Основы органической химии для студентов нехимических специальностей - Тейлор Г.
ISBN 5-03-000281-2
Скачать (прямая ссылка):
Крахмал — резервный полисахарид растений, запасаемый в особых зернах. Эти крахмальные зерна состоят из двух компонентов— амилозы и амилопектина, каждый из которых построен исключительно из остатков d-глюкозы.
Амилоза — меньшая составная часть крахмала—является полисахаридом, дающим с иодом характерную синюю окраску. Амилоза состоит из длинных цепей, содержащих около трехсот остатков глюкозы, соединенных связью (1а—4), подобно маль*
Углеводы
285
тозе (см. выше)*. Считается, что эта длинная цепь свертывается в спираль, каждый виток которой содержит около шести глюкозных остатков (т. е. спираль имеет приблизительно пятьдесят витков). Предполагается, что синее окрашивание комплекса с иодом обусловлено включением атома или молекулы иода во внутренний канал спирали.
Фрагмент молекулы амилозы
Амилопектин — главная составная часть крахмала — является полисахаридом с разветвленным цепочечным строением. Короткие цепи содержат приблизительно 25 остатков d-глюко-зы, соединенных по типу (1а—4). Между собой цепи соединяются по типу (1а—6):
фрагмент молекулы амилопектина
Строение амилопектина можно хорошо изобразить с помощью следующей схемы, где горизонтальные линии — цепи глюкозных остатков, соединенных по типу (1а—4), а вертикальные— связи (1а—6) между соседними цепями:
(1а-4) 1а
________j_6___________________1а
|б_____foe
1б_______
Гликоген (крахмал печени)—основной резервный полисахарид животных организмов, откладывается в печени и мышцах.
* Данные, полученные при изучении ферментативных реакций, позволяют предположить, что, хотя преимущественно в амилозе имеются a-связи, также могут встречаться и Р-мостики.
-286
Глава 17
Его структура аналогична строению амилопектина, но состоит из более коротких цепей, содержащих около двенадцати (1а—4)-связанных остатков глюкозы с перекрестным соединением по типу (1а—6).
Способность живых организмов запасать глюкозу в виде таких полимерных форм снимает проблему возникновения высокого осмотического давления при растворении соизмеримого количества простых сахаров.
‘17.7. Ферментативное разложение крахмала и целлюлозы
Целлюлоза, амилоза, амилопектин и гликоген — полисахариды, построенные исключительно из фрагментов d-глюкозы, — -отличаются друг от друга только положением и стереохимией гликозидных связей. Сравнение ферментативного расщепления этих соединений демонстрирует замечательную специфичность 'ферментов.
Целлюлоза расщепляется под действием группы ферментов, называемых «целлюлазы», специфичных для полимеров d-глю-козы, связанных по типу (1р— 4). Очень немногие высшие ^животные выделяют целлюлазы в пищеварительном тракте. Жвачные, для которых целлюлоза является основной составляющей члстью питания, могут использовать ее в качестве пищи, потому что у них в пищеварительном тракте существуют специальные микроорганизмы, содержащие ферменты целлю-лазы.
Группа ферментов, называемых «амилазы», катализирует гидролиз крахмала, главным образом они специфичны по отношению к a-связанным полимерам d-глюкозы и неэффективны к целлюлозе. Известно несколько типов амилаз с различной активностью по отношению к субстратам, экзо- и эндо-Амила-зы избирательно катализируют гидролиз (1а — 4)-связанных глюкозных цепей до мальтозы и различаются направлением атаки. э/сзо-Амилаза расщепляет цепи, начиная со свободного конца, тогда как эндо-амилаза может атаковать середину цепи. Любой из этих ферментов глубоко расщепляет амилозу, но для полного гидролиза требуется присутствие еще одного фермента, так называемого Z-фермента, который известен своей специфичностью по отношению к некоторым типам р-глюкози-дов, определяя присутствие незначительного количества р-свя-зей в молекуле амилозы.
При действии экзо-амилазы на гликоген или амилопектин постепенно гидролизуются свободные концы глюкозных цепей, •соединенных (1а — 4)-связями до тех пор, пока не встретится
Углеводы
287
(1-6) -связанное соединение, где экзо-амилаза уже неэффективна. Так, э/сзо-амилаза расщепляет молекулу крахмала до более простой, но все еще большой молекулы, называемой «предельный декстрин». В то же время эндо-амилазе для атаки не нужны свободные концы цепи, и она может гидролизовать амилопектин и гликоген почти полностью, образуя преимущественно мальтозу и изомальтозу (глюкоза ——- глюкоза, эпимер генциобиозы, разд. 17.6). Так, для полного ферментативного расщепления крахмала до глюкозы нужны экзо- и эндо-амилазы, гидролизующие полимер до дисахарида, а также Z-фер-мент(мальтаза) и амило-1,6-глюкозидаза, действующая на изомальтозу, для превращения дисахаридов в глюкозу.
В природе существуют и многие другие полисахариды, состоящие из цепей остатков сахаров различного типа. В качестве примеров полипентоз приведем арабан (поли-ь-арабиноза), который находится в смеси с пектином, и ксилан (поли-б-кси-лоза), содержащийся в древесной растительной ткани. Крахмал и целлюлоза — примеры полигексоз, но известны также и другие виды. Некоторые микроорганизмы вырабатывают декстраны [(1а—6)-связанные поли-п-глюкопиранозы], в древесине
