Строение макромолекул крахмала, гликогена и целлюлозы

• Полисахариды — высокомолекулярные углеводы, состоящие из длинных цепочек мономеров сахаров.
• Глюкоза — мономер, из которого построены крахмал, гликоген и целлюлоза.
• Гликозидные связи — связи, соединяющие мономеры сахаров в полисахаридах.

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы. Макромолекулы крахмала имеют вид двойной спирали. Каждое звено состоит из шести остатков глюкозы, которые соединены атомами кислорода. Шесть звеньев спирали образуют пространственную структуру крахмала, внутри которой имеются пустоты, они заполнены молекулами воды. Находится в злаках, бобовых, картофеле и некоторых других овощах. Синтезировать крахмал способны почти все растения.

Структура крахмала позволяет ему накапливаться в растениях в виде зёрен.

Гликоген находится в цитоплазме многих типов клеток, но в наибольшей мере в гепатоцитах и миоцитах. Гликоген структурно схож с амилопектином, но длина веточек меньше — 11–18 остатков глюкозы, и он более разветвлён — через каждые 8–10 остатков. За счёт этих особенностей гликоген более компактно уложен. Гликоген — основной запасной углевод животных и грибов. Его особенности:

• Сильно разветвлённая структура, похожая на амилопектин, но с более частыми разветвлениями каждые 8–12 глюкозных остатков.
• Глюкозные остатки связаны α(1→4)-связями, разветвления — через α(1→6)-связи.
• Хранится в виде гранул в клетках печени и мышц, обеспечивая быстрый доступ к энергии.

Она является наиболее распространенным органическим соединением биосферы, около половины всего углерода Земли находится в ее составе. В отличие от предыдущих полисахаридов целлюлоза является внеклеточной молекулой, имеет волокнистую структуру и абсолютно нерастворима в воде. . Целлюлоза состоит из остатков β-глюкозы. Все макромолекулы целлюлозы имеют линейное строение. Они представляют собой неразветвлённые молекулы в виде нитей, так как форма остатков β-глюкозы исключает спирализацию. Целлюлоза — главный структурный компонент клеточных стенок растений. Характеризуется:

• Линейными неразветвлёнными цепями, где глюкозные остатки соединены β(1→4)-гликозидными связями.
• Цепи образуют прочные микрофибриллы за счёт водородных связей между гидроксильными группами соседних цепей.
• Не растворяется в воде и недоступна для пищеварительных ферментов человека.^[2]

Крахмал

• Запасает энергию в растениях.
• Легко гидролизуется до глюкозы ферментами человека.
• Используется в пищевой промышленности.

Гликоген

• Служит формой хранения глюкозы у животных.
• Быстро мобилизуется при необходимости восполнения энергии.
• Регулируется гормонами, такими как инсулин и глюкагон.

Целлюлоза

• Придаёт прочность и форму растительным клеткам.
• Не переваривается в организме человека, но способствует пищеварению как пищевые волокна.
• Используется в производстве бумаги, тканей и других материалов.

Различия в строении макромолекул крахмала, гликогена и целлюлозы определяют их уникальные свойства и функции. Крахмал и гликоген с α-гликозидными связями служат основными формами запасания энергии в растениях и животных соответственно. Целлюлоза с β-гликозидными связями выполняет структурную роль в растениях, обеспечивая прочность клеточных стенок. Понимание этих различий важно для изучения биологических процессов и применения полисахаридов в промышленности.