самый сладкий сахар). Все они являются оптически активными веществами. Моносахариды являются полиоксикарбонильными соединениями, следовательно, классифицируются по числу углеродных атомов в молекуле и присутствию альдегидной или кетонной группы. Например: альдогексоза, кетопентоза. Важнейшими моносахаридами являются альдопентозы: рибоза и дезоксирибоза, которые входят в состав нуклеиновых кислот; ксилоза (древесный сахар), который является составной частью ксиланов, содержащихся в древесине,соломе. Из альдогексоз самыми распространенными являются глюкоза и фруктоза.

В природе моносахариды образуются в зеленых растениях в результате фотосинтеза, который представляет собой процесс химического связывания или «фиксации» углекислого газа и воды за счет использования энергии солнечных лучей растениями. Главным источником получения моносахаридов, имеющих практическое значение, являются полисахариды. Так, глюкозу получают в большом количестве гидролизом крахмала:(С₆H₁₀O₅)_n + nН₂О -> nС₆Н₁₂O₆. Химические свойства. Для моносахаридов характерны реакции, свойственные спиртам, альдегидам и кетонам, так как в молекулах простых сахаров содержатся гидроксильные и в скрытом виде карбонильные группы. При взаимодействии моносахаридов с различными веществами реакции могут протекать: по карбонильной группе, гидроксильным группам либо с изменением углеродного скелета молекулы. 1. Альдегидная группа моносахаридов окисляется до карбоксильной группы с образованием альдоновых кислот. 2. При нагревании моносахаридов с концентрированными кислотами происходит дегидратация молекулы. Из пентоз образуется фурфурол, из гексоз – оксиметилфурфурол:

Моносахариды D-ряда (глюкоза, фруктоза, манноза) расщепляются при каталитическом действии ферментов дрожжей.

2) Пищевые нуклеопротеины, попадая в организм человека, в желудке отщепляют белковый компонент и денатурируют под действием HCl желудочного сока. Далее полинуклеотидная часть этих молекул гидролизуется в кишечнике до мононуклеотидов. В расщеплении нуклеиновых кислот принимают участие ДНК-азы и РНК-азы панкреатического сока, которые, будучи эндонуклеазами, гидролизуют макромолекулы до олигонуклеотидов. Последние под действием фосфодиэстераз панкреатической железы расщепляются до смеси 3'- и 5'-мононуклеотидов. Нуклеотидазы и неспецифические фосфатазы гидролитически отщепляют фосфатный остаток нуклеотидов и превращают их в нуклеозиды, которые либо всасываются клетками тонкого кишечника, либо расщепляются нуклеозидфосфорилазами кишечника с образованием рибозоили дезок-сирибозо-1-фосфата, пуриновых и пиримидиновых оснований. Пищевые пурины и пиримидины не являются незаменимыми пищевыми факторами и очень мало используются для синтеза нуклеиновых кислот тканей. В энтероцитах обнаружена высокая активность ксантиноксидазы - фермента, который большую часть пуринов, поступающих в клетки, превращает в мочевую кислоту, удаляющуюся с мочой. Пиримидиновые основания, не успевшие поступить в энтероциты, под действием микрофлоры кишечника расщепляются до NH₃, CO₂, β-аланина и β-аминоизобутирата. В различных клетках организма синтезируется до 90% пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов из простых предшественников de novo. Введённые в кровь азотистые основания и нуклеозиды, а также основания и нуклеозиды, образующиеся в результате внутриклеточного разрушения нуклеиновых кислот, в небольшом количестве могут использоваться для повторного синтеза нуклеотидов по так называемым «запасным» путям.

 

Рис. 10-1. Переваривание нуклеиновых кислот пищи.