какие углеводы присущи растениям

Химический состав растений: Углеводы

Углеводы входят в состав клеток всех растений и животных и являются неотъемлемой частью обмена веществ живого организма. Высушенные растения содержат 70-80% углеводов.

По химической природе углеводы представляют собой углеводородные соединения, содержащие альдегидную, кетоновую и несколько гидроксильных групп, а также продукты их конденсации.

Моносахариды — это углеводы, молекулы которых состоят из 2—7 атомов углерода и карбонильной группы. В зависимости от количества атомов углерода их называют тетрозами, пентозами, гексозами. В растениях часто встречаются пентозы и гексозы. Наиболее распространены такие моносахара, как глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, сорбоза, арабиноза. Перечисленные сахара встречаются как в свободном состоянии в плодах, семенах, корнеклубнях и других частях растений, так и служат основой для сахаров более сложной структуры. Моносахариды хорошо растворимы в холодной воде, лучше в горячей, мало растворимы в этиловом спирте и других органических растворителях. В виде индивидуальных лекарственных веществ моносахариды используются редко, исключение составляет глюкоза. Чаще их используют как вспомогательные вещества в технологии порошков, пилюль, таблеток, других лекарственных форм.

При изготовлении раствора крахмала в холодной воде происходит растворение амилозы; амилопектин при этом только смачивается и набухает. Для перехода амилопектина в растворенное состояние необходимо наличие кипящей воды. Поэтому для получения крахмальной слизи крахмал предварительно взбалтывают в холодной воде, а затем эту смесь приливают тонкой струйкой в кипящую воду при постоянном помешивании и оставляют на 2-3 минуты до полного просветления раствора. При приготовлении водных извлечений из растительного сырья, содержащего в незначительном количестве крахмал, например, корни алтея, недопустимо использование в качестве экстрагента кипящей воды. В этом случае образование слизи происходит внутри клеток, вследствие чего поры клеточной стенки закупориваются, и выход каких-либо веществ из клетки и их экстракция не происходит. В этом случае целесообразно готовить вытяжки в режиме холодного настоя или настоя на кипящей водяной бане.

Гемицеллюлоза — полисахарид, в основе которого лежат различные моносахариды. В отличие от клетчатки легче подвергается гидролизу, однако при экстрагировании различными растворителями, также как и клетчатка, в раствор не переходит и остается без изменений.

Слизи — полисахариды, содержащие в своем составе остатки молекул моносахаридов (ксилозы, арабинозы), кислоты и их соли. В холодной воде склонны к набуханию и частичному растворению, лучше растворяются в кипящей воде. Для извлечения из растений используют режим холодного настаивания или же настаивания на кипящей водяной бане. Применяют внутрь и наружно в качестве мягчительного отхаркивающего и обволакивающего средства. Наиболее часто употребляют слизь корней алтея, семян льна и подорожника блошного.

Пектиновые вещества находятся в растении в состоянии динамического равновесия, превращаясь друг в друга. При созревании плодов нерастворимый протопектин переходит в растворимые формы, которые хорошо растворимы в воде, особенно горячей. Эти соединения склонны к набуханию, при растворении образуют вязкие растворы.

– полностью растворимые в воде (аравийская камедь)

– малорастворимые, но сильно набухающие (камеди сливы, вишни)

– нерастворимые в холодной воде, но частично растворимые при кипячении (камедь трогаконта).

Наиболее богаты камедями растения семейства бобовых. В медицине камеди используются как стабилизаторы суспензий и эмульсий. Некоторые из них, например, гуггул, применяется в Аюрведической медицине как сильнейший энтеросорбент холестерина.

Отрывок из статьи «Химический состав растений. Вещества первичного синтеза» из книги «Основы Аюрведической фитотерапии» (И.И. Ветров, Ю.В. Сорокина)

Источник

Углеводы. Классификация. Биогенез в растениях

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

Углеводы – полигидроксильные соединения, содержащие альдегидные или кетогруппы, или образующие такие группы при гидролизе. Это самые распространенные в природе органические вещества.

Углеводы. Значение для растений

Значение углеводов для растений исключительно велико (ЛРС, содержащее полисахариды). Они составляют до 85-90% веществ, слагающих растительный организм. Углеводы относятся к первичным продуктам синтеза, образуются в процессе фотосинтеза и служат основным питательным и главным опорным материалом для растительных клеток и тканей.

Углеводы. Классификация

Углеводы на основании их химического строения принято разделять на 3 группы:

По физиологической роли в растениях углеводы также разделяют на три группы:

В медицине наибольшее значение имеют полисахариды второго порядка.

Полисахариды второго порядка – это высокомолекулярные соединения, содержащие более 10 моносахаридных остатков, соединенных О-гликозидными связями и образующих линейные или разветвленные цепи. Гомополисахариды состоят из моносахаридных единиц (мономеров) одного типа, гетерополисахариды – из остатков различных сахаров и их производных.

Углеводы. Биогенез в растениях

Биогенез углеводов в растениях протекает по определенной схеме, характерной для всего класса этих важных органических соединений. Биогенез всех углеводов начинается с процеса фотосинтеза и тесно связан с такими последовательностями реакций, как «цикл трикарбоновых кислот», «гликолитический цикл» и другие, т.е. с внутриклеточными превращениями сахаров и других субстратов в анаэробных и аэробных условиях.

Рассматривая процессы биогенеза различных углеводов, легко обнаружить одну общую черту. Во всех случаях образование индивидуальных мономерных сахаров предшествует появлению гликозидных связей. Сначала синтезируются мономерные сахара, а затем они используются в форме макроэргических производных. При этом глюкозо-6-фосфат занимает ключевое положение в биосинтезе макроэргических предшественников углеводов (см. схему).

Общая схема биосинтеза углеводов

Физико-химические свойства полисахаридов второго порядка.

Полисахариды второго порядка – это аморфные, реже кристаллические вещества, нерастворимые в спирте и неполярных органических растворителях.

Растворимость в воде у разных представителей существенно различается: некоторые линейные гомополисахариды в воде не растворяются из-за прочных межмолекулярных связей, а сложные или разветвленные полисахариды либо растворяются в воде, либо образуют гели.

Полисахариды подвергаются кислотному или ферментативному гидролизу с образованием моно- или олигосахаридов. Молекулярный вес полисахаридов колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов Дальтон.

Одним из важнейших представителей гомополисахаридов является крахмал. В растениях крахмал является главным энергетическим запасным материалом. Крахмал запасается в клетках в виде крахмальных зерен. Их можно видеть в первую очередь в хлоропластах листьев, а также в органах, где запасаются питательные вещества, например, в клубнях картофеля, семенах злаковых и бобовых. Размер крахмальных зерен колеблется в пределах от 0,002 до 0,15 мм (наиболее крупные крахмальные зерна у картофеля, а наиболее мелкие – у риса и гречихи). Они имеют слоистую структуру и у разных видов растений различаются по форме – овальной, сферической или неправильной. В медицинской практике крахмал в основном используется в качестве наполнителя.

Крахмал относится к группе гомогликанов, т.е. соединений, мономерной единицей которых является только глюкоза. Он не является химически индивидуальным веществом и на 96-98% состоит из полисахаридов, образующих при кислотном гидролизе глюкозу; на 0,2-0,7% – из минеральных веществ, которые представлены, в основном, остатками фосфорной кислоты, на 0,6% – высокомолекулярными жирными кислотами, такими как пальмитиновая и стеариновая. Жирные кислоты не связаны ковалентно с полисахаридной частью. Они просто адсорбированы на ней и легко могут быть удалены экстракцией органическими растворителями.

Остатки фосфорной кислоты в одних видах крахмала (кукурузном, пшеничном и рисовом) представляют собой постоянно присутствующую примесь, а в других, например, в картофельном, они связаны сложноэфирной связью с углеводной частью и при гидролизе обнаруживаются в составе глюкозо-1-фосфата.

Углеводная часть крахмала также неоднородна и состоит из двух полисахаридов, различающихся по физическим и химическим свойствам – амилозы и амилопектина. Амилопектин в крахмале количественно преобладает над амилозой, составляя около 75%.

Линейные цепи амилозы, состоящие из нескольких тысяч мономерных единиц, способны спирально свертываться и таким образом принимать более компактную форму.

С раствором йода в йодистом калии водная суспензия амилозы дает темно-синюю окраску, исчезающую при нагревании и вновь появляющуюся при охлаждении. Окрашивание сопровождается образованием комплексного химического соединения. При этом молекулы йода располагаются внутри спирально изогнутых цепочек амилозы.

Молекулярный вес амилопектина достигает сотен миллионов Да. Амилопектин содержит примерно вдвое больше глюкозных остатков, чем амилоза. Он растворяется в воде лишь при нагревании под давлением и дает очень вязкие и чрезвычайно стойкие растворы. В молекуле амилопектина гликозидные остатки соединены a-гликозидными связями не только между 1 и 4 углеродными атомами, но и между 1 и 6, образуя таким образом разветвленную структуру. Компактность амилопектина обеспечивается интенсивным ветвлением цепей:

Водная суспензия амилопектина окрашивается раствором йода в йодистом калии в красно-фиолетовый цвет (проба на крахмал). Следует подчеркнуть, в том и другом случае не происходит химической реакции полисахарида с йодом, а образуются адсорбционные соединения.

Другим представителем полисахаридов является инулин. Он относится к группе фруктозанов, т.е. полимеров, построенных из остатков фруктозы. Подобно крахмалу, представляет собой важное запасное вещество многих растений. Используется в основном для получения фруктозы. Молекулярный вес инулина составляет около 5-6 тысяч Да. Полимерная цепь инулина построена из 34-36 остатков фруктозы, соединенных b-гликозидной связью и заканчивается нередуцированным остатком a-D-глюкопиранозы:

К полисахаридам по химической структуре близка группа веществ, называемых полиуронидами – высокомолекулярных соединений, построенных по типу полисахаридов из остатков уроновых кислот. Из наиболее важных продуктов растительного происхождения с медицинской точки зрения к ним относятся пектиновые вещества, альгиновая кислота, камеди и слизи.

Пектиновые вещества – широко распространенные в растениях полигалактурониды, растворенные в растительных соках и осаждаемые спиртом или 50% ацетоном с образованием студня. Их роль – образование защитной прослойки между растительными клетками. Молекулярная масса пектиновых веществ достигает 200 000 Да. Среди пектинов выделяют растворимый и нерастворимый пектин, пектовую и пектиновую кислоты.

Пектовая кислота представляет собой линейный полимер a-D-галактуроновой кислоты, связанной С₁-С₄ связями. Пектиновая кислота – это полигалактуроновая кислота, у которой часть карбоксильных групп метилирована. Растворимый пектин – это пектиновая кислота с высоким содержанием метильных групп. Нерастворимый пектин представляет собой образование из длинных переплетающихся цепей пектиновой кислоты, связанных друг с другом в местах перекреста через карбоксильные группы. Гидроксильные группы пектинов могут служить точками присоединения боковых разветвленных цепей из остатков D-галактозы, L-арабинозы, D-ксилозы и L-рамнозы:

Фрагмент структуры пектиновых веществ

Источник

Клетка как носитель жизни:
Углеводы

Углеводы — основные питательные и скелетные компоненты клеток и тканей растений. Они состоят из углерода, водорода и кислорода и составляют 75—80% сухих веществ растения. По химической природе углеводы являются альдегидами или кетонами многоатомных спиртов или продуктов их конденсации.

Углеводы делятся на три класса: 1) моносахариды, или монозы (простые сахара); 2) олигосахариды; 3) полисахариды, или полиозы. Классификация углеводов может быть представлена следующей схемой:

Моносахариды. К ним относятся: биозы (гликолевый альдегид

триозы С₃Н₆O₃, тетрозы С₄Н₈O₄, пентозы С₅Н₁₀O₅, гексозы C₆H₁₂O₆ и гептозы C₇H₁₄O₇. Из пентоз и их производных наиболее распространены арабиноза и ксилоза, рибулозо-дифосфат (акцептор СO₂ при фотосинтезе), рибоза и дезоксирибоза, которые входят в состав нуклеиновых кислот и нуклеотидов; из гексоз наиболее известны глюкоза и фруктоза. Пентозы и гексозы играют важную роль в жизни растений. Наиболее распространены в природе гексозы.

Моносахариды подразделяются на альдозы, в молекулу которых входит альдегидная группа

и кетозы, в молекуле которых содержится кетонная группа. (= С = О), Например, триозы делятся на альдотриозы и кето-триозы:

Триозы образуются при окислении трехатомного спирта, глицерина до глицеринового альдегида и диоксиацетона:

Триозы в форме фосфотриоз получаются также при распаде углеводов в тканях:

Гексозы подразделяются на альдогексозы НОСН₂[СНОН]₄СНО с четырьмя асимметричными атомами углерода (обозначены звездочками):

и кетогексозы НОСН₂(СНОН)₃СОСН₂ОН с тремя асимметричными атомами углерода:

Из гептоз следует указать на седогептулозу, которая в виде фосфорного эфира играет важную роль при фотосинтезе и при распаде углеводов через пентозофосфатный цикл. Пентозы, гексозы и гептозы образуют циклические изомеры, например:

Глюкоза (виноградный сахар) как промежуточный продукт распада углеводов встречается в растениях в форме глюкозофосфорных соединений (кислот): глюкозо-1-фосфорная кислота, глюкозо-6-фосфорная кислота и глюкозо-1,6-дифосфориая кислота. Моносахариды манноза, арабиноза и ксилоза входят в состав различных сложных полисахаридов — растительных слизей и гемицеллюлоз.

При окислении моносахаридов с образованием карбоксила из первичной спиртовой группы образуются кислоты, которые называются уроновыми. Уроновые кислоты входят в состав пектиновых веществ (галактуроновая, глюкуроновая, маннуро-новая). Фруктоза, или плодовый сахар, встречается в нектаре цветков.

Олигосахариды. К классу олигосахаридов относятся углеводы, состоящие из небольшого количества моносахаридов. Основные из них сахароза, мальтоза, лактоза, рафиноза, стахиоза.

Сахароза (тростниковый сахар) — распространенный в природе дисахарид:

Она встречается в листьях, стеблях, корнях, клубнях, плодах растений. В корнях сахарной свеклы содержится до 27% сахарозы, в стеблях сахарного тростника — до 25%.

В разбавленных растворах кислот сахароза легко гидролизуется с образованием глюкозы и фруктозы:

Реакция гидролиза сахарозы катализируется ферментом сахаразой, или иивертазой. Глюкоза отклоняет плоскость поляризации вправо, а фруктоза — влево. Смесь глюкозы и фруктозы называется иивертным сахаром с обратной плоскостью поляризации.

Мальтоза, или солодовый сахар, расщепляется при гидролизе на две молекулы глюкозы. Целлобиоза образуется при гидролитическом расщеплении целлюлозы ферментом целлюлазой, встречается в свободном состоянии в соке некоторых растений. Целлобиоза, как и мальтоза, состоит из двух молекул глюкозы.

Трисахарид рафиноза C₁₈H₃₂O₁₆ находится в семенах хлопчатника, сахарной свеклы и в других растениях. При гидролизе образует галактозу, глюкозу и фруктозу.

В слабощелочных растворах моносахариды глюкоза, манноза и фруктоза могут взаимно превращаться: глюкоза в маннозу и фруктозу, фруктоза в глюкозу и маннозу. В растениях такое взаимопревращение происходит легко (под влиянием соответствующих ферментов).

Полисахариды. К данной группе углеводов относятся крахмал, клетчатка, гликоген, инулин, пектиновые вещества, агар-агар, гемицеллюлоза и др. Это высокомолекулярные вещества, состоящие из большого количества (сотен и тысяч) остатков моносахаридов. Полисахариды содержатся в растениях как основные запасные вещества. Клетчатка и пектиновые вещества являются опорным материалом для клетки и тканей растения.

Крахмал [(C₆H₁₀O₎₅)nH₂O]m — типичный резервный полисахарид растений. Состоит из остатков глюкозы, откладывает-ся в виде зерен в клубнях, корнях и зернах злаков. Содержание крахмала в зернах пшеницы достигает 75%, кукурузы — 72, риса — 80, в клубнях картофеля — 12—24%. Крахмал состоит из двух полисахаридов — амилозы и амилопектина, различающихся по химическим и физическим свойствам. Обычно содержание амилозы в крахмале составляет 15-25%, амилопектина — 75-85%.

Под влиянием ферментов происходит постепенное гидролитическое расщепление крахмала с образованием декстринов, мальтозы и конечного продукта гидролиза — глюкозы.

Инулин (C₆H₁₀O₅)n, состоящий из остатков фруктозы, содержится в большом количестве в клубнях земляной груши, георгина, в корнях кок-сагыза. При гидролитическом расщеплении инулина образуется фруктоза.

Пектиновые вещества находятся в плодах (яблони, груши, цитрусовых, винограда), корнеплодах (свеклы, моркови) и соке растений. В основе строения пектиновых веществ лежит цепь остатков молекул α-галактуроновой кислоты, соединенных между собой 1,4-глюкозидными связями:

Пектиновые вещества встречаются в растениях вместе с галактанами и арабанами (пентозанами).

Гемицеллюлоза в значительных количествах встречается в одревесневших частях растений: стержнях початков кукурузы, соломе злаков (до 30%), а также в других частях растений вместе с целлюлозой.

При гидролизе гемицеллюлозы образуются D-галактоза, D-ксилоза, D-арабиноза, уроновые кислоты, D-манноза, D-глюкоза. В зависимости от преобладания в составе гемицеллюлоз тех или иных моносахаров они называются маннанами, галактанами или пентозанами (ксиланами и арабанами).

Источник

Углеводы в растениях

Полезное

Смотреть что такое «Углеводы в растениях» в других словарях:

УГЛЕВОДЫ — сахара, алифатич. полиоксикарбонильные соединения и их многочисл. (в т. ч. полимерные) производные, компоненты всех без исключения живых организмов. У. делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Большинство природных У. производные… … Биологический энциклопедический словарь

УГЛЕВОДЫ — УГЛЕВОДЫ, органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода, причем два последние обычно находятся в том же отношении, как в воде. Это определение, как основанное на чисто формальном признаке, конечно недостаточно и правильнее… … Большая медицинская энциклопедия

УГЛЕВОДЫ — (значение для рыб) органические соединения, необходимые для жизнедеятельности организмов. У. находятся в растениях (до 80% от сухого веса) и животных организмах (2%), являются для них источником энергии и запасным питательным веществом. Зеленые… … Прудовое рыбоводство

Углеводы — Структурная формула лактозы содержащегося в молоке дисахарида Углеводы (сахара, сахариды) органические вещества, содержащие карбонильную гру … Википедия

углеводы — ов; мн. (ед. углевод, а; м.). Органические соединения, состоящие из углерода, кислорода и водорода (необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов). Простые у. (сахара). Сложные у. (клетчатка). Химическая структура углеводов … Энциклопедический словарь

Углеводы — обширная группа органических соединений, входящих в состав всех живых организмов. Первые известные представители этого класса веществ по составу отвечали общей формуле CmH2nOn, то есть углерод + вода (отсюда название); позднее к У. стали… … Большая советская энциклопедия

УГЛЕВОДЫ — (сахара), обширная группа полигидроксикарбо нильных соед., входящих в состав всех живых организмов; к У. относят также мн. производные, получаемые при хим. Mодификации этих соед. путем окисления, восстановления или введения разл. заместителей.… … Химическая энциклопедия

Источник

Углеводы, простые и сложные

Как часто можно услышать про полезные и вредные углеводы, про плохие и хорошие. Кто-то день прожить не может без шоколадки. А кто-то боится съесть лишний банан. Давайте разберёмся, что это такое и как нам всем с этим жить.

Что такое углеводы?

Углеводы – это органические вещества, основной источник энергии для вашего организма. Это один из трёх макронутриентов, жизненно необходимых вам. Два других — белки и жиры.

Функции углеводов в организме человека

В каких продуктах содержатся углеводы

К углеводам относится большинство продуктов питания. Их нет в продуктах животного происхождения (мясо, рыба и морепродукты, яйца и т. д.). Исключением являются молочные продукты, которые содержат молочный сахар-лактозу.

Источники:

Классификация углеводов, простые и сложные

Многие слышали о простых и сложных углеводах, но мало кто знает, чем они различаются, насколько необходимы для вашего здорового существования.

Простые или легкоусвояемые — быстро повышают содержание сахара в крови. Они обладают высоким гликемическим индексом. По этой причине их часто называют быстрыми.

Злоупотребление быстрыми углеводами приводит к следующим последствиям:

Сложные — имеют в составе нерастворимые волокна, например, клетчатку. Они медленно усваиваются, дают длительное насыщение, поэтому и глюкозу в крови повышают постепенно. Имеют низкий гликемический индекс. Благодаря этим свойствам и получили название медленных.

В таблицах указано содержание углеводов в самых распространённых продуктах питания. Из них вы сможете узнать, какие продукты относятся к медленным углеводам, а какие к быстрым. А также определите для себя продукты богатые и бедные углеводами. При планировании рациона — это значимые данные.

Список продуктов

Простые углеводы

Сложные углеводы

Ежедневная потребность в углеводах

Суточная норма будет для каждого человека разной.

В интернете некоторые сайты утверждают, что норма углеводов — 3–5 г на 1 кг веса. В действительности всё сложнее. Норму необходимо рассчитывать для каждого человека индивидуально.

Потребность зависит от пола, возраста, веса, уровня активности и т. д. Кроме того, большое значение имеют ваши цели на данный момент. Например, при похудении и наборе мышечной массы необходимо абсолютно разное количество углеводов в день.

В качестве примера проведены расчёты для мужчины и женщины 30 лет, среднего роста с низкой активностью. Смотрите таблицу ниже.

В случае с набором веса взята средняя активность (3 тренировки в неделю).

Учитывая ваш пол, вес и цель, связанную с весом, можете определить свою потребность в углеводах. Конечно, показатель примерный, но погрешность будет не сильно большой.

Источник