- •Биологическая химия конспект лекций
- •Углеводы. Обмен углеводов
- •Содержание
- •Углеводы
- •Моносахариды. Отдельные представители
- •2.1 Свойства моносахаридов
- •2 .Образование сложных эфиров
- •3. Образование нуклеозиддифосфатсахаров
- •4. Окисление моносахаридов
- •5. Восстановление моносахаридов
- •2.2Аминосахара
- •3.1Дисахариды. Отдельные представители
- •Мальтоза
- •Целлобиоза
- •Лактоза
- •Сахароза
- •3.2Трисахариды
- •Полисахариды
- •Гликоген
- •Ферментативный гидролиз крахмала и гликогена
- •Целлюлоза
- •4.2 Гетерополисахариды Пектиновые вещества
- •Гемицеллюлозы
- •Камеди и слизи
- •Мукополисахариды
- •4.3Пищевые волокна
- •5 Обмен углеводов
- •5.1Общие представления об обмене веществ и энергии
- •5.2 Биологическое окисление
- •5.2.1 Брожение и дыхание
- •5.2.2 Гликолиз
- •5.2.6 Аэробное окисление
- •5.2.6.1 Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты (пвк)
- •5.2.6.2 Цикл трикарбоновых кислот (Цикл Кребса).
- •5.3 Токсичность кислорода.
- •5.5.2 Галактоза
- •5.6 Биосинтез
- •5.6.1 Глюконеогенез
- •5.6.2 Фотосинтез
- •Механизм светового процесса
- •5.6.3 Биосинтез сахарозы
- •5.6.4 Биосинтез гликогена и крахмала
- •5.7 Расщепление крахмала и гликогена
- •Список литературы
Гликоген
Гликоген – животный крахмал. Он содержится практически во всех органах и тканях животных и человека, наибольшее количество его обнаружено в печени и мышцах. Гликоген встречается и в растениях. Так, в кукурузе помимо обычного крахмала находится фитогликоген. Встречается гликоген в грибах и дрожжах. Контроль дрожжей на присутствие гликогена является важным показателем в бродильной технологии, по которому судят о физиологической активности дрожжей. По строению гликоген близок к амилопектину, характеризуется более разветвленной структурой, чем амилопектин. Его молекула построена из ветвящихся полиглюкозидных цепей, в которых остатки глюкозы соединены-(14)-гликозидными связями, а в точках ветвления имеются-(16) гликозидные связи. Линейные отрезки в молекуле гликогена включают 11-18 остатков, а точки ветвления у него встречаются через каждые 8-10 остатков.
Под действием йода гликоген окрашивается в красно-коричневый цвет.
Ферментативный гидролиз крахмала и гликогена
Ферментативный гидролиз крахмала и гликогена осуществляется с помощью ферментов класса гидролаз, подкласса карбогидраз, называемых амилазами: -амилазы,-амилазы и глюкоамилазы. Различаются они по свойствам, распространению в природе и способу действия на крахмал. Наиболее активные амилазы содержатся в слюне и соке поджелудочной железы животных и человека, в плесневых грибах, проросшем зерне. Обычно препараты амилазы получают из высушенного проросшего зерна (солод).
Амилазы гидролизуют как неизмененные крахмальные зерна, так и крахмальный клейстер. Атакуемость крахмала амилазами увеличивается с уменьшением размеров крахмальных зерен, т.е. с увеличением их относительной поверхности. Она резко возрастает при механическом нарушении стуктуры крахмальных зерен. Действие амилаз усиливается на клейстеризованный крахмал. Поэтому в целом ряде отраслей пищевой промышленности, например, спиртовой, осахаривание крахмала солодом производится лишь после заваривания муки или измельченного картофеля.
-амилаза– фермент, гидролизующий-(14)-гликозидные связи внутри молекулы амилозы или амилопектина без определенного порядка. В результате образуются продукты неполного гидролиза крахмала –-декстрины – полисахариды разной молекулярной массы.
В соотвествии со свойствами различают следующие виды декстринов:
амилодекстрины – окрашиваются раствором йода в фиолетово-синий цвет;
эритродекстрины, окрашиваются йодом в красно-бурый цвет;
ахродекстрины – окрашиваются йодом в слабо-желтый цвет;
мальтодекстрины – не дают окрашивания с йодом.
-амилазуназывают декстринирующим ферментом. Она не расщепляет-(16) гликозидные связи.
При действием -амилазы на амилозу можно получить при полном гидролизе около 85% мальтозы и 15% глюкозы, при действии на амилопектин – около 70% мальтозы, 10% изомальтозы (молекулы глюкозы связаны-(16) гликозидной связью) и 20% глюкозы.
Схематически действие -амилазы на крахмал можно представить:
а)амилоза:
б) амилопектин
-амилаза – фермент, который катализирует гидролиз крахмала и гликогена по(14) гликозидной связи с нередуцирующих концов молекул. Она не расщепляет(16) связи. В отличие от-амилазы,-амилаза действует упорядоченно и, начиная с нередуцирующего конца, отщепляет по молекуле мальтозы.
Амилозу -амилаза расщепляет нацело, превращая ее на 100% в мальтозу. Если субстратом для действия-амилазы служит амилопектин, то она расщепляет его на мальтозу и продукт неполного гидролиза, получивший название-амилодекстрин, на оставшихся ответвлениях которого находятся(16) гликозидные связи. Предельный декстрин гидролизуется-амилазой только в том случае, если в реакционную смесь добавить-амилазу. При совместном действии- и-амилаз на крахмал около 95% его превращается в мальтозу. Схема гидролиза крахмала под действием-амилазы выглядит следующим образом:
- и -амилазы различаются по своему отношению к реакции среды:-амилаза гораздо более чувствительна к подкислению. Отличаются эти ферменты также по термостабильности и температурному оптимуму:-амилаза более устойчива к действию повышенных температур, ее температурный оптимум (70С) лежит несколько выше, чем оптимум-амилазы (5060С).
Амилазы имеют большое значение в хлебопекарной, пивоваренной, спиртовой промышленности. Брожение теста и накопление в нем СО2, разрыхляющего его и придающего хлебу равномерную пористость и хороший объем, зависят от присутствия в тесте сбраживаемых дрожжами сахаров. В свою очередь, содержание сахара в тесте зависит не только от количества сахара, находящегося в муке, но также от скорости накопления мальтозы при действии амилазы на крахмал. С другой стороны, слишком энергичное действие-амилазы, имеющейся в большом количестве в муке из проросшего пшеничного или ржаного зерна, вызывает избыточное накопление в тесте декстринов, придающих мякишу хлеба плохую эластичность, заминаемость, недостаточную пористость и неприятный вкус.
Поскольку -амилаза весьма чувствительна к повышению кислотности и резко понижает при этом свою активность, то тесто надо замешивать на так называемых жидких дрожжах или молочнокислых заквасках. Это обеспечивает накопление в тесте повышенного количества молочной кислоты, угнетающей-амилазу и нежелательное образование декстринов.
Напротив, в пивоваренной промышленности конечные декстрины необходимы в сусле, поскольку в дальнейшем создают полноту вкуса пива, в определенной степени обусловливают его пеностойкость.
Глюкоамилаза– фермент, действующий с нередуцирующих концов амилозы и амилопектина, отщепляет молекулу глюкозы. Глюкоамилаза расщепляет не только-1,4-, но и-1,6-гликозидные связи. Амилоза и амилопектин полностью превращаются в глюкозу.
Глюкоамилаза встречается у микромицетов рода Aspergillus,Rhizopus, из которых производятся промышленные препараты глюкоамилазы. Применяется глюкоамилаза в крахмалопаточной промышленности для получения глюкозы и глюкозной патоки.
В молекуле амилопектина расщепление α(1→6)-связей катализирует амилопектин-1,6-глюкозидаза, которая действует на точки ветвления.
В результате совместного действия этих ферментов происходит полныйгидролиз крахмала до глюкозы.