Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Кетогексозы также существуют в виде а- и ))-аномеров. В этих соединениях гидроксильнля группа питого атома углерода взаимодействует с карбонильной группой второго атома утлерода. образуя пятичленное фуранозное кольцо с иолукюпальной связью (рис. 11-9). П-фруктоза образует две фуранозы (рис. 11-10], из которых чаще встречается !)-0-фруктофуринозж Для изображения циклических форм моносахаридов обычно пользуются проекционными форму юлю Хеуорса. В таких формулах часть кольца, расположенную Рнс. ! !-9.
Альлсгнды в катоны могут взвычодсйсгвоввгь со спнрзвмн, сбрвзул оолувдствлн и «олувсгвлн. В этих рсвкннлл атом углерода кврбоннльной группы становится вснммсгрнчным. Он ! к,— с — к +но — к = — к,— с — к, О ОКз Катан Спнрг Иолукаталь ЧАСТЬ !. БИОМОЛЕКУЛЫ СН,ОН Он ОН Н НО ОН 3 Н ОН тельном мере особенностями конформа- ции образующих их простых шести- атомных сахаров. а НОГИ О гн,он н НО Н ОН 11.5. Простые моноснхарнды могут служить иосстановнтелнмн ОН Н и-П-Фруктсфуриюза П -глокспираюза Моносахариды легко восстанавливают такие окислители„ как феррицианид, перекись водорода или ионы двухвалентной меди (Сц'"). В этих реакциях окисляется карбонильная группа сахаров и восстанавливается окислитель.
(Напомним, что восстановителями называют доноры электронов, а окиглителями — акцепторы электронов.) Глюкозу и другие сахара. способные восстанавливать окислители, называют вогсгл!анавливаюиуими (рвдучирующилт) сахарими. Это свойство используют при анализе сахаров. Измеряя количество окислителя, восстановленное раствором сахара, можгю вы- НОСИ. !' ОН н сн,он Н ОН уи П -глюкспираксза ОН Н уь П -Чруктсфураиаз» нс сн л с-с' н н Фурии НС вЂ” О нс сн д н,с--.сн Пираа Но ясак» числить концентрацию сахара. Этим способом определяют содержание глюкозы в крови и моче при диагностике сахарного диабета, характеризующегося значительным увеличением уровня глюкозы в крови и выведением избытка ее с мочой.
11.6. Днснхарнды содержат две моносвхврвдвью едвонцы Дисахариды состоят из двух ковалентно связанных друг с другом моносахаридов. У большинства дисахаридов химическая связь между моносахаридными единицами называется гликозидиой связью; она образуется в результате взаимодействия гидроксгшьной группы одного из сахаров с аномерным атомом угле- Рис. !1-10. Пираиозиые формы О-глюкозы и фураиозиые формы О-фруктозы, изображеииые с помоюью просипиоииык фюрмул Хеуорса.
Рис. 11-11. л. Дае изомериые формы пираиозиого «альп» !локка и красясь изобраыспиыс при помоюи конформапиокнык формул Б Коиформапионпаа формула п.п-глюкоаираиозы, имыоглеа коиформапию кресла ближе к читателю, изображают жирными линиями (рис. 11-10). Следует иметь в виду, что в действительности шестичленное пиранозное кольцо не лежит в одной плоскости, как зто кажется при использовании проекции Хеуорса. У большинства сахаров оно имеет форму кресла, а у некоторых- форму лодки; зги конформации изображаются при помощи кояформационныт формул (рис.
11-1!). Как мы увилим лалыпе, биологические свойства и функции многих полисахаридов определяются в значи- ОН П -глокюирыю ю в ГЛ. 11. уГлЕВОды: СТРОение и БиОлОГичесКие Функции рода второго сахара. Гликозидные связи легко гидролизуются кислотами, но устойчивы к действию оснований. Поэтому дисахариды можно гидролизовать и получить в свободном виде их моносахарилные компоненты путем кипячения в разбавленной кислоте. Дисахариды, так же как и моносахариды, широко распространены в природе;наиболее часто встречаются сахароза, лаки!Оза и мп!ьтози (рис. 11-!2). Простейший дисахарид. тпльтоза- содержит два остатка В-глюкозы, соединенных гликозидной связью мех(ду первым атомом углерода (аномерным углеродом) одного остатка глюкозы и четвертым атомом углерода второго остатка (рис.
11-12). Аномерный атом углерода в гликозцдной связи между двумя остатками Р-глюкозы имеет а-конфигурацию, соответственно эта связь обозначается как и(1- 4). В этом обозначении первая цифра, или локант, указывает на моносахаридный остаток с аномерным углеродом. Оба остатка глюкозы в молекуле мальтозы находя~ся в пиранозной форме. Мальтоза относится к восстанавливающим сахарам, поскольку она содержит одну потенциально свободную карбонильную группу, которая может быть окислена. Второй остаток глюкозы в молекуле мазьтозы может существовать как в а-.
так и в )3- форме; а-форма образу. ется при действии на крахмал (разд. 24.1, а) содержащегося в слюне фермента — алпмазы. Под действием секретируемого слизистой кишечника фермента м'шьтазы, специфически гидролизуюшего а(1- 4)-связ!м мальтоза подвергается гидролизу с образованием двух молекул В-глюкозы. Дисахарид иеллобиози также содержит два остатка Р-глюкозы, но они соединены друг с другом )3(1- 4)-связью. Дисахарид лпктоза (рис.
11-12), прн гидролизе которой образуется Р-галактоза и В-глюкоза, присутствует только в молоке. Наличие в молекуле лактозы потенциально свободной карбонильной группы (в остатке глюкозы) делает ее восстанавливающим дисахаридом. В процессе переваривания пиши лактоза подвергается ферментативному гидроли- Им ном В-Ф р ) 10 -П.откмир н:н л-П Н РВ-!-нмкм~мпю м! синан *СН,ОН !' н Он н ' сон н ОН Н '', ' ОН Н о Н ОН и он Проелииом кн Формуна Керлро НО рм мука Лкккооннифлрмк)коро-.
ок ирк мк-(1-Е)рорнм .— пиркн . а) сн,г)н СН,ОН НО о Н О ОН Н ОН Н'* к р~ ', ОН Н'" н Н Н Н ОН н он пекарни(о.е-п-ФрултоФ(ран и (у- !) -о. * мири мн) кон,он он н', н он носн. о н "ьн но ОН Н Рие. 11-!2 Важнейшие лиеакнрилы. Струк!ура мальуозы показана как при помаши проекции Хеуореа, уак и н ниле коифармациониой формулы. зу в результате воздействия лактпзы, секретируемой мукозными клетками кишечника. У грудных младенцев активность этого фермента очень высока, однако в кишечнике взрослых людей лактазная активность наблюдается лишь у жителей севера Европы и некоторых африканских племен.
У большинства взросльж людей, в том числе у жителей Востока, арабов, евреев, многих африканцев, индийцев и жителей Средиземноморья,лактазная активность в кишечнике очень низка, что часто приводит к непереносимссти (инп!Олералтносп!и) ЧгтСТЬ !. БИОМО)!ЕКУЗ!Ы лактозы. Описанная особенность обусловлена генетически. Причина непереносимости лактозы связана с тем, чз.о этот дисахарид может всасываться в киптечннке только после гидролиза на моносахаридные компоненты: дри низкой лактазной активности неусвоенная лактоза накапливается в кишечнике: в резулыате после потребления молока у человека с непереносимостью лактозы возникает тяжелый понос и боли в животе. Непереносимость лактозы не следует путать с генетическим заболеванием — галаки!отел!ней [равд. 15.9).
Сахароза, или тростниковый сахар,— дисахарид, состоящий из глюкозы и фруктозы. Сахарозу синтезируют многие растения, у высших же животных она отсутствует. В отличие от мальтозы и лактозы у сахарозы нет свободного аномерного а~ома углерода, поскольку оба аномерных атома моносахаридных остатков связаны друг с другом (рис. 11-12); поэтому сахароза не является восстанавливающим сахаром. В биохимии растений этот дисахарид- своего рода загадка. Лело в том, что если Р-глюкоза служит основным строительным блоком как крахмала, твк и целлюлозы, то сахароза - основной промежуточный продукт фотосинтеза.
л! Многих растений пменно в форме сахарозы транспортируются по сосудистой системе сахара из листьев к другим частям растения. Преимущество сахарозы перел глюкозой как транспортной формы сахаров заключается, вероятно, в том. что ее аномерные атомы углерода связаны друг с другом: это предохраняет сахарозу от атаки окислнтельных илн гндролитнческих ферментов в процессе ее переноса нз одной части растений в другую. Животные не могут усваивать сахарозу как таковую, однако она становится доступной для усвоения после воздействия фермента гахаразы (другое его название — инвертаза), локализованного в клетках, выстилающих тонкий кишечник (см.
рис. 24-2). Этот фермент катализирует расщепление сахарозы нв Р-глюкозу и Р-фруктозу, которые легко проникак>т в кроваток. Табл!нца П-1. Слякость некоторых сахаров и сахарина Сахар Относитсль- Сахар Относититьния сладость ннн слилость 1ОО Мильтона 30 70 Лнктозн 16 170 Сахарин 40000 Сахароза Глюкоза Фруктозн Сахароза обладает наибольшей сладостью по сравнению с другими дисахаридами и глюкозой (т.абл.
11-1). Из-за постоянно возрастающей стоимости ввозимого в США тростникового сахара, сырьем для кот.араго служит сахарный тростник и сахарная свекла. а также благодаря доступности в США больших количеств Р-глюкозы, получаемой путем гидролиза кукурузного крахмала, в последнее время была предложена новая промышленная технология, позволяющая получат.ь продукт, обладающий более сладким вкусом, чем глюкоза. По этой технологии крахмал сначала гидролнзуют с образованием кукурузного сиропа-концентрированного нейтрально! о раствора Р-глюкозы; далее полученный раствор пропускают через большую колонку, заполненную инертным носителем, к которому ковалентно пришит выделенный из растений фермент глюкоэонзолтерата.
Зтот иммобилизованный на инертном носителе фермент ка.галиэнрует обратимую реакцию: Р-глюкоза =-- Р-фруктоза . В результате этой реакции кукурузный сироп превращается в эквимолярную смесь Р-глюкозы и Р-фруктозы. Поскольку Р-фруктоза примерно в 2,5 раза слаще Р-глюкозы (табл. 11-!), степень сладости сиропа после такой обработки существенно возрастает. Этот продукт оказывается значительно дешевле саха- розы, обладая прн этом ~акой же питательной ценностью. Сейчас он все шире используется в пищевой промышленности, при производстве безалкогольных напитков н морожено~о.
Недавно в продажу поступил новый продукт, содержащий 90'.;, фрукюзы н получаемый также путем изомеразной реакции; его можно ГЛ. !!. УГЛЕВОДЫ СТРОЕНИЕ О Н С С НС С %1 ( НС С вЂ” ЯОк Н Рис. 11-!Э. Сахарин .неусиаиааеыое сладкое на акус искусстаенное аен!естес. использовать для замены обычного пищевого сахара, однако стоит он в два раза дороже сахарозы. Поскольку фруктоза значительно слаще сахарозы, этот продукз- можно потреблять в значительно меньших количествах, чем сахарозу; следовательно,его использованиеуменьшает количество усванваемых калорий. С другой стороны, по питательной ценности фрукгоза не отличается от саха- розы, и поэтому более высокую стоимость нового продукта нельзя считать оправданной.
Главным образом лля люлей. страдающих ожирением и диабетом, которым вредно избъп.очное употребление сахара, были получены искусственные сладкие вещества, не обладаняцие пита- 1.ельной ценностью, Зти искусственные сладости стимулируют те же вкусовые рецепторы на языке, что и природные сахара, но не усваиваются организмом (см. гл. 26). Наиболее широкое распрос!ранение из таких веществ получил сахирин (рис.
11-13), который в 400 раз слаще сахарозы. 11.7. Полисахариды содержат большое число мопосахаридпых остатков В природе большинство углеводов представлено в виде полисахаридов с высокой молекулярной а!ассой. Биологическое значение ряда полисахаридов состоит в том, что они обеспечивают накопление моносахаридов, другие же служат структурными элементами клеточных стенок и соединительной ткани. При полном гидролизе под действием кислоты или специфических ферментов полисахариды расщепляются с образованием моиосахаридов или их производных. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ зн Полисахариды, называемые также гликанами, озличаются друг от друга как природой составляющих их моносахаридных остатков, так и длиной и суепенью разветвленности цепей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
