Гликоген– основният енергиен резерв на хората и животните.Особено изобилен е в черния дроб (до 10%) и мускулите (до 4% от сухото тегло). Също така се състои от амилопектин, само молекулата е по-компактна, т.к има по-разклонена структура. n – формулата е подобна на формулата на нишестето. Г-н 10 5 – 10 8 Да

Нишестето и гликогенът по време на киселинна хидролиза се разпадат първо на декстрини, след това на дизахариди - малтоза и изомалтоза, след това на два гликогена.

Целулоза (фибри ) е структурен полизахарид от растителен произход, състоящ се от ß - D - глюкопиранозни остатъци, свързани с 1"4 гликолизидна връзка. Mr = 1-2 милиона Да. Не се усвоява в човешкото и животинското тяло; защото няма ензим ß-глюкозидаза. При наличие на оптимално количество целулоза в храната се образуват изпражнения.

Въглехидратен метаболизъм

Състои се от

1) разграждането на полизахаридите в стомашно-чревния тракт до монозахариди, които се абсорбират от червата в кръвта;

2) синтез и разграждане на гликоген в тъканите;

3) анаеробно и аеробно разграждане на glk;

4) взаимно превръщане на хексози;

5) аеробен метаболизъм на PVC;

6) глюконеогенеза - синтез на glk от невъглехидратни компоненти - PVK, глицерол лактат, AA и други източници.

Основният метаболит в метаболизма на въглехидратите е глюкозата.

Неговите източници: 1) хранителни въглехидрати

2) гликоген

3) PVK, AK, glts и др.

Смилане на въглехидрати (нишесте).

1. Устна кухина.Слюнката съдържа амилаза α, ß, γ (те се различават по крайните продукти на ензимното им действие).

α-амилазата е ендоамилаза, която действа върху 1-4 вътрешни връзки на полис.

ß- и γ-амилази - това са екзоамилази - разцепват крайните 1"4 връзки

ß-амилаза – дизахарид малтоза;

γ амилаза – крайни glk остатъци един след друг.

Слюнчената амилаза е представена само от α-амилаза, така че резултатът от нейното действие е големи фрагменти от гликоген и нишесте - декстрини и малко количество малтоза.

2. Стомах. След това храната, повече или по-малко навлажнена със слюнка, навлиза в стомаха. В резултат на киселинната среда на стомаха (pH 1,5 - 2,5), слюнчената α-амилаза се инактивира. В дълбоките слоеве на хранителния болус действието на амилазата продължава и настъпва разграждането на полизахаридите с образуването на декстрини и малтоза. В самия стомах няма разпад на U, т.к Тук няма специфични ензими.

3. Основният етап на разграждане на U настъпва в дванадесетопръстника.

Секретира се в чревния лумен панкреатична α-амилаза(pH – 7). Панкреатичната амилаза разцепва само 1"4 гликозидни връзки. Но, както е известно, молекулата на гликогена е разклонена. В точките на разклоняване на 1"6 гликозидната връзка тя се влияе от специфични фактори: (глюкоза) олиго-1,6-глюкозидазаи (нишесте) a мило-1,6-глюкозидаза. В червата под въздействието на тези 3 фосфорни съединения U се разгражда до дизахариди (малтоза и др.). Тези ензими не засягат връзките в дизахаридите. За тези цели червата имат свои собствени ензими: името им е дизахарид корен + аза: малтаза, сукраза и др. В резултат на сумарното въздействие на тези Е се образува смес от монозахариди - gl, галактоза, фруктоза. По-голямата част е глюкоза.

4. Усвояване на глюкозавъзниква поради активен транспорт с Na +. Glc + Na + образува комплекс, който влиза в клетката, тук комплексът се разпада, Na + се екскретира навън. Други монозахариди се абсорбират дифузно (т.е. по концентрационен градиент). Повечето от glac (> 50%), идващ от чревния лумен, навлиза в черния дроб с кръвта на порталната вена; останалата част от glac се транспортира чрез общия кръвен поток до други тъкани. Концентрацията на глюкоза в кръвта обикновено се поддържа на постоянно ниво и е 3,33 – 5,55 µmol/l, което съответства на 80-100 mg на 100 ml. кръв. Транспортът на glk в клетките е улеснена дифузия, но в много клетки регулиранипанкреатичен хормон инсулинм (изключение правят мозъкът и черният дроб - тук съдържанието на глюкоза е правопропорционално на концентрацията на глюкоза в кръвта). Действието на инсулина води до движение на транспортните протеини от цитозола към плазмената мембрана. След това, с помощта на тези протеини, glk се транспортира постепенно в клетката. концентрация. Инсулин т.о. повишава пропускливостта на клетъчната мембрана за глюкокортикоиди.

Целулозата или фибрите са най-разпространеният полизахарид в растителния свят. Съдържанието на целулоза в дървесината е 50-70%, в памука - 98%. Основната структурна единица са - остатъците д- глюкопиранози, свързани с 1,4-гликозидни връзки. Макромолекулите нямат разклонения и съдържат от 2500 до 12 000 глюкозни остатъка.

Макромолекулите имат линейна структура, която се дължи на конфигурацията на аномерния въглероден атом (в  форма); Допълнителна стабилност се дава на линейните молекули чрез водородни връзки във веригата (между кислородния атом на пиранозния пръстен и хидроксо групата на втория въглероден атом).

Макромолекулите са разположени успоредно една на друга и са свързани помежду си чрез междумолекулни водородни връзки, образувайки влакна. В тази връзка целулозата има висока механична якост и служи като материал за изграждане на стените на растителните клетки.

Целулозата не се разтваря във вода и набъбва само в алкални разтвори. Не се разгражда от обикновените ензими на стомашно-чревния тракт, но е необходимо баластно вещество. Стомахът на преживните животни (крави, овце) съдържа микроорганизми, които разграждат целулозата, така че преживните могат да ядат храни, съдържащи целулоза.

Целулозата се използва широко в производството на етанол, изкуствени влакна, фотографски филми и експлозиви.

Когато целулозата се хидролизира с воден разтвор на сярна киселина, се получава воден разтвор на глюкоза, който след отстраняване на сулфатните йони се използва за получаване на етилов алкохол чрез алкохолна ферментация (глава 7.1.3).

Изкуствените влакна на основата на целулоза са предимно вискозни влакна. Те се образуват от концентриран разтвор на натриева сол на целулозен ксантогенат. Реакционната схема за образуване на целулозен ксантогенат може грубо да бъде представена, както следва:

х= 0,450,65

целофане филм, образуван от алкални разтвори на целулозен ксантогенат. Нетоксичен е и се използва като опаковъчен материал за мазни месни и млечни продукти, плодове, сладкарски изделия и др. В медицината целофанът е имплантируем материал.

Етроли- Това са пластмаси от целулозен етер. Най-важният сред тях е целулоидът, чиято основа е целулозен нитрат ( колоксилин) с ниска степен на естерификация ( х= 1,5  2,5) [ ° С 6 з 7 О 2 (ОХ) 3- х (ОНО 2 ) х] н . Други етроли включват пластмаси на базата на ацетат, ацетобутират, целулозен ацетопропионат и етилцелулоза. Етролите се използват в производството на тръби за изпомпване на природен газ, части за автомобили, самолети, телефонни апарати, радио и телевизионни приемници, медицински инструменти и др.

Пироксилини- целулозни нитрати с висока степен на естерификация ( х= 2  3). Пироксилините и колоксилините също се използват при производството на бездимен барутен динамит и други експлозиви.

7.3.2. Амилоза и амилопектин

Амилозата и амилопектинът са полизахариди, открити в грудките, корените и семената на растенията под формата на смес, т.нар. нишесте.

Амилозата е неразклонена макромолекула, чиито структурни единици са  остатъци, д- глюкопиранози, свързани с 1,4-гликозидни връзки. Макромолекулите съдържат от 200 до 1000 глюкозни остатъка. В космоса макромолекулите са навити в спирала:

За всяко завъртане на спиралата има 6 монозахаридни единици. Спиралата има приблизително 50 навивки.

Много характерно свойство на нишестето е цветната му реакция с йода – появата на интензивен син цвят. Предполага се, че появата на цвят се дължи на специфично донорно-акцепторно взаимодействие между хидроксилни групи и йодни молекули поради включването на йод във вътрешния канал на спиралата на макромолекулата на амилозата.

Макромолекулата на амилопектина също е изградена от  остатъци, д- глюкопираноза, но е разклонена. В точките на разклоняване глюкозният остатък образува не само 1,4-, но и 1,6-гликозидни връзки:

Между точките на разклоняване има 20 до 25 глюкозни остатъка. Общият брой на монозахаридните единици в макромолекулата на амилопектина достига 6000 или повече.

Нишестето обикновено съдържа до 10-20% свързана вода. Когато нишестето се нагрява бързо, настъпва хидролитично разцепване на макромолекулите с образуването на по-къси молекулни вериги. Продуктът от това хидролитично разграждане на нишестето се нарича декстрини. За разлика от целулозата нишестето набъбва във вода и образува вискозни разтвори (гелове), които се наричат паста.

Хидролизата на нишестето в храносмилателния тракт на човека се извършва под действието на ензими, които разграждат 1,4- и 1,6-гликозидните връзки.

Нишестето се използва широко в различни индустрии. От него при ензимни процеси се получават етанол, бутанол-1, млечна и лимонена киселини.

Фигурата дава представа за някои свойства полизахариди. Тези съединения служат предимно като резерви от хранителни вещества и енергия (напр. нишесте и гликоген) и се използват също като строителни материали (напр. целулоза).

полизахаридиудобни като резервни вещества поради редица причини: големият размер на молекулите ги прави практически неразтворими във вода и следователно нямат никакви осмотични или химични ефекти върху клетката; техните вериги могат да бъдат компактно навити; ако е необходимо, те лесно могат да бъдат превърнати в захари чрез хидролиза.

полизахариди, както вече споменахме, са полимери, изградени от монозахариди.

нишесте. Амилоза. Амилопектин.

нишесте- алфа-глюкозен полимер. В растенията нишестето служи като основен резерв за гориво. Животните нямат нишесте; в тялото им неговата функция се изпълнява от гликоген. Нишестето може лесно да се разгради отново до глюкоза, която се използва в процеса на дишане.

В покълващите семена също се синтезира глюкоза целулозаи други материали, необходими за растежа.

Молекули нишестесе състои от два компонента - амилозаИ амилопектин. В линейните амилозни вериги няколко хиляди глюкозни остатъци са свързани с 1,4-връзки, което им позволява да се превърнат в спирала в по-компактна форма.

При разклонения полизахаридкомпактността на амилопектина се осигурява от интензивно разклоняване на веригата поради образуването на 1,6-гликозидни връзки. Амилопектинът съдържа приблизително два пъти повече глюкозни единици от амилозата.

С разтвор на йод във водна суспензия на калиев йодид (KI). амилозадава тъмно син цвят, а амилопектиновата суспензия дава червено-виолетов цвят. На това се основава тестът за нишесте.

нишестесъхранявани в клетките под формата на така наречените нишестени зърна. Те могат да се видят предимно в хлоропластите, но също и в органи, където се съхраняват хранителни вещества, като картофени клубени или семена от зърнени и бобови растения.

Нишестени зърнаимат слоеста структура и се различават както по форма, така и по размер при различните видове растения.

Въведение

Нишестето е най-важният представител на естествените въглехидрати, синтезиран в растенията и основен източник на енергия за човешкия организъм.

От древни времена нишестето се използва широко в медицината. В медицинската практика се използва като обвиващо средство при възпалителни и язвени лезии на лигавицата на стомаха и червата. В аналитичната и фармацевтичната химия е основният индикатор за йод. Във фармацевтичната технология нишестето се използва като пълнител, свързващо вещество и разпрашаващ агент.

Целта на курсовата работа е да се проучи структурата на нишестето, неговите физикохимични свойства, производство и използване в различни сфери на живота, включително медицина и фармация.

В нашата страна единственият научен център на производството на нишесте в Русия е Всеруският научноизследователски институт за нишестени продукти (VNIIK) в Московска област. Основната задача на института е разработването на най-новите технологии за производство на нишесте от картофи и зърнени суровини (царевица, пшеница, сорго, ръж, ечемик и др.), Модифицирани нишестета, меласа, глюкоза, глюкозо-фруктозен сироп, протеин -безплатни диетични продукти, както и дизайнерско оборудване за производството на нишесте. Всеруският научноизследователски институт за нишестени продукти извършва пълната гама от работа от научни изследвания до разработване на производство.

Обща информация за нишестето

Полизахаридите са полимери на въглехидрати, състоящи се от много (от десетки до няколко хиляди) монозахаридни единици. Много полизахариди съдържат молекула глюкоза като мономер. Те се синтезират от растенията, животните и хората като източник на хранителни вещества и енергия.

Растенията съхраняват глюкозата под формата на нишесте. Отлага се главно в клубените и ендосперма на семената под формата на зърна. Растенията, носещи нишесте, условно се разделят на 2 групи: растения от семейство житни и растения от други семейства. Като индустриален продукт нишестето се произвежда от пшеница (Triticum vulgare L.), царевица (Zea mays L.) и ориз (Oryza sativum L.). Сред растенията от други семейства индустриалното растение, носещо нишесте, е картофът (Solanum tuberosum L.).

Структурата на нишестето

Амилоза и амилопектин

нишесте амилоза амилопектин химия

Нишестето се състои от два вида молекули, амилоза (средно 20-30%) и амилопектин (средно 70-80%). И двата вида са полимери, съдържащи b-D-глюкоза като мономер. Тези съединения са противоположни по природа: амилозата има по-ниско молекулно тегло и по-голям обем, докато молекулите на амилопектин са по-тежки, но по-компактни.

Амилозата (фиг. 1, фиг. 2) се състои от 500-20 000 мономера, свързани с 6-1,4 връзки и образуващи дълги вериги, често образуващи лява спирала.

Фигура 1. Част от структурната молекула на амилозата

Фигура 2. Част от амилозната верига (3-D изображение)

В амилопектина (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) мономерите също са свързани с 6-1,4 връзки, а също така, приблизително на всеки 20 остатъка, с 6-1,6 връзки, образувайки точки на разклонение.

Фигура 3. Структурна молекула на амилопектин

Фигура 4. Част от структурната молекула на аминопектина

Фигура 5. Модел на разклонената структура на амилопектина.

Мономери, свързани с b(1>4)-гликозидни връзки

Разклонителни точки. Мономери, свързани с b(1>6)-гликозидни връзки

Различните клонове на молекулата на амилопектина се класифицират като A, B и C вериги. A-веригите са най-късите и са свързани само с B-вериги, които могат да бъдат свързани както с A-вериги, така и с други B-вериги. Съотношението на А и В веригите за повечето нишестета варира от 1:1 до 1,5:1.

В хлоропластите на светлина се отлагат зърна от асимилаторно (първично) нишесте, които се образуват с излишък от захари - продукти на фотосинтезата. Образуването на осмотично неактивно нишесте предотвратява повишаването на осмотичното налягане в хлоропласта. През нощта, когато не се извършва фотосинтеза, асимилираното нишесте се хидролизира до захари с помощта на ензими и се транспортира до други части на растението. Резервното (вторично) нишесте се отлага в амилопласти (специален вид левкопласт) на клетки от различни растителни органи (корени, подземни издънки, семена) от захари, изтичащи от фотосинтезиращи клетки. Ако е необходимо, нишестето за съхранение също се превръща в захари.