Биохимия. Лекции

1. Все группы, расположенные справа от углеродного остова в формулах Фишера, в формулах Хеуорса занимают положение под плоскостью кольца (внизу).
2. Группы, расположенные в формулах Фишера слева от углеродного остова, располагают над плоскостью кольца (вверху).
3. Концевую группу – СН₂ ОН в проекции Хеуорса направляют вверх.

      В растворе линейные и циклические  формы моносахаридов существуют одновременно и способны самопроизвольно превращаться друг в друга. В живой природе преобладают циклические формы полисахаридов. Они используются организмами для постороения олиго- и полисахаридов, мононуклеотидов и других биологических  молекул. Через линейную форму происходит переход a-формы в b-форму. Гидроксильная группа, образовавшася при замыкании цикла из карбонила, называется полуацетальным или гликозидным гидроксилом.

      Производные моносахаридов. Большую группу производных моносахаридов составляют фосфорные эфиры, которые образуются в ходе превращений углеводов в тканях. Например, глицеральдегид-3-фосфат; b,D-рибозо-5-фосфат; a, D-рибозо-1-фосфат; b,D-фруктозо-1,6-дифосфат.

      В природе широко распространены два аминопроизводных моносахарида: глюкозамин и галактозамин. Как и соответствующие гексозы, гексозамины могут существовать как в линейной, так и в циклической форме. Глюкозамин входит в состав многих полисахаридов, содержащихся в тканях животных и человека; галактозамин является компонентом гликопротеинов и гликолипидов.

      В состав полисахаридов входит глюкуроновая кислота.

      3.2. Олигосахариды. Наиболее распространенными  в природе оли-госахаридами являются дисахариды.

      Мальтоза образуется из полисахаридов как промежуточный продукт. Она состоит из двух остатков глюкозы, соединенных между собой a-1,4-гликозидной связью.

      Лактоза содержится в молоке животных и человека. В состав лактозы входит остаток галактозы и глюкозы; эти монозы связаны между собой b-1,4-гликозидной связью.

      Сахароза — наиболее распространенный и важный дисахарид, встречающийся в растительном мире. Сахароза является ценным питательным веществом для человека. Сахароза состоит из остатков a,D-глюкозы и b,D-фруктозы, связанных a,b-1,2-гликозидной связью.

      3.3. Полисахариды представляют собой биополимеры, мономерами которых служат моносахариды. Если в составе полисахарида содержатся остатки моносахарида одного вида, его называют гомополисахаридом, если разных — гетерополисахаридом.

      К физиологически важным гомополисахаридам  относят крахмал и гликоген. К числу важнейших гетерополисахаридов — гиалуроновую кислоту, хондротинсульфат и гепарин.

      Крахмал — гомополисахарид, состоящий из остатков глюкозы. Он является одним из наиболее распространенных запасных полисахаридов растений. Крахмал накапливается в семенах, клубнях (40—78%) и других частях растений (10—25%). Крахмал состоит из двух фракций, отличающихся строением и свойствами: амилозы — 15—25% и амшопектина — 75—85%.

      Амилоза построена из остатков глюкозы, связанных кислородными «мостиками» (гликозидными связями) между первым атомом углерода одного остатка и четвертым углеродным атомом другого.

      Глюкозные остатки образуют неразветвленную  цепь с молекулярной массой от 16 до 160 кДа. Эта цепь в пространстве закручивается в спираль, но молекула в целом имеет нитевидную форму.

      Амилопектин имеет молекулы с разветвленной  цепью остатков глюкозы, образованной за счет связи между шестым атомом углерода одного остатка и первым углеродным атомом другого.

      Крахмал – основное питателное вещество растений, образуется в результате фотоситнтеза, накапливается в виде крхмальных зерен в листьях, плодах. Семенах растений. Амилоза с йодом дает синее окрашивание,  амилопектин – фиолетовое. При гидролизе крахмала на промежуточной стадии образуются декстрины и мальтоза, на конечной стадии – глюкоза. Декстрины – растворимые вещества, легко  усваиваются организмом человека. Процессы разрушения молекулы крахмала широко используются в пищевой промышленности.

      Гликоген — резервное питательное вещество организма человека и животных. Иначе его называют «животным крахмалом». В организме человека он накапливается в печени (-20%) и в мышцах (-2%). Гликоген по структуре близок к амилопектину однако степень ветвления у него больше, чем у амилопектина, поэтому молекула гликогена более компактна. В наибольшем количестве находится в печени (до 15%), мышцах (2-4%). При недостатке глюкозы в организме он расщепляется, восстанавливая ее нормальную концентрацию. Гликоген — не однородное вещество, а представляет собой смесь полисахаридов разной молекулярной массы. Часть его находится в соединении с белками

      Целлюлоза — наиболее распространенное органическое соединение. Она встречается в растительном мире в качестве структурного компонента клеточной стенки. Особенно богаты целлюлозой волокна хлопка (98 - 99%). Целлюлоза состоит из остатков глюкозы, связанных между собой a-1,4-гликозидными связями

     Структура целлюлозы хорошо отвечает ее биологической  задаче. Отдельные цепи целлюлозы связаны между собой водородными связями, что способствует образованию волокнистой и очень прочной структуры. В клеточных стенках растений волокна целлюлозы плотно упакованы в слои, которые дополнительно стабилизированы другими соединениями полисахаридной природы.

     Целлюлоза не имеет питательной ценности для  высших животных и человека, так как пищеварительные секреты слюны и ферменты желудочно-кишечного тракта не способны расщеплять 1,4-гликозидные связи до глюкозы.

     Гиалуроновая  кислота — гетерополисахарид, имеющий очень важное значение для высших организмов. В соединительной ткани это основной компонент внеклеточного желатинообразного вещества, заполняющего межклеточное пространство тканей. Она содержится в больших количествах в синовиальной жидкости суставов. Стекловидное тело и пуповина новорожденных также богаты гиалуроновой кислотой.

      В структурном отношении молекула представляет собой линейный полисахарид,  образованный дисахаридными повторяющимися звеньями, состоящими из остатков D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, соединенных b-1,3-гликозидной связью. Повторяющиеся дисахаридные звенья связаны между собой b-1,4-связью.

      Хондроитинсульфат является составной частью костной ткани, хрящей, сухожилий, роговицы глаз, сердечных клапанов и других подобных тканей.

      Повторящееся  дисахаридное звено в хондроитинсульфате состоит из глюкуроновой кислоты и N-ацетилгалактозаминсульфата, звенья соединены друг с другом b-1,3- и b-1,4-гликозидными связями, подобно связям в гиалуроновой кислоте.

      Гепарин — гетерополисахарид, препятствующий свертыванию крови у животных и человека. Гепарин содержится в крови, печени, легких, селезенке, щитовидной железе и в других тканях и органах.

      Молекула  гепарина состоит из глюкуроновой кислоты  и a-глю-козамина в виде двойного сульфопроизводного, соединенных между собой a-1,4-гликозидными связями.

      Пектиновые  вещества – растительные полисахариды, содержащиеся в большом количестве в ягодах, фруктах, овощах в виде протопектина, пектина и пектиновой кислоты. Пектиновая кислота состоит из остатков D-галактуроновой кислоты, связанных (1®4) связями. Пектин – это сложный эфир метиловогоспирта и пектиновой кислоты. В растениях ¼ часть пектиновых веществ находится в виде растворимого пектина, а ¾ - в виде нерастворимого протопектина.  При созревании и хранении  плодов протопектин превращается в пектин. Пектиновые вещества образуют гели в присутствии кислоты и сахара. Их применяют в пищевой промышленности.

      Инулин  – полиахарид, сотоящий в основном из остатков b-фруктозы. Накапливается в клубнях земляной груши, георги, цикория как резервный материал. Инулин имеет сладкий вкус, используется как подсластитель для больных сахарным диабетом.

      Биологические функции полисахаридов:

• Энергетическая - крахмал и гликоген составляют «депо» уг 
  леводов в клетке; при необходимости они быстро расщепляются 
  на легко усваиваемый источник энергии — глюкозу.
• Опорная - хондроитинсульфат выполняет опорную функ 
  цию в костной ткани.
• Структурная - гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат 
  и гепарин являются структурными межклеточными веществами.

      • Гидроосмотическая и ионрегулирующая. Гиалуроновая 
кислота, благодаря высокой гидрофильности и отрицательному 
заряду, связывает межклеточную воду и катионы, регулируя меж 
клеточное осмотическое давление.

      Лекция  № 4 ЛИПИДЫ.

      План  лекции

                                1.Определение. Классификация. Биологические           

                                   функции.

                                2. Простые липиды.

                                3. Сложные липиды.

      Липидами  называют сложную смесь  природных соединений с близкими физико-химическими свойствами, нерастворимые в воде, но растворимые в неполярных растворителях, таких как эфир, хлороформ, бензол и др. В класс липидов попадает обширная группа соединений, имеющих разную структуру и биологические функции.

      Липиды  широко распространены в природе. В  растениях они накапливаются главным образом  в семенах и плодах (в семенах подсолнечника от33 до 57% по массе, в арахисе от 54 до 61% по массе). У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных жировых тканях,  в брюшной полости , тканях, окружающих многие органы. Особенно много липидов в подкожной жировой ткани китов (25-30% от их массы), тюленей и др. морских животных.

      У наземных животных содержание липидов  сильно колеблется: (в мясе свинины до 33%; говядины до 16%; телятина 2%) .

      В организме человека в норме содержится 10-20% жира, но при некоторых нарушениях жирового обмена его количество увеличивается  до 50%. Наибольшее количество до 90% находится  в жировой ткани . Липиды составляют около половины массы мозга.. В теле взрослого человека содержится 10—12 кг липидов.

      Липиды  выполняют разнообразные функции.:  

      Биологические функции липидов:

1. Энергетическая. При окислении в организме 1 г жира выделяется 9 ккал. (37,66кДж). Так , за счет жиров обеспечивается 25-35% суточной потребности в энергии у жителей средних широт, а у северян их доля в энергетической обеспеченности рациона еще больше. Для энергетических целей используются  резервные жиры
2. Пластическая. Липиды входят в состав мембран большинства клеток.
3. Ферментативная. Липиды влияют на активность ферментов, находящихся на клеточных мембранах.
4. Транспортная. Липиды осуществляют перенос белков в составе липопротеинов,  комплексов с альбуминами.
5. Защитная. Липиды защищают организм от переохлаждения, механического повреждения, поверхность кожи от высыхания.
6. Липиды являются раствороителями многих витаминов, способствуют их усвоению.

       В структурном отношении все  липиды являются сложными эфирами жирных кислот и разнообразных спиртов. Простые липиды не содержат других компонентов. Сложные липиды содержат дополнительные компоненты.