Амилаза и Амилопектин – две фракции крахмала

 

Относительная молекулярная масса <5·10⁵.

Амилопектин в отличие от амилазы имеет разветвленное строение. Подавляющее большинство остатков α-глюкозы связаны α-1,4-гликозидными связями. Разветвление молекулы амилопектина возможно за счет взаимодействия гликозидных гидроксилов одной амилазной цепочки со спиртовым гидроксилом при С₆ какого-то из промежуточных звеньев другой цепочки (α-1,6-гликозидная связь).

Химические свойства полисахаридов:

 

1. Гидролиз (идет ступенчато).

2. Качественная реакция на крахмал.

Молекулы амилазы образуют спираль и молекула йода встраивается внутри спирали.

 

Так как в молекуле амилазы имеются в каждом звене по 3 свободных гидроксила у 2, 3, 6 атомов углерода, то, следовательно, для крахмала характерны реакции как для многоатомных спиртов, так и просто спиртов – образование сложных и простых эфиров. Качественную реакцию на многоатомные спирты с Cu(OH)₂ крахмал не даст.

Целлюлоза.

Целлюлоза (клетчатка) – главная составная часть растительной клетки. Практически всю целлюлозу содержат растения (а также некоторые грибы и беспозвоночные). Чистая целлюлоза – белое волокнистое вещество, состоящее из остатков β-глюкозы, которые соединяются в макромолекулы. за счет β-1, 4-гликозидных связей. Цепочка целлюлозы содержит около 10⁴ остатков β-глюкозы.

 

Из каждой цепи целлюлозы выступает множество групп ОН. Эти группы направлены во все стороны и образуют многочисленные водородные связи между цепями, что обеспечивает жесткое поперечное сшивание всех цепей. Цепи, в свою очередь, объединяются друг с другом, образуя пучки – микрофибриллы. Прочность на разрыв такой структуры чрезвычайно велика.

Микрофибриллы, расположенные слоями, погружены в цементирующий матрикс, состоящий из других полисахаридов. При всей прочности эти слои легко пропускают воду и растворенные в ней вещества, обуславливая это весьма важное для растительных клеток свойство. Фермент, способствующий расщеплению целлюлозы, крайне редко встречается в природе, поэтому большинство животных и человек не могут использовать целлюлозу в пищу. Только жвачные животные и жуки-короеды имеют этот фермент.

В экологическом плане чрезвычайное обилие целлюлозы на Земле (она – самое распространенное на нашей планете органическое вещество) и сравнительно медленный ее распад в приводит к тому, что большое количество углерода остается «запертым» в целлюлозе и не участвует в его круговороте.

Химические свойства целлюлозы:

 

1. Так же как и крахмал, целлюлоза способна гидролизоваться (ступенчато), и конечным продуктом гидролиза является целлобиоза. Целлобиоза затем гидролизуется до β-глюкозы.

Так как в каждом звене молекулы целлюлозы имеются три спиртовых гидроксила (2, 3, 6), следовательно, эти спиртовые гидроксилы могут давать реакции с различными веществами.

2. С азотной кислотой.

3. С уксусной кислотой.

4. Горение.

5. Термическое разложение без доступа воздуха.

Хитин.

 

Отличие в строении хитина от строения целлюлозы в том, что в каждом звене при втором атоме вместо гидроксила находится группа, представляющая собой остаток амида уксусной кислоты.

Липиды.

Липиды представляют собой большую группу природных соединений, в которые входят разнообразные по химическому строению вещества, общим свойством которых является их гидрофобность (нерастворимость в воде; они хорошо растворяются в органических неполярных растворителях: эфире, бензоле, хлороформе).

Липиды, в отличие от белков и полисахаридов, не являются полимерами, однако их молекулы велики благодаря тому, что вещества, которые входят в их состав, имеют высокую молекулярную массу. Этот высшие жирные кислоты и высшие спирты.

Все липиды можно классифицироватьна две большие группы: омыляемые (простые и сложные) и неомыляемые (терпены, стероиды, простогландины). Из простых омыляемых липидов при гидролизе получают спирты и высшие жирные кислоты, а из сложных – спирты, высшие жирные кислоты и другие вещества.

Липиды (омыляемые)
Простые	Сложные
Жиры	Воска	Церамиды	Фосфолипиды	Сфинголипиды	Гликолипиды

В омыляемых липидах содержится сложноэфирная связь, которая при гидролизе разрывается, что приводит к образованию спирта и кислоты, которые были предшественниками этой сложной связи.

Неомыляемые липиды сложноэфирной связи не имеют.

Жиры – сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот.

Если R₁ – остаток пальмитиновой кислоты (C₁₅H₃₁COOH), R₂ – остаток стеариновой кислоты (С₁₇H₃₅COOH), R₃ – остаток алииновой кислоты (C₈H₁₇CH=CHC₇H₁₄COOH), то тогда такой жир называется α-пальметил-β-стеарил-α₁-алиил-глицерин.

Высшие жирные кислоты содержат, как правило, четное число атомов углерода (12-18). Это связано с тем, что биосинтез этих жирных кислот строится из двууглеродных фрагментов.

Воска представляют собой сложные эфиры длиноцепных карбоновых кислот и также длиноцепных спиртов.

Поскольку воска представляют собой обычно смеси веществ, то они не имеют постоянной температуры плавления и при нагревании расмягчаются медленно, как все аморфные вещества.

Аналогичными свойствами обладают парафины.

 

Кроме глицерина и длиноцепных спиртов в состав омыляемых липидов входит аминоспирт сфингозин.

Если в глицерине одна или несколько гидроксигрупп этерифицированы не карбоновыми кислотами, а фосфорной кислотой, то такие липиды называются фосфолипидами.

Фосфолипиды характеризуются тем, что остаток фосфорной кислоты в них может фосфорилировать молекулы биогенных аминов: коламина (2-аминоэтанола) НО-СН₂-СН₂-NH₂ и холина (2-триметиламиноэтанола) HO-CH₂-CH₂-N(CH₃)_3, образуя с ними внутренние соли – кефалины и лецитины.

Кефалины и лецитины – незаменимые составные компоненты нервных клеток. С некоторыми белками они дают белково-липидные комплексы – липопротеины, которые представляют собой компоненты клеточных мембран. Ими богаты печень, сердце, эритроциты, икра, соя. Их недостаток вызывает поражения нервной системы и малокровие.

Сфинголипиды представляют собой амиды сфингозина и некоторых жирных кислот. Из этих двух компонентов образуется церамид.

 

 

Неомыляемые липиды не подвергаются гидролитическому расщеплению (в них отсутствуют эфирные связи). Их часто называют изопреноидами, поскольку в своей структуре они имеют изопрен (мономер природного каучука).

Изопреноиды принято делить на терпены и стероиды.

В терпенах остатки изопрена соединены в цепочки («голова к хвосту», «хвост к хвосту»). Терпены встречаются в растениях (ментол, камфара, витамин А).

Витамин А.

Настойки и отвары, которые готовятся из растительного сырья, содержат терпены и их производные.

К терпенам относится сквален, содержащийся в секретах сальных желез человека.

Сквален – предшественник стероидов, которые имеют тетрациклический скелет. К стероидам относиться холестерин. Холестерин – одноатомный спирт, поэтому его часто называют холестеролом.

Холестерин содержит восемь ассиметричных атомов углерода и, следовательно, может иметь 256 стереоизомеров, однако в природе встречается только один.

Отложение холестерина на стенках кровеносных сосудов приводит к атеросклерозу.

Терпены и стероиды, несмотря на разницу в строении, имеют генетически тесную связь.

В печени из холестерина синтезируется необходимая для пищеварения холевая кислота (желчная кислота). Желчные кислоты - типичные поверхностноактивные вещества; они необходимы для усвоения липидов. Из холестерина вырабатываются стероиды: гормоны – тестостерон, кортизон (используется при аллергии).

Простагландины.

 

Простагландины – гормональные регуляторы многих биопроцессов (вызывают болевые ощущения).

В живых организмах простагландины образуются орахидановой кислотой, путем циклизации участка в центре углеродной цепи, с образованием пентанового кольца, к которому могут быть присоединены различные функциональные группы.