|
28
.Физические свойства моносахаридов. Строение моносахаридов. Понятие о гликозидном гидроксиле.
Свойства
- моносахариды в чистом виде – белые кристалл-е вещ-ва, хорошо раство-е в воде и в раст-х этанола (спирт) обладают сладким вкусом. Если сладость сахарозы принято за 100 единиц, то сладость фруктозы составляет 170 ед. Инвертного сахара –смесь глюкозы и фруктозы 1:1 -130 ед.
Строение.
В природных условиях пентзы и гексозы нах-ся в алифатич-х и циклич-х формах различают 2 типа:
1)Пиранозная 6-ти звенная
2)Фуранозная 5-ти звенная
Гексозы –альдозы (кофермент альдегидной группы) обычно образуют пиранзную форму.
Гексозы- кетозы об-ют пиранозную форму. Гексоза-пентозы обр-ют пиранозн-ю форму. Глюкоза обычно сущ-ет в пираноз-й форме ,цилич-я форма образ-ся в резуль-те взаимодействия альдегидной группы и гидрокси находящейся при 5-том атому углерода.
В процессе циклизации обр-ся допол-й ассиметр-ий атом углерода, гидроксильная группа образ-ся из альдегид-й группы обладающей повышенной реак-й способ-ю и наз-ся гликозидным гидроксилом.
В зависим-ти от распол-я гликозидного гидроксила различ-ют α и β изомеры.если глико-й гид-л расположен под плоскостью кольца, тогда об-ся α-изо-р.Если над плоско-ю кольца то β.Значение изомеров закл-ся в том, что они образ-ют разные полисахариды. В сос-в крахмала и гликогена входят α- глюкоза, а в сос-в целлюлозы β-глюкоза.
Д-фруктофураноза
Фруктоза обр-ет фуранорную форму в этом случае происходит взаим-вие кетонной группы и гидроксильной при 5 атоме углерода.Гликозидный гидроксил в мол-ах фруктофуранозы распол-ся при атоме углерода.В природе наиб-ее часто вст-ся β-изомеры фруктозы.
29.Химические свойства моносахаридов.
1) Восстановление- моносахариды способны вос-ся с образ-ем могоатомных спиртов.
При вос-ии глюкозы и фруктозы обр-ся 6-ти атомный спирт-сорит.Он содер-ся соке вишни, яблок.
2)Окисление- при ок-ии моносах-од обр-ся карбоновые к-ты. Характер кис-т зависит от условий окис-ия.Если окис-ие протекает в мягких условиях,то окис-ся альдегидная группа и об-ся альдоновые кис-ты. Под действием сильных окис-й ок-ся альдегидная и первичная спиртовая группа. Ораз-ся дикарбоновая к-та.Если ок-ся только первичная спиртовая группа, то образ-ся уроновые к-ты.
3)Взаимодействие со спиртами-моносах-ды яв-ся производными многоатомных спиртов. Могут взаимод-ть со спиртами с образ-ем простых эфиров типа R-O-R1,так как в реак-ю в первую очередь вступает гиликозидный гидроксил, то об-ся простые эфиры наз-ся гликозидами и образовавшаяся связь-гликозидной.
Гликозиды часто встречаются в растительных органеллах.Многие гликозиды обладают горьким вкусом, обладают токсическими сое-ми при гидролизе вып-ют защитную фун-ю.Например, в тосточках абрикос, слив,миндаля.
4) Взаимодействие с кислотами.
В результате обр-ся сложные эфиры.Наиболее важное значении имеют эфиры сахаров и фосфарной к-ты, так называемых сахарофасфаты. Эти соед-я обладают повышенной хим. активностью, так как донором фосф-й к-ты яв-ся молекулы АТР (содержат макроэргическую связьпри расщип-и связей выдел-ся Е). Сахарофасфаты участвуют во многих процессах, протекают в орган-ме, например дыхании,брожении,фотосинтез,реак-ии изомеризации
5)Полимеризация. Моносахариды могут взаимод-ть друг с другом с образ-ем полисахаридов. По хим. природе полисахариды-явл-ся простыми эфирами. В образовании полисахаридов уч-ет гликозидная связь.
6)Моносахариды и некот-ые полисах-ды 1-го порядка имеющие своб-й гликозидный гидроксил способны восс-ть оксиды Ме до Ме¯ или оксидов с меньшей степенью окис-ия, их наз-т восстанавливающими сахарами. Качественная реакция на восстанавливающие сахара- яв-ся реа-я серебряного зеркала.Реак-ия Бертрана (осадок корич-го цвета). Cu→Cu
7) Изомеризация (Ι) может проис-ть по типу альдоза- кетоза.Обычно в этих реа-ях участ-ют сахарофосфаты.Например, триозофосфатизомеры – фермент, атализир-ий превращ-ия фосфо(альдоза) ?????????
(ІІ) фосфарные эфиры моосахаридов способны к мутации, т.е перемещение фосфарной группы внутри мол-лы.
(ΙΙΙ)при эпимиризации происходит измен-ие конформации при одном из ассиметрических атомов углерода.
8)Взаимодействие с аминакислотами реак-ия меланоидинообразования.Моносахариды яв-ся хим. активными соед-ми и могут вступать во взаимод-ие с различными вещ-ми в прцессе технологической переработки растительного сырья. Под влиянием повыш-я темпера-ры ,кислой или щелочной среды, высокой влажности, моносх-ды участ-ют в реакции не ферментативного характера, которые потемнение продуктов.Эти реакции получили название меланоидинообразоваия.В этих реакциях происходит взаим-ое восстанов-их сахаров с аминакислотами, пептидами и белками. В рез-те образ-я темно-окрашенные соед-я меланоидины.Эта реакция протекает в 3 этапа. На 1-ом происходит разложение исходой аминокислоты в результате обр-ся: аммиак, углекислый газ, альдегид.на 2-м этапе происходит разложение сахара с образованием фурфурола или оксиметилфурфуролла.На 3-м этапе взаимод-ие фурфурола с другими аминокислотами в рез-те образуются желто-корич-й пигменты. Реакции меланоидинообразования определяют: вкус, цвет,аромат продукта, влияют на пищевую и биологическую ценность.
9) Пиролиз моносахарида. Нагревание моносахарида и дисахарида до тем-ры больше 100 градусов и приводит к их распаду с образованием разнообразных ароматических и темноокрашенных продуктах. Наиболее интенсивно процесс пиролиза протеает при темпер-ры 150-400град. И наз-ся карамеллизацией.К вещ-м образую-ся при карамелизации относятся: альдегиды, кеноны, дикетоны, производные урана, разнооборзные темно-окрашенные соед-я не выясненные в природе.Процессы пиролиза протекают парел-но с процессми моаноидинообоазования.
30.Полисахариды 1-го порядка. Характеристика мальтозы, целлобиозы, лактозы.
Мальтоза
или солодовый сахар яв-ся производным 2-х α-глюкоз соед-х α-1,4 гликозидной связью. Формула С12Н12О11. Структурная формула
Мальтоза содержит свободный глиозидный гидроксил, поэтому яв-ся восстанавлив-м сахаром. Мальтоза в свободном состоянии в растениях сод-ся в небольшом кол-ве, она проявляется при проростании, так как образуется при гидролизе крахмала, в зрелом зерне и муке она отсутствует.Значительное кол-во мальтозы сод-ся в солоде, поэтому ее называют солодовый сахар.Солод это проросшие зерна ячменя. Мальтоза сбраживается дрожжами.
Лактоза
или молочный сахар.С12Н22О11. Состоит из β-1→4 гликозидной связью
Лактоза яв-ся восстанав-м сахаром, в растениях не встречается в значительном кол-ве 4-5% сод-ся в молоке. Лактоза сбраживается лактозными дрожжами до молочной к-ты.
Целлобиоза
С12Н22О11, состоит и двух остатков β-глюкозы, сое-х β1-4 гликозидной связью.
Целлобиоза яв-ся структурной ед. целлюлозы и образуется при ее гидролизе под действием фермента целлобиазы, этот фермент продуцируется микроорганизмами, сод-ся в проросших семенах.
31.Строение и свойства Сахарозы.
Сахароза С12Н22О11.Явл-ся производными α-глюкозы и β-фруктозы соед-х α 1→4 гликозидной связью
Сахароза яв-ся не восстанав-м сахаром, она химически энертна. Сахароза содер-ся во всех зеленых растениях в большом кол-ве накапливается в сахарной свекле. От 14 до 20%, и в стеблях сахарного торостника-тростниковый сахар.В большенстве растений сахароза выполнят транспортную функцию благодаря своей хим. энертности.( не активна), она осущ-ет перенос глюкозы от места синтеза к местам накопления запасных полисахаридов. При нагревании сахарозы до температуры 190-200град. Происходит его дегидротация с образованием различных окрашенных соед-й карамелей.Эти продукты под названием колер исполь-ся в коньячном произ-ве для придания окраски коньяка. При нагревании водных растворов ахарозы в кислой среде или под действием фермента β-фруктофуранозидаза. В рез-те об-ся смесь глюкозы и фруктозы называемая инвертным сахаром.Этот сахар слаще сахара и не кристаллизу-ся в кондитерской промышленности.
32.Запасные полисахариды.
Крахмал (С6Н10О5)n –это важнейший запасной полисах-д, синтезир-ся растениями. В животном организме не образ-ся, но легко усваевается. В больших кол-х крахмал сод-ся в эндосперме злаков, от 65-85%, в картофеле до 20%.В клетках крахмал откладывается в запас в виде крахмальных зерен форма и размер которых характерны для данного вида растений. Различают 2 типа крахмальных зерен –простые и сложные. Простые- представляют собой сложные образования окруженные оболочкой. Сложные- состоит из нескольких простых имеющих общую оболочку. Крахмал- яв-ся сложным соед-ем состоящим из углеводной и не углеводной частей.Не углеводная
часть-составляет от 2 до 4% и состоит из минеральных вещ-в в 1-ую очередь фосфорной кис-ты,липидов,жирных кислот. Углеводная часть
представлена полисахаридами двух типов: амилазой и амилопептином. Амилаза
– это линейная часть крахмала состоит из остатков α-глюкозы соед-х α-1-4 гликозидной связью, образует длинные цепи, которые сворачиваются в спираль за счет водородных связей.
В молекуле амилазы присутствует 1-н восстанавливающий А и один не восстанавл-й Б концы. Амилаза хорошо раст-ся в воде и образует истинные растворы, но при хранении р-ры не устойчивы и способны к ретроградации (самопроиз-ое выпад-ие в осадок).при взаимод-ии с J амилаза окрашив-ся в синий цвет, образование синей окраски объясняется тем, что молек-лы J способны проникать внутрь спирали амилазы и образуют соед-ие синего цвета. Амилопептин-
разветвленная часть крахмала, осноdyst цепи образованны за счет связи α-1-6 эти связи составляют около 5% от общего числа связей. Молекула амилопептина имеет сферическую форму. В воде амилопептин не растворяется, образует суспензию, при нагревании до определенной темпер-ры образ-ся вязкий коллоидный раствор крахмальный клестер.Темпер-ра при которой образ-ся клестер для разных видов крахмала различна и наз-ся темпер-й кристаллизации. При взаим-и с J –амилопептин окрашив-ся в красно-бурый цвет. В растениях как правило в составе крахмала сод-ся большие амилопептины, на долю амилазы от 10-30%. Некоторые сорта риса,ячменя, кукурузы наз-ют восковидными они сод-т только амилопептины.
Гликоген и фитогликоген
- эти полисахариды яв-ся производными α- глюкозы по строению похож на амилопептин, но имеет большую степень разветвления.Они содержат около 10% связей α-1,6 . Гликоген накапливается в животных клетках в его образовании принимает участие гармон инсулин. Фитогликоген обнаружен в зерне кукурузы. Инсулин-
относится к запасным полисах-м растений, яв-ся полимером β-фруктозы, сое-ся β-2-1 гликозидной связью.Молекула инсулина содер-т порядка 30-35% остатков молекулы глюкозы. Накапливается в подземных запасающих органах растений- в клубнях топинамбра,ортишока.
33.Структурные полисахариды.
Целлюлоза С5Н10О5
. Яв-ся остальным структурным полисах-ом растений, состоит из остатков β-глюкозы соед-х
β-1-4 гликозидной связью. Относится к микрофибриллярным полисах-м –отдельные мол-лы целлюлозы, за счет водородных сязей объе-ся в пучки-микрофибрилы. В составе 1-й микроф-лы сод-ся до 60 молекул целлюлозы.Целлюлоза широко распространена в природе в волокнах хлопчатника,50% в в древесине, листьях табака-10%,зерне-5%.В среднем на 1-ну молекулу целлюлозы прих-ся около 8 тыс. остатков глюкозы. Свойства Целлюлоза:
Она не растворяется в воде, но набухает. Свободные гидроксильные группы могут взаим-ть с другими в виде этиловых спиртов. Производные целлюлозы исполь-ся в произ-ве лаков, искуст-й кожи.В организме большенства животных целлюлоза не усваеватся, так как не вырабатывается фермент-целлюлаза, расщип-й β-1,4 гликозидные свфзи.Этот фермент синтезируется различными микроорганизмами обитаю-х в желудке жвачных животных. Целлюлоза относится к группе пищевых волокон.
Пектиновые вещ-ва
.-Пектин – представляет собой группу высокомолек-х соед-й которые вместе с целлюлозой входят в состав клеточных стеок растений. Они яв-ся производными галактуроновой кис-ты , часть карбоксильных групп которой этирифицированны метиловым спиртом. Основные цепи образованы α-1,4 гликозидными связями.Боковые цепи присое-ны разветвленными 1-2 гликозидными связями.Если пектин содер-т более 50% этирифи-х карбоксиль-х групп, то яв-ся высоко этирифицир-м.Пектиновые вещ-ва содер-ся в растит-м сырье в кол-ве от 0,5 до2,5%.Много пектинов содер-ся в сахарной свекле,яблоке,смородине.Пектиновые вещ-ва обладают желерующей способностью в присутствии большого кол-ва сахара 65-70% и в кислой среде РН-3,1 и 3,5.Они образуют прочные студни при этом соде-ие пектина должно быть от 02-1,5% Высокоэтерефицирую-е пектины образуют более прочные студни.Пектиновые вещ-ва относятся к группе пищевых волокон необход-х питанию человека.
34.Ферментативный гидролиз крахмала. Характер-ка амилаз.
В гидролизе крахмала участвуют ферменты амилазы, они относятся к классу гидролаз, к подклассу карбогидраз.Ферменты этого подкласса катализируют гидролиз простой эфирной связью.По составу амилазы яв-ся однокомпонент-ми ферментами и в активном центре содержат аминогруппы NH2 и сульфгидрильную- группу.Различают β и αамилазы.
α-амилаза
: этот фермент содержится в слюне, в поджелудочной железе животных вырабатыва-ся плесневыми грибами, накапливается в зернах ячьменя, ржи.Особенностью α-амилазы яв-ся термостабильность-оптим-я темпер-ра 70 град. рН=5.6-6 в кислой среде при рН=3.3 и 3 фермент теряет свою активность.
α-амилаза
расщипляет α-1,4 внутренние связи, под ее действием амилопептин расщип-ся с образованием небольшого кол-ва мальтозы и низкомолеуляр-х соединений. Декстрин. Полисахариды разной молекул-й массы по строению похожи на амилопептин.
Происходит гидролиз неповрежденные крахмальных зерен.
β-амилаза:
содер-ся в зерне –пшеницы, ржи. В сухих семенах активность фермента низкая, при прорастании возрастает. Оптимальная темпер-ра для действия фермента 50 град. Оптимальный рН=4.5-4.8Фермент действует на α-1,4 гликозидные связи расположенные на концах молекул.Действие фермента начинается с не восстановленного конца. При действии β-амилазы на аминопептин образ-ся большое кол-во мальтозы и сравнительно немного высокомолекулярных декстринов. Действие β-амилазы прекращ-ся после того, как она достигнет точки разветвления.При суммарном действии α и β амилаз крахмал расщип-ся с образованием 95% мальтозы.
34.Фотосинтез, его значение.
Фотосинтез- это процесс образования клетками автотрофных организмов -высших растений, водорослей и некоторых бактерий органического вещ-ва при участии солнечного света.
Значение фотосинтеза:
Фотосинтез является основным источником биологической энергии, фотосинтезирующие автотрофы используют её для синтеза органических веществ из неорганических, гетеротрофы существуют за счёт энергии, запасённой автотрофами в виде химических связей, высвобождая её в процессах дыхания и брожения. Энергия получаемая человечеством при сжигании ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ, торф) также является запасённой в процессе фотосинтеза.
Фотосинтез является главным входом неорганического углерода в биологический цикл. Весь свободный кислород атмосферы — биогенного происхождения и является побочным продуктом фотосинтеза. Формирование окислительной атмосферы (кислородная катастрофа) полностью изменило состояние земной поверхности, сделало возможным появление дыхания, а в дальнейшем, после образования озонового слоя, позволило жизни выйти на сушу.
36.Строение и свойства хлорофилла. Роль в процессе фотосинтеза
.
Хлорофилл-зеленый пигмент осуществ-й окраску растений в зеленый цвет. При его участии осуществля-ся процесс фотосинтеза.
В молекуле хлорофилла, присутствующего в хлоропластах клеток зеленых растений, соде-ся 4 пирольных кольца (1-4), одно из которых (4) нах-ся в восстановленной форме. Имеютя еще и не пирольное кольцо 5. Длинная изопреноидная боковая цепь в мол-ле хлорофилла пред-ет собой остаток спирта фитола С20Н39ОН – произ-го ненасыщ-го углеводорода изопрена, который присое-н сложноэфирной связью к карбок-й группе заместителя в кольце 4.Четыре центральных атома в мол-ле хлорофилла координационно связаны и ионом Mg двумя основными и двумя наведенными допол-ми валент-мя. По своей химич-й природе хлорофилл пред-ет собой сложный эфир двухосно-й кислоты и двух спиртов- метилового и фитола.
Каждый антенный комплек , который сод-т хлорофилл служит воронкой, собирающей световую энергию и направ-ей ее к реакционному центу.
37.Химизм фотосинтеза. Харак-ка световой фазы.
В основе фотосинтеза лежат сложные биохим-ие процессы, включающие несколько сотен ОВР, в ходе которых электроны переносятся от донора-вос-ля к акцептору с образ-ем востан-х сое-й – углеводов и выд-ем кислорода (если окис-ся вода.)
Суммарное Ур-ие фотосинтеза
6СО2+12Н2О→ С6Н12О6+6Н2О+6О2
Фотосинтез вкл-ет 2 фазы -
Темновую и световую.
Световая фаза- идет только тогда, когда растение освещено.
Суммарное урав-ие световых реакций-
1)Фотохим-ое возбу-ие хлорофилла
.
Для оксигенного фотосинтеза обязат-ое условие яв-ся наличие двух фотосистем: фотосистемы 1(ФС1) и фотосис-мы 2(ФС2). При аноксигенном фотосинтезе имеется только одна ФС1.При возбуж-ии светом мол-лы хлорофилла переходят в возбуж-ое состояние Хл и Хл*.
2)Фотокисление.
Происходит в рез-те активации фотосистемы 2 при длине волны света <680 нм.
2Н2О→О2+4Н+4¯
3)Фотовосстановление
Происходит в рез-те активации фотосистемы 1 при длине волны света >680нм.
2NADP +4Н+4е¯→2NADPH+2Н
Совместное действие фотосистем 2 и 1 и их комплетарное взаим-ие определяют поток электронов от Н2О к NADP
4) Фотофосфарилирование.
Предача электрона от акцептора Z на ФС1 сопровож-ся изменением ОВ потенциала. При этом выд-ся энергия, которая исполь-ся для четвертой фазы световой фазы фотосинтеза- синтез АТР
АDP+H3PO4→ ATP+H2O
Синтез АТР за счет солнечной энергии, уоав-ся хлорофиллом, наз-ся фотосинтетич-м фосфорилированием. Отдав электрон акцептору Z P680 становится свобод-м катион-радикалом, который нужно восстано-ть чтобы процесс переноса электронов продол-ся.
38. Химизм темновой фазы.
Суммарная реакция
6СО2 С6Н12О6
Фотосинтетич-ое восстанов-ие СО2 назвали циклов-м Кальвина
1-й этап конденсация СО2 с рибулозо-1,5-дифосфатом и образ-е 3-фосфоглицеринового альдегида.
1) Карбоксилирование рибулозо 1,5-дифосфата
В рез-те этой реакции СО2 присое-ся к рибулозо-1,5-дифосфату с обаз-ем в качестве промеж-го продукта нестабильно сахара с 6-ью углеродными атомами, который затем распад-ся на 2 мол-лы 3-фосфоглицерата.
2)Фосфорилирование 3-фосфоглицериновой кислоты.
Фосфорилирование 3-фосфоглицерата происх-т за счет мол-лы АТФ, так же образ-ся при фотосинтетич-м фосфорилировании.
3) Восстановление 3-фосфоглицеролфосфата.
Протекает с участием NADPH +Н –продукта световой фазы фотосинтеза.Реакция катализ-ся глицеральдигид – 3-фосфатдегидрогеназой.
4) Изомеризация глицеральдегид-3-фосфат
2-й этап-конденсация глицеральдегид-3-фосфата и дигидроксиацетонфосфта и образ-е фруктозо-1,6-дифосфат.
5) Конденсация конденсация глицеральдегид-3-фосфата с дигидроксиацетонфосфатом.
3-й этап-регенерация рубулозо-1,5-дифосфата из оставшихся молекул:фруктозо-6-фосфата, 3-фосфоглицеринового альдегида путем перераспред-я атомов углерода и изомеризации пентоз.
6) Конденсация ФРУКТОЗО-6-ФОСФАТА С 3-ФОСФОГЛИЦЕРИНОВФМ АЛЬДЕГИДОМ.
Образ-ся первоноч-но при кон-и 9-тиуглеродный углевод распа-ся, давая эритрозо-4-фосфата с дигидроксиацетонфосфатом
7) Взаим-е эритро-4-фосфата с дигидроксиацетонфосфатом
Эта ре-я идет под Дей-ем фермента фруктозо-1,6-ДИФОСФАТАЛЬДОЛАЗЫ С ОБРАЗ-TV СЕМИУГЛЕРО-ГО СОЕ-Я.
8.Дефосфорилирование седогептулозо-1,7-дифосфата до седогептулозо-7-фосфата под Дей-м фермента фосфатазы
9)Взаим-ие
седогептулозо-7-фосфата с глицеральдегид-3-фосфатом
Образование 2-х 5-ти углеродных мол-лы катал-ет фермент транскетолаза.
10) Эпимеризация ксилозо-5-фосфата.
39. Липиды. Классификация и функции.
Липидами называются сое-я , разнообразные по химич-мой структуре, которым присущи две особенности – они присутствуют в живых тканях, растворимы в органических раст-ях и нерастворимы в воде.
В зависимости от способов и приемов обезжиривания, вида раст-ля, хара-ра подготовки материала к обезжириванию различают следующие группы липидов:
1) свободные липиды- извлекаемые неполярными безводными растел-мя
2) связанные липиды-извлекаемые гидрофильными полярными раст-ми или их смесями (хлороформ, этанол,ацетон) разрушающими непрочные белково-липидные и гликолопидные соединения и высвобождающие липиды
3) прочносвязанные липиды, извлекаемые после обработки растительного материала спиртовым рас-м щелочи при кипячении для разрушения прочных комплексов липидов с нелипидными сое-ми, при этом происходят гидролиз и омыление липидов щелочью
По строению и способности к гидролизу липиды подразделяют на омыляемые и неомыляемые:
Омыляемые липиды в рез-те гидролиза распадаются на несколько структурных компонентов, а при взаимодействии с щелочами образуют соли жирных кислот-мыла.Обязательной химической структурой омыляемых липидов служит остатком жирной кислоты. Поэтому омыляемые липиды имеют второе название –ацильные липиды.
Ацильные липиды подразделяютя на нейтральные и полярные.
Нейтральные липиды включают ацилглицеролы- три-, ди-, и моноацилглицеролы, представляющие собой сложные эфиры жирных кислот и трехатомного спирта-глицеролла, и воски –сложные эфиры жирных кислот и одно- или двухатомных сиртов с длинной углеродной цепью. Полярные липиды включают фосфолипиды и гликолипиды, сложные эфиры жирных кислот и спиртов с замещающими группами.
Неомыляемые липиды (или изопреноиды) представляют собой или короткие полимерные цепи, состоящие из звеньев изопрена, к которым присоединены простые органические молекулы, или производные изопрена.
Функции:
1)Энергетическая
–при оислении 1г нейтральных жиров (трициалглицероллов) выдел-ся около 38кДж энергии.
2)Защитная
–липиды (воски) образуют защитные водоотталкивающие и термоизоляционные покровы растений, их семян и плодов.
3)Структурная
–липиды главные структурные компоненты клеточных мембран, образуют двойные слои полярных липидов,в которыз встраив-ся белки-ферменты.
4)Регуляторная
– липидами являются жирорастворимые витамины и производные некоторых жирных кислот.
40.Строение и сво-ва жира. Числа жира.
Жирами наз-ют сложные эфиры трехатомного спирта глицерола и высокомолекулярных жирных кислот.
Если в состав жира входят остатки одной и той же кис-ты ,то такие ТАГ на-ся однокислотными.Если содержатся остатки разных жирных кислот, то наз-ся ТАГ смешанным.
Свойства ТАГ:
в химически чистом виде жиры представляют собой бесцветные, твердые или жидкие вещ-ва, не имеющие запаха и вкуса.. Они легче воды, не раст-ся в ней, на поверх-ти воды могут образовывать пленки толщиной в 1-ну мол-лу. Способны сорбировать летучие вещ-ва (газы,эфирные масла) В живом организме жиры выпол-ют разные функции.
Качество жиров и масел харак-ют показатели которые наз-ся числами жира:
1)Кислотное число Кч- это кол-во мг. Едкого калия пошедшего на нейтрализацию свободных жирных кислот сод-ся в 1-м г. жира, свободные жирные кис-ты накап-ся в процессе гидролиза, поэтому кислотное число хар-ет степень гидролиза жира.Кислотное число ограничив-ся ГОСТ.
2) Число омыления Чо- это кол-во мг. Едкого калия пошедшего на нейтрализ-ю свободных и омыление связанныхжирных кис-т, содр-ся в 1 г. жира.
3) Разность между Чо и Кч харак-ет кол-во связанных жирных кис-т и наз-ся эфирным числом Эч.
4)Йодное число Йч- кол-во грамм йода эквивалентное галоиду присод-ся по месту 2-х сязей к 100г. жира.Это число хар-ет степень ненасыщенности жира.
41. Прогоркание жиров.Меры предот-я.
Прогоркание жиров и жиросодержащих продуктов - результат сложных химических и биохимических процессов, протекающих в липидном комплексе. В зависимости от характера основного процесса, протекающего при этом, различают гидролитическое и окислительное прогоркание. Каждый из них может быть разделен на автокаталитическое (неферментативное) и ферментативное (биохимическое) прогоркание.
При гидролитическом прогоркании происходит гидролиз жира (триацилглицеринов) с образованием свободных жирных кислот. Химизм этого процесса был рассмотрен ранее. Автокаталитический гидролиз протекает с участием растворенной в жире воды; скорость его при обычных температурах невелика. Ферментативный гидролиз происходит при участии фермента липазы на поверхности соприкосновения жира и воды и возрастает при эмульгировании. При получении жира и во многих других процессах пищевой технологии липазы инактивизируются (теряют свою активность), поэтому гидролитическое прогоркание, активно идущее при хранении липидсодержащего сырья и некоторых продуктов, не оказывает большого влияния на качество ряда хранящихся жиров и масел. Необходимо также отметить, что приобретение неприятного вкуса и запаха наблюдается при гидролизе жиров, содержащих низко- и среднемолекулярные кислоты (например, кокосового и пальмового масел), которые обладают неприятным запахом и вкусом. Высокомолекулярные кислоты вкуса и запаха не имеют (а именно они содержатся в большинстве масел и жиров) и повышение их содержания не приводит к изменению вкуса масел.
42. Ферментативный гидролиз жира. Хар-ка липаз.
Гидролиз ТАГ проис-т под действием фермента липазы. Так как ТАГ нерастворимы в воде, фермент липаза действует на границе раздела фаз воды-липиды и явл-ся липопротеином с гидрофильно-гидрофобными группами.
Полный гидролиз ТАГ каализ-ся тремя липазами, первая из которых гидролизует 1,3 –связи триацилглицероллипазы.Затем вступает в действие диацилглицероллипаза и наконец, моноацилглицероллираза, катализ-я гидролиз сложноэфирной связи в моноацилглицероллах.
Схематически:
ТАГ+Н2О→ДАГ+Анион жирной кис-ты +Н
ДАГ+Н2О→МАГ+Анион жирой кислоты +Н
МАГ+Н2О→Глицерол+Анион жирой кислоты+ Н
Липазы- это однокомпонентные ферменты, сод-ие в активном центре-SH- группу и ионы кальция. По раств-ти они делятся на нерастворимые и растворимые. Нерастворимая сод-ся в семенах клещевине.Ее рН= 3,6. Для извлечения нерастворимой липазы исполь-ют NaCI. А раст-я липаза сод-ся в злаковых и в масличных культурах, ее рН=8
43.Химизм β-окисления жирных кислот. Энергетика процесса
.
β-окисление – это специфич-й для жирных кислот путь окисления, завершающийся превращением жирной кис-ты в несколько молекул ацетил –СоА. Процесс β-окисления жирных кислот осущ-ся при участии кофермента А, и все последующие промежуточные продукты процесса окисления жирных кис-т пред-ют собой тиоэфиры офермента А
1) Активироавние жирной кис-ты.
2)Дегидрирование (окис-е) активированной жирной кис-ты
3)Гидротация ненасыщенного енол-СоА
4)Дегидрирование активированной оксикислоты
5)Отщепление активированной уксусной кислоты (ацетил-СоА)
44. Характеристика α-окисления. Значение процесса.
Процесс α-окисления начинается с декарбоксилирования жирной кис-ты, которое происходит под действие соответствующей декарбоксилазы, особой пероксидазы и пероксида водорода.В рез-те совместного действия этих двух ферментов на один углеродноый атом меньше, чем исходная жирная кис-та. Далее альдегид подвер-ся окислению под действием альдегиддегидрогеназы, коферментом которой яв-ся NAD.
α-окисление представляет собой источник жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов. Процесс α-окисления протекает до образования лауриновой кислоты.(С12:0)
45.Фосфолипиды.
Являются производными ТАГ, мол-ле кот-й один остаток жирнойкис-ты замещен на фосфорную кис-ту
Где В
- может быть атомом водорода, такие фосфолипиды наз-ся фосфолипидн –ми кис-ми. В
-может быть азотистым основанием холин, такой фосфолипид наз-ся фосфатинхолин.
В-может быть аминокислота –серин фосфатидилсерин
В- может быть этаноламин, фосфотидил этаноламин, или кефалин.Обладают антиоксидантной активностью.Фосфатиды явл-ся полярными соед-ми. Они содержат гидрофильную «голову» - остаток фосф-й кислоты замещенной группы и гидрофобный хвост- ост-ки жирных кислот. Фосфолипиды прим-ся как эмульгаторы. В живой клетке фосфолипиды выполняют струк-ю фун-ю. Они обр-ют бимолекулярные слои, кот-е составляют основу биомембран.
Фосфолипиды извлек-ся вместе с маслом при хранении масла ухудш-ся вид, т. К образуют осадок. Для удаления осадка проводят обработку масла водой.Это пример наз-ся гидротация.
46.Воски.
Воски пред-ют собой сложные эфиры, высоком-ых жирных кислот и высокомол-х спиртов.
R1-C
Воски выпол-.т защитную фун-ю они обр-ют налет на повер-ти плодов, листьев, стеблей. Воски химич-ки энертны и при обычных условиях твердые, они защищают рестения от действия микроорганизмов, механических повреж-й, от переувлажнения и высыхания.
Значительное кол-во воска вод-ся в семенах и плодовых оболочек.Например в семенах- подсол-ка -83%.Воски пред-ют собой сложные смеси, в состав которых входят углеводороды, жирные кис-ты и др. высоком-ые соед-я. Известно 2-типа восков:
1)простые
2)сложные
К простым относятся эфиры жирных кислот и нормальных первичных сприртов, в состав сложных восков входят разветвленные жирные кислоты и разветвленные одно и двух атомные спирты известны цветные воски, обычо они содержат вещ-ва каратиноидной природы. Вомки син-ся некоторыми животными- пчелами, получают из овечей шерсти-ланолин
.
47. Аминокислоты.
Строение и
c
войства:
Аминокислоты пред-ют собой производные карбоновых к-т в моле-ле которы-х 1 атом (С)Н при α- углеродном атоме защищен на аминогруппу
R-CH2-COOH R-CH-COOH
NH2
Каждая аминок-та, входящая в состав белков имеет тривиальные названия.
Классификация аминокислот.
Аминокислоты классиф-ют по хара-ра боковых цепей и делят на алифатические и циклические.По кол-ву амино- и карбоксильных групп аминок-ты делятся на след-ие классы.
1) Моноаминомонокарбоновые кис-ты. Содержат 1 амино и 1 карбоксильную группу.
Глицин
Из незаменимых аминокис-т к этой группе относят Волин,треонин, лейцин и изолейцин, метеонин
2) Моноаминомонокарбоновые к-ты.
Содержат 1 амино и 2 карбоксильных группы. Предст-ли аспирагиновая и глютаровая кис-та
3)Диаминомонокарбоновые к-ты содержат 2 амино и 1 карбоксильную группу
4.Диамиодикарбоновые к-ты содержат 2 карбок-ые и 2 амино группы.Представитель цистин
Гетероциклические аминокислоты представители этого класса яв-ся фенилаланин.Содержит бензольное ядро.Аминокислоты классифиц-ют по заряженности боковых цепей.
Выделяют 4 класса
1.неполярные гидрофобные
2.Полярные, но незаряженные
3. Полярные с отриц-м зарядом
4.полярные с положит-м зарядом.
Физические сво-ва :
В
чистом виде аминок-ты предста-ют собой белый бесцветные кристалл-е вещ-ва, многие из которых хорошо растворимы в воде и рас-х этанола.Некоторые обладают сладким вкусом., некоторые безвкусны или имеют неприятный запах, горький вкус.
48. Химические свой-ва аминокислот.
Общим cвой-м аминоки-т яв-ся наличие карбоксильной и амино групп, поэтому аминок-ты могут взаимод-ть как с кис-ми так и с основаниями т.е амфотерными сое-ми.
1)
2)Взаимод-е с кислотами.
В водных рас-х аминокис-ты диссоциир-ют и сущ-ют в виде биполярных ионов
Некоторые свой-ва амин-т исполь-ся для их количес-го определения:
1) Взаимодей-е с азотной кислотой
В рез-те этой реакции об-ся окси кислота и выдел-ся мол-й азот. По кол-ву азота можно определтить кол-во аминокислоты.
2) Взаимод-е с формальдегидом
Обра-ся соед-е прояв-ет кислот-ые cвой-ва и может быть оттитровано щелочью. По кол-ву щелочи пошедшей на титров-е можно опред-ть кол-во аминокис-ты.
3)Взаимодей-и с этиловым спиртом
В рез-те реа-и обр-ся сложные эфиры, они имеют разную темпер-ры кип и могут быть раздел-ны путем фракционной перегонки.
49.Пути синтеза аминокислот.
Харак-ой особенностью раст.явл-я их способность интегрировать все аминокисло-ты, непосред-но из неорг-х соед-й, используя производные азота. Источником азота яв-ся азот атмосферы, его содер-ие сост-ет 78%. Благодаря хим. инертности мол-лы азота не учит-ся раст-й и живот-й организмы, а поглащ-ся только азотфиксирующими орг-ми. Благодаря их жиз-ти, мол-лы азота восстанавл-ся до аммонийного азота, доступного до растений.
Сущ-т след-ие пути синтеза аминоки-т.
1) Восстанановительное аминирование кето кислоты.
образ-ся аминокислота
Образ-ся аминок-та при участии ферментов дегидрогеназ восс-ся до аминок-ты
Таким путем об-ся первичные аминокислоты из кетокислот Цикла Кребса
2-й путь ферментативное переаминирование. В р-ях уч-ют аминок-та и кеток-та происходит обмен функц-и группами и образ-ся новая аминок-та
В этих процессах уч-ют ферменты аминотрансферазы. Это двухкомпонентные ферменты, в состав проеж-х групп кот-ые входят витамин В6.
3-й путь синтеза аминокислот- прямое аминирование
4-й путь ферментативное превращение одной амин-ты в другую.
5-й путь- вторичный синтез амино-т.Аминок-ты обр-ся в рез-те гидролиза белков. В этом процессе уч-ют ферменты гидролазы, относятся к подклассу протеаз. В рез-те комплексного действия этих фер-ов проис-т полный расход белка до аминокислот.
50.Дыхание и брожение.
Дыхание- это ОВпроцесс расщепления(диссимиляция) сложных органич-х вещ-в (углеводов, липидов) с выделелением энергии.При окислении высвоб-ся та энергия, которую аккумулировали зеленые растения в процессе фотосинтеза.
Общее Ур-ие дыхания: С6Н12О6+6СО2→6СО2+6Н2О=2780кДж
Это урав-ие аэробного дыхания.Наряду с этим сущ-ют организмы более древние в эволюционном отношении, у которых процесс окис-ся органических веществ идет в анаэробных условиях.Этот тип окис-я получил наз-ие брожение
Различают три основных типа брожения:
-спиртовое
С6Н12О6→2С2Н5ОН+2СО2+Q
-молочнокислое
-маслянокислое
Анализ уравнения:
1)Потери сухой массы вещ-ва. В рез-те расходования органич-го вещ-ва на дыхание всегда происходит уменьшение сухой массы хранящегося растительного сырья.
2)Изменение газового состава атмосферы, окражающей массу хранящегося сырья, вслед-ии умень-я массовой доли кислор-да и возрастания диоксида углерода.
3)Выделение воды в виде водяных паров при дыхании
4)Выделение большого кол-ва энергии в виде теплоты.Вслед-и плохой теплопровод-ти растительной массы теплота накап-ся внутри слоя хранящегоя сырья.
51. Влияние внешних факторов на интенс-ть дыхания
.
1)
интенс-ть зависит в первую очередь от влажности хранящегося сырья.
С увеличением влаж-ти интен-ть дыхания увеличивается.
2)
на инт-ть влияет температура. С повуш-ем темпер-ры интенсив-ть ls[-z возрастает до оптим-й темпер-ры, в пределах 0т40 до 60 градусов. Эта закономер-ть под-ся правилу Вант-Гоффа, согласно кот-му при увел-ии темпер-ры на 10 град. Скорость реа-и возрастает в 2-3 раза.
3)
Зависит от газового состава атмосферы, окруж-й хранчщ-ся сырье. С повыш-ем кол-ва кисл-да интен-ть увел-ся.
4)
От возрастаорганизма. В недозрелов зерне, протекает с большей скорость обменные реакции и дыхание идет с больш-й интен-ю.
В процессе дыхания окис-ю под-ся не только углеводы, но и жиры, белки и определить ориентировочно участие определенного субстрата в дыхании можно, оценивая вел-ну дыхательного коэ-та (ДК),
т.е отношение кол-ва выдкл-ся диоксида углерода к кол-ву поглащенного кислорода, согласно общему урав-ю дыхания
ДК=СО2/О2
52.Гликолиз –анаэробная фаза дыхания. Химизм Гликолиза.
Гликолиз – процесс распада глюкозы ( 6-ти углеродного соед-я на два трехуглеродных в анаэробных условиях.
Гликолиз включает 2 стадии и состав-ет 10 послед-х реакций
1-я стадия –это фосфорилирование глюкозы и ее превращ-ие в глицеральдегид-3-фосфат
1)
Фосфорилирование глюкозы:
Происходит активирование молекул глюкозы и расхо-ся одна молекула АТР
Катализ-ся ферментом гексокиназой, которая относится к классу трансфераз.
2) Изомеризация глюкозо066-фосфата во фруктозо-6-фосфат
Фосфоглюкоизомераза активир-ся также ионами магния и облад-ет специф-ью в отношении глюкозо-6-фосфато и фруктозо-6-фосфата.
3) Фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с помощью АТР
4) Расщепление фруктозо-1,6-дифосфата на дигидроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат
Вторая стадия гликолиза. Это превращ-е
глицеральдегид-3-фосфат в пировин-ю кислоту.
5) Окисление глицеральдегид-3-фосфата
Катализатором этой реакции яв-ся глицеральдегидфосфатдегидрогеназа, ее кофермкнт NAD .
6) Перенос фосфорной группы от 3-фосфоглицеролфосфата на ADP
7) Превращение 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерата
8) Дегидротация 2-фосфоглицерата с образ-ем фосфоенолпирувата.
Реакция катализ-ся ферментом енолазой, под Дей-м которого происходит отщ-е воды от 2-фосфоглицерата.
9) Перенос фосфатной группы от фосфоенолпирувата на ADP
Фермент пируваткиназа- переносит остаток фосфорной кис-ты.
10) В рез-те предыдущ-й реакции образ-ся неустойчивая енольная форма пировиноградной кислоты (пирувата).
Гликолиз завершен.
53. Химиз спиртового брожения.
При спиртовом брожении пировиног-я кис-та преварительно декарбоксилир-ет до уксусного альдегида :
Пируватдекарбоксилаза относится к классу лиаз. В клетке эта реак-я необратима, для проявления ее активности необходимы ионы магния. Кофермент – тиаминпирофосфат.
Образовав-ся уксусный альдегид восстанав-ся до этанола за счет NADH +H образовав-ся вследствии окис-я глицеральдегид-3-фосфата.
54. Химизм молочнокислого брожения.
В анаэробных услов-х при молочок-м брожении паровиноградная кис-та восстанав-ся образовавшимися при гликолизе NADH+H под действием фермента лактатдегидрогеназы пол-ся молочная кислота:
55. Аэробная фаза дыхания Цикл Кребса.
Гликолиз составляет обязательную анаэробную (бескислород-ю) стадию процесса катаболизма глюкозы. Конечным продуктом гликолиза яв-ся пировиног-я кислота (пируват).
Цикл Лимонной кислоты или Цикл Кребса.
Цикл Кребса- это циклич-й процесс, в каждый обороткоторого вступает одна альдегидная группа (два атома углерода) и из каждого оборота цикла выводятся две мол-лы диоксида углерода.
1) Конденсация ацетил-СоА с щавелево-уксусной кис-й, при этом освоб-ся кофермент А. Катализатор- цитратсинтаза.
2)Превращ-е лимонной кислоты в изолимонную
Лимонная кис-та превращ-ся в изолимонную через образование цис-аконитовой кислоты под действием фермента аконитазы.
3) Окислительное декарбоксилирование изолимонной кис-ты
Катализ-ся изоцитдегидрогеназой.
4) окислительное декарбоксилирование α-кетоглутара.
Она катал-ся мультиферментным комплексом.
5) Преващение сукцинил-СоА в сукцинат
сукцинил-СоА-яв-ся высокоэнергетич-м соед-ем.
6) Дегидрирование сукцината
Катализ-ся сукцинатдегидрогенаой.
7) Гидратация фумаровой кислоты
8) Регенерация щавелево-уксусной кислоты:
Цикл завер-ся, и регенерированный оксалоацетат может конденсироваться с новой молекулой ацетил-СоФ. Таким образом для протекания цикла необходима лишь 1 на мол-ла щавелево-уксусной кислоты.
56. Энергетика дыхания и брожения
.
Энергетика дыхания.
Дыхание
- это процесс, в рез-те которого в живой клетке выделяется свободная энергия.
Свободная энергия-
это та форма энергии, которая может быть использована для химических синтезов в клетке или для выполнения работы при постоянных темпер-е и давлении, допустимых для жиз-ти чел-ка.
Синтез АТР и АDР инеорг-й фосфор в процессе гликолиза наз-ся гликолитическим фосфорилированием. В аэробной фазе дыхания АТР в основном накапливается в рез-те переноса высокоэнергетич-х атомов водорода по дыхательной цепи. Этот процесс наз-ся фосфорилированием. В процессе гликолиза из 1-й мол-лы глюкозы обр-ся 4 мол-лы АТР: 2 мол-лы в рез-те переноса фосфатидной группы от 3-фосфоглицеролфосфат к мол-ле АDP и еще 2- в рез-те переноса фосфатной группы от фосфат пирувата к ADP . В начале процесса для активированиея гексозы исп-ся 2-мол-лы АТФ, поэтому процесс брожения сопровож-ся синтезом 2 –ух мол-л АТФ.
В аэробной фазе дыхания ( Кребса) проис-т распад пировиног-й кис-ты до СО2 и Н2О, в рез-те образ-ся 15 мол-л АТР
1) 3 мол-лы АТР син-ся в рез-те окисл-е декарбоксилирование пировин-й кис-т.
2) 3 мол-лы АТР в процессе окис. Декарбоксилирования изолимонной кислоты
3) Окисл-т декарбоксили-е α-кетоглутаровой к-ты- 3 мол-лы АТР
4) 2 мол-лы АТР в рез-те окисл-я янтарной кис-ты.
В процессе уч-ют FAD –корот-я дых-я цепь
5) 3 мол-лы АТР при ок-и яблочной кис-ты (NAD длинная цепь)
6) 1 мол-ла АТР. Об-ся в рез-те субстратного фосфорилирования при превращении сукцил CoA в сукцинат.
Таким образом полное аэробное окисление мол-лы в раст-х организ-х сопровож-ся синтезом 38 мол-лы АТФ в живот-х 38.
|
