Основной транспортной формой углеводов в растении является. Характеристика и классификация углеводов, их роль в жизнедеятельности растений

Первичным источником углеводов для всех живых организмов на Земле (за исключением хемосинтезирующих организмов) является фотосинтез. Углеводы входят в составе клеток и тканей всех растительных и животных организмов, они выполняют как структурные, так и метаболические функции:

Углеродные «скелеты» для построения др. органических веществ;

Запасной источник энергии (крахмал, инулин, сахароза, др.) для метаболических процессов;

Структурные компоненты КС (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины);

Входят в состав мембран (рецепторы -гликопротеины, иммунные белки -лектины).

Примечание: Общепринятые сокращения названий сахаров: глю – глюкоза, фру – фруктоза, гал - галактоза, ман- манноза, ара – арабиноза, кси – ксилоза, ФГА - фосфоглицериновый альдегид, ФДА - фосфодиоксиацетон

Пластическая. Углеводы образуются в растениях в процессе фотосинтеза и служат исходным сырьем для синтеза всех других органических веществ;

Структурная. Эту роль выполняют целлюлоза или клетчатка, пектиновые вещества, гемицеллюлоза;

Запасающая. Запасные питательные вещества: крахмал, инулин, сахароза…

Защитная. Сахароза у зимующих растений – основное защитное питательное вещество.

Энергетическая. Углеводы – основной субстрат дыхания. При окислении 1 г. углеводов выделяется 17 кДж энергии.

2.2. Белки (Б).

Белки, или протеины – высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот.

Среди органических веществ по количеству в растениях на первом месте стоят не белки, а углеводы и жиры. Но именно Б. играют решающую роль в обмене веществ.

Функции белков в растениях.

Структурная. В цитоплазме клеток доля белков составляет 2/3 от всей массы. Белки являются составной частью мембран;

Запасающая. В растениях белков меньше, чем в животных организмах, но достаточно много. Так, в семенах злаков – 10-20 % сухой массы, в семенах бобовых и масличных культур – 20-40 %;

Энергетическая. Окисление 1 г белка дает 17 кДж;

Каталитическая. Ферменты клеток, выполняющие каталитическую функцию являются белковыми веществами;

Транспортная. Осуществляют транспорт веществ через мембраны;

Защитная. Белки как антитела.

Белки выполняют ряд других специфических функций.

2.2.1. Аминокислоты (А),

А – основные структурные единицы, из которых построены молекулы всех белковых веществ. Аминокислоты – производные кислот жирного или ароматического рядов, содержащие одновременно аминогруппу (-NH 2) и и карбоксильную группу (-СООН). Большинство природных А. имеет общую формулу

В природе присутствует около 200 А., а в построении Б. участвуют лишь 20, а также два амида- аспарагин и глутамин. Остальные А. называются свободными.

В Б. присутствуют только левые аминокислоты.

Из химических свойств А. отметим их амфотерность . В связи с амфотерным характером А. в водных растворах в зависимости от рН раствора диссоциация групп –СООН или –NH 2 подавляется и А. обнаруживают свойства кислоты или щелочи.

(-) щелочная среда кислая среда заряд «+»

Н 2 О +R-СН-СОО - ← ОН- +R-СН-СОО- + Н+ →R-СН-СООН

H 2 NH 3 N + H 3 N +

Реакция раствора А., при которой наблюдается равенство «+» и «-» зарядов, называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). В ИЭТ молекула А. электронейтральна и не передвигается в электрическом поле.

В состав Б. входят 20 А. и два амида-аспарагин и глутамин. Из 20 А. 8 являются незаменимыми, так как они не могут синтезироваться в организме человека и животных, а синтезируются растениями и микроорганизмами. К незаменимым аминокислотам относятся: валин; лизин; метионин; треонин; лейцин; изолейцин; триптофан; фенилаланин.

Представители А.

Аланин СН 3 -СН-СООН (6.02)

Цистеин СН 2 -СН-СООН (5.02)

Аспарагиновая СООН-СН 2 -СН-СООН (2.97)

кислота |

Глутаминовая СООН-СН 2 -СН 2 -СН-СООН (3.22)

кислота |

Лизин СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН 2 -СН-СООН (9.74)

2.2.2. Состав и общие свойства белков.

Элементарный состав Б. довольно постоянен и почти все они содержат 50-60 % С, 20-24 % О, 6-7 % Н, 15-19 % N, а количество серы – от 0 до 3 %. В сложных Б. в небольшом количестве присутствуют фосфор, железо, цинк, медь…..

Свойства белков.

Амфотерность. Б. содержат свободные NH 2 и СООН группы и могут диссоциировать как кислоты и как основания (см. на примере А.). Они имеют ИЭТ. При реакции раствора равной или близкой ИЭТ белки характеризуются крайней неустойчивостью и легко выпадают из растворов в осадок при самых слабых внешних воздействиях. Это используется для выделения белков.

Денатурация. Это потеря белком своих биологических свойств под влиянием различных внешних воздействий – высокая температура, действие кислот, солей тяжелых металлов, спирт, ацетон и др. (см. факторы коагуляции коллоидов). В результате воздействия в белковой молекуле происходит изменение строения полипептидных цепей, нарушается пространственная структура, но распад на аминокислоты не происходит. Например, при нагревании куриного яйца белок свертывается. Это необратимая денатурация; или абсолютно высушенные семена.

Биологическая питательная ценность белков (БПЦ). Она определяется содержанием в Б. незаменимых А. Для этого исследуемый Б. сравнивают со стандартным Б., утвержденным ФАО (Международная продовольственная и с.-х. организация). Рассчитывают аминокислотный скор каждой незаменимой аминокислоты и выражают его в % содержание незаменимой А. в исследуемом белке (мг) х 100 %

Те А., у которых аминокислотный скор меньше 100 %, называются лимитирующими . Во многих Б. вообще нет отдельных незаменимых А.. Например, триптофан отсутствует в белках яблок; во многих растительных Б. лимитирующими чаще всего бывают четыре незаменимых А. – лизин, триптофан, метионин и треонин. Б., не содержащие некоторых незаменимых А., называютсянеполноценными . Растительные Б.считаются неполноценными,а Б. животных –полноценными . На создание 1 кг животного Б. расходуется 8-12 кг растительного. По БПЦ белка можно оценить: 100 % - белки молока, яиц; другие животные Б – 90-95 %; Б. бобовых культур – 75-85 %; Б. зерновых культур - 60-70 %.

2.2.3. Строение белков.

Согласно полипептидной теории строения Б. (Данилевский, Фишер) аминокислоты взаимодействуют между собой с образованием пептидной связи – СО-NH-. Образуются ди-, три-, пенто- и полипептиды.

Молекула Б. построена из одной или нескольких связанных между собой полипептидных цепей, состоящих из аминокислотных остатков.

СН 3 СН 2 SН СН 3 СН 2 SН

H 2 N-СН-СООН +H 2 N-СН-СООН →H 2 N-СН-СО-NН-СН-СООН + Н 2 О

Аланин цистеин аланилцистеин

(дипептид)

Структура Б .

Существуют различные уровни организации белковой молекулы и каждая молекула имеет свою пространственную структуру. Потеря или нарушение этой структуры вызывает нарушение выполняемой функции (денатурация).

Существуют различные уровни организации белковой молекулы.

Первичная структура. Определяется количеством и последовательностью расположения аминокислот в молекуле Б. Первичная структура закреплена генетически. Молекула Б. имеет при этой структуре нитевидную форму. …….

Первичная структура гомологичных белков используется, в частности, в качестве критерия для установления родства между отдельными видами растений, животных и человека.

Вторичная структура. Она представляет собой спиралевидную конфигурацию полипептидных цепей. Решающая роль в ее образовании принадлежит водородным связям …… Однако между отдельными точками спирали могут возникать и дисульфидные связи (-S-S-), которые нарушают типичную спиральную структуру.

Третичная структура. Это еще более высокий уровень организации Б. Она характеризует пространственную конфигурацию молекулы. Она обусловлена тем, что свободные карбоксильные, аминные, гидроксильные и др. группы боковых радикалов молекул аминокислот в полипептидных цепях взаимодействуют между собой с образованием амидных, сложноэфирных и солеобразных связей. Благодаря этому полипептидная цепь, имеющая определенную вторичную структуру, еще более складывается и упаковывается и приобретает специфическую пространственную конфигурацию. Существенную роль в ее образовании играют также водородные и дисульфидные связи. Формируется глобулярная (шаровидная) форма белков.

Четвертичная структура. Она образуется при объединении нескольких белков с третичной структурой. Следует отметить, что функциональная активность того или иного белка определяется всеми четырьмя уровнями его организации.

2.2.4. Классификация белков .

По строению белки подразделяются на протеины, или простые Б., построенные только из остатков аминокислот, и протеиды, или сложные Б., состоящие из простого Б. и прочно связанного с ним какого-либо другого соединения небелковой природы. В зависимости от природы небелковой части протеиды делятся на подгруппы.

Фосфопротеиды – белок соединен с фосфорной кислотой.

Липопротеиды – белок соединен с фосфолипидами и др. липидами, например, в мембранах.

Гликопротеиды – белок соединен с углеводами и их производными. Например, в составе растительных слизей.

Металлопротеиды – содержат металлы, г.о. микроэлементы: Fe,Cu,Zn….. Это в основном металлосодержащие ферменты: каталаза, цитохромы и др.

Нуклеопротеиды – одна из самых важных подгрупп. Здесь белок соединяется с нуклеиновыми кислотами.

Большое практическое значение имеет классификация протеинов по растворимости в различных растворителях. Различают следующие фракции Б. по растворимости:

Альбумины – растворимые в воде. Типичный представитель – альбумин куриного яйца, многие белки – ферменты.

Глобулины – белки, растворимые в слабых растворах нейтральных солей (4 или 10 % NaClили КCl).

Проламины – растворяются в 70 % этиловом спирте. Например, глиадины пшеницы и ржи.

Глютелины – растворяются в слабых растворах щелочей (0,2-2 %).

Гистоны – низкомолекулярные Б. щелочного характера, содержащиеся в ядрах клеток.

Фракции Б. различаются по аминокислтному составу и биологической питательной ценности (БПЦ). По БПЦ фракции располагаются в последовательности: альбумины › глобулины ≈ глютелины › проламины. Содержание фракций зависит от вида растений, оно неодинаково в различных частях зерна. (см. частную биохимию с.-х. культур).

Липиды (Л).

Липиды – жиры (Ж) и жироподобные вещества (липоиды) близкие по своим физико-химическим свойствам, но различающиеся по биологической роли в организме.

Липиды обычно разделяются на две группы: жиры и липоиды. Обычно к липидам относят и жирорастворимые витамины.

Простые углеводы

• глюкозы,
• сахарозы,
• фруктозы.

Глюкоза

Фруктоза

Сахароза

Полисахариды

• крахмал,
• целлюлоза (клетчатка),
• пектиновые вещества.

Крахмал

Целлюлоза

Пектиновые вещества (пектины)

План:

1. Значение углеводов. Общая характеристика.

2. Классификация углеводов.

3. Строение углеводов.

4. Синтез, распад и превращение углеводов в растении.

5. Динамика углеводов при созревании ПОВ.

Значение углеводов. Общая характеристика.

Углеводы – основной питательный и главный опорный материал растительных клеток и тканей.

Составляют до 85-90 % всей массы растительного организма.

Образуются в процессе фотосинтеза.

В состав углеводов входят С, Н и О.

Представители : глюкоза С6Н12О6, сахароза С12Н22О11, фруктоза, рамноза, крахмал, клетчатка, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, агар-агар.

Сахароза – углевод, синтезирующийся только в растительном организме и грающий очень большую роль в обмене веществ у растений. Сахароза – наиболее легко усвояемый растением сахар. В некоторых растениях сахароза может накапливаться в чрезвычайно больших количествах (сахарная свекла, сахарный тростник).

ПОВ сильно отличаются по составу углеводов:

Картофель – большая часть углеводов представлена крахмалом;

Зеленый овощной горох (убранный в стадии технической зрелости) – основная масса углеводов состоит из почти равных частей крахмала и сахаров;

Зрелые яблоки – крахмал практически отсутствует, а углеводы представлены глюкозой, фруктозой, сахарозой;

Хурма – глюкоза и фруктоза, почти нет сахарозы;

Виноград – глюкоза и фруктоза.

Различный состав углеводов и в отдельных тканях ПОВ:

В кожуре – клетчатка и пектиновые вещества (защита плодовой мякоти от неблагоприятных воздействий);

В мякоти – крахмал, сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза).

Классификация углеводов.

Все углеводы разделяют на две группы – Монозы (моносахариды) и Полиозы (полисахариды)

Несколько молекул моносахаридов, соединяясь между собой с выделением воды, образуют молекулу полисахарида.

Моносахариды: Их можно рассматривать, как производные многоатомных спиртов.

Представители : глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза.

Дисахариды: сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар) и целлобиоза.

Трисахариды: Рафиноза и др.

Тетрасахариды: стахиоза и др.

Ди-, три - и тетрасахариды (до 10 остатков моноз) составляют группу Полисахаридов первого порядка . Все представители этой группы легко растворимы в воде и в чистом виде являются кристаллическими веществами (олигосахариды) .

Олигосахара (олигосахариды) могут быть гомо - и гетеросахара. Сахароза состоит из глюкозы и фруктозы – фуран (гетеросахар). Лактоза – галактоза + глюкоза. Мальтоза, трегалоза, целлобиоза – Глюкоза + глюкоза (гомосахара), отличаются расположением атомов углерода, участвующих в связи между молекулами моносахаров.

Более сложные углеводы – Полисахариды второго порядка . Сложные вещества с очень большой молекулярной массой. В воде либо не растворяются совсем, либо дают вязкие, коллоидные растворы.

Представители : слизи, крахмал, декстрины, гликоген, клетчатка, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, инулин, каллоза и др.

Строение углеводов.

Моносахариды, содержащие по три углеродных атома, принадлежат к группе Триоз , с четырьмя – Тетроз , с пятью – Пентоз , шестью – Гексоз и семью – Гептоз .

Наиболее важными и распространенными в природе являются пентозы и гексозы.

Моносахариды, производные многоатомных спиртов – содержат в своей молекуле наряду со спиртовыми группами –ОН альдегидную или кетогруппу.

Триозы:

Правовращающийся Левовращающийся

D-глицериновый альдегид L-глицериновый альдегид

Фруктоза относится к пентозам, глюкоза к гексозам.

Установлено, что в растворах D-глюкоза существует в трех взаимопревращающихся формах, две из которых циклические.

Аналогичные взаимопревращения трех форм установлены также и для других моносахаридов.

Дисахариды:

Полисахариды:

Имеют линейную или разветвленную структуру, полимерные молекулы их состоят из мономеров (моносахаридов), соединенных между собой в длинные цепочки.

Синтез, распад и превращение углеводов в растении.

Синтез .

Первичным продуктом фотосинтеза является Фосфоглицериновая кислота. При дальнейших превращениях она дает различные Моносахариды – глюкозу, фруктозу, маннозу и галактозу (они образуются без участия света, в результате «темновых» ферментативных реакций). Образование гексоз из фосфоглицериновой кислоты или фосфоглицеринового альдегида (триоз) происходит благодаря действию фермента Альдолазы .

Образование глюкозы и фруктозы из сорбита.

Наряду с моносахаридами в листьях на свету чрезвычайно быстро образуются также сахароза (дисахарид) и крахмал (полисахарид), однако это вторичный процесс ферментативных превращений ранее образовавшихся моносахаридов (может происходить в полной темноте). Сахароза синтезируется из глюкозы и фруктозы, а также из других гексоз. Из пентоз (арабиноза, ксилоза) сахароза не синтезируется.

Распад.

Большинство моносахаридов сбраживаются дрожжами.

Олигосахара распадаются под действием соответствующих ферментов и при гидролизе (нагревании в присутствии кислот).

Полисахариды второго порядка:

Крахмал (состоит из амилозы и амилопектина, их соотношение в крахмале разных растений различно) – распадается под действием фермента Глюкозоамилазы и при гидролизе на молекулы глюкозы; Гликоген (аналогично).

Клетчатка (целлюлоза) – переваривается только у жвачных животных бактериями, содержащими фермент Целлюлазу .

Гемицеллюлозы гидролизуются кислотами легче, чем клетчатка.

Взаимопревращения.

В растениях сахариды чрезвычайно легко превращаются друг в друга.

Взаимопревращения моносахаридов происходят в результате действия соответствующих ферментов, катализирующих реакции фосфорилирования и образования фосфорных эфиров сахаров.

Под действием изомераз происходят превращения моносахаров друг в друга.

В растительных организмах обнаружены также ферменты, катализирующие образование фосфорных эфиров сахаров и их взаимные превращения.

Крахмал, накапливающийся в листьях при фотосинтезе, может очень быстро превращаться в сахарозу (важнейшая транспортная форма углеводов), перетекать в виде сахарозы в семена, плоды, клубни, корнеплоды и луковицы, где сахароза снова превращается в крахмал и инулин. В этих процессах амилаза не принимает никакого участия (работают другие ферменты и гидролиз).

Динамика углеводов при созревании ПОВ

1. В период созревания на растении и хранения у большинства плодов и овощей содержание крахмала уменьшается, а сахаров возрастает.

2. Достигнув определенного максимума, уровень сахаров начинает также снижаться.

Зеленые бананы – более 20 % крахмала и менее 1 % сахара;

В зрелых бананах – уровень крахмала снижается до 1 %, а сахаров возрастает до 18 %.

Большую часть сахаров составляет сахароза, но в оптимальной зрелости плодов сахара представлены равными долями сахарозы, фруктозы и глюкозы.

Такие же изменения характерны для яблок, хотя выражены гораздо слабее.

Если при созревании на материнском растении количество сахаров увеличивается за счет моно - и дисахаридов, то при последующем их хранении повышение уровня сахаров, если оно наблюдается, происходит за счет моносахаридов. Количество дисахаридов при этом уменьшается, под действием ферментов и гидролиза (под действием кислот) они распадаются до моноз, в результате чего количество последних растет.

В плодах и овощах, которые вообще не содержат крахмала, тоже при хранении наблюдается повышение сахаров. А также и у содержащих крахмал плодов содержание сахаров, образующихся при хранении, превышает содержание крахмала, из которого они могут образовываться. Изучение динамики различных фракций полисахаридов показало, что при послеуборочном дозревании плодов происходит не только гидролиз крахмала, но и пектиновых веществ, гемицеллюлоз и даже целлюлоз.

У Овощного гороха, овощной фасоли и сахарной кукурузы при созревании и хранении происходит не превращение крахмала в сахар, а наоборот, сахаров в крахмал (при хранении при 00С, процессы перехода происходят медленнее, но в том же порядке). При хранении бобовых в створках, сроки перехода сахара в крахмал увеличиваются в два раза.

В Клубнях картофеля Протекают и процессы синтеза крахмала из сахаров, и процессы перехода крахмала в сахара.

В процессе роста в клубнях накапливается крахмал. Качество клубней картофеля тем выше, чем больше соотношение крахмала к сахарам.

При хранении при 00С крахмал переходит в сахара, но эта температура оптимальна для остановки развития патогенной микрофлоры (гниение картофеля).

При снижении температуры с 20 до 00С:

Крахмал Þ сахар – уменьшается на 1/3;

Сахар Þ крахмал – уменьшается в 20 раз;

Скорость потребления сахара при дыхании (сахар Þ СО2 + Н2О) – уменьшается в 3 раза.

За счет этого происходит накопление сахаров при хранении. При чем у диких форм картофеля и в северных р-нах большинство накапливающихся при хранении сахаров – моносахара. В нашей зоне при хранении накапливается одинаковое количество моно - и дисахаридов.

Для потребления клубней в пищу и для использования их на семена необходимо уменьшить содержание сахаров и увеличить содержание крахмала, для этого нужно выдержать клубни при 200С.

Длительное хранение клубней картофеля при 00С приводит к тому, что время, необходимое для перевода сахаров в крахмал увеличивается на столько, что за этот срок болезни и вредители поражают клубни полностью.

При хранении при 100С в картофеле сохраняется практически нативный уровень крахмала, но болезни эта температура не сдерживает. Поэтому картофель экономически выгоднее хранить при 40С, в хорошо проветриваемых помещениях (условия активного вентилирования), клубни должны быть неповрежденные сухие, для предотвращения прорастание и болезней необходимы дополнительные средства – химические препараты.

Рассмотрим углеводы в растениях, которые, как и жиры, органические кислоты и дубильные вещества имеют важное значение, и постоянно встречаются как в вегетативных органах, так и в органах размножения.

Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. Последние два элемента находятся между собой в таком же количественном сочетании, как в воде (Н 2 О), то есть на определенное число атомов водорода приходится в два раза меньшее число атомов кислорода.

Углеводы составляют до 85-90% веществ, входящих в растительный организм.

Углеводы являются основным питательным и опорным материалом в клетках и тканях растений.

Углеводы подразделяются на моносахариды, дисахариды и полисахариды .

Из моносахаридов в растениях распространены гексозы, имеющие состав С 6 Н 12 О 6 . К ним относятся глюкоза, фруктоза и др.

Глюкоза (иначе называется декстроза или виноградный сахар) содержится в ягодах винограда - около 20%, в яблоках, грушах, сливах, черешне и винных ягодах. Глюкоза обладает способностью выкристаллизовываться.

Фруктоза (иначе называется левулеза или плодовый сахар) кристаллизуется с трудом, встречается вместе с глюкозой в плодах, нектарниках, пчелином меде, луковицах и т. п. (Левулезой фруктоза называется потому, что при прохождении через нее поляризованного луча света последний отклоняется влево. В противоположность фруктозе виноградный сахар отклоняет поляризованный луч вправо. Поляризованным светом называется свет, пропущенный через призмы из исландского шпата, обладающего двойным лучепреломлением. Призмы эти являются составной частью поляризационного аппарата.)

Свойства гексоз следующие. Они обладают особо сладким вкусом и легкорастворимы в воде. Первичное образование гексоз происходит в листьях. Они легко превращаются в крахмал, который, в свою очередь, легко может переходить в сахар при участии фермента диастаза. Глюкоза и фруктоза обладают способностью легко проникать из клетки в клетку и быстро передвигаться по растению. В присутствии дрожжей гексозы легко бродят и превращаются в спирт. Характерный и чувствительный реактив на гексозы - синяя фелингова жидкость, с помощью ее можно легко открыть малейшие их количества: при нагревании выпадает кирпично-красный осадок закиси меди.

Иногда гексозы встречаются в растениях в соединении с ароматическими спиртами, с горькими или едкими веществами. Эти соединения называют тогда глюкозидами, например амигдалин, придающий горечь семенам миндаля и других косточковых растений. Амигдалин содержит ядовитое вещество - синильную кислоту. Глюкозиды не только защищают семена и плоды от поедания животными, но и предохраняют семена сочных плодов от преждевременного прорастания.

Дисахариды - углеводы, имеющие состав C 12 H 22 O 11 . К ним относятся сахароза, или тростниковый сахар, и мальтоза. Сахароза образуется в растениях из двух частиц гексоз (глюкозы и фруктозы) с выделением частицы воды:

C 6 H 12 О 6 + C 6 H 12 О 6 = C 12 H 22 O 11 + Н 2 О.

При кипячении с серной кислотой к тростниковому сахару присоединяется частица воды, и дисахарид распадается на глюкозу и фруктозу:

C 12 H 22 О 11 + Н 2 О = C 6 H 12 О 6 + C 6 H 12 О 6 .

Эта же реакция происходит при действии на тростниковый сахар фермента инвертазы, поэтому превращение тростникового сахара в гексозы называется инверсией, а полученные гексозы - инвертированным, сахаром.

Тростниковый сахар - это тот сахар, который употребляется в пищу. Его издавна добывают из стеблей злака - сахарного тростника (Saccharum officinarum), растущего в тропических странах. Он встречается также в корнях многих корнеплодов, из которых больше всего его находится в корнях сахарной свеклы (от 17 до 23%). Из сахарной свеклы тростниковый сахар добывают на свеклосахарных заводах. Сахароза легко растворяется в воде и хорошо кристаллизуется (сахарный песок). Она не восстанавливает закиси меди из фелинговой жидкости.

Мальтоза образуется из крахмала под действием фермента диастаза:

2(С 6 Н 10 О 5)n + nН 2 О = nC 12 H 22 O 11 .

При расщеплении (гидролизе) молекулы мальтозы под действием фермента мальтазы образуются две молекулы гексозы:

C 12 H 22 О 11 + Н 2 О = 2C 6 H 12 O 6 .

Мальтоза восстанавливает закись меди из фелинговой жидкости.

В некоторых растениях (у хлопчатника в семенах, у эвкалипта в листьях, у сахарной свеклы в корнях и др.) еще встречается трисахарид рафиноза (C 18 H 32 O 16).

Полисахариды - углеводы, имеющие состав (C 6 H 10 О 5)n Полисахариды можно рассматривать как несколько частиц моносахаридов, от которых отделилось столько же частиц воды:

NC 6 H 12 O 6 - nН 2 О = (C 6 H 10 O 5)n.

В живых тканях растений к полисахаридам (или полиозам) относятся крахмал, инулин, клетчатка, или целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества и др. В грибах находится гликоген - углевод, свойственный животным организмам и потому называемый иногда животным крахмалом.

Крахмал - высокомолекулярный углевод, в растениях содержится как запасное вещество. Первичный крахмал образуется в зеленых частях растения, например в листьях, в результате процесса фотосинтеза. В листьях же крахмал превращается в глюкозу, которая во флоэме жилок превращается в сахарозу и оттекает из листьев, и направляется в растущие части, растения или в места отложения запасных веществ. В этих местах сахароза превращается в крахмал, который откладывается в форме мельчайших зерен. Такой крахмал называется вторичным.

Местами отложения вторичного крахмала являются лейкопласты, находящиеся в клетках клубней, корней и плодов.

Основные свойства крахмала следующие: 1) в холодной воде он не растворяется; 2) при нагревании в воде происходит превращение его в клейстер; 3) крахмальные зерна имеют скрытокристаллическое строение; 4) от действия раствора йода окрашивается в синий, темно-синий, фиолетовый и черный цвет (в зависимости от крепости раствора); 5) под влиянием фермента диастаза крахмал превращается в сахар; 6) в поляризованном свете крахмальные зерна светятся и на них видна характерная фигура темного креста.

Крахмал состоит из нескольких компонентов - амилозы, амилопектина и др., различающихся растворимостью в воде, реакцией с раствором йода и некоторыми другими признаками. Амилоза растворяется в теплой воде и от йода окрашивается в ярко-синий цвет; амилопектин слабо растворяется даже в горячей воде и от йода приобретает красно-фиолетовый цвет.

Количество крахмала в растениях сильно колеблется: в зернах хлебных злаков содержится его 60-70%, семенах бобовых - 35-50%, в картофеле - 15-25%.

Инулин - полисахарид, встречающийся в подземных органах многих растений семейства сложноцветных в качестве запасного питательного углевода. Такими растениями являются, например, девясил (lnula), георгин, земляная груша и др. Инулин находится в клетках в растворенном виде. При выдерживании в спирте корней и клубней сложноцветных растений инулин выкристаллизовывается в форме сферокристаллов.

Клетчатка, или целлюлоза , гак же как и крахмал, в воде не растворяется. Оболочки клеток состоят из клетчатки. Состав ее сходен с крахмалом. Примером чистой клетчатки может служить вата, состоящая из волосков, покрывающих семена хлопчатника. Фильтровальная бумага хорошего качества также состоит из чистой клетчатки. Растворяется клетчатка в аммиачном растворе окиси меди. При действии серной кислоты клетчатка переходит в амилоид - коллоидное вещество, напоминающее крахмал и окрашивающееся от йода в синий цвет. В крепкой серной кислоте клетчатка растворяется, превращаясь в глюкозу. Реактивом на клетчатку является хлор-цинк-йод, от которого она принимает фиолетовый цвет. Хлористый цинк, так же как и серная кислота, сперва переводит клетчатку в амилоид, который затем уже подвергается окрашиванию йодом. От чистого йода клетчатка желтеет. Под влиянием фермента цитазы клетчатка переходит в сахар. Клетчатка играет важную роль в промышленности (ткани, бумага, целлулоид, пироксилин).

В растениях оболочки клеток, состоящие из клетчатки, часто подвергаются одревеснению и опробковению.

Количество целлюлозы и древесины сильно колеблется в различных растениях и разных их частях. Например, в зернах голых злаков (ржи, пшеницы) содержится 3-4% целлюлозы и древесины, а в зерне пленчатых злаков (ячменя, овса) содержится 8-10%, в сене - 34%, овсяной соломе - 40%, ржаной соломе - до 54%.

Гемицеллюлоза - вещество, сходное с клетчаткой, откладывается как запасное питательное вещество. В воде не растворяется, но слабые кислоты легко подвергают ее гидролизу, тогда как клетчатка гидролизуется концентрированными кислотами.

Гемицеллюлоза откладывается в клеточных оболочках зерен злаков (кукурузы, ржи и др.), в семенах люпина, финика и пальмы Phytelephas macrocarpa. Твердость ее такова, что семена пальмы идут на изготовление пуговиц под названием «растительная слоновая кость». При прорастании семян гемицеллюлоза растворяется, превращаясь с помощью ферментов в сахар: она идет на питание зародыша.

Пектиновые вещества - высокомолекулярные соединения углеводной природы. Содержатся в значительном количестве в плодах, клубнях и стеблях растений. В растениях пектиновые вещества обычно встречаются в виде нерастворимого в воде протопектина. При созревании плодов нерастворимый в воде протопектин, содержащийся в клеточных стенках, превращается в растворимый пектин. В процессе мочки льна под действием микроорганизмов пектиновые вещества гидролизуются - происходит мацерация и отделение волокон друг от друга. (Мацерация (от латинского «мацерация» - размягчение) - естественное или искусственное разъединение клеток ткани в результате разрушения межклеточного вещества.)

Слизи и гумми - коллоидные полисахариды, растворимые в воде. Слизи содержатся в большом количестве в кожуре семян льна. Гумми можно наблюдать, в виде вишневого клея, образующегося в местах повреждений ветвей и стволов вишен, слив, абрикоса и др.

Лихенин - полисахарид, содержащийся в лишайниках (например, в «исландском мхе» - Cetraria islandica).

Агар-агар - высокомолекулярный полисахарид, содержащийся в некоторых морских водорослях. Агар-агар растворяется в горячей воде, а после охлаждения застывает в виде студня. Применяется в бактериологии для питательных сред и в кондитерской промышленности для изготовления желе, пастилы, мармеладов.