Крахмал. Строение, свойства, реакции гидролиза. Биологическая роль крахмала.

Крахмал (С6Н10О5)n — основной запасной гомополисахарид растений. Он образуется в растениях в процессе фотосинтеза и “запасается” в клубнях, корнях, зернах злаковых культур. Крахмал — белое аморфное вещество. В холодной воде нерастворим; в горячей набухает и образует клейстер. С иодом дает интенсивное сине-фиолетовое окрашивание, исчезающее при нагревании. При нагревании в кислой среде идет стадийный гидролиз крахмала:

(С 6Н 10О 5)n (С6Н10О5)x (С6Н10О5)m n/2 С12Н22О11 nС6Н12О6

крахмал р-римый крахмал декстрины мальтоза,D-глюкопираноза

x < n m << n

Сам крахмал не обладает восстанавливающими свойствами. Декстрины обладают восстанавливающими свойствами, растворимы в воде, имеют сладкий вкус. В частности, декстринизация крахмала осуществляется в процессе выпечки хлеба. Декстрины могут использоваться для приготовления клея.

Крахмал неоднороден и состоит из двух фракций: амилозы (10-20%) и амилопектина (80-90%).

а) -Амилоза состоит из остатков,D-глюкопиранозы, связанных в линейную последовательность (1 4)-гликозидными связями.

Макромолекула амилозы имеет и вторичную -спиральную структуру, в которой на каждый виток спирали приходится 6 моносахаридных звеньев. Может образовывать соединения включения. Именно соединение включения амилозы с иодом имеет интенсивное сине-фиолетовое окрашивание.

б) Амилопектин, в отличие от амилозы, имеет разветвлённое строение. В цепи, D-глюкопиранозные остатки связаны (1 4)-гликозидными связями, а в точках разветвления (1 6)-гликозидными связями. Ответвления встречаются через каждые 20-25 остатков.

В пищеварительном тракте человека происходит гидролиз крахмала под действием ферментов, расщепляющих (1-4)- и (1-6)-гликозидные связи. Конечными продуктами гидролиза являются D-глюкопираноза и мальтоза.

5. ГЛИКОГЕН, ЕГО СТРОЕНИЕ. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАЗВЕТВЛЕННОЙ СТРУКТУРЫ ГЛИКОГЕНА.

Гликоген (С₆Н₁₀О₅)n запасной полисахарид клеток животных и человека, но встречается в грибах и некоторых растениях. У животных и человека обычно присутствует во всех клетках, но больше всего в печени (до 20%) и мышцах (до 4 %). Все процессы жизнедеятельности, в первую очередь мышечная работа, сопровождаются расщеплением гликогена с высвобождением, D-глюкопиранозы. Гликоген по строению подобен амилопектину, но имеет еще больше разветвлений (через каждые 6-10 остатков); наряду с первичными, имеются и вторичные ответвления.

Компактная и сильноразветвленная структура гликогена позволяет эффективно депонировать глюкозу, а также быстро и эффективно ее отщеплять от каждого из ответвлений при физических нагрузках. Гликоген, в отличие от крахмала, дает красно-бурое окрашивание с иодом.

6. КЛЕТЧАТКА, СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА. РОЛЬ В ПИТАНИИ.

Целлюлоза или клетчатка представляет собой линейный гомополисахарид, состоящий из остатков, D-глюкопиранозы, соединененных между собой (1-4)-гликозидными связями.

 

Структурным повторяющимся фрагментом в целлюлозе является биозный фрагмент - целлобиоза. В этом фрагменте второй моносахаридный остаток, D- глюкопиранозы повернут на 180 по отношению к предыдущему. Это позволяет целлюлозе иметь линейную структуру, дополнительно стабилизированную водородными связями. Водородные связи могут образовываться между кислородным атомом пиранозного цикла и спиртовым гидроксилом 3-го углеродного атома следующего цикла, а также между соседними цепями. Такая упаковка цепей обеспечивает высокую механическую прочность, волокнистость, нерастворимость в воде и химическую инертность, позволяющие целлюлозе формировать клеточную стенку растений.

Клетчатка не расщепляется ферментами желудочно-кишечного тракта человека, но она должна быть обязательным компонентом пищи. Она выполняет следующие функции:

создает чувство насыщения;

стимулирует перистальтику желудочно-кишечного тракта;

является субстратом для бактерий желудочно-кишечного тракта, синтезирующих витамины группы В;

участвует в формировании каловых масс;

способствует адсорбции токсических веществ в толстом кишечнике и их выведению, что снижает риск развития злокачественных новообразований толстого кишечника.