Углеводы в растениях это

Вещества, из которых состоят растения

В земной коре встречается около 100 химических элементов, но для жизни необходимы только 16 из них (табл. 1). Наиболее распространены в живых организмах четыре элемента: водород, углерод, кислород и азот. На их долю приходится более 99% как массы, так и числа атомов, входящих в состав всех живых организмов.
Какие вещества растений образованы этими элементами? Больше всего в растениях содержится воды H₂O – от 60 до 95% общей массы организма. Кроме того, в растениях имеются «строительные блоки» – простые органические соединения, из которых строятся биомакромолекулы (табл. 2).
Таким образом, из сравнительно небольшого числа видов молекул получаются все макромолекулы и структуры живых клеток.
Макромолекулы представляют собой полимеры, построенные из многих повторяющихся единиц. Звенья, из которых состоят макромолекулы, называют мономерами. Существует три типа макромолекул: полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты (рис. 1). Мономерами для них служат соответственно моносахариды, аминокислоты и нуклеотиды (табл. 3).

Рис. 1. Полимерные макромолекулы:
а — полисахарид (разветвленный); б — фрагмент двойной спирали ДНК (полинуклеотид);
в — полипептид (фрагмент молекулы миоглобина)

Углеводы

Углеводы являются основным питательным и опорным материалом растительных клеток и тканей. В молекулах большинства углеводов водород и кислород присутствуют в том же соотношении, что и в молекуле воды (например, глюкоза С₆Н₁₂О₆ или С₆(Н₂О)₆). Все углеводы – полифункциональные соединения. К ним относятся моносахариды – полигидроксиальдегиды (альдозы), полигидроксикетоны (кетозы) и полисахариды (крахмал, целлюлоза и др.) (см. табл.4).

Углеводы – один из важнейших классов природных веществ, содержащихся в растениях. На их долю приходится до 90% сухого вещества растений.

Углеводы являются главными продуктами фотосинтеза в зеленых растениях:

У многих растений углеводы в большом количестве накапливаются в виде сахара и крахмала в корнях, клубнях и семенах и используются затем в качестве запасных питательных веществ.

Рис. 2. Растения, из которых получают сахар в промышленности:
а — сахарная свекла; б — сахарный тростник

Полисахариды удобны в качестве запасных питательных веществ по ряду причин. Во-первых, большие размеры молекул делают их практически нерастворимыми в воде. Поэтому полисахариды не оказывают на клетку ни осмотического, ни химического влияния. Во-вторых, цепи полисахаридов могут компактно свертываться и при необходимости легко превращаться в сахара путем гидролиза:

Стенки клеток растений и растительные волокна состоят главным образом из целлюлозы. В плодах и ягодах также преобладают углеводы. Углеводы – это крахмал, клетчатка (целлюлоза), сахара, пектиновые вещества и многие другие соединения растительного происхождения (рис. 3). В процессе распада углеводов организмы получают основную часть энергии, которая необходима для поддержания жизни и биосинтеза других сложных соединений.

Рис. 3. Растительные продукты – поставщики крахмала и целлюлозы:
а — картофель; б — кукуруза; в — зерно; г — хлопчатник; д — древесина

1. В чем различие между молекулярной и структурной формулами соединений?
2. Напишите структурные формулы линейного и циклического изомеров глюкозы С₆Н₁₂О₆.
3. Каковы молекулярные формулы моносахаридов, различающихся числом атомов углерода в молекуле: триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С) и гептозы (7С)?
4. Какова валентность элементов С, Н и О в их соединениях?
5. Сколько гидроксильных групп имеется в линейной и циклической формах углеводов: а) рибозы; б) глюкозы?
6. Укажите, какие из следующих сахаров представляют собой пентозы, а какие – гексозы.

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

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

4. Состав, свойства и функции углеводов

Углеводы — это природные органические соединения, содержащиеся во всех клетках живых организмов и выполняющие важные функции.

Молекулы углеводов состоят из атомов трёх элементов — углерода, водорода и кислорода. Состав большинства углеводов можно выразить формулой: C n ( H 2 O ) m . В состав производных углеводов могут входить и другие элементы. Так, в хитине содержатся ещё и атомы азота.

Глюкоза является главным источником энергии в клетках всех живых организмов.
Рибоза входит в состав важных химических соединений — РНК, АТФ, некоторых ферментов.

Олигосахариды содержат в молекулах от двух до десяти остатков моносахаридов. Молекулы дисахаридов образуются в результате соединения двух молекул моносахаридов. По свойствам они похожи на моносахариды: хорошо растворяются в воде, сладкие на вкус.

Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы. В растениях это вещество является растворимым запасным углеводом, а также продуктом фотосинтеза, который транспортируется от листьев к другим органам. Знакома всем как сахар (свекловичный или тростниковый).

Лактоза (молочный сахар) образована молекулами глюкозы и галактозы. Содержится в молоке.

Мальтоза (солодовый сахар) состоит из глюкозы. Образуется из крахмала при прорастании семян, является источником энергии для процесса прорастания.

Молекулы полисахаридов состоят из большого числа остатков моносахаридов. Эти вещества не имеют вкуса и не растворяются в воде.

Крахмал — запасной углевод растений. Его молекулы образованы остатками глюкозы, соединёнными в линейные или разветвлённые цепи.

Целлюлоза входит в состав клеточных стенок грибов и растений и придаёт им прочность. Молекулы целлюлозы тоже образованы остатками глюкозы, но они намного длиннее молекул крахмала. Целлюлоза не растворяется в воде и других растворителях.

Гликоген похож по строению на крахмал. Это запасной углевод у животных.
Хитин похож по строению на целлюлозу, но отличается наличием в его молекулах атомов азота.

1. Энергетическая функция углеводов заключается в том, что под влиянием ферментов происходит их расщепление и окисление с выделением энергии. Важно, что углеводы могут расщепляться как в присутствии кислорода, так и без него. Продуктами полного окисления этих веществ являются углекислый газ и вода.

2. Запасающая функция проявляется в накоплении излишков углеводов в клетках: у растений — крахмала, у животных и грибов — гликогена. При необходимости запасные углеводы расщепляются до глюкозы и используются клеткой для получения энергии.

3. Строительная функция заключается в том, что углеводы служат строительным материалом: целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, а хитин образует клеточные стенки грибов и кутикулу членистоногих. Эти же углеводы выполняют защитную функцию.

4. Сигнальная (рецепторная) функция состоит в том, что гликопротеины (комплексные соединения углеводов и белков), расположенные на поверхности клетки, воспринимают и передают в клетку сигналы из внешней среды.

Источник