Углеводы растений общая характеристика

12.Общая характеристика класса углеводов и их роль в жизнедеятельности растений.

Углево́ды (сахариды) — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. В растениях углеводы образуются из двуокиси углерода и воды в процессе сложной реакции фотосинтеза, осуществляемой за счет солнечной энергии с участием зелёного пигмента растений — хлорофилла. 6СО2 + 6Н2О ——— С6Н 12О6 + 6О2 углеводы принимают участие в таком космическом процессе, как фотосинтез. Элементарный состав углеводов отвечает формуле С n(Н2О)m, что и послужило основанием для их названия углеводы. Углеводы входят в состав клеток и тканей всех растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле. На долю углеводов приходится около 80% сухого вещества растений и около 20% животных. Растения синтезируют углеводы из неорганических соединений — углекислого газа и воды (СО2 и Н2О).

13.Структура и функции моно-, ди- и полисахаридов растительной клетки. Моносахариды — гетероциклические соединения, склонные к изомеризации в растворах. Функции моносахаридов: • Исходное органическое вещество в цепях питания. Основной источник энергии в клетке (17‚6 кДж энергии на 1 г). • Компоненты нуклеиновых кислот‚ коферментов‚ АТФ. • Участвуют в синтезе дисахаридов и полисахаридов. • Играют роль промежуточных продуктов в процессах дыхания‚ фотосинтеза и других процессах углеводного обмена. • Рибулезодифосфат – акцептор СО2 при фотосинтезе. Моносахариды — простые углеводы, обладающие небольшой молекулярной массой. К физическим свойства моносахаридов относится их растворимость в воде, способность к кристаллизации, сладкий вкус. В зависимости от количества атомов углерода в молекуле моносахаридов их подразделяют на триозы, тетрозы, пентозы (рибоза, дезоксирибоза), гексозы (глюкоза). В зависимости от структурной организации молекулы моносахаридов могут иметь линейную или циклическую структуру. Дисахариды (от di: два, sacchar: сахар) — органические соединения, одна из основных групп углеводов; являются частным случаем олигосахаридов. Молекулы дисахаридов состоят из двух остатков моносахаридов, соединённых друг с другом за счёт взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой).

Дисахари́ды (от di — два, sacchar — сахар) — сложные органические соединения, одна из основных групп углеводов, при гидролизекаждая молекула распадается на две молекулы моносахаридов, являются частным случаем олигосахаридов. По строению дисахариды представляют собой гликозиды, в которых две молекулы моносахаридов соединённы друг с другом гликозидной связью, образованной в результате взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой). В зависимости от строения дисахариды делятся на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие. Например, в молекуле мальтозы у второго остатка моносахарида (глюкозы) имеется свободный полуацетальный гидроксил, придающий данному дисахариду восстанавливающие свойства. Дисахариды наряду с полисахаридами являются одним из основных источников углеводов в рационе человека и животных. Дисахариды — хорошо кристаллизующиеся вещества, легко растворимы в воде и в 45 — 48°-ном спирте, плохо растворимы в 96°-ном спирте; оптически активны; сладки на вкус. Гидролиз Дисахариды (для сахарозы называется инверсией) происходит при действии кислот; при наличии 5-членного кольца в моносахаридном остатке скорость кислотного гидролиза Дисахариды возрастает. Гидролиз Дисахариды осуществляется также ферментами (карбогидразами), например a- или b-гликозидазами (в зависимости от типа гликозидной связи в Дисахариды). В результате гидролиза образуются моносахариды.Полисахари́ды — общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов. Полисахариды, синтезируемые живыми организмами, состоят из большого количества моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Зачастую полисахариды нерастворимы в воде. Обычно это очень большие, разветвлённые молекулы. Примерами полисахаридов, которые синтезируют живые организмы, являются запасные вещества крахмал и гликоген, а также структурные полисахариды — целлюлоза и хитин. Полисахариды выполняют в организме две важные функции: 1) они являются местом хранения различных форм энергии (например, гликоген в организме животных и человека и крахмал в растениях); 2) являются структурными элементами (например, мукополисахариды в клетках животных и человека и целлюлоза в растениях).

Источник

1. Углеводы. Их роль, классификация, содержание в растениях.!

Углеводы — обширный класс органических соединений. В клетках живых организмов углеводы являются источниками и аккумуляторами энергии, в растениях (на их долю приходится до 90 % сухого вещества).Углеводы образуются в растениях в ходе фотосинтеза, благодаря ассимиляции хлорофиллом, под действием солнечных лучей, углекислого газа, содержащегося в воздухе, а образующийся при этом кислород выделяется в атмосферу. Углеводы являются первыми органическими веществами в кругообороте углерода в природе. Общая формула Cn(H2O)m (n и m ? 4)

-Простыми углеводами (моносахариды,дисахариды) называют углеводы, которые не способны гидролизоваться с образованием более простых соединений. Моносахариды:глюкоза, фруктоза, галактоза

Дисахариды:сахароза, лактоза, мальтоза

Сложные углеводы (полисахариды, полиозы) — углеводы, способные гидролизоваться на более простые.Сложные делят на две группы:

а)низкомолекулярные (сахароподобные или олигосахариды) от греч. oligos — малый, немногочисленный

б) высокомолекулярные (несахароподобные полисахариды). Последние — соединения с большой молекулярной массой, в состав которых могут входить остатки сотен тысяч простых углеводов.

1.Важнейшая функция углеводов — энергетическая. Углеводы служат основным источником энергии для организмов, питающихся органическими веществами.

2.Структурная функция, то есть участвуют в построении разных клеточных структур.После их передвижения в кончики стеблей и корней, в камбий и репродуктивные структуры, где они превращаются в новую протоплазму, клеточные оболочки и различные продукты метаболизма.

3.Углеводы выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.).

4.Углеводы выполняют пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.

Древесные растения накапливают запасы углеводов в периоды их избыточного образования, а затем расходуют их, когда скорость утилизации превышает скорость новообразования. В частности, во время наиболее быстрого роста запасные углеводы исчезают из ветвей, стволов и корней в порядке, зависящем от видовых особенностей роста. Сезонные циклы содержания углеводов наиболее выражены у многих листопадных деревьев умеренной зоны. Общее содержание углеводов в стволах и ветвях достигает максимума осенью, незадолго до начала листопада. В конце зимы оно начинает уменьшаться и быстро уменьшается ранней весной, когда углеводы используются на усиленное дыхание и рост новых тканей.

У многих видов обнаружены два сезонных максимума содержания крахмала: весной и в конце лета или начале осени. Вслед за весенним максимумом содержание крахмала падает в результате утилизации резервов на рост побегов и камбия. Содержание крахмала зимой снижается вследствие его превращения при низких температурах в сахарозу.

Годичные циклы углеводов у видов с периодическим ростом характеризуются исчезновением углеводов с каждой вспышкой роста, после чего новые углеводы занимают их место. Годичные циклы углеводов у вечнозеленых деревьев отличаются от таковых у листопадных деревьев. Вечнозеленые виды накапливают углеводы зимой намного позже.

Источник

Лекция 3. Химический состав клетки

Углеводы — важный класс природных органических соединений. Особенно высоким содержа­нием углеводов отличаются растительные организмы (до 85-90% от массы растения). Углеводы в большом количестве накапливаются в запасающих органах (семена, клубни, корни), оболочки рас­тительных клеток целиком состоят из углеводов. Ученые подсчитали, что в природе углеводов больше, чем всех других органических соединений, вместе взятых.

Функции углеводов в растении важны и разно­образны:

1. Энергетическая. Углеводы — главные про­дукты фотосинтеза, в химических связях которых запасается солнечная энергия. Эта энергия извле­кается растениями при дыхании и используется в процессах их жизнедеятельности.
2. Пластическая. В процессе дыхания из универ­сального химического соединения — глюкозы обра­зуются разнообразные метаболиты (углеродные ске­леты), необходимые для синтеза разнообразных органических соединений живой клетки.
3. Опорная (структурная). Клеточные оболочки состоят из углеводов. Они служат опорой, как от­дельным клеткам, так и растению в целом.
4. Запасная. Углеводы (крахмал, сахара, ину­лин, гемицеллюлозы) — важнейшие запасные вещества растений. Они накапливаются в семе­нах, плодах, корнях, клубнях, корневищах и ис­пользуются при прорастании семян, распускании листьев и т. д.

1. Осмотическая. Сахара, растворенные в кле­точном соке, участвуют в создании его концентрации, а, значит, и осмотических свойств раститель­ной клетки.
2. Регуляторная. Например, связывание с сахарами снижает активность фитогормонов, регулиру­ющих процессы жизнедеятельности растений.
3. Сигнальная. Полагают, например, что неко­торые белки гликопротеины (лектины), в составмолекул которых входят моно — и олигосахара, вы­полняют функцию узнавания патогена, проника­ющего в клетку.
4. Защитная функция углеводов, например, проявляется при стрессе. Растворимые сахарасвязывают воду, удерживая ее в клетке, связы­ваются с белками и нуклеиновыми кислотами,стабилизируя их молекулы в неблагоприятных условиях.

Все углеводы делят на 2 группы: моносахариды и полисахариды. Последние, в свою очередь, так­же делят на две группы: олигосахариды и высшие полисахариды. Иногда в биохимии растений оли­госахариды называют полисахаридами 1-го поряд­ка, а высшие полисахариды — 2-го порядка. Моносахариды — это простые сахара, молеку­лы которых нельзя гидролизовать до еще более простых сахаров. Моносахариды (монозы), соединяясь друг с другом, образуют более сложные уг­леводы — полисахариды (полиозы). Олигосахариды содержат в молекуле от двух до десяти остат­ков моносахаридов, высшие полисахариды — де­сятки, сотни и тысячи остатков. Моносахариды и олигосахариды обычно раство­римы в воде и имеют более или менее сладкий вкус. Их объединяют в одну группу — сахара. К моносахаридам относятся глюкоза, фруктоза, ксилоза, рибоза и др., к олигосахаридам — саха­роза, мальтоза, лактоза и др. Высшие полисахариды — высокомолекулярные соединения. Обычно они нерастворимы в воде или образуют коллоидные растворы. Это крахмал, инулин, целлюлоза и др.

Источник