Шпаргалка по "Биохимия и физиология растений"

8.Целлюлоза, её строение, значение, свойства.

Молекулы целлюлозы  состоят из нескольких тысяч остатков бета-глюкозы, соединенных 1,4-глюкозид-глюкозной связью:Цепочка целлюлозы имеет вид нити, спиралеобразно закрученной вокруг своей оси и удерживаемой в таком положении водородными связями гидроксилов остатков глюкозы. Отдельные нити соединяются межмолекулярными водородными связями в пучки, имеющие характер волокон. Это обеспечивает особые механические свойства целлюлозы — ее высокую прочность. Целлюлоза нерастворима в органических растворителях,  в водных растворах щелочей и в разбавленных минеральных кислотах. Она растворяется только в концентрированных соляной и фосфорной кислотах, а также в 72%-й H2S04, реактиве Швейцера (раствор соли двухвалентной меди в аммиаке) и растворах некоторых четвертичных органических оснований.Целлюлоза легко гидролизуется кислотами. Продуктами гидролиза являются целлодекстрины, целлобиоза и глюкоза(C6H10O5)n + nH2O->nC6H12O6.Серная кислота с йодом, благодаря гидролизу, окрашивают целлюлозу в синий цвет. Один же йод — только в коричневый.  В процессе этерификации целлюлозы уксусной кислотой получается ацетат целлюлозы.Целлюлозу используют для изготовления разл.сортов бумаги и картона, хим. переработки на искусств, волокна, пластмассы, пленки полимерные, кино- и фотопленки, лаки и эмали, бездымный порох, моющие ср-ва и др. В организме человека способствует лучшей работе кишечника.

9. Пектиновые вещества и гемицеллюлоза.

Термин «гемицеллюлозы»  был предложен в 1892 г. для обозначения полисахаридов, сопровождающих целлюлозу в природных материалах, но гидролизующихся легче, чем она. Большинство исследователей склонны относить к гемицеллюлозам все полисахариды клеточных стенок растений, кроме целлюлозы и пектиновых веществ. По-видимому, гемицеллюлозы в древесине связаны с лигнином. Гемицеллюлозы в отличие от целлюлозы растворяются в разбавленных щелочах (горячих и холодных). К группе гемицеллюлоз относят некоторые гомополисахариды, как, например, ксилан. Различают следующие группы гемицеллюлоз: 1. Группа, условно называемая «ксиланами», с преобладанием ксилозных остатков. 2.   Глюкоманнаны и галактоглюкоманнаны, преобладающими структурными компонентами которых являются маннозные остатки. 3.   Арабаногалактаны и глюкуроноарабаногалактаны, в которых преобладают остатки галактозы. ПЕКТИНЫ (пектиновые в-ва), растит. полисахариды, в основе молекул к-рых лежит главная цепь из 1à4-связан-ных остатков a-D-галактуроновой к-ты, содержащая нек-рое (иногда значительное) кол-во остатков 2-О-замещенной L-рамнопиранозы.Некоторые несахароподооные полисахариды построены не из гексоз, а из пентоз — они получили название пентозанов. Пентозаны в небольших количествах содержатся в древесине, особенно много их в одеревенелых частях растений: в соломе, оболочках семян, лишайниках.

10. Строение и свойства жиров.

Природные животные и растительные жиры (растительные жиры называются обычно маслами) состоят главным образом из глицеридов (сложные эфиры глицерина и различных органических кислот, в основном С10—С18). Жиры содержат две или три главные кислоты и некоторые другие кислоты в меньшем количестве. Так как спирт во всех природных жирах один и тот же — глицерин, наблюдаемые между жирами различия обусловлены исключительно органическими кислотами.Химические свойства жиров:Гидролиз. Среди реакций жиров особое значение имеет гидролиз, который можно осуществить как кислотами, так и основаниями (щелочной гидролиз называют омылением). Гидролиз жиров идет постепенно; например, при гидролизе тристеарина получается сначала дистеарин, затем моностеарин и, наконец, глицерин и стеариновая кислота.Практически гидролиз жиров производят или перегретым паром, или же нагреванием в присутствии серной кислоты или щелочей. Превосходными катализаторами гидролиза жиров являются сульфокислоты, получаемые сульфированием смеси непредельных жирных кислот с ароматическими углеводородами (контакт Петрова). В семенах клещевины находится особый фермент — липаза, ускоряющий гидролиз жиров. Липаза широко применяется в технике для каталитического гидролиза жиров.Реакции присоединения. Двойные связи непредельных кислот, входящих в состав жира, могут быть прогидриро- ваны каталитическим путем, они присоединяют бром и иод.В связи с тем что твердых жиров не хватает для технического использования и пищевых целей, большое техническое значение приобрело превращение более дешевых жидких жиров в твердые. Это превращение осуществляется путем каталитического гидрирования двойных связей кислот жидких жиров, при этом жидкие ненасыщенные жиры переходят в твердые насыщенные, поэтому процесс называют также отверждением жиров. В качестве сырья применяют жир морских млекопитающих и растительные масла — подсолнечное, хлопковое и др. Гидрирование проводится в жидкой фазе при 160— 200 "С и 2—15 атм в присутствии никелевых катализаторов. Продукты гидрирования известны под различными названиями (салолин, саломас и др.).Гидрогенизированные жиры сходны во всех отношениях с природными твердыми жирами. Гидрогенизацией некоторых распространенных растительных масел (масло земляного ореха, хлопковое, соевое) получают пищевые жиры. Так, искусственное масло, или маргарин, представляет собой эмульсию

гидрогенизированного  растительного жира в молоке; он имеет вид, консистенцию, залах и  вкус сливочного масла. Запах и вкус придаются предварительным брожением  молока с особыми видами молочных бактерий, вызывающих частичное окисление и синтезирующих диацетил — основное душистое вещество сливочного масла. Иногда прибавляют и синтетический диацетил. Для стабилизации эмульсии в маргарин вводят также природные эмульгаторы, такие, как яичный желток или лецитин, выделенный из желтка или сои. Прогоркание. Многие жиры при стоянии на воздухе прогоркают — приобретают неприятный вкус и запах. Различают два типа прогоркания — гидролитическое и окислительное. Гидролитические изменения в жире происходят под действием ферментов или микроорганизмов, приводя к образованию свободных жирных кислот. Если эти кислоты обладают короткой цепью (например, если образуется масляная кислота), то жиры приобретают прогорклый запах и вкус. Этот тип прогоркания характерен для коровьего масла.Наиболее распространен окислительный тип прогоркания. Окисление молекулы жира приводит к образованию ряда альдегидов и кетонов с короткой цепью, которые также имеют неприятный запах и вкус. Для этого процесса необходимо присутствие кислорода воздуха. Повышение температуры, свет, влажность и воздух ускоряют процесс. Предотвращение прогоркания растительного комбижира, применяемого в производстве печений, кондитерских изделий и других пищевых продуктов, в течение долгого времени оставалось важной проблемой. Решению этой проблемы способствовали современные способы упаковки, но еще больший вклад внесло применение антиоксидантов, замедляющих окисление жиров. Эти соединения обычно являются полифенолами, хинонами или ка- техинами (см. гл. 23, разд. 10). Растительные комбижиры, поступающие в продажу, не прогоркают благодаря присутствию в них антиоксидантов.Полимеризация масел. Весьма важными являются реакции автоокисления и полимеризации масел. По этому признаку растительные масла делятся на три категории: высыхающие, полувысыхающие и невысыхающие.Высыхающие масла в тонком слое обладают способностью образовывать на воздухе эластичные, блестящие, гибкие и прочные пленки, нерастворимые в органических растворителях, устойчивые к внешним воздействиям. На этом свойстве основано использование этих масел для приготовления лаков и красок. Основной характерной чертой высыхающих масел является высокое

содержание непредельных кислот. Для оценки качества высыхающих масел применяют йодное число (оно должно быть не менее 140).Процесс высыхания масел заключается в окислительной полимеризации. Все ненасыщенные эфиры жирных кислот и их глицериды окисляются на воздухе. По-видимому, процесс окисления представляет собой цепную реакцию, приводящую к неустойчивой гидроперекиси, которая разлагается с образованием окси- и кетокислот.Установлено, что непредельные кислоты с сопряженными двойными связями полимеризуются и по механизму диенового синтеза:Высыхающие масла, содержащие глицериды ненасыщенных кислот с двумя или тремя двойными связями, служат для приготовления олифы. Для получения олифы льняное масло нагревают до 250—300 °С в присутствии сиккативов, т. е. веществ, каталитически ускоряющих окисление. Обычно это соединения свинца (глет, сурик) или марганца (пиролюзит и др.).Полу высыхающие масла (подсолнечное, хлопковое) отличаются от высыхающих меньшим содержанием непредельных кислот (йодное число 127—136).Жиры гидрофобны, практически нерастворимы в воде, хорошо растворимы в органических растворителях и частично растворимы в этаноле (5-10%). Природные жиры содержат следующие жирные кислоты: Насыщенные: стеариновая (C17H35COOH) маргариновая (C16H33COOH) пальмитиновая (C15H31COOH) Ненасыщенные: пальмитолеиновая (C15H29COOH, 1 двойная связь) олеиновая (C17H33COOH, 1 двойная связь)  линолевая (C17H31COOH, 2 двойные связи)  линоленовая (C17H29COOH, 3 двойные связи)  арахидоновая (C19H31COOH, 4 двойные связи, реже встречается) Свойства жиров: Энергетическая ценность жира приблизительно равна 9,1 ккал на грамм. При сильном взбалтывании с водой жидкие (или расплавленные) жиры образуют более или менее устойчивые эмульсии . Природной эмульсией жира в воде является молоко.

11.Показатели качества  жиров.

Для характеристики жиров применяются следующие величины: кислотное число, число омыления, йодное число.Природные жиры нейтральны. Однако при переработке или хранении вследствие процессов гидролиза или окисления образуются свободные кислоты, количество которых непостоянно. Кислотное число представляет собой число миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.Число омыления равно числу миллиграммов гидроксида калия, расходующихся при омылении 1 г жира кипячением последнего с избытком гидроксида калия в спиртовом растворе. Число омыления чистого триолеина равно 192. Высокое число омыления указывает на присутствие кислот с «меньшими молекулами». Малые числа омыления указывают на присутствие более высокомолекулярных кислот или же неомы- ляемых веществ.Йодное число выражается числом граммов иода, которое может присоединяться по двойным связям к 100 г жира. Для определения йодного числа применяют растворы хлорида иода IC1, бромида иода IBr или иода в растворе сулемы, которые более реакционноспособны, чем сам иод. Йодное число является мерой ненасыщенности кислот жиров. Оно важно для оценки качества высыхающих масел.

12.Фосфатиды, их  значение, строение, свойства, представители.

Ткани головного  и спинного мозга и главным  образом биологические мембраны содержат сложные структурные единицы, построенные из белка, холестерина и фосфолипидов — фосфатидов.Фосфатидами называются липиды, дающие при гидролизе кроме глицерина и высших монокарбоновых кислот фосфорную кислоту и ами- носпирты или другие сложные спирты. Ниже дана краткая характеристика наиболее известных фосфатидов.Лецитины — это глицериды, в которых две спиртовые группы глицерина этерифицированы двумя, обычно разными, жирными кислотами (например, стеариновой и олеиновой) и содержат фосфохолиновую группировку, которая при гидролизе дает неорганический фосфат и четвертичное аммониевое основание — холин.Лецитины были впервые обнаружены в желтке яйца, откуда и произошло их название:Кефалины — сложные эфиры глицерина, построенные по тому же Кипу, что и лецитины, но в состав кефалинов вместо холина входит кола- мин (или этаноламин):Чаще всего в состав кефалинов входят пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты. Кефалины  впервые были выделены из тканей головного мозга.Серинфосфатиды содержат в качестве основания аминокислоту серин.В состав инозипгфосфатидов входит шестиатомный циклический спирт инозит:Фосфатиды имеют консистенцию воска, окрашены в белый цвет и гигроскопичны. Они являются поверхностно-активными агентами, т. е. обладают свойством накапливаться на поверхности раздела между водой и другими жидкостями и понижать поверхностное натяжение.К классу сложных липидов относятся и некоторые жироподобные вещества: фосфосфингозиды и цереброзиды.ФосфосфингозидЫ или сфингомиелины, содержат жирную кислоту, фосфорную кислоту и два основания — холин и сфингозин:В результате гидролиза сфингомиелинов были получены только четыре кислоты: пальмитиновая, стеариновая, лигноцериновая и нервоно вая (селахолевая):Цереброзиды, или гликосфингозиды, являются сложными липидами и относятся к подклассу гликозидов Они содержат сфингозин, жирную кислоту и сахар (.D-глюкозу или D-галактозу); они отличаются формально от большинства сложных липидов тем, что не содержат фосфорную кислоту. Известны следующие жирные кислоты, входящие в состав церебро зидов: лигноцериновая, а-оксилигноцериновая (цереброновая), нервоно вая и а-оксинервоновая кислоты.

13. Биосинтез жира.

Это сложный  процесс, требующий значительного  количества энергии, состоит из нескольких этапов.1. Активация аминокислот  в цитоплазме за счет энергии АТФ:Аминокислота + АТФ -> аминоацил-АМФ + ФФ (пирофосфат).2. Взаимодействие активированной аминокислоты с транспортной РНК (тРНК).тРНК представляет собой относительно небольшую молекулу (73— 93 нуклеотида; М.М~25тыс.) с характерной структурой, напоминающей клеверный лист (рис. 15). Один из участков (адапторный) имеет неспецифическую для всех тРНК последовательность нуклеотидов— ЦЦА. К этому триплету присоединяется аминоацил — АМФ. Зато другой участок строго специфичен для разных тРНК — там находится триплет антикодон, комплементарный какому-нибудь кодону на мРНК.Специфический фермент осуществляет взаимодействие строго определенной активированной аминокислоты с конкретной тРНК: аминоацил-АМФ + тРНК. Таким образом, каждая тРНК может переносить только определенную аминокислоту. Богатый энергией комплекс аминокислоты с тРНК перемещается в цитоплазме и достигает рибосомы.3. В рибосоме происходит главный этап белкового синтеза — трансляция, в основе которого лежит «узнавание» антикодоном тРНК комплементарного кодона мРНК, обеспечивающее специфическую последовательность аминокислот в синтезируемом белке (рис. 16).Начальный этап трансляции — инициация — требует энергии в форме ГТФ. Инициирующий кодон мРНК (АУТ) комплементиру- ется с антикодоном тРНК, несущей аминокислоту метионин (после завершения синтеза эта аминокислота отщепляется от полипептида). Образующийся комплекс обладает способностью взаимодействовать сразу с обеими субъединицами рибосомы. В результате этого мРНК оказывается между этими субъединицами, что обусловливает начало считывания информации.Следующий за инициацией этап — элонгация — также требует энергии ГТФ. По мере реализации наследственной информации мРНК как бы «продергивается» через рибосому. В результате последовательного «узнавания» антикодонами тРНК колонок мРНК достигается необходимое расположение амино- ацил — тРНК, за которым следует образование пептидной связи между этими аминокислотами, после чего освободившиеся тРНК могут вновь присоединять и переносить новые молекулы соответствующих аминокислот.В осуществлении необходимого расположения в рибосоме тРНК, мРНК, а также в образовании пептидной связи участвуют рибосомальная РНК и белки рибосом.Завершающим этапом

трансляции является терминация. Терминирующие кодоны УАА, УАГ, УГА, попадая в пределы рибосомы, служат сигналом окончания синтеза полипептида, так как этим триплетам не соответствует никакая тРНК. В соответствии с созданной в рибосоме первичной структурой в цитоплазме формируются вторичная, третичная и четвертичная, характерные для каждого белка, и он становится способным выполнять свои специфические функции. > аминоацил-тРНК + АМФ. > аминоацил-тРНК + АМФ.Синтез жирных кислот протекает в цитоплазме клетки. В митохондриях в основном происходит удлинение существующих цепей жирных кислот. Установлено, что в цитоплазме печеночных клеток синтезируется пальмитиновая кислота (16 углеродных атомов), а в митохондриях этих клеток из уже синтезированной в цитоплазме клетки пальмитиновой кислоты или из жирных кислот экзогенного происхождения, т.е. поступающих из кишечника, образуются жирные кислоты, содержащие 18, 20 и 22 углеродных атома.

15. Гликолипиды и Воска

Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в мозге. Главной формой гликолипидов в животных тканях являются гликосфинголипиды. Последние содержат церамид, состоящий из спирта сфингозина и остатка жирной кислоты, и один или несколько остатков сахаров.Простейшими гликосфинголипидами являются галактозилцерамиды и глюкозилцерамиды.Галактозилцерамиды – главные сфинголипиды мозга и других нервных тканей, но в небольших количествах встречаются и во многих других тканях. В состав галактозилцерамидов входит гексоза (обычно это D-галактоза), которая связана эфирной связью с гидроксильной группой аминоспирта сфингозина. Кроме того, в составе галактозилцерамида имеется жирная кислота. Чаще всего это лигноцериновая, нервоновая или це-реброновая кислота, т.е. жирные кислоты, имеющие 24 углеродных атома.Существуют сульфогалактозилцерамиды, которые отличаются от га-лактозилцерамидов наличием остатка серной кислоты, присоединенного к третьему углеродному атому гексозы. В мозге млекопитающих сульфо-галактозилцерамиды в основном находятся в белом веществе, при этом содержание их в мозге намного ниже, чем галактозилцерамидов.Глюкозилцерамиды – простые гликосфинголипиды, представлены в тканях, отличных от нервной, причем главным образом глюкозил-церамидами. В небольших количествах они имеются в ткани мозга. В отличие от галактозилцерамидов у них вместо остатка галактозы имеется остаток глюкозы.Более сложными гликосфинголипидами являются ганглиозиды, образующиеся из гликозилцерамидов. Ганглиозиды дополнительно содержат одну или несколько молекул сиаловой кислоты. В тканях человека доминирующей сиаловой кислотой является нейраминовая. Кроме того, вместо остатка глюкозы они чаще содержат сложный олигосахарид. Ганглиозиды в больших количествах находятся в нервной ткани. Они, по-видимому, выполняют рецепторные и другие функции. Одним из простейших ганглиозидов является гематозид, выделенный из стромы эритроцитов. Он содержит церамид (ацилсфингозин), одну молекулу глюкозы, одну молекулу N-ацетилнейраминовой кислоты.