Węglowodany (CH2O)n. Charakterystyka i klasyfikacja węglowodanów, ich rola w życiu roślin. Formy transportu węglowodanów

Plan:

1. Znaczenie węglowodanów. Ogólna charakterystyka.

2. Klasyfikacja węglowodanów.

3. Struktura węglowodanów.

4. Synteza, rozkład i przemiana węglowodanów w roślinie.

5. Dynamika węglowodanów w okresie dojrzewania SOM.

Znaczenie węglowodanów. Ogólna charakterystyka.

Węglowodany są głównym składnikiem odżywczym i głównym materiałem pomocniczym komórek i tkanek roślinnych.

Stanowią do 85-90% całkowitej masy organizmu roślinnego.

Powstaje w procesie fotosyntezy.

Węglowodany zawierają C, H i O.

Przedstawiciele: glukoza С6Н12О6, sacharoza С12Н22О11, fruktoza, ramnoza, skrobia, błonnik, hemicelulozy, substancje pektynowe, agar-agar.

Sacharoza jest węglowodanem syntetyzowanym wyłącznie w organizmie rośliny i odgrywa bardzo ważną rolę w metabolizmie roślin. Sacharoza jest cukrem najłatwiej przyswajalnym przez roślinę. W niektórych roślinach sacharoza może gromadzić się w wyjątkowo dużych ilościach (buraki cukrowe, trzcina cukrowa).

SOM różnią się znacznie składem węglowodanów:

Ziemniaki – większość węglowodanów to skrobia;

Zielony groszek warzywny (zebrany w fazie dojrzałości technicznej) - większość węglowodanów składa się z prawie równych części skrobi i cukrów;

Dojrzałe jabłka - praktycznie nie ma skrobi, a węglowodany są reprezentowane przez glukozę, fruktozę, sacharozę;

Persimmon – glukoza i fruktoza, prawie nie ma sacharozy;

Winogrona – glukoza i fruktoza.

Różny skład węglowodanów w poszczególnych tkankach SOM:

Skórka zawiera substancje błonnikowe i pektynowe (chroniące miąższ owoców przed niekorzystnym działaniem);

Miąższ zawiera skrobię i cukry (glukozę, fruktozę, sacharozę).

Klasyfikacja węglowodanów.

Wszystkie węglowodany dzielą się na dwie grupy - Monosy(monosacharydy) i Poliozy(polisacharydy)

Kilka cząsteczek monosacharydów łączy się ze sobą, uwalniając wodę, tworząc cząsteczkę polisacharydu.

Monosacharydy: Można je uważać za pochodne alkoholi wielowodorotlenowych.

Przedstawiciele: glukoza, fruktoza, galaktoza, mannoza.

Disacharydy: sacharoza (cukier trzcinowy), maltoza (cukier słodowy) i celobioza.

Trisacharydy: Raffinosa i in.

Tetrasacharydy: stachioza itp.

Di-, tri- i tetrasacharydy (do 10 monosacharydów) tworzą grupę Polisacharydy pierwszego rzędu. Wszyscy przedstawiciele tej grupy są łatwo rozpuszczalni w wodzie iw czystej postaci są substancjami krystalicznymi (oligosacharydy).

Oligosacharydy (oligosacharydy) mogą być homo- i heterosacharydami. Sacharoza składa się z glukozy i fruktozy - furanu (heterosugar). Laktoza– galaktoza + glukoza. Maltoza, trehaloza, celobioza – Glukoza + glukoza (homosacharydy) różnią się rozmieszczeniem atomów węgla biorących udział w wiązaniu między cząsteczkami monosacharydów.

Bardziej złożone węglowodany - Polisacharydy drugiego rzędu. Substancje złożone o bardzo dużej masie cząsteczkowej. Albo w ogóle nie rozpuszczają się w wodzie, albo dają lepkie roztwory koloidalne.

Przedstawiciele: śluz, skrobia, dekstryny, glikogen, błonnik, hemicelulozy, substancje pektynowe, inulina, kaloza itp.

Struktura węglowodanów.

Do tej grupy należą monosacharydy zawierające trzy atomy węgla Trioza, z czterema – Tetroz, z pięcioma - Pentoza, sześć - Heksoza i rodzina - Heptoza.

Najważniejsze i najbardziej rozpowszechnione w przyrodzie są pentozy i heksozy.

Monosacharydy, pochodne alkoholi wielowodorotlenowych, zawierają w swojej cząsteczce obok grup alkoholowych –OH, grupę aldehydową lub ketonową.

Triozy:

Praworęczny Leworęczny

Aldehyd D-glicerynowy Aldehyd L-gliceryny

Fruktoza należy do pentoz, glukoza do heksoz.

Ustalono, że w roztworach D-glukoza występuje w trzech wzajemnie przekształcalnych formach, z czego dwie są cykliczne.

Podobne wzajemne konwersje tych trzech form ustalono również dla innych monosacharydów.

Disacharydy:

Polisacharydy:

Mają budowę liniową lub rozgałęzioną, ich cząsteczki polimerowe składają się z monomerów (monosacharydów) połączonych ze sobą długimi łańcuchami.

Synteza, rozkład i przemiana węglowodanów w roślinach.

Synteza.

Podstawowym produktem fotosyntezy jest Kwas fosfoglicerynowy. Przy dalszych przekształceniach daje różne Monosacharydy– glukoza, fruktoza, mannoza i galaktoza (powstają bez udziału światła, w wyniku „ciemnych” reakcji enzymatycznych). Tworzenie heksoz z kwasu fosfoglicerynowego lub aldehydu fosfoglicerynowego (triozy) następuje w wyniku działania enzymu Aldolaza.

Tworzenie glukozy i fruktozy z sorbitolu.

Oprócz monosacharydów w liściach na świetle niezwykle szybko powstają również sacharoza (disacharyd) i skrobia (polisacharyd), ale jest to wtórny proces enzymatycznych przemian wcześniej powstałych monosacharydów (może zachodzić w całkowitej ciemności). Sacharoza jest syntetyzowana z glukozy i fruktozy, a także z innych heksoz. Sacharoza nie jest syntetyzowana z pentoz (arabinozy, ksylozy).

Rozkład.

Większość monosacharydów jest fermentowana przez drożdże.

Oligocukry rozkładają się pod wpływem odpowiednich enzymów oraz podczas hydrolizy (ogrzewania w obecności kwasów).

Polisacharydy drugiego rzędu:

Skrobia(składa się z amylozy i amylopektyny, ich stosunek w skrobi różnych roślin jest inny) - rozkłada się pod działaniem enzymu Glukozeamylaza i podczas hydrolizy do cząsteczek glukozy; Glikogen(podobny).

Błonnik (celuloza)– trawiony wyłącznie u przeżuwaczy przez bakterie zawierające ten enzym Celulaza.

Hemicelulozy hydrolizowane przez kwasy łatwiej niż błonnik.

Interkonwersje.

W roślinach sacharydy niezwykle łatwo ulegają wzajemnemu przekształceniu.

Wzajemne konwersje monosacharydów zachodzą w wyniku działania odpowiednich enzymów, które katalizują reakcje fosforylacji i tworzenia estrów fosforowych cukrów.

Pod działaniem izomerazy monosacharydy przekształcają się w siebie.

W organizmach roślinnych odkryto także enzymy, które katalizują powstawanie estrów fosforowych cukrów i ich wzajemne przemiany.

Skrobia gromadząca się w liściach podczas fotosyntezy może bardzo szybko zostać przekształcona w sacharozę (najważniejszą formę transportu węglowodanów), przepływa w postaci sacharozy do nasion, owoców, bulw, korzeni i cebul, gdzie sacharoza jest ponownie przekształcana w skrobię i inulinę . Amylaza nie bierze w tych procesach żadnego udziału (działają inne enzymy i hydroliza).

Dynamika węglowodanów podczas dojrzewania SOM

1. W okresie dojrzewania na roślinie i przechowywania w większości owoców i warzyw zmniejsza się zawartość skrobi, a wzrasta zawartość cukru.

2. Po osiągnięciu pewnego maksimum poziom cukru również zaczyna spadać.

Zielone banany – ponad 20% skrobi i mniej niż 1% cukru;

W dojrzałych bananach poziom skrobi spada do 1%, a poziom cukru wzrasta do 18%.

Większość cukrów to sacharoza, ale w optymalnej dojrzałości owoców cukry są reprezentowane przez równe części sacharozy, fruktozy i glukozy.

Te same zmiany są charakterystyczne dla jabłek, choć znacznie mniej wyraźne.

Jeżeli podczas dojrzewania na roślinie matecznej ilość cukrów wzrasta z powodu mono- i disacharydów, to podczas ich późniejszego przechowywania następuje wzrost poziomu cukrów, jeśli zostanie zaobserwowany, z powodu monosacharydów. Jednocześnie zmniejsza się ilość disacharydów; pod wpływem enzymów i hydrolizy (pod wpływem kwasów) rozkładają się na monosacharydy, w wyniku czego zwiększa się liczba tych ostatnich.

W owocach i warzywach, które w ogóle nie zawierają skrobi, obserwuje się również wzrost zawartości cukrów podczas przechowywania. Również w owocach zawierających skrobię zawartość cukrów powstających podczas przechowywania przewyższa zawartość skrobi, z której mogą one powstać. Badanie dynamiki różnych frakcji polisacharydowych wykazało, że podczas pozbiorczego dojrzewania owoców zachodzi nie tylko hydroliza skrobi, ale także substancji pektynowych, hemiceluloz, a nawet celuloz.

U Groch warzywny, fasola warzywna i kukurydza cukrowa podczas dojrzewania i przechowywania nie chodzi o przemianę skrobi w cukier, ale wręcz przeciwnie, o przemianę cukrów w skrobię (przy przechowywaniu w temperaturze 0°C procesy przejścia zachodzą wolniej, ale w tej samej kolejności). Kiedy rośliny strączkowe przechowywane są w liściach, czas potrzebny do przekształcenia cukru w ​​skrobię ulega podwojeniu.

W Bulwy ziemniaka Zachodzą zarówno procesy syntezy skrobi z cukrów, jak i procesy przemiany skrobi w cukry.

W miarę wzrostu skrobia gromadzi się w bulwach. Im wyższy stosunek skrobi do cukrów, tym wyższa jakość bulw ziemniaka.

Skrobia przechowywana w temperaturze 0°C zamienia się w cukry, ale ta temperatura jest optymalna, aby zatrzymać rozwój patogennej mikroflory (gnicie ziemniaków).

Gdy temperatura spadnie z 20 do 00C:

Skrobia Þ cukier – zmniejszona o 1/3;

Cukier Þ skrobia – zmniejszona 20-krotnie;

Szybkość spożycia cukru podczas oddychania (cukier Þ CO2 + H2O) zmniejsza się 3-krotnie.

Z tego powodu cukry gromadzą się podczas przechowywania. Ponadto w dzikich formach ziemniaków i w regionach północnych większość cukrów gromadzących się podczas przechowywania to monosacharydy. W naszej strefie podczas przechowywania gromadzi się taka sama ilość mono- i disacharydów.

Aby spożywać bulwy w celach spożywczych i wykorzystywać je na nasiona, należy zmniejszyć zawartość cukru i zwiększyć zawartość skrobi; w tym celu należy utrzymywać bulwy w temperaturze 200°C.

Długotrwałe przechowywanie bulw ziemniaka w temperaturze 0°C powoduje, że czas potrzebny do przekształcenia cukrów w skrobię wydłuża się tak bardzo, że w tym okresie choroby i szkodniki całkowicie atakują bulwy.

Ziemniaki przechowywane w temperaturze 100°C zachowują prawie naturalny poziom skrobi, ale temperatura ta nie pozwala na kontrolę choroby. Dlatego bardziej ekonomiczne jest przechowywanie ziemniaków w temperaturze 40 ° C, w dobrze wentylowanych pomieszczeniach (aktywne warunki wentylacji); bulwy muszą być nienaruszone, suche; aby zapobiec kiełkowaniu i chorobom, potrzebne są dodatkowe środki - chemikalia.

Plastikowy. Węglowodany powstają w roślinach w procesie fotosyntezy i służą jako materiał wyjściowy do syntezy wszystkich innych substancji organicznych;

Strukturalny. Rolę tę pełni celuloza lub błonnik, substancje pektynowe, hemiceluloza;

Składowanie. Zapasowe składniki odżywcze: skrobia, inulina, sacharoza...

Ochronny. Sacharoza jest głównym składnikiem ochronnym roślin zimujących.

Energia. Węglowodany są głównym substratem oddychania. Podczas utleniania 1 g węglowodanów uwalnia się 17 kJ energii.

2.2. Białka (B).

Białka lub białka to związki wielkocząsteczkowe zbudowane z aminokwasów.

Wśród substancji organicznych pod względem ilościowym w roślinach na pierwszym miejscu znajdują się węglowodany i tłuszcze, a nie białka. Ale to B. odgrywają decydującą rolę w metabolizmie.

Funkcje białek w roślinach.

Strukturalny. W cytoplazmie komórek udział białek wynosi 2/3 całkowitej masy. Białka są integralną częścią błon;

Składowanie. Rośliny zawierają mniej białka niż organizmy zwierzęce, ale całkiem sporo. Tak więc w nasionach zbóż - 10-20% suchej masy, w nasionach roślin strączkowych i roślin oleistych - 20-40%;

Energia. Utlenianie 1 g białka daje 17 kJ;

Katalityczny. Enzymy komórkowe pełniące funkcję katalityczną to substancje białkowe;

Transport. Transportują substancje przez membrany;

Ochronny. Białka są jak przeciwciała.

Białka pełnią szereg innych specyficznych funkcji.

2.2.1. Aminokwasy (A),

A to podstawowe jednostki strukturalne, z których zbudowane są cząsteczki wszystkich substancji białkowych. Aminokwasy to pochodne kwasów tłuszczowych lub aromatycznych, zawierające zarówno grupę aminową (-NH2), jak i grupę karboksylową (-COOH). Najbardziej naturalny A. ma wzór ogólny

W przyrodzie jest ich około 200, ale tylko 20, a także dwa amidy, asparagina i glutamina, biorą udział w budowie B. Pozostałe A. nazywane są wolnymi.

U B. obecne są tylko aminokwasy lewoskrętne.

Z właściwości chemicznych A. zauważamy je amfoteryczność. Ze względu na amfoteryczny charakter A. w roztworach wodnych, w zależności od pH roztworu, dysocjacja grup –COOH lub –NH 2 jest tłumiona i A. wykazuje właściwości kwasu lub zasady.

(-) środowisko zasadowe środowisko kwaśne ładunek „+”

H 2 O +R-CH-COO - ← OH- +R-CH-COO- + H+ →R-CH-COOH

H2NH3N+H3N+

Reakcja rozwiązania A., w której obserwuje się równość ładunków „+” i „-”, nazywa się punktem izoelektrycznym (IEP). W IET cząsteczka A jest elektrycznie obojętna i nie porusza się w polu elektrycznym.

W składzie B. znajduje się 20 A. oraz dwa amidy – asparagina i glutamina. Spośród 20 A. 8 jest niezbędnych, ponieważ nie mogą być syntetyzowane w organizmie ludzi i zwierząt, ale są syntetyzowane przez rośliny i mikroorganizmy. Niezbędne aminokwasy obejmują: walinę; lizyna; metionina; treonina; leucyna; izoleucyna; tryptofan; fenyloalanina.

Przedstawiciele A.

Alanina CH3-CH-COOH (6.02)

Cysteina CH2-CH-COOH (5.02)

Asparaginowy COOH-CH 2-CH-COOH (2,97)

kwas |

Glutaminowy COOH-CH 2 -CH 2 -CH-COOH (3,22)

kwas |

Lizyna CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-COOH (9,74)

2.2.2. Skład i ogólne właściwości białek.

Skład pierwiastkowy B. jest dość stały i prawie wszystkie zawierają 50-60% C, 20-24% O, 6-7% H, 15-19% N, a ilość siarki wynosi od 0 do 3% . W bakteriach złożonych fosfor, żelazo, cynk, miedź występują w niewielkich ilościach.....

Właściwości białek.

Amfoteryczny. B. zawierają wolne grupy NH2 i COOH i mogą dysocjować jako kwasy i zasady (patrz przykład A.). Mają IET. Gdy reakcja roztworu jest równa lub bliska IET, białka charakteryzują się skrajną niestabilnością i łatwo wytrącają się z roztworów pod najsłabszymi wpływami zewnętrznymi. Służy do izolowania białek.

Denaturacja. Jest to utrata właściwości biologicznych białka pod wpływem różnych czynników zewnętrznych - wysokiej temperatury, działania kwasów, soli metali ciężkich, alkoholu, acetonu itp. (patrz koloidowe czynniki krzepnięcia). W wyniku narażenia w cząsteczce białka następuje zmiana struktury łańcuchów polipeptydowych, struktura przestrzenna zostaje zakłócona, ale nie następuje rozkład na aminokwasy. Na przykład podczas podgrzewania jaja kurzego białko koaguluje. Jest to nieodwracalna denaturacja; lub całkowicie wysuszone nasiona.

Biologiczna wartość odżywcza białek (BNV). Określa się to na podstawie zawartości niezbędnego A. w B. W tym celu badany B. porównuje się ze standardem B. zatwierdzonym przez FAO (Międzynarodowa Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa). Wynik aminokwasowy każdego niezbędnego aminokwasu jest obliczany i wyrażany jako% zawartość niezbędnego A. w badanym białku (mg) x 100%

Nazywa się te A., których wynik aminokwasowy jest mniejszy niż 100%. ograniczające. W wielu białkach w ogóle nie ma poszczególnych niezbędnych białek. Na przykład w białkach jabłek nie ma tryptofanu; u wielu bakterii roślinnych ograniczającymi są najczęściej cztery niezbędne aminokwasy – lizyna, tryptofan, metionina i treonina. B. które nie zawierają jakiegoś istotnego A. nazywane są wadliwy. Roślinę B. uważa się za gorszą, a zwierzę B. za gorszą. pełnoprawny. Na wytworzenie 1 kg karmy zwierzęcej zużywa się 8-12 kg karmy roślinnej. Na podstawie BOC białka można oszacować: 100% - białka mleka i jaj; pozostałe zwierzęta B – 90-95%; B. rośliny strączkowe – 75-85%; B. rośliny zbożowe - 60-70%.

2.2.3. Struktura białek.

Zgodnie z polipeptydową teorią struktury B. (Danilevsky, Fischer) aminokwasy oddziałują ze sobą, tworząc wiązanie peptydowe - CO-NH-. Tworzą się di-, tri-, pento- i polipeptydy.

Cząsteczka B. jest zbudowana z jednego lub większej liczby wzajemnie połączonych łańcuchów polipeptydowych składających się z reszt aminokwasowych.

CH 3 CH 2 CH CH 3 CH 2 CH

H 2 N-CH-COOH + H 2 N-CH-COOH →H 2 N-CH-CO-NH-CH-COOH + H 2 O

Alanina cysteina alanylocysteina

(dipeptyd)

Struktura B.

Istnieją różne poziomy organizacji cząsteczki białka, a każda cząsteczka ma swoją własną strukturę przestrzenną. Utrata lub zaburzenie tej struktury powoduje zaburzenie pełnionej funkcji (denaturację).

Istnieją różne poziomy organizacji cząsteczki białka.

Struktura pierwotna. Określona przez liczbę i sekwencję aminokwasów w cząsteczce B. Struktura pierwotna jest genetycznie ustalona. Dzięki tej strukturze cząsteczka B. ma kształt nitkowaty. …….

Struktura pierwotna białek homologicznych wykorzystywana jest w szczególności jako kryterium ustalania pokrewieństwa pomiędzy poszczególnymi gatunkami roślin, zwierząt i ludzi.

Struktura wtórna. Jest to helikalna konfiguracja łańcuchów polipeptydowych. Decydującą rolę w jej edukacji należy wodórznajomości...... Jednak pomiędzy poszczególnymi punktami helisy mogą pojawiać się także wiązania dwusiarczkowe (-S-S-), które zakłócają typową strukturę helisy.

Struktura trzeciorzędowa. Jest to jeszcze wyższy poziom organizacji B. Charakteryzuje konfigurację przestrzenną cząsteczki. Dzieje się tak dlatego, że wolne grupy karboksylowe, aminowe, hydroksylowe i inne grupy boczne rodników cząsteczek aminokwasów w łańcuchach polipeptydowych oddziałują ze sobą tworząc wiązania amidowe, estrowe i solne. Dzięki temu łańcuch polipeptydowy, który ma pewną strukturę drugorzędową, ulega dalszemu zwijaniu i upakowaniu oraz uzyskuje specyficzną konfigurację przestrzenną. W jego tworzeniu znaczącą rolę odgrywają także wiązania wodorowe i dwusiarczkowe. Powstaje kulista (kulista) forma białek.

Struktura czwartorzędowa. Powstaje w wyniku połączenia kilku białek o strukturze trzeciorzędowej. Należy zauważyć, że o aktywności funkcjonalnej konkretnego białka decydują wszystkie cztery poziomy jego organizacji.

2.2.4. Klasyfikacja białek.

Ze względu na budowę białka dzielimy na białka, czyli białka proste, zbudowane wyłącznie z reszt aminokwasowych, oraz proteidy, czyli białka złożone, składające się z białka prostego i innego, ściśle z nim związanego związku niebiałkowego. W zależności od charakteru części niebiałkowej, proteidy dzieli się na podgrupy.

Fosfoproteiny - białka łączą się z kwasem fosforowym.

Lipoproteiny - białka łączą się z fosfolipidami i innymi lipidami, na przykład w błonach.

Glikoproteiny – białko łączy się z węglowodanami i ich pochodnymi. Na przykład jako część śluzów roślinnych.

Metaloproteiny – zawierają metale, g.o. pierwiastki śladowe: Fe, Cu, Zn….. Są to głównie enzymy zawierające metale: katalaza, cytochromy itp.

Nukleoproteiny są jedną z najważniejszych podgrup. Tutaj białko łączy się z kwasami nukleinowymi.

Klasyfikacja białek ze względu na rozpuszczalność w różnych rozpuszczalnikach ma ogromne znaczenie praktyczne. Wyróżnia się: frakcja B. według rozpuszczalności:

Albuminy są rozpuszczalne w wodzie. Typowym przedstawicielem jest albumina jaja kurzego, wiele białek to enzymy.

Globuliny to białka rozpuszczalne w słabych roztworach soli obojętnych (4 lub 10% NaCl lub KCl).

Prolaminy - rozpuścić w 70% alkoholu etylowym. Na przykład gliadyny pszenicy i żyta.

Gluteliny - rozpuszczają się w słabych roztworach alkalicznych (0,2-2%).

Histony to niskocząsteczkowe bakterie alkaliczne zawarte w jądrach komórkowych.

Frakcje B. różnią się składem aminokwasowym i biologiczną wartością odżywczą (BNC). Według BPC frakcje ułożone są w kolejności: albuminy › globuliny ≈ gluteliny › prolaminy. Zawartość frakcji zależy od rodzaju rośliny i nie jest taka sama w różnych częściach ziarna. (patrz prywatna biochemia upraw rolnych).

Lipidy (L).

Lipidy to tłuszcze (F) i substancje tłuszczopodobne (lipoidy), które mają podobne właściwości fizykochemiczne, ale różnią się swoją biologiczną rolą w organizmie.

Lipidy ogólnie dzieli się na dwie grupy: tłuszcze i lipidy. Zazwyczaj witaminy rozpuszczalne w tłuszczach są również klasyfikowane jako lipidy.

Węglowodany to grupa substancji organicznych o wzorze ogólnym (CH2O)n, tj. zawierają tylko tlen, węgiel i wodór. Węglowodany mają znacznie prostszą budowę niż białka. Węglowodany dzielą się na 3 duże klasy: monosacharydy, disacharydy i polisacharydy.

Monosacharydy to proste węglowodany, które nie mają struktury polimerowej. Cząsteczki monosacharydów mogą zawierać różną liczbę atomów węgla: 3 (m 434h71fe ryoza), 4 (tetrozy), 5 (pentozy), 6 (heksozy), 7 (heksozy), z czego najczęściej występują triozy, pentozy i heksozy rośliny.

Triozy mają wzór ogólny C3H6O3; Istnieją tylko dwie triozy - aldehyd glicerynowy i dihydroksyaceton. Cukry te są produktami pośrednimi w procesie glikolizy podczas oddychania.

Pentozy mają ogólny wzór C5H10O5. Z pentoz najważniejsze są ryboza i dezoksyryboza, ponieważ wchodzą w skład kwasów nukleinowych: dezoksyrybozy – w DNA, rybozy – w RNA, a także kilku innych ważnych substancji – NAD, NADP, FAD i ATP.

Heksozy mają ogólny wzór C6H12O6. Spośród heksoz występujących w roślinach najczęściej występuje glukoza i w mniejszym stopniu fruktoza. Glukoza i fruktoza pełnią w komórce różne ważne funkcje. Służą jako źródło energii dla komórki, która jest uwalniana podczas utleniania podczas oddychania. Najpopularniejszy disacharyd, sacharoza, powstaje z glukozy i fruktozy. Glukoza służy jako monomer do tworzenia najpowszechniejszych polisacharydów roślinnych - skrobi i glukozy. W soczystych owocach glukoza i fruktoza pełnią rolę substancji rezerwowych.

Disacharydy to cukry, których cząsteczki powstają z 2 cząsteczek monosacharydów w wyniku reakcji kondensacji, tj. połączenie cząsteczek monosacharydów z uwolnieniem wody. Na przykład cząsteczka disacharydu sacharozy składa się z reszty glukozy i reszty fruktozy:

С6Н12О6 + С6Н12О6 → С12Н22О11 + Н2О

Sacharoza ma ciekawą właściwość: jest tak samo rozpuszczalna w wodzie jak glukoza, ale chemicznie znacznie mniej aktywna. Dlatego węglowodany transportowane są przez łyko właśnie w postaci sacharozy: dzięki dużej rozpuszczalności może być transportowany w postaci dość stężonego roztworu, a dzięki swojej obojętności chemicznej nie wchodzi w żadne reakcje wzdłuż sposób. W niektórych roślinach sacharoza służy jako substancja rezerwowa - na przykład w marchwi, burakach cukrowych i trzcinie cukrowej.

Polisacharydy to polimery powstałe w wyniku kondensacji wielu cząsteczek monosacharydów. W roślinach polisacharydy pełnią 2 funkcje - strukturalną i magazynującą.

1. Polisacharydy strukturalne – Polisacharydy są wygodne w użyciu jako substancje strukturalne z 2 powodów:

Mają długie, mocne cząsteczki

Polisacharydy są chemicznie nieaktywne, dlatego utworzone z nich struktury są odporne na różne wpływy zewnętrzne.

Istnieją 2 główne typy polisacharydów strukturalnych – celuloza i hemicelulozy. Celuloza powstaje z reszt β-glukozy; ma bardzo długie, rozgałęzione cząsteczki, które są nierozpuszczalne w wodzie i odporne na różne wpływy chemiczne. Celuloza zawarta jest w ścianie komórkowej i pełni w niej rolę sztywnego, mocnego wzmocnienia. Hemicelulozy powstają z reszt różnych monosacharydów - arabinozy, mannozy, ksylozy itp. Hemicelulozy są częścią macierzy ściany komórkowej.

2. Polisacharydy rezerwowe – polisacharydy są wygodne w użyciu jako substancje rezerwowe z 2 powodów:

Duży rozmiar cząsteczek polisacharydów sprawia, że ​​są one nierozpuszczalne w wodzie, co oznacza, że ​​nie mają działania chemicznego ani osmotycznego na komórkę;

Polisacharydy łatwo przekształcają się w monosacharydy w wyniku hydrolizy

Głównym magazynującym polisacharydem w roślinach jest skrobia. Skrobia jest polimerem α-glukozy. Ściśle mówiąc, skrobia jest mieszaniną 2 polisacharydów: amylozy, która ma cząsteczki liniowe i amylopektyny, która ma rozgałęzione cząsteczki. W razie potrzeby skrobia łatwo ulega hydrolizie do glukozy. To skrobia jest substancją rezerwową w większości roślin - zbożach, kukurydzy, ziemniakach itp. W komórkach skrobia zawarta jest w postaci ziaren skrobi w chloroplastach lub cytoplazmie.

Węglowodany w roślinach podzielone na dwie duże grupy: proste węglowodany, niezdolne do hydrolizy (monosacharydy) oraz węglowodany złożone hydrolizowane do prostych (polisacharydów).

Proste węglowodany

Węglowodany proste swoją nazwę zawdzięczają temu, że na początku rozwoju chemii węglowodanów uważano, że składają się one z atomów węgla i wody. Spośród węglowodanów prostych rośliny jagodowe zawierają najwięcej:

• glukoza,
• sacharoza,
• fruktoza.

Glukoza

U osób dojrzałych jest ich szczególnie dużo glukoza, dlatego często się go nazywa cukier winogronowy. Dojrzałe winogrona zawierają dużo glukozy. Występuje w różnych ilościach we wszystkich jagodach, dlatego jest najpowszechniejszym monosacharydem. Będąc jednym z głównych źródeł energii, glukoza pełni w organizmie człowieka bardzo ważne funkcje, a dla mózgu i tkanki nerwowej takie źródło jest jedyne (więcej szczegółów:).

Fruktoza

Fruktoza również szeroko rozpowszechniony w przyrodzie. Występuje szczególnie w dużych ilościach w owoce.
Fruktoza w jabłkach. W organizmie człowieka fruktoza łatwo ulega przemianie w glukozę, a także jest włączana bezpośrednio w metabolizm, omijając proces przemiany w glukozę. Część fruktozy jest przetwarzana w organizmie bez insuliny (więcej szczegółów:).

Sacharoza

Sacharoza(cukier z buraków lub trzciny cukrowej) jest ważnym elementem diety i składa się z cząsteczek fruktozy i glukozy. Około 27% sacharozy znajduje się w korzeniach buraków cukrowych i około 20% w łodygach trzciny cukrowej.
Burak cukrowy. Sacharozę można łatwo hydrolizować w rozcieńczonych kwasach, rozkładając się na glukozę i fruktozę. Ta mieszanina fruktozy i glukozy nazywana jest cukrem inwertowanym. Za pomocą enzymu sacharozy lub inwertazy enzymatyczny rozkład sacharozy zachodzi w jelitach ludzi i zwierząt, a także gdy powstaje w ciele pszczół. Na przykład miód pszczeli składa się z 97–99% cukru inwertowanego. Sacharoza jest zawarta we wszystkich jagodach.

Polisacharydy

Najważniejsze polisacharydy rośliny to:

• skrobia,
• celuloza (włókno),
• substancje pektynowe.

Skrobia

Skrobia jest rezerwowym polisacharydem roślin. Odkłada się w postaci ziaren w bulwach i korzeniach, w ziarnach zbóż, występuje także w wielu niedojrzałych owocach itp. Kiedy owoce dojrzewają, skrobia rozkłada się na glukozę. Na tej właściwości opiera się chemiczna metoda określania stopnia dojrzałości owoców. Bulwy zawierają od 12 do 24% skrobi.
Skrobia jest bogatym źródłem energii, ma właściwości otulające i jest szeroko stosowany w przemyśle spożywczym i medycynie.

Celuloza

Z celuloza składają się głównie z błon komórkowych roślin. Jest to polisacharyd strukturalny. Drewno zawiera 50% celulozy, włókna bawełniane - do 90%. Watę można uznać za prawie czystą celulozę. Cząsteczka celulozy zawiera do 10 000 reszt glukozy. Błonnik, czyli celuloza, nie jest rozkładany przez enzymy w przewodzie pokarmowym człowieka, ale dzięki swojej szorstkiej strukturze działa jako aktywator funkcji motorycznych żołądka i jelit oraz reguluje pracę tych narządów, zapewnia terminowe i rytmiczne uwalnianie toksyn z organizmu.

Substancje pektynowe (pektyny)

Z natury chemicznej substancje pektynowe zaliczane do węglowodanów złożonych. Tak więc podczas leczenia chorób przewodu pokarmowego normalizują skład mikroflory jelitowej i perystaltykę jelit. Pektyny działają antybakteryjnie. Z wieloma metalami (ołów, wapń, stront, kobalt itp.) mogą tworzyć nierozpuszczalne złożone związki, które nie są trawione i wydalane z organizmu. Ze względu na zdolność wiązania metali radioaktywnych i ciężkich w organizmie, pektyny są produktami chroniącymi przed promieniowaniem i detoksykującymi w żywieniu człowieka. Neutralizują toksyczne substancje powstałe w jelitach w wyniku procesu rozkładu i działania mikroflory.
Pektyny w owocach. Pektyny mają również działanie przeciwmiażdżycowe. Bogaty w pektyny agrest, aronia, czerwone porzeczki, jabłka, żurawina, berberys, owoce cytrusowe(skórka owocowa).