La principale forme de transport des glucides dans la plante est. Caractéristiques et classification des glucides, leur rôle dans la vie végétale

Monosaccharides

Glucose C6H2O6 ( formules développées voir fig. 2) (monose, hexose, aldose, sucre de raisin) - la plus courante des monoses dans le monde végétal et animal. Contenu sous forme libre dans toutes les parties vertes des plantes, graines, divers fruits et des baies. DANS grandes quantités Le glucose se trouve dans le raisin – d’où son nom – sucre de raisin. Particulièrement grand rôle biologique glucose dans la formation de polysaccharides - amidon, cellulose, construits à partir de résidus de D-glucose. Le glucose fait partie du sucre de canne, des glycosides, des tanins et autres tanins. Le glucose est bien fermenté par la levure.

Le fructose C6H12O6 (formules développées voir Fig. 3) (monose, hexose, cétose, lévulose, sucre de fruit) se trouve dans toutes les plantes vertes et dans le nectar des fleurs. Il y en a surtout beaucoup dans les fruits, son deuxième nom est donc sucre de fruit. Le fructose est beaucoup plus sucré que les autres sucres. Il fait partie du saccharose et des polysaccharides de haut poids moléculaire, comme l'inuline. Comme le glucose, le fructose est bien fermenté par la levure.

Disaccharides

Le saccharose С12Н22О11 (disaccharide) est extrêmement répandu dans les plantes, notamment dans les racines de betterave (de 14 à 20 % du poids sec), ainsi que dans les tiges de canne à sucre ( fraction massique saccharose de 14 à 25%).

Le saccharose est constitué de -D-glucopyranose et de -D-fructofuranose, reliés par 1 à 2 liaisons dues aux hydroxyles glycosidiques.

Le saccharose ne contient pas d'hydroxyle glycosidique libre, est un sucre non réducteur et est donc relativement inerte chimiquement, à l'exception de son extrême sensibilité à l'hydrolyse acide. Le saccharose est donc un sucre de transport, sous la forme duquel le carbone et l’énergie sont transportés dans toute la plante. C'est sous forme de saccharose que les glucides passent des lieux de synthèse (feuilles) vers les lieux de stockage (fruits, racines, graines, tiges). Le saccharose se déplace le long des faisceaux conducteurs de plantes à une vitesse de 2030 cm/h. Le saccharose est très soluble dans l'eau et a un goût sucré. Avec l'augmentation de la température, sa solubilité augmente. Le saccharose est insoluble dans l'alcool absolu, mais il se dissout mieux dans l'alcool aqueux. Lorsqu'il est chauffé à 190-200 C et plus, le saccharose se déshydrate avec formation de divers produits polymères colorés - les caramels. Ces produits, appelés khôlers, sont utilisés dans l'industrie du cognac pour colorer les cognacs.

Hydrolyse du saccharose.

Lorsque les solutions de saccharose sont chauffées dans un environnement acide ou sous l'action de l'enzyme fructofuranosidase, elles s'hydrolysent, formant un mélange de quantités égales de glucose et de fructose, appelé sucre inverti (Fig. 7).

Riz. 7.

L'enzyme -fructofuranosidase est répandue dans la nature ; elle est particulièrement active chez la levure. L'enzyme est utilisée dans l'industrie de la confiserie, car le sucre inverti formé sous son influence empêche la cristallisation du saccharose dans confiserie. Le sucre inverti est plus sucré que le saccharose en raison de la présence de fructose libre. Cela vous permet d'économiser du saccharose en utilisant du sucre inverti. L'hydrolyse acide du saccharose se produit également lors de la cuisson et de la fabrication de confitures, mais hydrolyse enzymatique passe plus facilement que l'acide.

Le maltose C12H22O11 est constitué de deux résidus -D-glucopyranose reliés par une liaison glycosidique 1 4.

Le maltose à l'état libre se trouve dans les plantes grandes quantités, mais apparaît lors de la germination, puisqu'il se forme lors de la dégradation hydrolytique de l'amidon. Il est absent des céréales et de la farine normales. Sa présence dans la farine indique que cette farine est obtenue à partir de grains germés. Le malt, utilisé en brasserie, contient une grande quantité de maltose, c'est pourquoi le maltose est également appelé sucre de malt. Sous l'action de l'enzyme β-glucosidase (maltase), le maltose subit une hydrolyse en D-glucose. Le maltose est fermenté par la levure.

Le lactose C12H22O11 est constitué de -D-galactopyranose et de D-glucopyranose, reliés par une liaison glycosidique 1 4. On le trouve rarement dans les plantes.

Le lactose se trouve en grande quantité (45 %) dans le lait, c'est pourquoi on l'appelle sucre du lait. C'est un sucre réducteur au léger goût sucré. Fermenté avec de la levure de lactose jusqu'à l'acide lactique.

Le Cellobiose C12H22O11 est constitué de deux résidus -D-glucopyranose reliés par une liaison glycosidique 1-4.

Il sert de composant structurel du polysaccharide de cellulose et en est formé lors de l'hydrolyse sous l'action de l'enzyme cellulase. Cette enzyme est produite par un certain nombre de micro-organismes et est également active dans la germination des graines.

Polysaccharides non sucrés

Polysaccharides de stockage

L'amidon (C6H10O5)n est le représentant le plus important des polysaccharides des plantes. Ce polysaccharide de stockage est utilisé par les plantes comme matière énergétique. L'amidon n'est pas synthétisé dans le corps animal ; le glycogène est un glucide de réserve similaire chez les animaux.

L'amidon se trouve en grande quantité dans l'endosperme des céréales - 6 585 % de sa masse, dans les pommes de terre - jusqu'à 20 %.

L'amidon n'est pas une substance chimiquement individuelle. En plus des polysaccharides, sa composition comprend minéraux, principalement représenté par l'acide phosphorique, les lipides et les molécules de haut poids moléculaire acide gras-- composés palmitiques, stéariques et certains autres composés adsorbés par la structure polysaccharidique glucidique de l'amidon.

Dans les cellules de l'endosperme, l'amidon se trouve sous forme de grains d'amidon dont la forme et la taille sont caractéristiques de ce type de plante. La forme des grains d'amidon permet de reconnaître facilement les amidons de différentes plantes au microscope, qui est utilisé pour détecter le mélange d'un amidon dans un autre, par exemple lors de l'ajout de farine de maïs, d'avoine ou de pomme de terre à la farine de blé.

Dans les tissus de stockage de divers organes - tubercules, bulbes, grains d'amidon plus gros sont stockés dans les amyloplastes en tant qu'amidon secondaire (de réserve). Les grains d'amidon ont une structure en couches.

La structure des composants glucidiques de l'amidon

La partie glucidique de l'amidon est constituée de deux polysaccharides :

• 1. Amylose ;
• 2. Amylopectine.
• 1 La structure de l'amylose.

Dans la molécule d'amylose, les résidus glucose sont liés par des liaisons glycosidiques 1-4, formant une chaîne linéaire (Fig. 8, a).

L'amylose a une extrémité réductrice (A) et une extrémité non réductrice (B).

Les chaînes linéaires d'amylose contenant de 100 à plusieurs milliers de résidus glucose sont capables de s'enrouler en spirale et de prendre ainsi une forme plus compacte (Fig. 8, b). L'amylose se dissout bien dans l'eau, formant de véritables solutions instables et capables de rétrogradation - précipitation spontanée.

Riz. 8.

a - schéma de la connexion des molécules de glucose dans l'amylose ; b - structure spatiale de l'amylose ; c -- schéma de la connexion des molécules de glucose dans l'amylopectine ; d - molécule spatiale de l'amylopectine

2 La structure de l'amylopectine

L'amylopectine est un composant ramifié de l'amidon. Il contient jusqu'à 50 000 résidus glucose, interconnectés principalement par 1 à 4 liaisons glycosidiques (sections linéaires de la molécule d'amylopectine). À chaque point de branchement, les molécules de glucose (-D-glucopyranose) forment une liaison glycosidique 1 6, ce qui représente environ 5 % nombre total liaisons glycosidiques de la molécule d'amylopectine (Fig. 8, c, d).

Chaque molécule d'amylopectine possède une extrémité réductrice (A) et un grand nombre d'extrémités non réductrices (B). La structure de l'amylopectine est tridimensionnelle, ses branches sont situées dans toutes les directions et donnent à la molécule une forme sphérique. L'amylopectine ne se dissout pas dans l'eau, formant une suspension, mais lorsqu'elle est chauffée ou sous pression, elle forme une solution visqueuse - une pâte. Avec l'iode, une suspension d'amylopectine donne une couleur rouge-brun, tandis que l'iode est adsorbée sur la molécule d'amylopectine, la couleur de la suspension est donc déterminée par la couleur de l'iode lui-même.

En règle générale, la teneur en amylose dans l'amidon varie de 10 à 30 % et celle en amylopectine de 70 à 90 %. Certaines variétés d'orge, de maïs et de riz sont appelées cireuses. Dans les grains de ces cultures, l'amidon est constitué uniquement d'amylopectine. Dans les pommes, l'amidon n'est représenté que par l'amylose.

Hydrolyse enzymatique de l'amidon

L'hydrolyse de l'amidon est catalysée par des enzymes - les amylases. Les amylases appartiennent à la classe des hydrolases, une sous-classe - les carbohydrases. Il existe des b- et -amylases. Ce sont des enzymes à un seul composant constituées de molécules protéiques. Le rôle de centre actif en eux est joué par les groupes - NH2 et - SH.

Caractéristiques de la b-amylase

b - L'amylase se trouve dans la salive et le pancréas des animaux, c moules, dans les grains germés de blé, de seigle, d'orge (malt).

b- L'amylase est une enzyme thermostable ; son optimum se situe à une température de 700C. La valeur optimale du pH est de 5,6 à 6,0 ; à un pH de 3,3 à 4,0, elle s'effondre rapidement.

Caractéristiques - amylase

L'amylase se trouve dans les grains de blé, de seigle, d'orge, de soja et de patates douces. Cependant, l'activité de l'enzyme dans les graines et les fruits mûrs est faible ; l'activité augmente pendant la germination des graines.

La β-amylase décompose complètement l'amylose et le convertit à 100 % en maltose. L'amylopectine décompose le maltose et les dextrines, qui donnent une couleur rouge-brun avec l'iode, en divisant uniquement les extrémités libres des chaînes de glucose. L'action s'arrête lorsqu'elle atteint les branches. La β-amylase décompose l'amylopectine de 54 % pour former du maltose. Les dextrines résultantes sont hydrolysées par la b-amylase pour former des dextrines de poids moléculaire inférieur et qui ne se colorent pas à l'iode. Ensuite action à long terme b-amylose sur l'amidon, environ 85 % de celui-ci est converti en maltose.

Ceux. l'action de la β-amylase produit principalement du maltose et quelques dextrines de haut poids moléculaire. L'action de la b-amylase produit principalement des dextrines de poids moléculaire inférieur et une petite quantité de maltose. Ni les b- ni les b-amylases seules ne peuvent hydrolyser complètement l'amidon pour former du maltose. Avec l'action simultanée des deux amylases, l'amidon est hydrolysé à 95 %.

Produits d'hydrolyse de l'amidon

En tant que produits finaux de l'hydrolyse de l'amylose, non seulement le maltose, mais également le glucose se forment généralement, et lors de l'hydrolyse de l'amylopectine, du maltose, du glucose et une petite quantité d'oligosaccharides contenant une liaison glycosidique 6-I6 se forment. La liaison glycosidique b I6 est hydrolysée par l'enzyme R. Le principal produit formé lors de l’hydrolyse de l’amylose et de l’amylopectine est le maltose. Ensuite, le maltose sous l'action de la b-glucosidase (maltase) est hydrolysé en D-glucose.

Les préparations d'amylase sont largement utilisées en pâtisserie comme améliorants. L'ajout d'amylases conduit à la formation d'une mie de pain plus molle et réduit le taux de rassissement du pain pendant le stockage.

Le glycogène et le phytoglycogène (glycogène végétal) se trouvent dans les grains de maïs. Dans sa structure, le phytoglycogène est proche du polysaccharide de stockage des organismes animaux - le glycogène, appelé amidon animal. Le phytoglycogène, comme le glycogène animal, contient plus haut degré plus ramifiée que l'amylopectine, environ 10 % de ses liaisons sont des liaisons 1 6, tandis que l'amylopectine possède environ 5 % de ces liaisons.

L'inuline fait partie des polysaccharides de réserve des plantes. Il représente un groupe de formes moléculaires à peu près de même taille.

L'inuline, en tant que polysaccharide de réserve, se dépose dans les organes de stockage souterrains des plantes - dans les tubercules de topinambour, de dahlia et de rhizomes d'artichaut. De plus, en tant que réserve énergétique d'une substance, l'amidon est préférable.

Un autre polysaccharide de réserve, le lévane, possède une structure proche de l'inuline. Le nombre de résidus monosaccharides dans le levan est de 78.

Les Levans sont des polysaccharides de stockage temporaire des plantes céréalières. On les trouve dans les feuilles, les tiges et les racines des plantes et sont utilisés lors de la maturation des grains pour la synthèse de l'amidon. Comme l'inuline, le levan contient un résidu terminal de saccharose. La chaîne polysaccharidique de l'inuline et du lévane n'a pas d'extrémités réductrices - leurs atomes de carbone anomères sont occupés dans la formation d'une liaison glycosidique.

D'autres polysaccharides de stockage comprennent les galactomannanes contenus dans les graines de soja et les glucomannanes, qui sont stockés comme réserves par certaines plantes tropicales, mais structure chimique ils ne sont pas complètement installés.

Polysaccharides structurels

La cellulose (C6H10O5) est un polysaccharide de second ordre et constitue le principal composant des parois cellulaires. La cellulose est constituée de résidus -D-glucose reliés les uns aux autres par 1 à 4 liaisons glycosidiques (Fig. 9, a). Parmi les autres polysaccharides qui composent la paroi cellulaire végétale, il appartient aux polysaccharides microfibrillaires, car dans les parois cellulaires, les molécules de cellulose sont reliées en unités structurelles appelées microfibrilles. Ce dernier est constitué d’un faisceau de molécules de cellulose situées sur toute sa longueur parallèlement les unes aux autres.

Riz. 9.

a - une connexion de molécules de glucose ; b - structure des microfibrilles ; c - structure spatiale

Propagation de la pulpe

En moyenne, il y a environ 8 000 résidus de glucose par molécule de cellulose. Les hydroxyles des atomes de carbone C2, C3 et C6 ne sont pas substitués. L'unité répétitive de la molécule de cellulose est un résidu du disaccharide cellobiose.

Propriétés de la cellulose

La cellulose ne se dissout pas dans l'eau, mais y gonfle. Les groupes hydroxyles libres peuvent être remplacés par des radicaux - méthyle -CH3 ou acétal avec formation d'une liaison simple ou ester. Cette propriété joue grand rôle dans l'étude de la structure de la cellulose, et trouve également une application dans l'industrie dans la production de fibres artificielles, de vernis, de cuir artificiel et d'explosifs.

Digestibilité de la cellulose

La plupart des animaux et des humains ne digèrent pas la cellulose. tube digestif, puisque leur corps ne produit pas de cellulase, une enzyme qui hydrolyse la liaison 4 glycosidique. Cette enzyme est synthétisée par divers types de micro-organismes responsables de la pourriture du bois. Les termites digèrent bien la cellulose car les micro-organismes symbiotiques qui produisent de la cellulase vivent dans leurs intestins.

Dans les rations alimentaires de grande taille bétail inclure de la cellulose (dans la composition de la paille et d'autres composants), car leur estomac contient des micro-organismes qui synthétisent l'enzyme cellulase.

La signification de la cellulose

L'importance industrielle de la cellulose est énorme - la production de tissus de coton, de papier, de bois industriel et de toute une gamme de produits produits chimiques, qui sont basés sur le traitement de la cellulose.

Les hémicelluloses sont des polysaccharides du second ordre qui, avec les substances pectiques et la lignine, forment la matrice des parois cellulaires végétales, remplissant l'espace entre la charpente des parois, composée de microfibrilles de cellulose.

Les hémicelluloses sont divisées en trois groupes :

• 1. Xylanes ;
• 2. Mannans ;
• 3. Galactans.
• 1. Les xylanes sont formés de résidus D-xylopyranose reliés par 4 liaisons dans une chaîne linéaire. Sept résidus de xylose sur dix sont acétylés en C3 et rarement en C2. Certains résidus de xylose ont de l'acide 4-o-méthyl-D-glucuronique attaché via une liaison glycosidique 2.
• 2. Les mannanes sont constitués d'un squelette formé de résidus -D-mannopyranose et -D-aminopyranose liés par des liaisons glycosidiques 4. Les résidus uniques du -D-galactopyranose sont attachés à certains résidus mannose de la chaîne principale par 6 liaisons. Les groupes hydroxyle en C2 et C3 de certains résidus mannose sont acétylés.
• 3. Les galactans sont constitués de résidus β-galactopyranose reliés par 4 liaisons à la chaîne principale. En C6, ils sont rejoints par des disaccharides constitués de D-galactopyranose et de L-arabofuranose.

Les substances pectiques sont un groupe de polysaccharides de haut poids moléculaire qui, avec la cellulose, l'hémicellulose et la lignine, forment les parois cellulaires des plantes.

La structure des substances pectines

Le principal composant structurel des substances pectines est l'acide galacturonique, à partir duquel la chaîne principale est construite ; Les chaînes latérales comprennent l'arabinose, le galactose et le rhamnose. Partie groupes acides l'acide galacturonique est estérifié avec de l'alcool méthylique (Fig. 10), c'est-à-dire le monomère est l'acide méthoxygalacturonique. Dans la chaîne méthoxypolygalacturonique, les unités monomères sont reliées par 4 liaisons glycosidiques, les chaînes latérales (branches) sont rattachées à la chaîne principale par 2 liaisons glycosidiques.

Les substances pectiques des betteraves sucrières, des pommes et des agrumes diffèrent les unes des autres par la composition des chaînes latérales de la chaîne polygalacturonique et par leurs propriétés physiques.

Selon le nombre de groupes méthoxy et le degré de polymérisation, on distingue les pectines hautement et faiblement estérifiées. Dans le premier, plus de 50 % des groupes carboxyle sont estérifiés, dans le second, moins de 50 % des groupes carboxyle.

Les substances pectiques sont des mélanges physiques de pectines avec des substances d'accompagnement - pentosanes et hexosanes. Le poids moléculaire de la pectine est de 20 à 50 kDa.

Il existe de la pectine de pomme, obtenue à partir de marc de pomme, de la pectine d'agrumes - d'écorces et de marcs d'agrumes, de la pectine de betterave - de pulpe de betterave. Le coing, la groseille rouge, le cornouiller, la mirabelle et d'autres fruits et baies sont riches en substances pectiques.

Chez les plantes, les substances pectiques sont présentes sous forme de protopectine insoluble associée à l'araban ou au xylane. paroi cellulaire. La protopectine est convertie en pectine soluble soit par hydrolyse acide, soit par l'action de l'enzyme protopectinase. Depuis solutions aqueuses La pectine est isolée par précipitation avec de l'alcool ou de l'acétone à 50 %.

Acides pectiques et leurs sels

Les acides pectiques sont des acides polygalacturoniques de haut poids moléculaire, dont une petite partie des groupes carboxyle est estérifiée avec de l'alcool méthylique. Les sels d'acides pectiques sont appelés pectinates. Si la pectine est complètement déméthoxylée, on les appelle alors acides pectiques et leurs sels sont appelés pectates.

Enzymes pectolytiques

Les enzymes impliquées dans l'hydrolyse des substances pectiques sont appelées pectolytiques. Ils ont grande importance, car ils aident à augmenter le rendement et à clarifier les jus de fruits et de baies. Les substances pectiques dans les plantes ne se trouvent généralement pas sous forme libre, mais sous la forme d'un complexe complexe - la protopectine. Dans ce complexe, l'acide polygalacturonique méthoxylé est associé à d'autres composants glucidiques de la cellule - l'araban et le galactane. Sous l'action de l'enzyme protopectinase, l'araban et le galactane sont clivés de la protopectine. Sous l’action de cette enzyme, il se forme de l’acide polygalacturonique méthoxylé, ou pectine soluble. La pectine soluble est ensuite décomposée par d'autres enzymes pectolytiques.

Lorsque l'enzyme pectinestérase agit sur la pectine soluble, les liaisons ester sont hydrolysées, entraînant la formation alcool méthylique et l'acide polygalacturonique, c'est-à-dire que la pectinestérase clive les groupes méthoxy de l'acide méthoxypolygalacturonique.

L'enzyme polygalacturonase, lorsqu'elle agit sur la pectine soluble, coupe les liaisons entre les régions de l'acide polygalacturonique qui ne contiennent pas de groupes méthoxyle.

Importance technologique et physiologique

Une propriété importante des substances pectiques est leur capacité à gélifier, c'est-à-dire à former des gelées fortes en présence d'une grande quantité de sucre (6 570 %) et à un pH de 3,13,5. Dans la gelée obtenue, la fraction massique de pectine varie de 0,2 à 1,5 %.

Les substances pectiques sont également capables de former des gels avec un traitement approprié - en présence de peroxyde d'hydrogène et de peroxydase, une réticulation des chaînes latérales se produit ; en présence d'acide et de sucre, ainsi que de sels de calcium, les pectines forment également des gels à haute capacité d'absorption d'eau - 1 g de pectine peut absorber de 60 à 150 g d'eau.

Seules les pectines hautement estérifiées forment des gels denses. L'hydrolyse partielle des esters méthyliques entraîne une diminution de la capacité gélifiante. Avec l'hydrolyse complète des groupes méthoxyle dans des solutions alcalines ou sous l'action de l'enzyme pectinestérase, il se forme des acides pectiques, qui sont de l'acide polygalacturonique. L'acide polygalacturonique n'est pas capable de former de la gelée.

La capacité gélifiante des substances pectiques est à la base de leur utilisation comme composant gélifiant dans l'industrie de la confiserie pour la production de confitures, marmelades, guimauves, gelées, confitures, ainsi que dans l'industrie de la conserve, de la boulangerie et de la fromagerie.

Les substances pectiques ont un rôle important propriétés physiologiques, éliminant les métaux lourds du corps grâce à la combinaison d'ions métalliques multivalents avec des groupes non estérifiés --COO- selon le type de liaisons ioniques.

Plan:

1. La signification des glucides. Caractéristiques générales.

2. Classification des glucides.

3. Structure des glucides.

4. Synthèse, dégradation et transformation des glucides dans la plante.

5. Dynamique des glucides pendant la maturation de la SOM.

La signification des glucides. Caractéristiques générales.

Les glucides sont le principal élément nutritionnel et le principal support cellules végétales et tissus.

Ils représentent jusqu'à 85 à 90 % de la masse totale de l'organisme végétal.

Formé pendant le processus de photosynthèse.

Les glucides contiennent C, H et O.

Représentants: glucose С6Н12О6, saccharose С12Н22О11, fructose, rhamnose, amidon, fibres, hémicelluloses, substances pectiques, agar-agar.

Le saccharose est un glucide synthétisé uniquement dans le corps végétal et joue un rôle très important dans le métabolisme des plantes. Le saccharose est le sucre le plus facilement absorbé par la plante. Dans certaines plantes, le saccharose peut s'accumuler en quantités extrêmement importantes (betterave sucrière, canne à sucre).

Les SOM diffèrent grandement par leur composition en glucides :

Pommes de terre - la plupart des glucides sont de l'amidon ;

Pois végétaux verts (récoltés au stade de maturité technique) - la majeure partie des glucides est constituée à parts presque égales d'amidon et de sucres ;

Pommes mûres - l'amidon est pratiquement absent et les glucides sont représentés par le glucose, le fructose, le saccharose ;

Kaki – glucose et fructose, presque pas de saccharose ;

Raisins – glucose et fructose.

Différentes compositions de glucides dans les tissus individuels de la MOS :

La peau contient des fibres et des substances pectines (protégeant la pulpe du fruit des effets indésirables) ;

La pulpe contient de l'amidon et des sucres (glucose, fructose, saccharose).

Classification des glucides.

Tous les glucides sont divisés en deux groupes - Monosas(monosaccharides) et Polioses(polysaccharides)

Plusieurs molécules de monosaccharides se combinent entre elles pour libérer de l'eau et former une molécule de polysaccharide.

Monosaccharides : Ils peuvent être considérés comme des dérivés d’alcools polyhydriques.

Représentants: glucose, fructose, galactose, mannose.

Disaccharides : saccharose (sucre de canne), maltose (sucre de malt) et cellobiose.

Trisaccharides : Raffinosa et al.

Tétrasaccharides : stachyose, etc.

Les di-, tri- et tétrasaccharides (jusqu'à 10 monosaccharides) forment le groupe Polysaccharides de premier ordre. Tous les représentants de ce groupe sont facilement solubles dans l'eau et dans forme pure sont des substances cristallines (oligosaccharides).

Les oligosaccharides (oligosaccharides) peuvent être des homo- et des hétérosaccharides. Saccharose se compose de glucose et de fructose - furane (hétérosucre). Lactose– galactose + glucose. Maltose, tréhalose, cellobiose – Glucose + glucose (homosaccharides) diffèrent par la disposition des atomes de carbone impliqués dans la liaison entre les molécules de monosaccharides.

Glucides plus complexes - Polysaccharides du deuxième ordre. Substances complexes avec un poids moléculaire très élevé. Soit ils ne se dissolvent pas du tout dans l’eau, soit ils donnent des solutions visqueuses et colloïdales.

Représentants: mucus, amidon, dextrines, glycogène, fibres, hémicelluloses, substances pectiques, inuline, callose, etc.

La structure des glucides.

Les monosaccharides contenant trois atomes de carbone appartiennent au groupe Triose, avec quatre – Tétroz, avec cinq - Pentose, six - Hexose et la famille - Heptose.

Les pentoses et les hexoses sont les plus importants et les plus répandus.

Les monosaccharides, dérivés des alcools polyhydriques, contiennent dans leur molécule, avec des groupes alcool –OH, un groupe aldéhyde ou céto.

Trioses :

Droitier Gaucher

D-glycéraldéhyde L-glycéraldéhyde

Le fructose appartient aux pentoses, le glucose aux hexoses.

Il a été établi que dans les solutions, le D-glucose existe sous trois formes interconvertibles, dont deux cycliques.

Des interconversions similaires des trois formes ont également été établies pour d'autres monosaccharides.

Disaccharides :

Polysaccharides :

Ils ont une structure linéaire ou ramifiée, leurs molécules polymères sont constituées de monomères (monosaccharides) reliés les uns aux autres par de longues chaînes.

Synthèse, dégradation et transformation des glucides dans les plantes.

La synthèse.

Le principal produit de la photosynthèse est Acide phosphoglycérique. Avec d'autres transformations, cela donne divers Monosaccharides– le glucose, le fructose, le mannose et le galactose (ils se forment sans la participation de la lumière, à la suite de réactions enzymatiques « sombres »). La formation d'hexoses à partir de l'acide phosphoglycérique ou du phosphoglycéraldéhyde (triose) se produit en raison de l'action de l'enzyme Aldolase.

Formation de glucose et de fructose à partir du sorbitol.

Outre les monosaccharides, le saccharose (disaccharide) et l'amidon (polysaccharide) se forment également extrêmement rapidement dans les feuilles à la lumière, mais il s'agit d'un processus secondaire de transformations enzymatiques de monosaccharides précédemment formés (peut se produire dans l'obscurité totale). Le saccharose est synthétisé à partir de glucose et de fructose, ainsi que d'autres hexoses. Le saccharose n'est pas synthétisé à partir des pentoses (arabinose, xylose).

Pourriture.

La plupart des monosaccharides sont fermentés par la levure.

Les oligosucres se décomposent sous l'action d'enzymes appropriées et lors de l'hydrolyse (chauffage en présence d'acides).

Polysaccharides de second ordre :

Amidon(constitué d'amylose et d'amylopectine, leur rapport en amidon différentes plantes divers) – se décompose sous l’action d’une enzyme Glucoses amylases et pendant l'hydrolyse en molécules de glucose ; Glycogène(similaire).

Fibre (cellulose)– digéré uniquement chez les ruminants par des bactéries contenant l’enzyme Cellulase.

Hémicelluloses hydrolysé par les acides plus facilement que les fibres.

Interconversions.

Dans les plantes, les saccharides se transforment extrêmement facilement les uns en les autres.

Les interconversions de monosaccharides se produisent à la suite de l'action d'enzymes appropriées qui catalysent les réactions de phosphorylation et la formation d'esters phosphorés de sucres.

Sous l'action des isomérases, les monosaccharides se transforment les uns en les autres.

DANS organismes végétaux Des enzymes ont également été découvertes qui catalysent la formation d'esters phosphoreux de sucres et leurs transformations mutuelles.

L'amidon qui s'accumule dans les feuilles pendant la photosynthèse peut très rapidement être transformé en saccharose (la forme de transport la plus importante des glucides), s'écouler sous forme de saccharose dans les graines, les fruits, les tubercules, les racines et les bulbes, où le saccharose est à nouveau transformé en amidon et en inuline. . L'amylase ne participe pas à ces processus (autres enzymes et travaux d'hydrolyse).

Dynamique des glucides pendant la maturation de la SOM

1. Pendant la période de maturation sur la plante et de stockage, la teneur en amidon de la plupart des fruits et légumes diminue et la teneur en sucre augmente.

2. Ayant atteint un certain maximum, le niveau de sucre commence également à diminuer.

Bananes vertes – plus de 20 % d’amidon et moins de 1 % de sucre ;

Dans les bananes mûres, le niveau d'amidon diminue à 1 % et le niveau de sucre augmente à 18 %.

La plupart des sucres sont du saccharose, mais à la maturité optimale des fruits, les sucres sont représentés en parts égales saccharose, fructose et glucose.

Les mêmes changements sont caractéristiques des pommes, bien que beaucoup moins prononcés.

Si, lors de la maturation sur la plante mère, la quantité de sucres augmente en raison des mono- et disaccharides, alors lors de leur stockage ultérieur, une augmentation du niveau de sucres, si elle est observée, se produit en raison des monosaccharides. Dans le même temps, la quantité de disaccharides diminue: sous l'action d'enzymes et d'hydrolyse (sous l'influence d'acides), ils se décomposent en monosaccharides, ce qui entraîne une augmentation du nombre de ces derniers.

Dans les fruits et légumes qui ne contiennent pas du tout d’amidon, une augmentation des sucres est également observée lors du stockage. Et aussi dans les fruits contenant de l'amidon, la teneur en sucres formés lors du stockage dépasse la teneur en amidon à partir de laquelle ils peuvent être formés. Étudier la dynamique diverses factions les polysaccharides ont montré que lors de la maturation des fruits après la récolte, non seulement l'hydrolyse de l'amidon se produit, mais également des substances pectiques, des hémicelluloses et même des celluloses.

U Petits pois, haricots légumes et maïs sucré lors de la maturation et du stockage, il ne s'agit pas de la transformation de l'amidon en sucre, mais au contraire des sucres en amidon (lors du stockage à 0°C, les processus de transition se produisent plus lentement, mais dans le même ordre). Lorsque les légumineuses sont conservées dans les feuilles, le temps nécessaire à la transformation du sucre en amidon double.

DANS Tubercules de pomme de terre Il existe à la fois des processus de synthèse de l'amidon à partir de sucres et des processus de transformation de l'amidon en sucres.

Au fur et à mesure de leur croissance, l'amidon s'accumule dans les tubercules. Plus le rapport amidon/sucre est élevé, plus la qualité des tubercules de pomme de terre est élevée.

Lorsqu’il est conservé à 0°C, l’amidon se transforme en sucres, mais cette température est optimale pour stopper son développement. microflore pathogène(pourriture des pommes de terre).

Lorsque la température descend de 20 à 00C :

Amidon Þ sucre – réduit de 1/3 ;

Sucre Þ amidon – réduit de 20 fois ;

Le taux de consommation de sucre pendant la respiration (sucre Þ CO2 + H2O) diminue de 3 fois.

De ce fait, les sucres s’accumulent pendant le stockage. De plus, dans les pommes de terre sauvages et dans les régions du nord, la majorité des sucres accumulés lors du stockage sont des monosaccharides. Dans notre zone, lors du stockage, la même quantité de mono- et disaccharides s'accumule.

Pour consommer les tubercules à des fins alimentaires et les utiliser pour les graines, il est nécessaire de réduire la teneur en sucre et d'augmenter la teneur en amidon ; pour cela, il faut maintenir les tubercules à 200°C.

Le stockage à long terme des tubercules de pomme de terre à 0°C conduit au fait que le temps nécessaire pour convertir les sucres en amidon augmente tellement que pendant cette période, les maladies et les ravageurs affectent complètement les tubercules.

Lorsqu’elles sont conservées à 100 °C, les pommes de terre conservent presque leur niveau d’amidon natif, mais cette température ne contrôle pas la maladie. Par conséquent, il est plus économique de conserver les pommes de terre à 40°C, dans des endroits bien ventilés (conditions de ventilation active), les tubercules doivent être intacts, secs, pour éviter la germination et les maladies. fonds supplémentaires– des produits chimiques.

Plastique. Les glucides se forment dans les plantes pendant le processus de photosynthèse et servent de matière première pour la synthèse de toutes les autres substances organiques ;

De construction. Ce rôle est joué par la cellulose ou les fibres, les substances pectiques, l'hémicellulose ;

Stockage. Pièces de rechange nutriments: amidon, inuline, saccharose...

Protecteur. Le saccharose est le principal nutriment protecteur des plantes hivernantes.

Énergie. Les glucides sont le principal substrat de la respiration. Lorsque 1 g de glucides est oxydé, 17 kJ d'énergie sont libérés.

2.2. Protéines (B).

Les protéines, ou protéines, sont des composés de haut poids moléculaire construits à partir d'acides aminés.

Parmi les substances organiques, en termes de quantité dans les plantes, la première place n'est pas occupée par les protéines, mais par les glucides et les graisses. Mais ce sont B. qui jouent un rôle décisif dans le métabolisme.

Fonctions des protéines dans les plantes.

De construction. Dans le cytoplasme des cellules, la proportion de protéines représente les 2/3 de la masse totale. Les protéines font partie intégrante des membranes ;

Stockage. Les plantes contiennent moins de protéines que les organismes animaux, mais en grande quantité. Ainsi, dans les graines de céréales - 10 à 20 % du poids sec, dans les graines de légumineuses et d'oléagineux - 20 à 40 % ;

Énergie. L'oxydation de 1 g de protéine donne 17 kJ ;

Catalytique. Les enzymes cellulaires qui remplissent une fonction catalytique sont des substances protéiques ;

Transport. Transporter des substances à travers des membranes ;

Protecteur. Les protéines sont comme des anticorps.

Les protéines remplissent un certain nombre d’autres fonctions spécifiques.

2.2.1. Acides aminés (A),

A sont les unités structurelles de base à partir desquelles les molécules de toutes les substances protéiques sont construites. Les acides aminés sont des dérivés d'acides gras ou aromatiques, contenant à la fois un groupe amino (-NH 2) et un groupe carboxyle (-COOH). Le plus naturel A. a une formule générale

Il y en a environ 200 A. dans la nature, mais seulement 20, ainsi que deux amides, l'asparagine et la glutamine, participent à la construction de B. Les A. restants sont appelés libres.

Dans B., seuls les acides aminés gauchers sont présents.

A partir des propriétés chimiques de A. on les note amphotéricité. En raison de la nature amphotère de A. dans les solutions aqueuses, selon le pH de la solution, la dissociation des groupes –COOH ou –NH 2 est supprimée et A. présente les propriétés d'un acide ou d'un alcali.

(-) milieu alcalin milieu acide charge « + »

H 2 O +R-CH-COO - ← OH- +R-CH-COO- + H+ →R-CH-COOH

H2NH3N + H3N +

La réaction d'une solution de A., dans laquelle on observe l'égalité des charges « + » et « - », est appelée point isoélectrique (IEP). Dans l'IET, la molécule A est électriquement neutre et ne se déplace pas dans un champ électrique.

La composition de B. comprend 20 A. et deux amides : l'asparagine et la glutamine. Sur les 20 A., 8 sont essentielles, car elles ne peuvent pas être synthétisées dans le corps des humains et des animaux, mais sont synthétisées par les plantes et les micro-organismes. Les acides aminés essentiels comprennent : la valine ; lysine; la méthionine; la thréonine; la leucine; l'isoleucine; le tryptophane; phénylalanine.

Les représentants A.

Alanine CH 3 -CH-COOH (6,02)

Cystéine CH 2 -CH-COOH (5,02)

Aspartique COOH-CH 2 -CH-COOH (2,97)

acide |

Glutamique COOH-CH 2 -CH 2 -CH-COOH (3.22)

acide |

Lysine CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-COOH (9,74)

2.2.2. Composition et propriétés générales des protéines.

La composition élémentaire de B. est assez constante et presque tous contiennent 50 à 60 % de C, 20 à 24 % d'O, 6 à 7 % de H, 15 à 19 % de N, et la quantité de soufre est de 0 à 3 % . Dans les bactéries complexes, le phosphore, le fer, le zinc, le cuivre sont présents en petites quantités.....

Propriétés des protéines.

Amphotère. B. contiennent des groupes NH 2 et COOH libres et peuvent se dissocier sous forme d'acides et de bases (voir exemple A.). Ils ont l'IET. Lorsqu'une réaction en solution est égale ou proche de l'IET, les protéines sont caractérisées par une extrême instabilité et précipitent facilement des solutions sous les influences externes les plus faibles. Ceci est utilisé pour isoler les protéines.

Dénaturation. Il s'agit de la perte de ses propriétés biologiques par une protéine sous l'influence de diverses influences extérieures - chaleur, l'effet des acides, des sels de métaux lourds, de l'alcool, de l'acétone, etc. (voir facteurs de coagulation colloïdale). À la suite de l'exposition, une modification de la structure des chaînes polypeptidiques se produit dans la molécule protéique, la structure spatiale est perturbée, mais la décomposition en acides aminés ne se produit pas. Par exemple, lors du chauffage œuf de poule la protéine coagule. Il s'agit d'une dénaturation irréversible ; ou des graines complètement séchées.

Biologique la valeur nutritionnelle protéines (BPC). Elle est déterminée par la teneur en essentiel A. dans B. Pour cela, le B. étudié est comparé au standard B., approuvé par la FAO (Organisation Internationale pour l'Alimentation et l'Agriculture). Le score d'acides aminés de chaque acide aminé essentiel est calculé et exprimé en % teneur en A. essentiel dans la protéine étudiée (mg) x100%

Ceux A., dont le score en acides aminés est inférieur à 100 %, sont appelés limitant. De nombreuses protéines ne contiennent aucune protéine essentielle individuelle. Par exemple, le tryptophane est absent des protéines de pomme ; chez de nombreuses bactéries végétales, les acides aminés limitants sont le plus souvent les quatre acides aminés essentiels - lysine, tryptophane, méthionine et thréonine. B. qui ne contiennent pas certains A. essentiels sont appelés défectueux. Les plantes B. sont considérées comme inférieures et les animaux B. sont considérés comme inférieurs. à part entière. Pour créer 1 kg de nourriture animale, 8 à 12 kg de nourriture végétale sont consommés. Sur la base du BOC des protéines, on peut estimer : 100 % - protéines du lait et des œufs ; autres animaux B – 90-95% ; B. les légumineuses– 75-85 % ; B. cultures céréalières - 60-70%.

2.2.3. La structure des protéines.

Selon la théorie polypeptidique de la structure de B. (Danilevsky, Fischer), les acides aminés interagissent les uns avec les autres pour former une liaison peptidique - CO-NH-. Des di-, tri-, pento- et polypeptides sont formés.

La molécule B. est construite à partir d'une ou plusieurs chaînes polypeptidiques interconnectées constituées de résidus d'acides aminés.

CH 3 CH 2 CH CH 3 CH 2 CH

H 2 N-CH-COOH + H 2 N-CH-COOH →H 2 N-CH-CO-NH-CH-COOH + H 2 O

Alanine cystéine alanylcystéine

(dipeptide)

StructureB.

Il existe différents niveaux d’organisation d’une molécule protéique et chaque molécule possède sa propre structure spatiale. La perte ou la perturbation de cette structure entraîne une perturbation de la fonction assurée (dénaturation).

Il existe différents niveaux d’organisation d’une molécule protéique.

Structure primaire. Déterminé par le nombre et la séquence des acides aminés dans la molécule B. La structure primaire est fixée génétiquement. Avec cette structure, la molécule B. a une forme filiforme. …….

La structure primaire des protéines homologues est notamment utilisée comme critère pour établir la relation entre les espèces individuelles de plantes, d'animaux et d'humains.

Structure secondaire. Il s'agit d'une configuration hélicoïdale de chaînes polypeptidiques. Le rôle décisif dans son éducation appartient à hydrogèneConnexions...... Cependant, des liaisons disulfure (-S-S-) peuvent également apparaître entre des points individuels de l'hélice, ce qui perturbe la structure hélicoïdale typique.

Structure tertiaire. Il s'agit d'un niveau d'organisation B encore plus élevé. Il caractérise la configuration spatiale de la molécule. Cela est dû au fait que les groupes carboxyle, amine, hydroxyle libres et autres groupes de radicaux latéraux des molécules d'acides aminés dans les chaînes polypeptidiques interagissent les uns avec les autres pour former des liaisons amide, ester et sel. De ce fait, la chaîne polypeptidique, qui possède une certaine structure secondaire, est davantage pliée et emballée et acquiert une configuration spatiale spécifique. Les liaisons hydrogène et disulfure jouent également un rôle important dans sa formation. Une forme globulaire (sphérique) de protéines se forme.

Structure quaternaire. Il est formé par la combinaison de plusieurs protéines de structure tertiaire. Il convient de noter que l'activité fonctionnelle d'une protéine particulière est déterminée par les quatre niveaux de son organisation.

2.2.4. Classement des protéines.

En fonction de leur structure, les protéines sont divisées en protéines, ou protéines simples, construites uniquement à partir de résidus d'acides aminés, et en protéides, ou protéines complexes, constituées d'une protéine simple et d'un autre composé non protéique étroitement lié à celle-ci. Selon la nature de la partie non protéique, les protéides sont divisées en sous-groupes.

Phosphoprotéines - les protéines sont combinées avec de l'acide phosphorique.

Lipoprotéines - les protéines sont combinées avec des phospholipides et d'autres lipides, par exemple dans les membranes.

Glycoprotéines - les protéines sont combinées avec des glucides et leurs dérivés. Par exemple, dans la composition des mucilages végétaux.

Métalloprotéines – contiennent des métaux, etc. oligo-éléments : Fe, Cu, Zn….. Il s'agit principalement d'enzymes contenant des métaux : catalase, cytochromes, etc.

Les nucléoprotéines constituent l'un des sous-groupes les plus importants. Ici, la protéine se combine avec les acides nucléiques.

La classification des protéines selon leur solubilité dans divers solvants revêt une grande importance pratique. On distingue : faction B. par solubilité:

Les albumines sont solubles dans l'eau. Un représentant typique est l'albumine d'œuf de poule, de nombreuses protéines sont des enzymes.

Les globulines sont des protéines solubles dans des solutions faibles de sels neutres (NaCl ou KCl à 4 ou 10 %).

Prolamines - dissoudre dans de l'alcool éthylique à 70 %. Par exemple, les gliadines du blé et du seigle.

Glutélines - dissoutes dans des solutions alcalines faibles (0,2-2%).

Les histones sont des bactéries alcalines de faible poids moléculaire contenues dans les noyaux des cellules.

Les fractions de B. diffèrent par leur composition en acides aminés et leur valeur nutritionnelle biologique (BNC). Selon BPC, les fractions sont classées dans l'ordre suivant : albumines › globulines ≈ glutélines › prolamines. Le contenu des fractions dépend du type de plante, il n'est pas le même selon les parties du grain. (voir biochimie privée des cultures agricoles).

Lipides (L).

Les lipides sont des graisses (F) et des substances apparentées aux graisses (lipoïdes) qui sont similaires dans leurs propriétés physico-chimiques, mais diffèrent par leur rôle biologique dans l'organisme.

Les lipides sont généralement divisés en deux groupes : les graisses et les lipides. En règle générale, les vitamines liposolubles sont également classées parmi les lipides.

Les glucides dans les plantes divisé en deux grands groupes : glucides simples, non capable d'hydrolyse (monosaccharides), et glucides complexes hydrolysé en simples (polysaccharides).

Glucides simples

Les glucides simples tirent leur nom du fait qu'au début du développement de la chimie des glucides, on pensait qu'ils étaient constitués d'atomes de carbone et d'eau. Depuis glucides simples les plantes à baies contiennent le plus :

• glucose,
• saccharose,
• fructose.

Glucose

Chez les personnes matures, il y en a surtout beaucoup glucose, c'est pourquoi on l'appelle souvent sucre de raisin. Les raisins mûrs contiennent beaucoup de glucose. On le trouve en quantités variables dans toutes les baies, c'est donc le monosaccharide le plus courant. Étant l'une des principales sources d'énergie, le glucose remplit des fonctions très importantes dans le corps humain, ainsi que dans le cerveau et Tissu nerveux une telle source est la seule (plus de détails :).

Fructose

Fructoseégalement répandu dans la nature. On le trouve surtout en grande quantité dans des fruits.
Fructose dans les pommes. Dans le corps humain, le fructose peut facilement être converti en glucose et est également inclus directement dans le métabolisme, contournant le processus de conversion en glucose. Une partie du fructose est transformée dans le corps sans insuline (plus de détails :).

Saccharose

Saccharose(sucre de betterave ou de canne) est important composant nutrition et se compose de molécules de fructose et de glucose. Environ 27 % du saccharose se trouve dans les racines des betteraves sucrières et environ 20 % dans les tiges de la canne à sucre.
Betterave à sucre. Le saccharose peut facilement être hydrolysé dans des acides dilués, se décomposant en glucose et fructose. Ce mélange de fructose et de glucose est appelé sucre inverti. À l'aide de l'enzyme saccharose ou invertase, la dégradation enzymatique du saccharose se produit dans les intestins des humains et des animaux, ainsi que lorsqu'il se forme dans le corps des abeilles. Par exemple, miel d'abeille 97 à 99 % sont constitués de sucre inverti. Le saccharose est inclus dans toutes les baies.

Polysaccharides

Le plus important polysaccharides les plantes sont :

• amidon,
• cellulose (fibre),
• substances pectines.

Amidon

Amidon est un polysaccharide de réserve des plantes. Il se dépose sous forme de grains dans les tubercules et les racines, dans les grains de céréales, et se retrouve également dans de nombreux fruits non mûrs, etc. Lorsque les fruits mûrissent, l'amidon se décompose en glucose. Basé sur cette propriété méthode chimique déterminer le degré de maturité des fruits. Les tubercules contiennent de 12 à 24 % d'amidon.
L'amidon est une riche source d'énergie, possède des propriétés enveloppantes et est largement utilisé dans Industrie alimentaire et la médecine.

Cellulose

Depuis cellulose sont principalement constitués de membranes de cellules végétales. C'est un polysaccharide structurel. Le bois contient 50 % de cellulose, des fibres de coton jusqu'à 90 %. La laine de coton peut être considérée comme de la cellulose presque pure. Une molécule de cellulose contient jusqu'à 10 000 résidus de glucose. Les fibres, ou cellulose, ne sont pas dégradées par les enzymes du tube digestif humain, mais elles agissent comme un activateur. la fonction motrice l'estomac et les intestins en raison de sa structure rugueuse et régule l'activité de ces organes, assure une libération rapide et rythmée des toxines du corps.

Substances pectiques (pectines)

Par nature chimique substances pectiques faire référence à glucides complexes. Donc dans le traitement des maladies tube digestif ils normalisent la composition de la microflore intestinale et du péristaltisme intestinal. Les pectines ont effet antibactérien . Avec de nombreux métaux (plomb, calcium, strontium, cobalt, etc.), ils peuvent former des composés complexes insolubles qui ne sont pas digérés et sont excrétés par l'organisme. En raison de leur capacité à lier les métaux radioactifs et lourds dans l’organisme, les pectines sont des produits radioprotecteurs et détoxifiants dans l’alimentation humaine. Ils rendent inoffensifs substances toxiques, formé dans les intestins à la suite du processus de décomposition et de l'activité de la microflore.
Pectines dans les fruits. Les pectines ont également un effet antisclérotique. Riche en pectines groseille, aronia, groseilles rouges, pommes, canneberges, barberries, agrumes(écorce de fruit).