Содержание статьи
Основные функции полисахаридов в организме человека
| Функция | Полисахариды (примеры) | Особенности |
| ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ | Крахмал и гликоген | Накопление углеводов, обеспечение организма энергией. |
| ЗАПАСАЮЩАЯ | Гликоген, крахмал | Откладывание углеводов про запас, находится преимущественно в жировой ткани, формируется в клетках мышц, печени и желудка, отчасти в головном мозге. |
| КОФАКТОРНАЯ | Гепарин и синтетические аналоги | Являются кофакторами ферментативных соединений, отвечают за снижение свертываемости крови. |
| ОПОРНАЯ | Целлюлоза, хондроитинсульфат | Целлюлоза является стеблеобразующей тканью растений, а хондроитинсульфаты выполняют ту же функцию в костной ткани живых организмов. |
| ГИДРООСМОТИЧЕСКАЯ | Кислые гетерополисахариды | Способствуют сохранению влаги и ионов с положительным зарядом в клетках. |
| СТРУКТУРНАЯ | Кислые гетерополисахариды | Выполняют роль цементирующего состава, дополняют собой межклеточное вещество. |
| ЗАЩИТНАЯ | Кислые гетерополисахариды (в том числе мукополисахариды) | Благодаря образованию особого слоя вокруг клеток защищают ткани от различных механических воздействий, внешних вибраций, трения. |
Химические свойства полисахаридов
Полисахариды считают полигликозидами и полиацеталями.
Основные химические свойства полисахаридов:
- Гликозидная связь позволяет моносахаридам образовывать молекулы с другими элементами цепи.
- Процесс гидролиза запускается в кислотной среде при повышенной температуре. По его завершении формируются изначальные моносахариды или их производные. При неполном процессе формируются олигосахариды и дисахариды.
- Обновляющие свойства на низком уровне, стойкость к щелочному воздействию.
- Используются для добычи сложных эфиров.
Перечисленные свойства позволяют использовать полисахариды в различных видах промышленности, при получении новой продукции.
Обратите внимание: Вещества имеют полностью природное возникновение, поэтому получили довольно широкое распространение. Они являются одним из основных участников процессов обмена в организмах.
Физические свойства
В зависимости от разновидности веществ их физические свойства могут отличаться. Большая часть имеет белый цвет, порошкообразную консистенцию, молекулярный вес начинается от 2 млн.
Строение преобладающего большинства – это разветвленные молекулы. Именно эти вещества при контакте с водой увеличиваются в объемах, но не растворяются. Другая группа – линейные молекулы, например амилоза, которые легко растворяются в воде.
Основная классификация полисахаридов
Полисахариды могут разделяться на несколько категорий в зависимости от числа и строения моносахаридов. Их структуру могут составлять минимум 2, максимум 20 моносахаридов.
Структурные единицы полиозов:
| Группа моносахаров | Моносахара |
| Шестиатомные | Глюкоза, Галактоза, Фруктоза |
| Пятиатомные | Арабиноза, Ксилоза |
| Уроновые кислоты | Галактуроновая, Глюкуроновая, Маннуроновая |
Есть еще 2 категории: гомополисахариды, которые состоят из одинаковых углеводных компонентов, гетерополисахариды, в состав которых входят разные звенья углеводов.
Гомополисахариды:
- крахмал,
- гликоген,
- клетчатка,
- хитин,
- декстран
Гетерополисахариды:
- хондроитин-сульфаты,
- гепарин,
- инулин,
- пектины,
- камеди,
- слизи,
- гиалуроновая кислота
Еще одна классификация по форме и виду цепи: разветвленная и линейная.
Существующие виды полисахаридов
Понять, что такое полисахариды, какие функции они выполняют в жизни, можно на примере простых и доступных многим веществ.
Крахмал
Это вещество состоит на 80 % из амилопектина и оставшихся 20 % из амилозы. Добывают его из клубней, зерен, семян, корней. Крахмал – это вещество по типу порошка белого цвета, мягкого и приятного на ощупь, характеризующееся наличием поскрипывания при растирании в руках. При ближайшем рассмотрении можно заметить его зерноподобную структуру, которая при растворении в холодной воде оседает в виде осадков. В теплой воде при монотонном размешивании зерна крахмала увеличиваются в объемах, превращаются в киселеобразный состав.
Это интересно! Хороший гидролиз крахмала обеспечивается при добавлении в H2SO4 и нагревании смеси. В этом случае появляется α-D-глюкоза.
Получают крахмал из картофеля, зерен пшеницы. Строение молекул крахмала спиралеобразное, состоящее из шести моносахаридов. Крахмал, полученный из картофеля, является пищевым продуктом, который нашел широкое применение в кулинарии.
Гликоген
Гликоген – это тот же крахмал, только животного происхождения. Однако у этого аналога структура молекул более разветвленная, имеющая в цепи до 12 звеньев. В биохимии и биологии гликоген именуется «резервным углеводом». Его локализация в клетках живых организмов образует «энергетическое депо». Он добывается из животных клеток при помощи горячего NaOH, затем выпадает в осадок при соединении со спиртом. Гидролиз осуществляется в растворе с серной кислотой.
Клетчатка
Клетчатка по своей сути является целлюлозой растительного происхождения высокой прочности. Наибольшее процентное содержание клетчатки (50–70 %) содержится в сене, древесине, кукурузе.
Это интересно! Волокнистость целлюлозы обеспечивается за счет водородных связей молекул в цепочках, соединяемых в пучок. Они же дают высокую прочность веществу. Целлюлоза является инертным веществом, нерастворимым в нейтральных средах и не взаимодействующим с ферментами пищеварительного тракта.
Некоторым животным, в частности жвачным, целлюлоза необходима как балластный компонент корма. Может участвовать в процессе гидролиза и вступать в реакции для появления сложных эфиров. При взаимодействии с азотной кислотой превращается в сырье, пригодное для добычи целлулоида, разновидностей пороха и твердого топлива для ракет. По большей части древесная целлюлоза используется для производства бумаги.
Гепарин
Гепарин внешне напоминает аморфное вещество порошкового типа белого окраса. Гепарин является антикоагулянтом кислым гликозаминогликаном, содержащим серу. Структура молекул гепарина позволяет ему быть хорошо растворимым в воде веществом, устойчивым к нагреваниям. Выполняет функцию регулятора свертываемости крови, стабилизации уровня холестерина и давления.
В медицине гепарин применяется:
- в качестве профилактического и терапевтического препарата для людей, склонных к тромбоэмболии;
- при проведении операций на сердце и сосудах;
- в лабораториях при сборе анализов крови;
- при переливании крови в качестве натриевой соли.
Пектины
Пектины – это клейкие компоненты, которые используются в качестве кондитерских добавок в производстве продукции. Еще часто их называют желирующими веществами. Обычно используется в виде порошковой формы, гораздо реже в жидком состоянии. Общая формула полисахаридов пектинов, промышленное обозначение Е440. Добывают пектины из фруктового, свекольного или другого жмыха. Они являются прекрасной добавкой для консервирования, способной увеличить срок хранения закупорки. В организм человека пектины попадают вместе с овощами, фруктами, выполняют функцию нормализации обмена веществ и гемодинамики, омоложения, выравнивания бактериального баланса.
Обратите внимание: Регулярное употребление пектиновых препаратов дает 2 положительных эффекта для человеческого организма – это его оздоровление и сжигание жира. При попадании в организм 25 г пектина из яблок сжигается около 300 г жира ежедневно.
Пектины являются составляющим компонентом в косметологии, используются как загуститель в различных кремах, разглаживающих морщины, средствах, тонизирующих кожу, отбеливающих и защищающих от ультрафиолета.
Хитин
Хитин – это компонент, без которого не продержится скелет ракообразных и насекомых. Также его можно найти в клетках пивных дрожжей и различных грибов. Хитин способен в несколько раз увеличить запах продукта и вкус готового блюда, внешне его преобразовать и улучшить. В кулинарии также используется как консервант, входит в состав пищевых добавок.
Хитин используется в медицине благодаря многообразию терапевтических свойств, таких как:
- предотвращение распространения опухолевых клеток;
- защитная функция клеток и тканей от радиации;
- укрепление и повышение защитных сил организма;
- профилактическая мера инсультов, инфарктов;
- увеличение количества бифидобактерий;
- запуск процессов обновления тканей;
- усиление действия препаратов, используемых для снижения свертываемости и разжижения крови.
Использование в различных отраслях
Полисахариды в настоящем XXI веке нашли обширное применение в различных отраслях промышленности, в том числе:
- в пищевой отрасли;
- в химической, фармацевтической сфере, медицине;
- на текстильных фабриках;
- в металлургии;
- на предприятиях по добыче и переработке газа и нефти.
Медицинская сфера и фармакология
Природные полимеры гликаны отличаются несколькими качествами, среди них:
- повышение защитных сил организма, стойкости к различным инфекциям;
- активное противостояние образованию опухолей;
- ускорение процессов регенерации клеток и тканей, ранозаживления;
- исключение или минимизация побочных воздействий лекарственных препаратов.
В медицинской сфере находят следующее применение:
- используются как составляющие вещества специальных препаратов, позволяющих определить в организме человека наличие кандидоза или сальмонеллеза;
- декстраны, которые вырабатываются определенными бактериями, выступают в медицине плазмозаменителями; сульфат декстрана является альтернативой гепарину как антикоагулянт;
- хитин используется в качестве основного компонента и наполнителя различных медикаментов;
- используются как ферментативные средства с длительным действием на основе декстрана с низкой аллергичностью;
- гликаны входят в состав различных паст высокого качества для чистки зубов.
Пищевая промышленность
Особую популярность полисахариды, добытые из бактерий, обрели в изготовлении прозрачных защитных пленок. Они используются для защиты продуктов питания от высыхания, заражения их бактериями и попадания грязи.
Ксантин становится основным участником процесса производства кисломолочной продукции. Экзополисахариды используются для улучшения качества мучных и хлебобулочных изделий, они позволяют увеличивать их объемы и уменьшать зачерствение.
Промышленность и инновации
Различные примеры полисахаридов можно активно использовать в инновационных и промышленных направлениях:
- Принимают активное участие вещества в синтезе ядерного топлива.
- Гликаны, получаемые из определенных видов бактерий, отличаются повышенной степенью вязкости, поэтому часто входят в состав клеящих веществ. Служат прекрасной альтернативой дорогим склеивающим ингредиентам, совершенно не уступая им по качеству.
- Агаразаменители – это участники синтеза веществ для фотопленок.
- Часто на нефтегазоперерабатывающих заводах используются такие продукты, как стабилизаторы и жидкость для очистки различных механизмов для бурения скважин. Они производятся на основе молекул гликанов.
Промышленность не стоит на месте, продолжаются научные исследования для поиска, выявления новых качеств, характеристик и свойств молекул моносахаридов с цепи. Они могут быть полезны для развития инновационной отрасли, микробиологической и биологической сферы.
Гидролиз полисахаридов
При химической реакции взаимодействия полисахаридов с водой образуются производные сложные и простые эфиры. Гидролиз полисахаридов – это довольно распространенный процесс, который используется в различных сферах промышленности, таких как:
- производство этилового спирта;
- добыча молочной кислоты;
- образование лимонной и масляной кислот;
- получение бутанола и других многоатомных спиртов;
- создание ацетона;
- выработка крахмала и глюкозы.
При полном гидролизе осуществляется процесс растворения крахмала, находящегося в составе различных культур, на более простые сахара. Аналогичное действие происходит и с целлюлозой. При неполном гидролизе в результате образуются олигосахариды, в том числе и те, которые могут состоять всего из двух моносахаридов.
Также читайте:
-
Моносахариды
-
Липиды это что такое
-
Катаболизм
-
Эктоморф Мезоморф Эндоморф
