Органические вещества клетки. Углеводы, липиды. Какие углеводы являются полимерами
Углеводные полимер - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Углеводные полимер
Cтраница 1
Углеводные полимеры, состоящие из моносахаридных единиц, связанных гликозидными связями, называются полисахаридами. Если полисахарид состоит из одного вида моносахаридных единиц, он называется гомополисахаридом, если из нескольких видов - гетерополисахаридом. [1]
Ассортимент углеводных полимеров может быть расширен за счет изготовления на их основе полусинтетических производных, например, сульфатированных декстранов, маннанов и других гли-канов, относящихся к группе гепариноподобных веществ - гепа-риноидов. [2]
Пектиновые вещества - это углеводные полимеры, состоящие главным образом из неразветвленных цепей, которые построены из остатков a - D-галактуроновой кислоты, связанных ( 1 - - 4) - связями. Простых химических производных, которые могли бы служить для характеристики пектиновых веществ, нет, однако результаты химического и физического анализов [4, 7, 10] могут дать полезную информацию. Сухая пектовая кислота из цитрусовых, приготовленная, как описано выше, обычно дает следующие результаты анализа: содержание уроновых кислот 92 %, [ a ] f 6 - - 272, эквивалентный вес 192, гидроксамовая реакция на сложные эфиры отрицательна. [3]
Типы Сахаров, из которых построены углеводные полимеры - полисахариды клеточных оболочек, столь же многочисленны и разнообразны. [4]
Пока что детальному конформационному анализу подвергались олиго - и полисахариды только с пира-нозными остатками. Поэтому мы рассмотрим те случаи, когда моносахариднымй остатками углеводных полимеров являются различные пираноидные производные. Естественно, что для конформационного анализа таких полимеров необходимо прежде всего знание конформационных свойств пираиоидных моносахаридов ( разд. [5]
Диэлектрические пленки используют в интегральных схемах в качестве изоляционных слоев ( пленочные конденсаторы, МДП-транзисторы, многослойный электрический монтаж и др.) и защитных покрытий. При формировании диэлектрических слоев применяют моноокиси кремния ( SiO), германия ( GeO), трехсернистую сурьму ( 80283), окиси титана ( ТЮ2), тантала ( TasOs), алюминия ( АЬОз), калькогенидные стекла, кварц, углеводные полимеры ( стирол, бутадиен) и др. Чаще всего диэлектриком пленочных конденсаторов служит моноокись кремния. [6]
Макромолекулы, составляющие основную массу сухих веществ клетки, - полимеры, построенные из мономерных единиц. Исключением служат липиды, не являющиеся полимерами, так как молекулы в них не соединены между собой ковалентными связями. Углеводные полимеры построены на основе повторяющихся единиц одного, двух или более типов, например, запасной полисахарид гликоген, построенный из остатков глюкозы, или пеп-тидогликан клеточной стенки, образованный чередованием N-ацетилглюкозамина и TV-ацетилмурамовой кислоты. [7]
Этот факт был воспринят как указание на важность определенной структурной регулярности полисахарида. Сейчас показано, что многие легкодоступные производные полисахаридов могут быть использованы в хиральной ЖХ. Недавно была исследована серия фенилкарбамат-ных производных различных углеводных полимеров. На многих из этих новых ХНФ было достигнуто лучшее разделение некоторых рацематов, чем на соответствующих производных целлюлозы. Данные, собранные в табл. 7.6, дают некоторое общее представление о разделительной способности исследованных сорбентов. Как уже упоминалось, механизм разделения на производных полисахаридов изучен очень слабо. [8]
Полученные результаты сравнивают с данными табл. I. Во время пиролиза образца в пробирке проверяют реакцию образующихся летучих продуктов с помощью увлажненной индикаторной лакмусовой бумаги. Слабокислые пары образуются при разложении углеводных полимеров, например, нитрата и ацетата целлюлозы. Сильнокислые пары выделяются при разложении поливинилхлорида и его сополимеров, поливи-нилиденфторида, политрифторхлорэтилена и их сополимеров, хлорированного полиэтилена. Щелочная реакция продуктов разложения характерна для азотсодержащих полимеров: полиамидов, полиуретанов, аминоформальдегидных смол. Нейтральные продукты разложения выделяются при пиролизе полиолефи-нов, изопреновых и бутадиеновых каучуков, силоксанов, полиэфиров. [9]
Химический состав и свойства гемицеллюлоз находятся в тесной связи с природой растительной ткани. Основным компонентом гемицеллюлоз древесины хвойных пород являются гексозаны, а лиственной древесины - пентозаны. Пока еще не установлено, чем обусловлена эта взаимосвязь и какие функции в процессе жизнедеятельности растений выполняют отдельные углеводные полимеры. Но поскольку такая связь существует, целесообразно рассмотреть состав и структуру полисахаридов гемицеллюлоз по указанным основным группам растительных тканей. [10]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
Глава I. Углеводы
Глава I. УГЛЕВОДЫ
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ
Еще в древние времена человечество познакомилось с углеводами и научилось использовать их в своей повседневной жизни. Хлопок, лен, древесина, крахмал, мед, тростниковый сахар – это всего лишь некоторые из углеводов, сыгравшие важную роль в развитие цивилизации. Углеводы относятся к числу наиболее распространенных в природе органических соединений. Они являются неотъемлемыми компонентами клеток любых организмов, в том числе бактерий, растений и животных. В растениях на долю углеводов приходится 80 – 90 % сухой массы, у животных – около 2 % массы тела. Их синтез из углекислого газа и воды осуществляется зелеными растениями с использованием энергии солнечного света (фотосинтез). Суммарное стехиометрическое уравнение этого процесса имеет вид:
Затем глюкоза и другие простейшие углеводы превращаются в более сложные углеводы, например, крахмал и целлюлозу. Растения используют эти углеводы для высвобождения энергии в процессе дыхания. Этот процесс в сущности обратен процессу фотосинтеза:
Интересно знать! Зеленые растения и бактерии в процессе фотосинтеза ежегодно поглощают из атмосферы приблизительно 200 млрд. т углекислого газа. При этом происходит высвобождение в атмосферу около 130 млрд. т кислорода и синтезируется 50 млрд. т органических соединений углерода, в основном углеводов.
Животные не способны из углекислого газа и воды синтезировать углеводы. Потребляя углеводы с пищей, животные расходуют накопленную в них энергию для поддержания процессов жизнедеятельности. Высоким содержанием углеводов характеризуются такие виды нашей пищи, как хлебобулочные изделия, картофель, крупы и др.
Название «углеводы» является историческим. Первые представители этих веществ описывались суммарной формулой Сmh3nOn или Cm(h3O)n. Другое название углеводов – сахара – объясняется сладким вкусом простейших углеводов. По своей химической структуре углеводы – сложная и многообразная группа соединений. Среди них встречаются как достаточно простые соединения с молекулярной массой около 200, так и гигантские полимеры, молекулярная масса которых достигает нескольких миллионов. Наряду с атомами углерода, водорода и кислорода в состав углеводов могут входить атомы фосфора, азота, серы и, реже, других элементов.
Классификация углеводов
Все известные углеводы можно подразделить на две большие группы – простые углеводы и сложные углеводы. Отдельную группу составляют углеводсодержащие смешанные полимеры, например, гликопротеины – комплекс с молекулой белка, гликолипиды – комплекс с липидом, и др.
Простые углеводы (моносахариды, или монозы) являются полигидроксикарбонильными соединениями, не способными при гидролизе образовывать более простые углеводные молекулы. Если моносахариды содержат альдегидную группу, то они относятся к классу альдоз (альдегидоспиртов), если кетонную – к классу кетоз (кетоспиртов). В зависимости от числа углеродных атомов в молекуле моносахаридов различают триозы (С3), тетрозы (С4), пентозы (С5), гексозы (С6) и т.д.:
Наиболее часто в природе встречаются пентозы и гексозы.
Сложные углеводы (полисахариды, или полиозы) представляют собой полимеры, построенные из остатков моносахаридов. Они при гидролизе образуют простые углеводы. В зависимости от степени полимеризации их подразделяют на низкомолекулярные (олигосахариды, степень полимеризации которых, как правило, меньше 10) и высокомолекулярные. Олигосахариды – сахароподобные углеводы, растворимые в воде и сладкие на вкус. Их по способности восстанавливать ионы металлов (Cu2+, Ag+) делят на восстанавливающие и невосстанавливающие. Полисахариды в зависимости от состава можно также разделить на две группы: гомополисахариды и гетерополисахариды. Гомополисахариды построены из моносахаридных остатков одного типа, а гетерополисахариды – из остатков разных моносахаридов.
Сказанное с примерами наиболее распространенных представителей каждой группы углеводов можно представить в виде следующей схемы:
Функции углеводов
Биологические функции полисахаридов весьма разнообразны.
Энергетическая и запасающая функция
В углеводах заключено основное количество калорий, потребляемых человеком с пищей. Основным углеводом, поступающим с пищей, является крахмал. Он содержится в хлебобулочных изделиях, картофеле, в составе круп. В рационе человека присутствуют также гликоген (в печени и мясе), сахароза (в качестве добавок к различным блюдам), фруктоза (во фруктах и меде), лактоза (в молоке). Полисахариды, прежде чем усвоиться организмом, должны быть гидролизованы с помощью пищеварительных ферментов до моносахаридов. Только в таком виде они всасываются в кровь. С током крови моносахариды поступают к органам и тканям, где используются для синтеза своих собственных углеводов или других веществ, либо подвергаются расщеплению с целью извлечения из них энергии.
Освобождающаяся в результате расщепления глюкозы энергия накапливается в виде АТФ. Различают два процесса распада глюкозы: анаэробный (в отсутствие кислорода) и аэробный (в присутствии кислорода). В результате анаэробного процесса образуется молочная кислота
,
которая при тяжелых физических нагрузках накапливается в мышцах и вызывает боль.
В результате же аэробного процесса глюкоза окисляется до оксида углерода (IV) и воды:
В результате аэробного распада глюкозы освобождается значительно больше энергии, чем в результате анаэробного. В целом при окислении 1 г углеводов выделяется 16,9 кДж энергии.
Глюкоза может подвергаться спиртовому брожению. Этот процесс осуществляется дрожжами в анаэробных условиях:
Спиртовое брожение широко используется в промышленности для производства вин и этилового спирта.
Человек научился использовать не только спиртовое брожение, но и нашел применение молочнокислому брожению, например, для получения молочнокислых продуктов и квашения овощей.
В организме человека и животных нет ферментов, способных гидролизовать целлюлозу, тем не менее целлюлоза является основным компонентом пищи для многих животных, в частности, для жвачных. В желудке этих животных в больших количествах содержатся бактерии и простейшие, продуцирующие фермент целлюлазу, катализирующий гидролиз целлюлозы до глюкозы. Последняя может подвергаться дальнейшим превращениям, в результате которых образуются масляная, уксусная, пропионовая кислоты, способные всасываться в кровь жвачных.
Углеводы выполняют и запасную функцию. Так, крахмал, сахароза, глюкоза у растений и гликоген у животных являются энергетическим резервом их клеток.
Структурная, опорная и защитная функции
Целлюлоза у растений и хитин у беспозвоночных и в грибах выполняют опорную и защитную функции. Полисахариды образуют капсулу у микроорганизмов, укрепляя тем самым мембрану. Липополисахариды бактерий и гликопротеины поверхности животных клеток обеспечивают избирательность межклеточного взаимодействия и иммунологических реакций организма. Рибоза служит строительным материалом для РНК, а дезоксирибоза – для ДНК.
Защитную функцию выполняет гепарин. Этот углевод, являясь ингибитором свертывания крови, предотвращает образование тромбов. Он содержится в крови и соединительной ткани млекопитающих. Клеточные стенки бактерий, образованные полисахаридами, скреплены короткими аминокислотными цепочками, защищают бактериальные клетки от неблагоприятных воздействий. Углеводы участвуют у ракообразных и насекомых в построение наружного скелета, выполняющего защитную функцию.
Регуляторная функция
Клетчатка усиливает перистальтику кишечника, улучшая этим пищеварение.
Интересна возможность использования углеводов в качестве источника жидкого топлива – этанола. С давних пор использовали древесину для обогрева жилищ и приготовления пищи. В современном обществе этот вид топлива вытесняется другими видами – нефтью и углем, более дешевыми и удобными в использовании. Однако растительное сырье, несмотря на некоторые неудобства в использовании, в отличие от нефти и угля является возобновляемым источником энергии. Но его применение в двигателях внутреннего сгорания затруднено. Для этих целей предпочтительнее использовать жидкое топливо или газ. Из низкосортной древесины, соломы или другого растительного сырья, содержащих целлюлозу или крахмал, можно получить жидкое топливо – этиловый спирт. Для этого необходимо вначале гидролизовать целлюлозу или крахмал и получить глюкозу:
,
а затем полученную глюкозу подвергнуть спиртовому брожению и получить этиловый спирт. После очистки его можно использовать в виде топлива в двигателях внутреннего сгорания. Надо отметить, что в Бразилии с этой целью ежегодно из сахарного тростника, сорго и маниока получают миллиарды литров спирта и используют его в двигателях внутреннего сгорания.
ebooks.grsu.by
Органические вещества - углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты, АТФ
Углеводы - это органические соединения, в состав которых входят углерод, водород и кислород. Углеводы делятся на моно-, ди- и полисахариды.
Моносахариды — простые сахара, состоящие из 3 и более атомов С. Моносахариды: глюкоза, рибоза и дезоксирибоза. Не гидролизуются, могут кристаллизоваться, растворимы в воде, имеют сладкий вкус
Полисахариды образуются в результате полимеризации моносахаридов. При этом утрачивают способность к кристаллизации, сладкий вкус. Пример — крахмал, гликоген, целлюлоза.
Функции:
1. Энергетическая — это основной источник энергии в клетке (1 грамм=17,6 кДж)
2. структурная-входят в состав оболочек растительных клеток (целлюлоза) и животных клеток
3. источник для синтеза других соединений
4. запасающая (гликоген — у животных клеток, крахмал — у растительных)
5. соединительная
Липиды — сложные соединения глицерина и жирных кислот. Нерастворимы в воде, только в органических растворителях. Различают простые и сложные липиды.
Функции липидов:
1. структурная — основа, для всех мембран клетки
2. энергетическая (1 г=37,6 кДж)
3. запасающая
4. теплоизоляционная
5. источник внутриклеточной воды
АТФ — единое универсальное энергоемкое вещество в клетках растений, животных и микроорганизмов. С помощью АТФ осуществляется накопление и транспорт энергии в клетке. В состав АТФ входят: азотистое основание–адеин, углевод рибоза и три остатка фосфорной кислоты. Фосфатные группы соединены между собой с помощью макроэргических связей. Функции АТФ — перенос энергии.
Белки являются преобладающим веществом во всех живых организмов. Белок — полимер, мономером которого являютсяаминокислоты (20). Аминокислоты соединяются в белковой молекуле с помощью пептидных связей, образующихся между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксильной группой другой. Каждая клетка имеет уникальный набор белков.
Различают несколько уровней организации белковой молекулы. Первичная структура-последовательность аминокислот, соединенных пептидной связью. Эта структура определяет специфичность белка. Во вторичной структуре молекула имеет вид спирали, ее устойчивость обеспечивается водородными связями. Третичная структура формируется в результате преобразования спирали в трехмерную шаровидную форму — глобулу. Четвертичная возникает при объединении несколько молекул белков в единый комплекс. Функциональная активность белков проявляется во 2,3,или 3-ой структуре.
Структура белков изменяется под влиянием различных химических веществ (кислоты, щелочи, спирта и других) и физических факторов (высокой и низкой t,излучения), ферментов. Если при этих изменениях сохраняется первичная структура, процесс обратим и называется денатурация. Разрушение первичной структуры называется коагуляцией (необратимый процесс разрушения белка)
Функции белков
1. структурная
2. каталитическая
3. сократительная (белки актин и миозин в мышечных волокнах)
4. транспортная (гемоглобин)
5. регуляторная (инсулин)
6. сигнальная
7. защитная
8. энергетическая (1 г=17,2 кДж)
Виды нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты — фосфорсодержащие биополимеры живых организмов, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации. Они были открыты в 1869 г. швейцарским биохимиком Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов, сперматозоидов лосося. Впоследствии нуклеиновые кислоты обнаружили во всех растительных и животных клетках, вирусах, бактериях и грибах.
В природе существует два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит пятиуглеродный сахар дезоксирибозу, а молекула РНК — рибозу.
ДНК находится преимущественно в хромосомах клеточного ядра (99% всей ДНК клетки), а также в митохондриях и хлоропластах. РНК входит в состав рибосом; молекулы РНК содержатся также в цитоплазме, матриксе пластид и митохондрий.
Нуклеотиды — структурные компоненты нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты представляют собой биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.
Нуклеотиды — сложные вещества. В состав каждого нуклеотида входит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.
Существует пять основных азотистых оснований: аденин, гуанин, урацил, тимин и цитозин.
ДНК. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных, спирально закрученных относительно друг друга цепочек.
В состав нуклеотидов молекулы ДНК входят четыре вида азотистых оснований: аденин, гуанин, тимин и цитоцин. В полинуклеотидной цепочке соседние нуклеотиды связаны между собой ковалентными связями.
Полинуклеотидная цепь ДНК закручена в виде спирали наподобие винтовой лестницы и соединена с другой, комплементарной ей цепью с помощью водородных связей, образующихся между аденином и тимином (две связи), а также гуанином и цитозином (три связи). Нуклеотиды А и Т, Г и Ц называются комплементарными.
В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых — числу цитидиловых. Благодаря этому свойству последовательность нуклеотидов в одной цепи определяет их последовательность в другой. Такая способность к избирательному соединению нуклеотидов называется комплемен-тарностью, и это свойство лежит в основе образования новых молекул ДНК на базе исходной молекулы (репликации, т. е. удвоения).
При изменении условий ДНК, подобно белкам, может подвергаться денатурации, которая называется плавлением. При постепенном возврате к нормальным условиям ДНК ренатурирует.
Функцией ДНК является хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации. В ДНК любой клетки закодирована информация обо всех белках данного организма, о том, какие белки, в какой последовательности и в каком количестве будут синтезироваться. Последовательность аминокислот в белках записана в ДНК так называемым генетическим (триплетным) кодом.
Основным свойством ДНК является ее способность к репликации.
Репликация — это процесс самоудвоения молекул ДНК, происходящий под контролем ферментов. Репликация осуществляется перед каждым делением ядра. Начинается она с того, что спираль ДНК временно раскручивается под действием фермента ДНК-полимеразы. На каждой из цепей, образовавшихся после разрыва водородных связей, по принципу комплементарности синтезируется дочерняя цепь ДНК. Материалом для синтеза служат свободные нуклеотиды, которые есть в ядре
Таким образом, каждая полинуклеотидная цепь выполняет роль матрицы для новой комплементарной цепи (поэтому процесс удвоения молекул ДНК относится к реакциям матричного синтеза). В результате получается две молекулы ДНК, у каждой из которых ' одна цепь остается от родительской молекулы (половина), а другая — вновь синтезированная. Причем одна новая цепь синтезируются сплошной, а вторая — сначала в виде коротких фрагментов, которые затем сшиваются в длинную цепь специальным ферментом — ДНК-лигазой. В результате репликации две новые молекулы ДНК представляют собой точную копию исходной молекулы.
Биологический смысл репликации заключается в точной передаче наследственной информации от материнской клетки к дочерним, что и происходит при делении соматических клеток.
РНК. Строение молекул РНК во многом сходно со строением молекул ДНК. Однако имеется и ряд существенных отличий. В молекуле РНК вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов входит рибоза, вместо тимидилового нуклеотида (Т) — уридиловый (У). Главное отличие от ДНК состоит в том, что молекула РНК представляет собой одну цепь. Однако ее нуклеотиды способны образовывать водородные связи между собой (например, в молекулах тРНК, рРНК), но в этом случае речь идет о внутрицепочечном соединении комплементарных нуклеотидов. Цепочки РНК значительно короче ДНК.
В клетке существует несколько видов РНК, которые различаются по величине молекул, структуре, расположению в клетке и функциям:
1. Информационная (матричная) РНК (иРНК) — переносит генетическую информацию с ДНК на рибосомы
2. Рибосомная РНК (рРНК) — входит в состав рибосом
3. 3. Транспортная РНК (тРНК) — переносит аминокислоты к рибосомам во время синтеза белка
biofile.ru
Углеводы – высокомолекулярные полисахариды
Углеводы – широко распространенные в природе органические вещества, преобладающие в пище человека и являющиеся основным источником необходимой организму энергии. Источником углеводов служат главным образом продукты растительного происхождения – хлеб, крупа, картофель, овощи, фрукты, _асды. Все углеводы делят на две группы: простые (моносахариды, монозы) – это углеводы, которые не способны гидролизоваться с образованием более простых соединений. Обычно в составе число атомов углерода равно числу атомов кислорода; сложные (полисахариды, полиозы) – углероды, способные гидролизоваться на более простые. У них число атомов углерода не равно числу атомов кислорода. Сложные углероды весьма разнообразны по составу, молекулярной массе и свойствам. Их делят на две группы: низкомолекулярные (сахароподобные, или олигосахариды) и высокомолекулярные (несахароподобные полисахариды). Последние – соединения с большой молекулярной массой, в состав которых могут входить остатки сотен тысяч простых углеводов.
Представителями наиболее простых моносахаридов являются глюкоза, фруктоза, галактоза; олигосахаридов – дисахарид сахароза (свекловичный или тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар) и трисахарид – раффиноза.
Особое место в превращениях моносахаридов занимают процессы дыхания и брожения.
Дыхание – это экзотермический процесс ферментативного окисления моноз до воды и углекислого газа. На каждый моль израсходованной глюкозы (180 г) выделяется 2870 кДж (672 ккал) энергии. Различают аэробное (кислородное) дыхание – дыхание при достаточном количестве воздуха и анаэробное (бескислородное) дыхание, являющееся спиртовым брожением.
Спиртовое брожениепротекает под влиянием микроорганизмов и играет исключительную роль в производстве спирта, вин и хлебобулочных изделий. Кроме того, существует молочнокислое брожение – моноз – основной процесс при получении простокваши, кефира и других молочных продуктов, а также при квашении капусты. Брожение моноз может приводить к образованию масляной кислоты (маслянокислое брожение).
Моносахариды – твердые кристаллические вещества, они гигроскопичны, хорошо растворяются в воде, образуя сиропы, трудно растворимы в спирте.
Высокомолекулярные несахароподобные полисахаридыпостроены из огромного количества (до 6-10 тыс.) остатков моноз. Большинство полисахаридов состоит из молекул глюкозы, соединенных между собой в цепи. В зависимости от способа расположения глюкозы в цепи и степени ее ветвления образуются разные полисахариды – крахмал, гликоген, или животный крахмал, клетчатка. В _астениииях полисахариды выполняют в основном две функции: они служат запасными питательными веществами (крахмал) и являются главной составной частью опорной ткани растений (клетчатка). Запасные питательные вещества откладываются в виде крахмальных зерен в растительных тканях. Запасы крахмала могут достигать: в картофеле – свыше 20 % и более, в зернах пшеницы и риса – иногда до 70 %. Биологическое значение крахмала очень велико. Он образуется в растениях из углекислоты и воды в результате фотосинтеза. У животных в качестве запасного питательного материала в тканях тела откладывается гликоген. По мере надобности он расходуется, распадаясь до глюкозы.
Крахмал – смесь полисахаридов состава С6Н10О5, имеющая более или менее выраженное микрокристаллическое строение. При настаивании в теплой воде зерна крахмала разбухают, и большая часть полисахаридов крахмала переходит в раствор. Полисахариды крахмала разделяются на две фракции – амилозу и амилопектин.
Клейстеризация крахмала происходит при его нагревании в присутствии воды. Этот сложный процесс протекает в три стадии. На первой стадии крахмальные зерна обратимо набухают за счет присоединения небольших количеств воды. На второй стадии при повышении температуры отмечается сильное набухание зерен с увеличением их объема в сотни раз за счет присоединения больших количеств воды. Эта стадия клейстеризации необратима. При набухании крахмала происходят разрыв водородных связей и гидратация макромолекул полисахаридов, увеличивается вязкость раствора. На третьей стадии извлекаются водой растворимые полисахариды, зерна теряют форму.
Установлено, что первая стадия клейстеризации у различных видов крахмала наступает при разных температурах. Поэтому нельзя указать точную температуру клейстеризации, а можно только отметить температурный интервал, в котором клейстеризуются все зерна крахмала.
В зависимости от соотношения количества крахмала и воды получается клейстер в виде золя или геля. Если крахмальные мешочки при поглощении ими большого количества воды тесно соприкасаются друг с другом, клейстер имеет характер геля. Густые кисели с 6-8%-ным содержанием крахмала относятся к прочным гелям. В процессе варки круп, бобовых, макаронных изделий образуются еще более прочные гели. Установлено, что оклейстеризованный крахмал наиболее сильно стареет в пшенной каше, меньше – в рисовой и еще меньше – в гречневой. Старение оклейстеризованного крахмала предотвращается выдержкой изделий в горячем состоянии до момента их употребления.
Крахмальные гели различной вязкости служат основой для киселей, супов-пюре и соусов. Для ягодных киселей пригоден картофельный крахмал, образующий прозрачный, почти бесцветный гель. Для молочных киселей можно применять маисовый крахмал, дающий непрозрачный, молочно-белый гель. При нагревании до 10 0С крахмальный клейстер разжижается, а при 120-130 0С становится жидким. При охлаждении до 55-65 0С крахмальный раствор превращается в студень.
Крахмал широко применяется в общественном питании и в производстве пищевых продуктов. Из него вырабатывают крупу саго, патоку, кристаллическую глюкозу. В кондитерском производстве крахмал добавляют к пшеничной муке для ослабления влияния клейковины при изготовлении бисквитов и пирожных; используют как формовочный материал при отливке помадных и ликерных конфет. В колбасном производстве крахмал вводят в состав мясного фарша: он связывает его и придает вареной колбасе сочность и упругость. В кулинарии с крахмалом готовят кисели, соусы, пудинги.
Меланоидинообразование– взаимодействие восстанавливающих сахаров (монозы и восстанавливающие дисахариды, как содержащиеся в продукте, так и образующиеся при гидролизе более сложных углеводов) с аминокислотами, пептидами и белками, приводящее к образованию темно-окрашенных продуктов – меланоидинов. Характерные признаки – потемнение продуктов в результате образования трудно- или нерастворимых в воде темно-окрашенных соединений. Скорость и глубина меланоидинообразования зависят от состава взаимодействующих продуктов, соотношения отдельных компонентов, рН среды, температуры и влажности. Реакция меланоидинообразования играет большую роль в процессах, происходящих при выпечке хлебобулочных изделий, сушке овощей и фруктов, в пивоварении. С реакцией меланоидинообразования связаны внешний вид, вкус и запах жареных мясных блюд.
Карамелизация сахаров.Нагревание моно- и дисахаридов при температуре 1000С и выше приводит к изменению их химического состава, повышению цветности продуктов, увеличению содержания редуцированных веществ. Глубина этих процессов, следовательно, и состав образующихся веществ зависят от состава Сахаров, их концентрации, степени и продолжительности теплового воздействия, рН среды, присутствия примесей. В общественном питании и пищевой промышленности особое значение имеет карамелизация сахарозы, глюкозы и фруктозы. Особенно чувствительна к нагреванию фруктоза, карамелизация которой протекает в 6-7 раз быстрее, чем глюкозы. Основной углеводный компонент кондитерских изделий – сахароза, которая при нагревании в ходе технологического процесса в слабокислой или нейтральной среде подвергается частичной инверсии с образованием глюкозы и фруктозы, претерпевающих дальнейшие превращения. Например, от молекулы глюкозы может отщепиться одна или две молекулы воды (дегидратация), а образовавшиеся продукты соединятся друг с другом или с молекулой сахарозы, или может отщепиться три молекулы воды с образованием оксиметилфурфурола, дальнейшие превращения которого сопровождаются разрушением углеродного скелета и образованием разнообразных продуктов деструкции (муравьиная, левулиновая кислоты). При отщеплении двух молекул воды от сахарозы образуется карамелан С 2Н 18О 9 – растворимое в воде соединение желтого цвета, при отщеплении трех молекул – карамелен СзбН 5025, имеющий ярко-коричневый цвет, затем – карамелин – трудно растворимое в воде соединение. Степень полимеризации образовавшихся продуктов может быть различной. Если концентрация углеводов невелика (10-30 %), то легче протекает образование оксиметилфурфурола, при повышенных концентрациях (70-80 %) активней идут процессы конденсации.
При изготовлении кондитерских изделий, например, карамели, температурным воздействиям подвергаются высококонцентрированные растворы Сахаров (до 80 %), поэтому основным продуктом карамелизации являются ангидриды и продукты их конденсации. При их взаимодействии с металлами и аминокислотами образуются разнообразные и сложные по составу соединения, которые ухудшают качество, но повышают ценность и гигроскопичность готовых продуктов. В общественном питании для оформления тортов изготовляют карамельную массу, а для подкрашивания кремов используют вареный сахар (жженку).
Жиры
Наряду с углеводами и белками жиры – один из главных компонентов питания.
Жиры – это полные сложные эфиры глицерина (три-глицериды) и одноосновных карбоновых (жирных) кислот, входят в класс липидов. Строение жиров отвечает общей формуле:
где R1, R2, R3 – радикалы жирных кислот.
Все природные жиры содержат в своем составе три различных кислотных радикала, имеющих неразветвленную структуру и, как правило, четное число атомов углерода.
Физико-химические свойства жиров определяются соотношением входящих в их состав насыщенных и ненасыщенных карбоновых (жирных) кислот. В твердых жирах преобладают насыщенные кислоты, и они в обычных условиях имеют твердую консистенцию и сравнительно высокие температуры плавления. Жидкие жиры – масла – в основном состоят из ненасыщенных карбоновых кислот. Природные жиры являются смесью различных триглицеридов и не имеют четкой температуры плавления. Все жиры характеризуются значительным увеличением объема при плавлении.
При охлаждении жиры могут кристаллизоваться в нескольких полиморфных формах. При постепенном охлаждении жидкие жиры кристаллизуются частично и приобретают форму твердого тела, обладающего пластичностью. Пластичность характерна для жиров, содержащих 10-30 % кристаллической фазы. В пластичном жире кристаллы твердых триглицеридов образуют решетку, внутри которой находится значительное количество жидкой фазы. При дальнейшем охлаждении все триглицериды кристаллизуются и жир теряет пластичность. Пластичность является ценным свойством жиров, особенно пищевых.
Жиры обладают низким давлением паров и кипят только в высоком вакууме (250 0С при 0,001 мм рт.ст.). Плотность жиров зависит от молярной массы карбоновых кислот и степени их насыщенности.
Температура воспламенения большинства жиров 270-330 0С. Характеристикой жиров является также и так называемая температура дымообразования, при которой происходит визуально заметное образование дыма вследствие разложения жира. Она падает с ростом кислотного числа жира и лежит в пределах 160-2300С.
Жиры нерастворимы в воде, но образуют с ней эмульсии. Они хорошо растворимы в органических растворителях, но обычно плохо растворимы в спирте. При обработке перегретым паром, минеральными кислотами или щелочью жиры подвергаются гидролизу (омылению) с образованием глицерина и жирных кислот или их солей (мыла). При сильном взбалтывании с водой образуют эмульсии. Примером стойкой эмульсии жиров в воде является молоко, содержание жира в котором от 2,7 до 6,0 %. Эмульгирование жиров в кишечнике (необходимое условие их всасывания) осуществляется солями желчных кислот.
Под действием химических и биохимических факторов жиры прогоркают, что приводит к появлению специфического запаха и неприятного вкуса, вызванных образованием низкомолекулярных карбоновых кислот. Прогоркание жиров обусловлено рядом химических процессов. Различают два вида прогоркания – биохимическое и химическое.
Биохимическое прогоркание характерно для жиров, содержащих значительное количество воды и примесей белков и углеводов (например, для коровьего масла). Под воздействием содержащихся в белках ферментов (липаз) происходит гидролиз жиров и образование свободных жирных кислот. Увеличение кислотности может не сопровождаться появлением прогорклости. Микроорганизмы, развивающиеся в жирах, выделяют другие ферменты – липооксидазы, под действием которых жирные кислоты окисляются до в-кетокислот. Метилалкилкетоны, образующиеся при распаде последних, являются причиной изменения вкуса и запаха жира. Во избежание этого производится тщательная очистка жира от примесей белковых веществ, хранение в условиях, исключающих попадание микроорганизмов, и при низкой температуре, а также добавка консервантов (NaCl, бензойная кислота). Химическое прогоркание – результат окисления жиров под действием кислорода воздуха (автоокисление). Первая стадия – образование пероксильных радикалов при атаке молекулярным О 2 углеводородных остатков как насыщенных, так и ненасыщенных карбоновых кислот. Реакция промотируется светом, теплом и соединениями, образующими свободные радикалы (пероксиды, переходные металлы). Пероксильные радикалы инициируют неразветвленные и разветвленные цепные реакции, а также распадаются с образованием ряда вторичных продуктов – гидроксикислот, эпоксидов, кетонов и альдегидов. Последние и вызывают изменение вкуса и запаха жира. Для жиров, в которых преобладают насыщенные карбоновые кислоты, характерно образование кетонов (кетонное прогоркание), для жиров с высоким содержанием ненасыщенных кислот – альдегидное прогоркание. Для замедления и предотвращения химического прогоркания используют ингибиторы радикальных реакций.
Студни
Студни – это такие системы, в которых частицы дисперсной фазы связаны между собой в сетчатый каркас, а дисперсная среда заключена в промежутках между ними. Таким образом, это структурирование системы со свойствами эластичных твердых тел.
Студни могут быть получены двумя способами: методом застудневания растворов полимеров или золей и методом набухания сухих высокомолекулярных веществ в жидкостях.
Процесс перехода растворов полимеров золя в студень связан с увеличением вязкости и замедлением броуновского движения и заключается в объединении частиц дисперсной фазы в форме сетки или ячеек и связывании при этом всего растворителя.
Процесс застудневания зависит от природы растворенных веществ, формы их частиц, концентрации, температуры, времени и примесей других веществ, особенно электролитов.
Способность застудневать характерна для растворов, состоящих из палочковидных и лентообразных по форме частиц. При наличии таких форм возникают крупноячеистые структуры и могут поглощаться большие количества жидкости.
С повышением концентрации способность к застудневанию увеличивается, так как при этом уменьшается расстояние между частицами. Для каждого раствора при данной температуре существует некоторая предельная концентрация, ниже которой он не застудневает. Так, для желатина при комнатной температуре предельной концентрацией является 0,5 %, для агар-агара – 0,2 %.
Способность застудневать увеличивается при понижении температуры, так как при этом уменьшается подвижность частиц и облегчается процесс сцепления их.
Процесс застудневания даже при низкой температуре не происходит мгновенно и нередко требует продолжительного времени для формирования ячеистой объемной сетки. Время, необходимое для застудневания, называется периодом созревания.
Студни, полученные из растворов ВМС, при высушивании могут уменьшаться в объеме, уплотняться, но все же сохранять эластичность и способность снова набухать в жидкостях.
Таким образом, студни ВМС могут быть получены не только методом застудневания, но и методом набухания. Ограниченное набухание заканчивается образованием студня и не переходит в растворение.
В кулинарной практике для получения студней применяют комбинированный метод, объединяющий набухание сухих веществ и застудневание растворов. Например, сухие вещества крахмал, агар-агар и желатин, сначала набухая, дают студни, которые при повышении температуры плавятся и переходят в раствор, застудневающий при охлаждении.
Студни характеризуются рядом свойств твердого тела. Они сохраняют форму, обладают упругими свойствами и эластичностью.
При нагревании студни переходят в вязкотекучее состояние. Этот процесс называется плавлением. Он обратим, так как при охлаждении раствор снова застудневает.
Многие студни способны разжижаться и переходить в растворы при механическом воздействии (встряхивании, перемешивании). Этот процесс обратим, так как в состоянии покоя через некоторое время раствор застудневает. Свойство студней многократно изотермически разжижаться примеханических воздействиях и застудневать в состоянии покоя называется тиксотропией.
Кромесвойств твердых тел студни обладают и свойствами жидкого тела, там могут протекать такие процессы, как диффузия и химические реакции между веществами. Диффузия в студнях зависит от размеров диффундирующих частиц и от концентрации вещества студня.
Диффузия имеет большое значение в таких производствах, как крашение и дубление, так как набухшее волокно и шкуры животных являются студнями. В пищевой промышленности наблюдается и диффузия соли, сахара в тесте, красителей и вкусовых веществ в желе и мармеладе.
Студни с течением времени "стареют". При старении на поверхности студня начинают появляться капельки жидкости. Происходит разделение студня на две фазы. Это явление называется синерезисом. Впроцессе синерезиса структурная сетка студня стягивается и выжимает из себя значительную часть растворителя, что способствует уменьшению объема студня.
Процесс синерезиса у студней, образованных полимерами, обратим, иногда достаточно нагревания, чтобы студень вернуть в исходное состояние. Этим пользуются для освежения каш, пюре.
Чаще всего синерезис в быту и промышленности нежелателен. Это черствение хлеба, отмокание мармелада, желе, карамели, фруктовых джемов. Синерезис происходит при хранении мыла, клея и т.п.
Синерезис протекает в мышечных и костных тканях в процессе жизнедеятельности, вызывая изменения при старении организма. Мясо старых животных намного плотнее, а кости значительно тоньше, чем у молодых.
Примером положительного синерезиса может служить самопроизвольное отделение жидкости от творога в процессе созревания сыра при сыроварении.
Синерезису способствует низкая температура, большое содержание полимера в растворе и длительный покой системы.
Вопросы для самоконтроля:
1. По какому признаку вещества относят к высокомолекулярным соединениям?
2. В чем особенности строения молекул высокомолекулярных соединений?
3. Приведите примеры высокомолекулярных веществ, входящих в состав пищевых продуктов.
4. Что такое набухание? Какие стадии в нем различают?
5. Опишите, как изменяются белки и углеводы притепловой обработке пищевых продуктов.
6. Расскажите о пищевых добавках, изменяющих структуру и физико-химические свойства продуктов.
7. Какой процесс называется прогорканием?
8. Какие существуют методы получения студней?
Библиографический список
1. Горбунова С.К. Физическая и коллоидная химия (в общественном питании): учебное пособие / С. К. Горбунова, Э.А. Муллоярова. – М: Альфа-М, 2006.
2. Жарких Н.А. Химия для экономических колледжей / Н.А Жарких. – Р.н/Д.: Феникс, 2004.
3. Евстратова К.И. Физическая и коллоидная химия. / К.И. Евстратова, Н.А. Купина, Е.Е. Малахова. – М: Высшая школа, 1988.
4. Ахметов Б.В. Задачи и упражнения по физической и коллоидной химии / Б.В. Ахметов. – Ленинград: Химия, 1989.
5. Зимон А.Д. Физическая химия: Учебник для вузов / А.Д. Зимон, Н.Ф. Лещенко. – М: Химия, 2000.
6. Зимон А.Д. Коллоидная химия: Учебник для вузов / А.Д. Зимон. – М: Агар, 2003.
7. Мушкамбаров Н.Н. Физическая и коллоидная химия: курс лекций / Н.Н. Мушкамбаров. – М. ГЭОТАР – МЕД, 2002.
8. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебник для вузов / Н.Л. Глинка. – М: ИНТЕГРАЛ – Пресс, 2002.
Размещено на Allbest.r
infopedia.su
Какие из основных веществ (белки жиры углеводы витамины макро и микро элементы) являются полимерами.
Полимеры это углеводы
белки и некоторые углеводы (полисахариды)
Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п. взято с википедии
белки и углеводы
touch.otvet.mail.ru
Органические вещества клетки. Углеводы, липиды
Углеводы.
Общая формула: Сn (Н20)n.
Функции растворимых в воде углеводов:
транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.
Моносахариды: глюкоза — основной источник энергии для клеточного дыхания; фруктоза — составная часть нектара цветов и фруктовых соков; рибоза и дезоксирибоза — структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК.
Дисахариды: сахароза (глюкоза + фруктоза) — основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях; лактоза (глюкоза + галактоза) — входит в состав молока млекопитающих; мальтоза (глюкоза + глюкоза) — источник энергии в прорастающих семенах.
Полимерные углеводы: крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Они не растворимы в воде.
Функции полимерных углеводов:
структурная, запасающая, энергетическая, защитная.
Крахмал — смесь двух полимеров а-глюкозы — амилозы и амилопектина. Состоит из разветвленных спирализован-ных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.
Гликоген — запасное вещество животной клетки, мономером которого является Р-глюкоза.
Целлюлоза — полимер, образованный остатками B(бэта)-глю-козы, состоящими из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток.
Хитин — состоит из аминопроизводных B(бэта)-глюкозы. Основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.
Липиды — сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. Присутствуют во всех клетках. Состоят из атомов водорода, кислорода и углерода.
Виды липидов: жиры, воски, фосфолипиды, стеролы (стероиды).
Функции липидов:
• структурная — фосфолипиды входят в состав клеточных мембран;
• запасающая — жиры накапливаются в клетках позвоночных животных;
• энергетическая — треть энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров, которые используются и как источник воды;
• защитная — подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений;
• теплоизоляционная — подкожный жир помогает сохранить тепло;
• электроизоляционная — миелин, выделяемый клетками Шванна, изолирует некоторые нейроны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов;
• питательная — желчные кислоты и витамин D образуются из стероидов;
• смазывающая — воски покрывают кожу, шерсть, перья животных и предохраняют их от воды; восковым налетом покрыты листья многих растений; воск используется пчелами в строительстве сот;
• гормональная — гормон надпочечников — кортизон и половые гормоны имеют липидную природу, их молекулы не содержат жирных кислот.
Похожие статьи:
poznayka.org
полимерные углеводы - это... Что такое полимерные углеводы?
полимерные углеводы adjfood.ind. polymere Kohlenhydrate
Универсальный русско-немецкий словарь. Академик.ру. 2011.
- полимерные сплавы
- полимерный
Смотреть что такое "полимерные углеводы" в других словарях:
УГЛЕВОДЫ — сахара, алифатич. полиоксикарбонильные соединения и их многочисл. (в т. ч. полимерные) производные, компоненты всех без исключения живых организмов. У. делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Большинство природных У. производные… … Биологический энциклопедический словарь
ПОЛИСАХАРИДЫ — (гликаны), полимерные углеводы, молекулы к рых построены из моносахаридных остатков, соединенных гликозидными связями. Степень полимеризации П. составляет от 10 20 до неск. тысяч остатков. Каждый моносахаридный остаток в составе П. может… … Химическая энциклопедия
Гидровит — Действующее вещество ›› Декстроза + Калия хлорид* + Натрия хлорид + Натрия цитрат (Dextrose + Potassium chloride* + Sodium chloride + Sodium citrate) Латинское название Hydrovit АТХ: ›› A07CA Регидратанты для приема внутрь Фармакологическая… … Словарь медицинских препаратов
Гидровит форте — Действующее вещество ›› Декстроза + Калия хлорид* + Натрия хлорид + Натрия цитрат (Dextrose + Potassium chloride* + Sodium chloride + Sodium citrate) Латинское название Hydrovit forte АТХ: ›› A07CA Регидратанты для приема внутрь Фармакологическая … Словарь медицинских препаратов
Метаболизм — У этого термина существуют и другие значения, см. Метаболизм (значения). Структура аденозинтрифосфата главного посредника в энергетическом обмене веществ Метаболизм (от … Википедия
Спирты — Отличительная особенность спиртов гидроксильная группа при насыщенном атоме углерода на рисунке выделена красным (кислород) и серым цветом (водород). Спирты (от лат. … Википедия
Инкрустирующее вещество — (matière incrustante, inrcrustirende Substanz, incrusting matter; хим.) входит вместе с клетчаткой в состав организованного вещества оболочек клеток древесины, пробки, растительной кожицы и вообще всех растительных тканей, образуемых клетками или … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Пита́ние зо́ндовое — один из видов искусственного введения пищевых веществ в организм при невозможности или затруднении приема пищи через рот. Различают внутрижелудочное П. з., осуществляемое через назогастральный зонд или через гастростому, и внутрикишечное, или… … Медицинская энциклопедия
Ферменты пищеварения — Ферменты пищеварения, пищеварительные ферменты ферменты, расщепляющие сложные компоненты пищи до более простых веществ, которые затем всасываются в организм. В более широком смысле пищеварительными ферментами также называют все ферменты,… … Википедия
Мукополисахариды — (от лат. mucus слизь и Полисахариды) полимерные углевод белковые комплексы с преимущественным содержанием углеводной части (70 80%). Наиболее изучены кислые М. различных видов соединительной ткани и некоторых жидкостей организма… … Большая советская энциклопедия
Нуклеиновая кислота — (от лат. nucleus ядро) высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие… … Википедия
universal_ru_de.academic.ru
