Полисахариды

   Большинство углеводов, встречающихся в природе, существует в форме высокомолекулярных полисахаридов, которые при кислотном или ферментативном гидролизе распадаются на олиго- и моносахариды, обладающие сладким вкусом. Полисахариды в большинстве случаев не имеют сладкого вкуса, не образуют видимых крис­таллических форм и чаще всего нерастворимы в воде.

   Полисахариды составляют основную массу органического вещества на Земле. Большая часть сухой массы высших наземных растений и водорослей приходится на полисахариды; меньшее количество полисахаридов, выполняет скелетные функции, обеспечивая жесткость клеток или их агрегатов. Полисахариды отличаются друг от друга природой повторяю­щихся моносахаридных единиц, длиной цепи и степенью разве­твления. Различают гомополисахариды, состоящие из моносаха­ридных единиц только одного типа, и гетерополисахариды, со­держащие моносахаридные единицы двух или нескольких типов.

  Наиболее распространенными полисахаридами, имеющими важное значение для жизнедеятельности организма, считают крахмал, гликоген и клетчатку (целлюлоза). Все они состоят из остатков молекул глюкозы, различным образом соединенных друг с другом. Состав всех трех полисахаридов выражается об­щей формулой (С₆Н₁₀0₅)_n.

   Крахмал состоит из двух различных полисахаридов - ами­лозы и амилопектина. Амилоза представляет собой вещество, в котором молекулы глюкозы соединены друг с другом в поло­жении a-1,4 при помощи атома кислорода. Молекула амило­пектина представляет собой разветвленный полимер, короткие цепи которого являются отрезками молекулы амилозы длиной в 18-25 глюкозных остатков, соединенных между собой a-1,6-гликозидными связями. Количество молекул глюкозы в крахмале может достигать 6000. Амилоза и амилопектин содержат фосфор в виде небольшого количества остатков фосфорной кислоты, связанных с некоторыми остатками глюкозы.

   Содержание амилозы в большинстве видов крахмала составляет, как правило, 10-30 %, остальные 70-90 % приходятся на долю амилопектина. Крахмал из кукурузы в стадии восковой спелости, риса и ячменя почти не содержит амилозы и представляет собой практически чистый амилопектин. Напротив, крахмал некоторых растений семейства бобовых и лилейных характеризуется необыкновенно высоким (до 75 %) содержанием амилозы. Крахмал является одним из основных продуктов, образующихся в процессе фотосинтеза из углекислого газа при поглощении солнечной энергии.

   Известно, что животные, включая человека, не способны синтезировать органические вещества, состоящие из углерода и водорода, и в частности крахмал. Такой способностью обладают только растения (и некоторые бактерии), превращая углекислый газ и воду в глюкозу (цикл Кальвина), которая в дальнейшем идет на построение полисахаридов, белков и жиров. При этом выделяется кислород. Поглощая растительные продукты, животные получают органические вещества в готовом виде и используют их в дальнейшем для построения организма (плас­тический материал) и в качестве источника энергии. Таким образом, энергия солнца при помощи растений используется организмом человека и животных.

   В количественном отношении крахмал является основной формой углеводов, содержащихся в пище (мучные изделия, хлеб, крупы, картофель). Под действием пищеварительных соков кишечника крахмал расщепляется с образованием глюкозы, которая, поступая в кровь, стимулирует выброс инсулина из поджелудочной железы, способствующего его превращению в печени и мышцах в животный крахмал гликоген. В пищеварительном тракте крахмал расщепляется при помощи a-амилазы слюны, дисахаридаз (мальтаз и изомальтаз) и глюкоамилаз. Искусственным путем гидролиз можно осуществить лишь с помощью минеральных кислот при длительном кипячении.

   Амилоза и амилопектин нерастворимы в холодной воде, спирте и эфире. В теплой воде крахмал сначала набухает, при этом незначительная часть наиболее растворимых полисахаридов переходит в раствор, а при повышении температуры образуется вязкий и однородный крахмальный клейстер.

   В животном организме образуется не крахмал, а гликоген, который еще называют животным крахмалом. Он главный резервный полисахарид высших животных и человека. Впервые его обнаружил Клод Бернар в 1857 г. Гликоген содержится во всех органах и тканях животных и человека. Наибольшее его количество определяется в печени (20 %) и мышцах (до 4 %). Гликоген также встречается в некоторых растениях, микроорганизмах (дрожжах) и высших грибах. По химическому строению гликоген близок к растительному крахмалу. От амилопектина он отличается значительно более высокой степенью ветвления: точки ветвления располагаются у него в среднем через каждые 8-10 остатков D-глюкозы, которые соединены a-1,4-гликозидными