какие углеводы содержатся в клетках растений
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)
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
Углеводы
теория по биологии 🌿 цитология
Углеводы – органические вещества клетки, иначе называемые «сахаридами». В животных клетках содержание сахаридов может быть от 1% до 5%, а в некоторых растительных
Классификация углеводов
Моносахариды
Название «моносахариды» происходит от др.-греч. μόνος ‘единственный’, лат. saccharum ‘сахар’. Именно из моносахаридов составляются более сложные соединения углеводов. Моносахариды имеют следующие физические свойства: бесцветные кристаллы, легко растворимы в воде, имеют сладковатый вкус.
К моносахаридам относятся жизненно важные для всех живых организмов соединения: рибоза, дезоксирибоза, галактоза,
Рибоза входит в состав
Дезоксирибоза входит в состав
Глюкоза является основой для таких полисахаридов как крахмал,
Галактоза – мономер лактозы, он же молочный сахар.
Фруктоза встречается даже в свободном виде в растениях, конечно же, не только в фруктах, как можно подумать из их названия. Фруктоза входит в состав сахарозы.
Олигосахариды и дисахариды
Физические свойства: большинство имеют сладковатый вкус и хорошо растворяются в воде.
Наиболее известными и распространенными из олигосахаридов являются гетеросахариды лактоза и сахароза – тростниковый сахар, а солодовый сахар – мальтоза относится к подгруппе дисахаридов.
Полисахариды
К полисахаридам относятся следующие распространенные соединения: крахмал, гликоген, целлюлоза,
Схема строения углеводов
Функции углеводов
Как уже было сказано выше, в крахмальных зернах запасается энергия в растительных клетках, а в виде гликогена – в животных организмах. Кроме того, самый главный источник энергии – АТФ включает в себя моносахарид рибозу.
2. Строительная функция
Хитин и целлюлоза – наиболее наглядные представители углеводов, выполняющих строительную функцию. Целлюлоза является основой для клеточной стенки растений, а хитин – для покрова членистоногих. Данные углеводы не растворяются в воде, что подтверждает правило, которое гласит: чем длиннее цепь мономеров – тем менее растворяемое в воде соединение.
3. Защитная функция
Жесткие хитиновые покровы и оболочку из целлюлозы можно считать защитными механизмами организмов. Кроме того, некоторые растения выделяют при повреждении ствола смолы, которые препятствуют попаданию болезнетворных микроорганизмов в рану, предотвращая тем самым заражения. Такие смолы называются «камедь».
Задание EB10501 Установите соответствие между особенностями молекул углеводов и их видами:
| ОСОБЕННОСТИ | ВИДЫ |
В) растворимы в воде Г) не растворимы в воде Д) входят в состав клеточных стенок растений Е) входят в состав клеточного сока растений |
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
Пройдемся по ответам:
Глюкоза — мономер, а целлюлоза — полимер. Это нужно учить.
Растворимость в воде. Сахар прекрасно растворяется в воде. Глюкоза растворима.
Растворима ли целлюлоза? Если бы это было так, до деревья и другие растения буквально бы таяли от дождя. Целлюлоза не растворяется в воде.
Целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, а глюкоза- клеточного сока. Если подумать о деревьях, то те, кто пили березовый сок непосредственно от березы должны узнать: это из-за глюкозы он такой сладенький.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Задание EB11693 Установите соответствие между классами органических веществ и выполняемыми ими функциями в клетке.
| ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВА | ВЕЩЕСТВА |
A) запасание энергии B) хранение генетической информации Д) входит в состав клеточных стенок и мембран Е) реализация генетической информации (синтез белка) 2) нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) |
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
Для начала вспомним какие вообще есть классы органических веществ в клетке.
Рассмотрим углеводы в растениях, которые, как и жиры, органические кислоты и дубильные вещества имеют важное значение, и постоянно встречаются как в вегетативных органах, так и в органах размножения.