Отдельные представители полисахаридов

Крахмал растительный полисахарид, построенный из остатков ?-Dглюкозы, с общей формулой С₆Н₁₀О_5n. Образуется в процессе фотосинтеза, я является запасной формой углеводов, состоящий из двух фракций: амилозы (от 15−25%) и амилопектина (75%).

Амилоза линейный полимер содержащий сотни тысяч остатков ?-глюкозы, с молекулярной массой до 500 тысяч. Основной тип связи ?-1,4- гликозидная. Растворяется в горячей воде. Молекула амилозы имеет нитевидную форму, закрученную в спираль, диаметром 10 нм. Амилопектин — разветвленная структура ?-1,4- гликозидной связи в местах разветвления ?-1,6- гликозидной связи. Не растворяется в горячей воде лишь и набухает, плохо растворяется в холодной воде, и образует коллоидные растворы. Молекула имеет сфирическую формулу.

Гликоген — животный крахмал, построенный из остатков ?-Dглюкозы, с общей формулой С₆Н₁₀О_5n, полисахарид, содержащийся в тканях тела человека и животных, в грибах и дрожжах, в зерне сахарной кукурузы. Играет важную роль в превращениях углеводов в животном организме и в дрожжах при спиртовом брожении. При кипячении с кислотами образует глюкозу. Гликоген растворяется в горячей воде, образуя опалесцирующие растворы. От йода окрашивается в красный, коричневый, реже фиолетовый цвет.

Целлюлоза — линейный полимер построенный из остатков ?-Dглюкопиранозы, тип связи ?-1,4- гликозидная, с общей формулой С₆Н₁₀О_5n.

Количество мономерных остатков до 10 т. единиц, молекулярная масса 1−2 мил. за счет высокой структуры и максимума замещения водородных связей внутри и между цепями. Данный полимер не растворим в воде, практически не набухает. Гидролизуется в очень жестких условиях. В организме человека нет ферментов расщепляющих ?-гликозидную связь целлюлозы, стимулирует перистальтику кишечника, выполняет роль отсорбента, выводит токсины, связывает ионы ТМ.

Нити целлюлозы образуют микрофибриллы, благодаря внутрии межмолекулярным водородным связям. Мономер в составе целлюлозы находится в жесткой конформации кресла, что дает возможность дополнительно образовывать внутрицепочесную водородную связь, между кислородом пиран. цикла одного остатка и гидрокса группы другого остатка. Вторичная структура целлюлозы напоминает ?-структуру белка, водородная связь направленна перпендикулярно ходу цепей.

Целлюлоза не растворима в органических растворителях, в водных растворах щелочей, растворяется только в концентрированной соляной и фосфорных кислотах, а также в 72% серной кислоте, реактиве Швейцера и солянокислых растворах некоторых солей.

Гемицеллюлоза — это растительные гомои гетерополисахариды с меньшей, чем у целлюлозы, молекулярной массой (10 000—40 000), состоящие из остатков разных пентоз и гексоз. Гемицеллюлозы входят в состав растительных клеток и объединяют большую группу высокомолекулярных полисахаридов (маннаны, галактаны, ксиланы, арабаны), содержащие в боковых цепях арабинозу, глюкозу и т. д. В растениях гемицелюзы, как правило, сопутствуют клетчатке и лигнину, причем ксиланы и маннаны прочно адсорбируются на поверхности клетчатки. Гемицеллюлозы нерастворимы в воде, но растворимы в слабых растворах щелочей и легко гидролизуются под влиянием слабых кислот. В зависимости от входящего в их состав моносахарида гемицеллюлозы называют гексозанами — галактан, маннан — и пентозанами — ксилан и арабан. При гидролизе кислотами маннаны, галактаны, ксиланы, арабаны образуют соответственно галактозу, маннозу, ксилозу и арабинозу. В растениях гемицеллюлозы выполняют роль строительного материала (пентозаны) и способствуют созданию запаса питательных веществ (гексозаны).

Камеди — гетерополисахариды с обязательным участием уроновых кисло (D-глюкуроновой, D-галактуроновой). Карбоксильные группы уроновых кислот связаны с ионами Ca²⁺, K⁺, Mg²⁺. Камеди образуются в результате перерождения клеточных стенок и содержимого клеток различных тканей — сердцевины, сердцевинных лучей, коры и др. При этом, в отличие от слизей, клетки разрушаются и камедь выступает из естественных трещин или из искусственных надрезов стволов и застывает в виде комковатых, ленточных и другой формы образований.

Химический состав камедей очень сложен. Это твердые аморфные вещества различной окраски. По отношению к воде делятся на 3 вида:

Арабиновые, хорошо растворимые в воде (абрикосовая и аравийская камедь);

Бассориновые, плохо растворимые в воде, но сильно в ней набухающие (трагакантовая камедь);

Церазиновые — плохо растворимые и мало набухающие в воде (вишневая камедь). Не растворяются в спирте и неполярных растворителях.

Камеди не совместимы с минеральными кислотами, со спиртом. Считается, что камеди предохраняют растения от инфицирования патогенными микроорганизмами, заливая образовавшиеся трещины и другие повреждения. Наиболее богаты камедями растения сем. Бобовых, розоцветных, рутовых, сумаховых.

Применяются в фармации растворимые в воде камеди (абрикосовая, арабиновая) в качестве эмульгаторов при приготовлении эмульсий. Широко используются в технике.

Слизи — гидрофильные гетерополисахариды, образующиеся обычно в неповрежденных клетках растений в результате слизистого перерождения клеточных стенок или клеточного содержимого. При этом ослизняться могут отдельные клетки (корни алтея, трава фиалки) или целые слои (семена подорожников, льна).

По химическому строению слизи делят на две группы:

Нейтральные слизи — являются продуктами полимеризации моносахаридов — D-галактозы, D-маннозы, L-арабинозы, D-глюкозы (галактоманнаны, глюкоманнаны, арабиногалактаны). Встречаются у растений сем. орхидных, лилейных, бобовых.

Кислые слизи — кислотность их обусловлена наличием в их составе уроновых кислот (слизь семян подорожников, льна, корней алтея и др.).

Слизи — твердые аморфные вещества, хорошо растворимые в воде, не растворяются в спирте и неполярных растворителях. Осаждаются из водных растворов спиртом, солями Pb²⁺, Fe³⁺. При действии раствора гидроксида калия, натрия, аммиака образуется желтое окрашивание, а метиленовой сини — синее.

Слизи чаще всего образуются у растений засушливых местообитаний в различных органах и тканях. Биологическая роль их довольно значительна. Они предохраняют растения от высыхания, играют роль запасных веществ.

Пектиновые вещества — под термином пектиновые вещества подразумеваются пектовая кислота, пектиновая кислота, пектин и протопектин. Это высокомолекулярные соединения с молекулярной массой от 10 тысяч до нескольких сотен тысяч, состоят в основном из остатков D-галактуроновой кислоты, связанных ?-1,4гликозидными связями.

Пектиновые вещества широко распространены в растениях — плодах, ягодах, овощах, листьях и т. д. Пектиновые веществ играют очень важную роль в качестве регулятора водного обмена в растениях. Обладая большой гидрофильностью, способностью к набуханию и образовывая коллоидные растворы, они затрудняют испарение влаги из тканей растений и отдельных их органов. Пектиновым веществам обычно сопутствуют полисахариды: галактаны, построенные из остатков молекул галактозы, и арабаны, построеные из остатков арабинозы.

Макромолекула пектовой кислоты представляет собой остатки галактуроновой кислоты, соединенных между собой ?-1,4 гликозидными связями. Молекулярная масса — 25 000 — 200 000. Пектовая кислота нерастворимы в воде, находятся в растительных продуктах в малых количествах.

Пектиновая кислота — полигалактуроновая кислота, часть карбоксильных групп которой этерифицирована метиловым спиртом.

Пектины — пектиновые кислоты, карбоксильные группы которых в различной степени метоксилированы и нейтрализованы. Пектины плодов и овощей различаются количеством остатков галактуроновой кислоты и степенью метоксилирования ее карбоксильных групп. Молекулярная масса пектина 20 000 — 100 000. В чистом виде пектин представляет собой порошкообразный продукт от белого до светло-серого цвета. Может иметь и другие оттенки. В воде образует коллоидный раствор, из раствора осаждается спиртом, эфиром, бензином, ацетоном в виде студенистой массы. В молекуле пектина есть свободные карбоксильные группы, поэтому он легко образует соли металлов, называемые пектинатами.

Протопектин — высокомолекулярное нерастворимое в воде соединение, в котором молекулы пектина связаны между собой поперечными связями. Химическое строение протопектина окончательно не установлено из-за трудности его извлечения. Протопектин находится в стенках клеток между фибриллами клетчатки и в срединных пластинках, склеивающих клетки друг с другом. Протопектин связан с гемицеллюлозой и клетчаткой и образует комплексы, он обуславливает твердость тканей плодов и овощей. Протопектин переходит в пектин под действием протопектиназы, а также при нагревании с разбавленными кислотами и щелочами.

Гепарин? специфический неоднородный гетерополисахарид. Это важнейший естественный антикоагулянт, предотвращающий свертывание крови. Гепарин содержится в печени, легких, селезенке, крови. Много его у пиявок и других кровососущих животных. В настоящее время используется в качестве стабилизатора крови при ее переливании, для лечения тромбов, ожоговой болезни, сердечно-сосудистых заболеваний.

Хондроитинсульфаты — полимерные сульфатированные гликозаминогликаны. Являются специфическими компонентами хряща. Вырабатываются хрящевой тканью суставов, входят в состав синовиальной жидкости. Необходимым строительным компонентом хондроитинсульфата является глюкозамин, при недостатке глюкозамина в составе синовиальной жидкости образуется недостаток хондроитинсульфата, что ухудшает качество синовиальной жидкости и может вызвать хруст в суставах.