Крахмал функции: Крахмал биологическая функция — Справочник химика 21

Крахмал биологическая функция — Справочник химика 21

    Углеводам присущи также и другие важные биологические функции. Крахмал и гликоген используются как временные депо глюкозы. Нерастворимые полимеры углеводов вьшолняют функции структурных и опорных элементов в клеточных стенках бактерий и растений, а также в соединительной ткани и оболочках клеток животных. Углеводы других типов служат в качестве смазки в суставах, обеспечивают слипание клеток и придают биологическую специфичность поверхности животных клеток. [c.302]
    Углеводы — большая группа органических веществ, широко распространенных в живой природе. Представителями углеводов являются виноградный сахар (глюкоза), свекловичный, или тростниковый, сахар (сахароза), крахмал, целлюлоза. В результате процесса фотосинтеза (с. 217) растениями на нашей планете ежегодно создается огромное количество углеводов, которое оценивается содержанием углерода 4 -10 ° т. Поэтому можно считать, что углеводы являются наиболее распространенными органическими соединениями. Около 80% сухого вещества растений приходится на углеводы, из которых состоят опорные ткани растений в зерне, картофеле, овощах, плодах углеводы служат резервными питательными веществами. Невозможно переоценить значение углеводов как одного из основных средств питания человека и сельскохозяйственных животных. Углеводы являются обязательной составной частью животных организмов в микроорганизмах они составляют 20—30%. Наряду с белками, нуклеиновыми кислотами и липидами углеводы являются необходимой составной частью живой клетки и выполняют важные биологические функции. Вещества, регулирующие процессы жизнедеятельности, — некоторые протеиды, нуклеиновые кислоты (с. 604) и др. — содержат остатки молекул углеводов. 

[c.207]

    Полиозы играют в растениях различную роль. Они бывают структурными веществами, придающими организму растений плотность, гибкость, например целлюлоза, пектиновые вещества и пр. Резервные полисахариды являются источником питания растений, например крахмал, гликоген, инулин и пр. Некоторые полисахариды имеют неясную биологическую функцию — растительные слизи, камеди и т. д. [c.77]

    Углеводы являются чрезвычайно важным классом природных соединений. Исследование их химических свойств может дать ценную информацию о механизмах реакций и стереохимии. Значительным достижением в настоящее время является применение углеводов в качестве хиральных синтонов и заготовок для стерео-специфического синтеза таких соединений, как простагландины, аминокислоты, гетероциклические производные, липиды и т. д. Для биолога значение углеводов заключается в доминирующей роли, которая отводится им в живых организмах, и в сложности их функций. Углеводы участвуют в большинстве биохимических процессов в виде макромолекулярных частиц, хотя во многих биологических жидкостях содержатся моно- и дисахариды, а большинство растений содержит глюкозу, фруктозу и сахарозу. Только растения способны осуществлять полный синтез углеводов посредством фотосинтеза, в процессе которого атмосферный диоксид углерода превращается в углеводы, причем в качестве источника энергии используется свет (см.

гл. 28.2). В результате этого накапливается огромное количество гомополисахаридов — целлюлозы (структурный материал) и крахмала (запасной питательный материал). Некоторые растения, в особенности сахарный тростник и сахарная свекла, накапливают относительно большие количества уникального дисахарида сахарозы (а-О-глюкопиранозил-р-О-фруктофуранозида), который выделяют в значительных количествах (82-10 т в год). Сахароза — наиболее дешевое, доступное, Чистое органическое вещество, запасы которого (в отличие от запасов нефти и продуктов ее переработки) можно восполнять. -Глюкоза известна уже в течение нескольких веков из-за ее способности кристаллизоваться из засахаривающегося меда и винного сусла. В промышленном масштабе ее получают гидролизом крахмала, причем в настоящее время применяют непрерывную Схему с использованием ферментов, иммобилизованных на твердом полимерном носителе.  [c.127]

    Высокомолекулярные органические соединения — белки, полисахариды (крахмал, целлюлоза) и др.

— основа живой природы. Белки — важнейшая составная часть всех живых организмов — с химической точки зрения являются полимерами. В живых организмах белки выполняют пластические, энергетические и регулирующие функции. С ними связаны рост, наследственность, обмен и другие характерные черты живых организмов. Некоторые белки выполняют функцию биологического катализатора химических процессов в организме, их называют ферментами. [c.6]

    В лейкопластах образуются крахмал и некоторые другие вещества клетки. В хромопластах, окрашенных в желтый, красный или оранжевый цвет, накапливаются биологически важные вещества— каротиноиды. Хлоропласты являются органами первичного синтеза углеводов — фотосинтеза. Они устроены очень сложно. Это округлые или овальные тельца, ярко-зеленого цвета, размером в несколько микрометров. Внутри них находятся очень мелкие зерна— граны, окрашенные в ярко-зеленый цвет. Хлоропласты состоят из хлорофилла, белков, липидов, каротиноидов и некоторого количества РНК- Из элементов, кроме магния, входящего в молекулу хлорофилла, в них обнаружены калий, кальций, марганец и др.

Главная функция хлоропластов — биосинтез глюкозы, который идет при использовании солнечной энергии.  [c.26]

    Итак, главные источники структурного и функционального многообразия моносахаридов лежат в различном наборе функциональных групп (карбонильные, гидроксильные, карбоксильные, аминогруппы и т. д.) и в не меньшей степени в различиях стереохимии. Последнее надо особо подчеркнуть. В обычном курсе органической химии рассматривают свойства и различия отдельных классов соединений, основанные в первую очередь на различиях бут-леровских структур, и отдельно в виде некоего несколько экзотического приложения — вопросы стереохимии. В химии сахаров такого разделения не может быть. В принципе вся эта область есть органическая стереохимия par ex ellen e , и все многообразие свойств углеводов проистекает прежде всего из их стереохимических различий. Так, например, кардинальные различия свойств и биологической функции целлюлозы и одного из двух компонентов крахмала — амилозы — обусловлены различием кон фигурации лишь одного асимметрического центра элемен тарного звена этих стереоизомерных полисахаридов.

 [c.10]

    Биологические функции. Белки могут выполнять в живых организмах самые различные функции катализировать (ферменты) и регулировать (гормоны) биохимич. реакции входить в состав соединительной ткани (напр., коллаген) или мышц (актин, миозин) служить резервными питательными веществами (гранулы белка в цитоплазме) и др. Функции дезоксирибонуклеиновой к-ты — передача генетич. информации из поколения в поколение при клеточном делении. Этот Б. служит исходной матрицей при передаче информации внутри клетки. Рибонуклеиновая к-та также участвует в этом процессе, приводящем к синтезу специфич. белков клетки. Полисахариды могут служить резервными питательными веществами (напр., крахмал, гликоген), выполнять структурные функции (напр., целлюлоза полисахариды соединительной ткани), обеспечивать специфические свойства поверхности клеток (напр.1, антигенные полисахариды микроорганизмов) или защиг ту организма в целом (напрнмер, камеди и слизи растений). 

[c.128]

    Третью группу биологических макромолекул, состоящих из простых фрагментов, образуют олиго- и полисахариды. Они состоят из простых мо-носахаридных фрагментов, связанных между собой. Функции полисахаридов весьма разнообразны. Они играют роль резервных веществ, например крахмал, и структурных элементов, например целлюлоза. Важную функцию распознавания клеток, а также роль рецепторов выполняют поверхностные элементы олигосахариды и малые полисахариды, связанные с липидами, свойства которых определяет их первичная структура. [c.153]

    Полисахариды — высокомолекулярные вещества, состоящие из повторяющихся структурных единиц. Отличаются друг от друга структурой моноса-харидных звеньев, молекулярной массой, а также гликозидных связей. Благодаря наличию большого числа полярных групп, полисахариды после набухания растворяются в воде и образуют коллоидные растворы. Они присутствуют почти во всех клетках и выполняют многообразные функции. Велика их роль в образовании биологических структур. Так, хитин образует панцири членистоногих, целлюлоза является основной структурой зеленых растений, мукополисахариды — важнейшие компоненты соединительной ткани.

Гликоген в животных, а крахмал в растительных организмах являются важнейшими резервными полисахаридами. Их делят на гомо- и гетерополисахариды. Примером гомополисахаридов может служить крахмал, состоящий из остатков только одного типа (глюкозы), а примером гетерополисахаридов — гиалуроновая кислота, которая состоит из остатков глюкуроновой кислоты, чередующихся с -ацетилглюкозамином.  [c.9]

    Гликоген (животный крахмал) имеет тот же состав, что и крахмал растений по строению подобен анилопектину (25 000 90 000 глюкозных остатков). Гидролизуется аналогично крахмалу. Гликоген выполняет ту же функцию в живых организмах, что крахмал в растениях. Все жизненные процессы сопровождаются и энергетически обеспечиваются биологическим расщеплениеи этого полисахарида, приводящим к образованию (+)-молочной кислоты. Гликоген содержится во всех клетках живого организма, наиболее богаты им печень и мышцы. [c.511]

    Биологическое значение и применение. П. выполняют в организмах весьма важные функции. По биоло-гич. функции П. делят на структурные (напр., целлюлоза, хитин), запасные, или энергетические (крахмал, гликоген, эремураи), и физиологически активные (гепарин, П. веществ группы крови). Многие П. обладают высокой биологич. активностью, напр, гепарин — сильный антикоагулянт крови, влияет на лишздный обмен гиалуроновая к-та участвует в минеральном обмене и регулирует проницаемость тканей. Большинство П. обладает иммунными свойствами. Особенно большое значение имеют П., к-рые входят в состав биополимеров смешанных, напр. П. веществ группы крови. [c.20]

    Биологическое значение полисахаридов многообразно. Это — запасные питательные вещества (крахмал, гликоген, инулин) в организмах растений и кивотных. Некоторые полисахариды несут в основном структурную и защитную функции (хонд-роитин-серная кислота, целлюлоза и др.). Маннаны и галактаны используются в качестве строительного и питательного материала, а гиалуроновая кислота, наряду со структурной функцией, участвует в регуляции распределения жизненно необходимых веществ тканей, епарин обладает важными биологическими свойствами, являясь антикоагулянтом крови в организме человека и животных. Полисахариды входят в состав групп специфических веществ крови и многочисленных сложных соединений — гликопротеидов и липополисахаридов, выполняющих в организме ряд важных функций. Они — основной энергетический материал организма. [c.199]

    Публикация выводов Эйвери, Мак-Леода и Мак-Карти в 1944 г, была принята с большим удивлением и недоверием, так как едва ли кто-либо ранее придавал ДНК такую информационную роль. Существовало предположение, что ДНК выполняет какую-то функцию в наследственных процессах, особенно после того, как Фёльген в 1924 г. показал, что ДНК является основным компонентом хромосомы. Но существовавшие тогда представления о молекулярной природе ДНК делали почти невероятным вывод, согласно которому ДНК могла быть носителем наследственной информации. Во-первых, начиная с 1930 г. существовало общепризнанное мнение, что ДНК представляет собой простой тетрануклеотид, состоящий из остатков адениловой, гуаниловой, тимидиловой и цитидиловой кислот (фиг. 73). Во-вторых, даже когда в начале 40-х годов наконец установили, что молекулярная масса ДНК на самом деле значительно выше, чем это следует из тетрануклеотидной теории, многие еще продолжали верить, что тетрануклеотид служит основной повторяющейся единицей большого полимера ДНК, в котором четыре пуриновых и пиримидиновых основания чередуются, образуя периодическую последовательность. ДНК, следовательно, рассматривалась как монотонно однообразная макромолекула, которая, подобно другим монотонным полимерам, таким, как крахмал (см. гл. II), всегда одинакова, независимо от природы ее биологического источника. Вездесущему присутствию ДНК в хромосомах большей частью приписывали чисто физиологическую или структурную роль. В то же время считали, что именно хромосомный белок придает информационную роль генам, поскольку еще в начале века были определены большие различия в специфичности структуры гетеро-логичных белков одного и того же организма или гомологичных белков различных организмов. Эйвери, Мак-Леод и Мак-Карти понимали во всей полноте трудность обоснования генетической роли ДНК и в заключительной части своей работы высказали следующее утверждение Если результаты представленного исследования о природе трансформирующего начала подтвердятся, то придется признать, что нуклеиновые кислоты обладают биологической специфичностью, химическая основа которой еще не установлена .  [c.159]

---

Полисахарид — описание ингредиента, инструкция по применению, показания и противопоказания

Описание полисахарида

Полисахариды – это сложные биоорганические вещества, принадлежащие к классу углеводов. Другое их название – гликаны.

Полисахарид представляет собой полимерную молекулу, состоящую из моносахаридных остатков, объединенных гликозидной связью. То есть это сложная молекула, цепочка которой построена из объединенных друг с другом остатков более простых углеводов. Структуру вещества может составлять разное количество мономеров: от десятков до сотен. Она бывает разветвленной и линейной.

Полисахариды плохо растворяются в воде либо совсем не растворяются. Они бывают бесцветными и соломенными, не имеют вкуса и запаха.

Функции полисахаридов

К полисахаридам относятся разнообразные вещества, выполняющие в организме человека различные функции:

• Энергетическая функция – гликоген, крахмал. Отвечают за накопление углеводов и снабжение организма глюкозой.
• Запасающая функция – крахмал, гликоген. Создают запас энергии в жировых тканях.
• Кофакторная – гепарин. Понижает свертываемость крови и выступает в качестве кофактора ферментативных соединений.
• Опорная – хондроитинсульфат, целлюлоза. Целлюлоза содержится в растительных стеблевых тканях, а хондроитинсульфат – в животных костных.
• Защитная – кислые гетерополисахариды. Входят в состав стенок клеток живых организмов. Входят в состав секрета, выделяемого железами, покрывающего стенки желудка, пищевода и других органов и защищающего их от механических повреждений и атак болезнетворных микроорганизмов.
• Гидроосмотическая – кислые гетерополисахариды. Отвечают за удерживание воды и ионов с положительным зарядом в клетках, не дают накопиться жидкости в пространстве между клетками.
• Структурная – кислые гетерополисахариды. Сконцентрированы в межклеточном веществе, проявляют цементирующие свойства.

Внимание! Полисахариды тяжело усваиваются в организме человека ввиду сложной структуры. Однако они крайне важны и должны присутствовать в рационе каждого человека.

Сложные углеводы улучшают пищеварение. Растворимые полимеры связываются с желчными кислотами и растворяют их, улучшая усвоение, что способствует понижению уровня холестерина в крови. Кроме того, они тормозят всасывание простых сахаров, нормализуют концентрацию липидов в крови и очищают кишечник.

Фармакологические свойства

Эко-сертифицированные полисахариды активно применяются в медицине. Они проявляют противоопухолевую, антитоксическую, противовирусную, антисклеротическую активность.

Большой интерес для медицины представляет антисклеротическое действие гликанов. Они образуют с кровяными белками комплексы, препятствующие прилипанию холестерина к сосудистым стенкам, что снижает риск атеросклероза.

Антитоксическая функция связана со способностью полимеров выводить из организма тяжелые металлы, радионуклиды, токсины, продукты метаболизма.

углеводы — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Углеводы, или сахариды, — одна из основных групп органических соединений. Они входят в состав клеток всех живых организмов.

Основная функция углеводов — энергетическая (при расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия, которая обеспечивает жизнедеятельность организма). При избытке углеводов они накапливаются в клетке в качестве запасных веществ (крахмал, гликоген) и при необходимости используются организмом в качестве источника энергии. Углеводы также используются и в качестве строительного материала.

 

Общая формула углеводов:

Cn(h3O)m.

Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода.

В состав производных углеводов могут входить и другие элементы.

 

Растворимые в воде углеводы. Моносахариды и дисахариды

Пример:

из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.

Глюкоза — основной источник энергии для клеточного дыхания.

Фруктоза — составная часть нектара цветов и фруктовых соков.

Рибоза и дезоксирибоза — структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами нуклеиновых кислот (РНК и ДНК).
Дисахариды образуются путём соединения двух молекул моносахаридов и по своим свойствам близки к моносахаридам. Например, и те и другие хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус.

Пример:

сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) — дисахариды, образовавшиеся в результате слияния двух молекул моносахаридов:

сахароза (глюкоза \(+\) фруктоза) — основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях.

Лактоза (глюкоза \(+\) галактоза) — входит в состав молока млекопитающих.

Мальтоза (глюкоза \(+\) глюкоза) — источник энергии в прорастающих семенах.

Функции растворимых углеводов: транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.

Нерастворимые в воде полисахариды

Полисахариды состоят из большого числа моносахаридов. С увеличением количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается и сладкий вкус исчезает.

 

Пример:

полимерные углеводы: крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин.

Функции полимерных углеводов: структурная, запасающая, энергетическая, защитная.
Крахмал состоит из разветвлённых спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.

Целлюлоза является важным структурным компонентом клеточных стенок грибов и растений.

Целлюлоза нерастворима в воде и обладает высокой прочностью.

Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы, входит в состав клеточных стенок некоторых грибов и формирует наружный скелет членистоногих животных.
Гликоген — запасное вещество животной клетки.

Известны также сложные полисахариды, выполняющие структурные функции в опорных тканях животных (они входят в состав межклеточного вещества кожи, сухожилий, хрящей, придавая им прочность и эластичность).

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.

http://www.bestreferat.ru/referat-100195.html

§5. Углеводы

 

1. Какие вещества являются моносахаридами? Олигосахаридами? Полисахаридами?

а) Лактоза; б) гликоген; в) мальтоза;

г) глюкоза; д) рибоза; е) хитин;

ж) целлюлоза; з) фруктоза; и) сахароза.

Моносахаридами являются: г) глюкоза, д) рибоза, з) фруктоза.

Олигосахаридами являются: а) лактоза, в) мальтоза, и) сахароза.

Полисахаридами являются: б) гликоген, е) хитин, ж) целлюлоза.

 

2. Какие биологические функции выполняют моносахариды? Дисахариды? Приведите примеры.

Важнейшими биологическими функциями моносахаридов являются энергетическая и метаболическая. Например, глюкоза является основным источником энергии для клеток (энергетическая функция) и исходным субстратом для синтеза целлюлозы, крахмала или гликогена (метаболическая функция). Дезоксирибоза необходима для синтеза нуклеотидов ДНК, рибоза – для синтеза нуклеотидов РНК, витамина В₂ и некоторых других веществ (метаболическая функция).

Такие дисахариды как сахароза, мальтоза и лактоза, выполняют запасающую функцию. При необходимости они расщепляются до моносахаридов, которые могут служить источниками энергии. Достоинством дисахаридов как резервных веществ является хорошая растворимость в воде, благодаря чему они могут быстро транспортироваться по организму (в отличие от резервных полисахаридов).

 

3. Чем обусловлено разнообразие олигосахаридов и полисахаридов?

Разнообразие олигосахараидов и полисахаридов обусловлено разнообразием моносахаридов, входящих в их состав, разными способами их соединения (различными вариантами химических связей между остатками моносахаридов), а также количеством мономеров. Вследствие этого олиго- и полисахариды различаются составом (могут быть построены из остатков одного моносахарида или разных), структурой (например, могут быть линейными или разветвлёнными) и молекулярной массой.

 

4. Как меняется вкус углеводов и их растворимость в воде с увеличением молекулярной массы?

Моносахариды и большинство олигосахаридов имеют сладкий вкус и хорошо растворяются в воде. Полисахариды не имеют сладкого вкуса и практически нерастворимы в воде. Следовательно, с увеличением молекулярной массы исчезает сладкий вкус углеводов, снижается их растворимость в воде.

 

5. Почему промороженный картофель вскоре после оттаивания приобретает сладковатый вкус?

В результате промораживания клетки картофеля погибают. При оттаивании начинается процесс гидролиза крахмала до глюкозы, которая и придаёт сладковатый вкус.

 

6. Сравните по различным признакам крахмал, целлюлозу и гликоген. В чём проявляется их сходство? В чём заключаются различия?

Сходство:

● Являются углеводами, относятся к классу полисахаридов.

● Молекулы построены из остатков глюкозы.

● Не имеют сладкого вкуса, практически нерастворимы в воде (могут образовывать лишь коллоидные растворы, но не истинные).

Различия:

● Целлюлоза имеет линейную структуру. Крахмал представляет собой смесь полисахаридов – разветвлённого амилопектина и линейной амилозы. Гликоген имеет разветвлённую структуру и его цепи ветвятся сильнее, чем цепи амилопектина.

● Крахмал и гликоген выполняют запасающую функцию, а целлюлоза – структурную.

● Гликоген синтезируется у животных и грибов, а крахмал и целлюлоза – у растений.

● У растений крахмал откладывается в клетках в виде сравнительно крупных зёрен, целлюлоза входит в состав клеточных оболочек. У животных гликоген откладывается в клетках в виде крошечных гранул.

…и (или) другие существенные признаки.

 

7. Почему глюкоза в организме животных и человека хранится в форме гликогена, а не в виде собственно глюкозы, хотя синтез гликогена требует дополнительных затрат энергии?

В отличие от глюкозы гликоген, как и другие полисахариды, практически нерастворим в воде. Следовательно, он хранится в клетках в твёрдом, компактном состоянии (не занимает «лишний» объём) и не влияет на процессы осмоса (не повышает осмотическое давление внутриклеточного содержимого).

Кроме того, в сравнении с моносахаридами полисахариды химически более инертны (не обладают столь высокой реакционной способностью как, например, глюкоза), а значит, гликоген не оказывает существенного химического воздействия на процессы обмена веществ в клетках.

 

8*. Крахмал в клетках растений и гликоген в клетках животных выполняют одну и ту же функцию — запасающую. Основной компонент крахмала — разветвлённый полисахарид амилопектин. Гликоген подобен амилопектину, однако имеет меньшую молекулярную массу и более разветвлённую структуру. Каково биологическое значение указанных особенностей гликогена?

Запасающая функция крахмала и гликогена состоит в том, что эти полисахариды являются поставщиками молекул глюкозы в те периоды, когда клетки живого организма остро нуждаются в энергии.

Отщепление остатков глюкозы происходит по концевым участкам полисахаридов. Следовательно, чем сильнее разветвлён полисахарид, тем больше остатков глюкозы может отщепиться от него за единицу времени. Аналогично обстоит дело с молекулярной массой. Например, пять молекул полисахарида, содержащих по 1000 остатков глюкозы, имеют больше концевых участков, чем одна молекула, в состав которой входит 5000 остатков глюкозы.

Животные ведут подвижный образ жизни и в большинстве случаев им требуется более экстренная энергетическая подпитка, чем растениям. Поэтому им выгодно откладывать про запас не крахмал, а гликоген – сильно разветвлённый полисахарид с небольшой молекулярной массой.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 

< Предыдущая		Следующая >

Копрограмма

Совокупное описание физического, химического и микроскопического исследования кала. Кал — конечный продукт, образующийся в результате сложных биохимических процессов расщепления пищи, всасывания продуктов переваривания в желудочно-кишечном тракте и выделения из кишечника продуктов обмена. Оценка испражнений (экскременты, фекалии, faeces) — выделений содержимого конечного отдела толстой кишки — имеет важное значение для диагностики и оценки эффективности терапии при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Исследование кала позволяет диагностировать нарушение кислотообразующей и ферментативной функции желудка; нарушение ферментативной функции поджелудочной железы; нарушение функции печени; наличие ускоренной эвакуации из желудка и кишечника; нарушение всасывания в двенадцатиперстной и тонкой кишке; воспалительный процесс в ЖКТ; дисбактериоз; язвенный, аллергический, спастический колит. Цвет кала обусловлен, главным образом, пигментом стеркобилином. Изменение окраски является важным диагностическим признаком многих заболеваний. Так, при механической желтухе, когда прекращается поступление желчи в кишечник, кал обесцвечивается. Чёрный дёгтеобразный кал (мелена) признак кровотечения из верхних отделов пищеварительного тракта. Красный цвет чаще всего обусловлен примесью неизмененной крови при кровотечениях из толстой кишки. Из патологических примесей в кале можно обнаружить слизь, кровь, гной, а также гельминтов и др. При микроскопическом исследовании определяют основные элементы кала: мышечные волокна, растительную клетчатку, нейтральный жир, жирные кислоты и их соли, лейкоциты, эритроциты, клетки кишечного эпителия, клетки злокачественных новообразований, а также слизь, простейших, яйца гельминтов. Нормальный кал — аморфная масса из частиц пищевых остатков. У здоровых людей полупереваренные мышечные и соединительнотканные волокна, являющиеся остатками белковой пищи, содержатся в очень незначительном количестве. Большое их количество (креаторея) — свидетельство недостаточности функции поджелудочной железы или снижения секреторной функции желудка. Обнаружение переваренной клетчатки и крахмала (амилорея) характерно для заболеваний тонкой кишки. Обнаружение в кале нейтрального жира (стеаторея) — свидетельство недостаточной липолитической функции поджелудочной железы, нейтральный жир и жирные кислоты характерны для нарушенного желчеотделения. Большое количество лейкоцитов в кале свидетельствует о воспалительном процессе в кишечнике (дизентерия, язвенный колит). Для выявления возбудителей кишечных инфекций необходимо провести бактериологическое исследование (см. тесты № 457 Посев на дизентерийную группу и чувствительность к антибиотикам, № 458 Посев на E.Coli O157:H7 и чувствительность к антибиотикам, № 460 Посев на иерсинии и чувствительность к антибиотикам, № 461 Посев на кампилобактер и чувствительность к антибиотикам, № 462 Посев на Clostridium difficile и чувствительность к антибиотикам).

Интерпретация результатов исследования содержит информацию для лечащего врача и не является диагнозом. Информацию из этого раздела нельзя использовать для самодиагностики и самолечения. Точный диагноз ставит врач, используя как результаты данного обследования, так и нужную информацию из других источников: анамнеза, результатов других обследований и т.д.

Референсные значения

Показатель	Значение
Макроскопическое исследование
Консистенция	плотная
Форма	оформленный
Цвет	коричневый
Запах	каловый, нерезкий
pH	6 — 8
Слизь	отсутствует
Кровь	отсутствует
Остатки непереваренной пищи	отсутствуют
Химическое исследование
Реакция на скрытую кровь	отрицательная
Реакция на белок	отрицательная
Реакция на стеркобилин	положительная
Реакция на билирубин	отрицательная
Микроскопическое исследование
Мышечные волокна с исчерченностью	отсутствуют
Мышечные волокна без исчерченности	ед. в препарате
Соединительная ткань	отсутствует
Жир нейтральный	отсутствует
Жирные кислоты	отсутствует
Соли жирных кислот	незначительное количество
Растительная клетчатка переваренная	ед. в препарате
Крахмал внутриклеточный	отсутствует
Крахмал внеклеточный	отсутствует
Йодофильная флора нормальная	ед. в препарате
Йодофильная флора патологическая	отсутствует
Кристаллы	отсутствуют
Слизь	отсутствует
Эпителий цилиндрический	отсутствует
Эпителий плоский	отсутствует
Лейкоциты	отсутствуют
Эритроциты	отсутствуют
Простейшие	отсутствуют
Яйца глистов	отсутствуют
Дрожжевые грибы	отсутствуют

Влияние сахара на здоровье

Родина сахара — Индия, где он известен 2300 лет и по-индусски именовался «сак-кара». Производился он из сахарного тростника и был завезен в IV веке до н. э. воинами Александра Македонского в Африку, затем в Европу и Америку. Первая в России «сахарная палата» была открыта Петром I в начале XVIII века, и сырье для сахара ввозилось из-за границы. В 1802 году стало налаживаться производство сахара из отечественного сырья — сахарной свеклы сначала под Тулой, а затем во многих районах страны.

Тростниковый и свекловичный сахар (сахарный песок, рафинад) представляется нам пищевым продуктом первостепенной необходимости. Обычный сахар, называемый сахарозой, относится к углеводам, которые считаются ценными питательными веществами, обеспечивающими организм необходимой энергией. Крахмал также принадлежит к углеводам, но усвоение его организмом происходит медленно. Сахароза же быстро расщепляется в пищеварительном тракте на глюкозу и фруктозу, которые затем поступают в кровоток.

Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма. Нормальная концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне 80-120 миллиграммов сахара в 100 миллилитрах. Глюкоза обладает способностью поддерживать барьерную функцию печени против токсических веществ благодаря участию в образовании в печени так называемых парных серных и глюкуроновых кислот. Вот почему прием сахара внутрь или введение глюкозы в вену рекомендуется при некоторых заболеваниях печени, отравлениях.

Длительное время внутреннее потребление сахара в повышенных количествах и внутривенное введение онцентрированных растворов глюкозы считалось эффективным средством при самых различных заболеваниях сердечно-сосудистой и нервной систем, желудочно-кишечного тракта.

В последние годы взгляды, касающиеся влияния сахара на некоторые физиологические функции организма, претерпели заметные изменения. В основном мнения исследователей склонились к необходимости известного ограничения потребления этого продукта с возрастом, что вполне логично, так как вековой опыт обращает внимание потомков на пользу умеренности.

«Если перейдешь меру, то самое приятное станет самым неприятным», — утверждал древнегреческий философ Демокрит. «Пользуйтесь, но не злоупотребляйте — говорил Вольтер, — таково правило мудрости».

Сторонники крайних взглядов были готовы вообще объявить сахар «сладким ядом»! В чем же заключается отрицательное влияние чрезмерного потребления сахара на организм? Установлено, что в пожилом возрасте избыточное потребление сахара способствует нарушению жирового обмена, приводит к увеличению концентрации холестерина и сахара в крови, вносит дезорганизацию в функции клеток.

На повышение в крови холестерина влияет характер принимаемых с пищей микроуглеводов: наиболее активна в этом отношении, лактоза по сравнению с сахарозой, которая в свою очередь больше способствует гипер-холестеринемии, чем глюкоза. Увеличение концентрации сахара в крови, изменяя проницаемость стенки артерий, создает благоприятные условия для отложения в ней липидов и повышает склеивание тромбоцитов.

Не случайно диетологи настаивают на том, чтобы в рационе питания пожилых людей, особенно имеющих наклонность к тучности, количество сахара не превышало 15% от общего суточного количества углеводов.

Кардиологи утверждают, что в результате повышения калорийности питания за счет сахара у людей, не занимающихся физическим трудом, создаются условия для избыточной массы тела и быстрого развития атеросклероза.

Дело все в том, что потребляемые в излишке легкоусвояемые, но не усваиваемые углеводы попадают из кишечника в кровоток и раздражают (а если это повторяется часто, то могут вывести из строя) инсулярный аппарат поджелудочной железы.

В нормальных условиях гормон поджелудочной железы — инсулин выполняет в организме функции регулятора углеводного обмена. Благодаря инсулину сахар распределяется в печени и в мышцах в виде гликогена, а часть сахара превращается в жир. Потребность организма в углеводах в среднем возрасте составляет 400- 500 граммов, а в пожилом на 100 граммов меньше.

Следует учитывать, что углеводы — это не только сахар, но и мед, фрукты, мучные продукты, крупы. Так называемые простые сахара (тростниковый, свекловичный, виноградный) легкорастворимы в воде и быстро всасываются в кровь. Для замедления перехода сахара из крови в ткани рекомендуется заменять рафинированные углеводы (сладости, кондитерские изделия и прочее) крахмалом.

Вместо сахара полезнее пользоваться медом или фруктами, которые содержат фруктозу. Фруктоза не задерживается в крови, не вызывает накопления жира и повышения концентрации холестерина. Фрукты и ягоды особенно полезны организму благодаря содержанию в них витаминов, органических кислот и минеральных солей. Пчелиный мед также содержит витамины, органические кислоты, соли, ферменты, белки и в той же мере оказывает благоприятное влияние на организм, но содержание сахарозы (до 2%) и высокая калорийность также требуют ограничения его потребления до 50-60 граммов в день.

Заменители сахара (ксилит, сорбит), которые по сладости и внешнему виду мало отличаются от пищевого сахара, могут использоваться при ожирении. Для обеспечения потребности человека в сладком достаточно в день 40 граммов ксилита. Тем не менее имеются данные, что непрерывное употребление ксилита в пожилом возрасте может ускорить течение атеросклеротического процесса.

Таким образом, ценность сахара как пищевого продукта не оставляет сомнений. Необходимо лишь помнить старую поговорку: «Не в меру еда — болезнь и беда»

А вот как писал Ж. Лабрюйер: «Невоздержание превращает в смертельный яд пищу, назначенную для сохранения жизни».

 

Зачем использовать крахмал при приготовлении блюд

Некоторые растения в своих клубнях и зернах содержат сложный углевод, представляющий собой белый порошок – крахмал, который очень быстро переваривается, а затем превращается в глюкозу, главный источник энергии. К крахмалосодержащим растениям относятся картофель, рис, кукуруза, хлебные и крупяные культуры. В некоторых странах крахмал делают из ячменя, ржи, гороха, тропических фруктов и батата.

Картофельный крахмал в кулинарии

Крахмал обладает высокой питательной ценностью и быстрой усвояемостью, а его способность образовывать вязкую массу используется для приготовления соусов и киселей.

Кисели обычно готовят из фруктов, ягод, овощей и круп, хотя встречаются рецепты орехового, горохового, чайного и шоколадного напитка. Крахмал разводят в холодной воде, отваре или соке, и лишь потом добавляют в кисель, при этом следует помнить, что кипятить крахмал нельзя, поскольку он сразу же теряет свою вязкость.

Для соусов крахмал можно разводить не только в воде, но и в масле, а в некоторых рецептах его обжаривают с маслом на сковороде и затем разбавляют жидкостью.

Из китайской кухни к нам пришла традиция панировать в смешанном со специями крахмале мясо, рыбу, овощи, котлеты, сырники – он дает приятный вкус, тонкую хрустящую корочку и сохраняет сочность продукта. Крахмал добавляется в десерты и выпечку, поскольку он отлично впитывает влагу и придает бисквиту легкость, рыхлость и воздушность. Существует еще одна тонкость — если в тесто добавляется крахмал, оно должно замешиваться только на молочных продуктах, а поскольку крахмал придает выпечке невыразительный вкус, не стоит забывать о специях.

Зачем нужен кукурузный и рисовый крахмал

Кукурузный и рисовый крахмал не содержат глютен, поэтому их активно используют в диетическом и лечебном питании. Из кукурузного крахмала готовят соусы, сиропы, пудинги, желе, супы-пюре и кисели. Выпечка из кукурузного крахмала получается нежной, ароматной и рассыпчатой, отличаясь особенным вкусом, красивым цветом и румяной корочкой. Из этой муки получаются отличные кексы, запеканки, лепешки, маффины, оладьи и блины, и при этом изделия лишены традиционного мучнистого привкуса.

Рисовый крахмал используется в качестве загустителя белых соусов, для выпечки пирогов, булочек, кекса, запеканок, муссов и для панировки.

Чем можно заменить крахмал?

Поскольку крахмал выполняет функцию загустителя, его можно заменить любым продуктом, который обладает подобными свойствами. В кулинарии такими продуктами являются гречневая, ржаная, льняная мука, желатин, агар-агар, манка, кокосовая стружка. В некоторых случаях крахмал заменяется яйцами – 2 ст. л. кукурузного или картофельного крахмала соответствуют одному яйцу. В котлетах в качестве загустителя можно использовать тертый сырой картофель, а крахмалу в составе киселя вряд ли можно найти замену, хотя  в некоторых рецептах для вязкости используется овсяная крупа или льняное семя.

В производстве сладостей, кондитерских изделий, мороженого, консервов и колбас также используется крахмал. Этот уникальный продукт содержит столько  витаминов, минералов и микроэлементов, что о перенасыщенности пищевых продуктов крахмалом можно не беспокоиться. Благодаря крахмалу блюда становятся полезными, сытными и красивыми…

Определение и примеры крахмала — Биологический онлайн-словарь

---

Рецензент: Тодд Смит, доктор философии

---

Определение крахмала

существительное
множественное число: крахмал, крахмалы
крахмал, stɑɹtʃ
Полисахаридный углевод (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) n, состоящий из большого количества молекул глюкозы, соединенных гликозидными связями, и особенно содержится в семенах, луковицах и клубнях

Обзор

Крахмал относится к группе полисахаридов углеводов .Углеводы — это органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1: 2: 1. Они являются одним из основных классов биомолекул. Как питательные вещества их можно разделить на две основные группы: простых углеводов и сложных углеводов . Простые углеводы, иногда называемые просто , сахар , состоят из одного или двух сахаридных остатков. Они легко перевариваются и служат быстрым источником энергии. Сложные углеводы (такие как целлюлоза , крахмал , хитин и гликоген ) — это те углеводы, которым требуется больше времени для переваривания и метаболизма.Они часто содержат большое количество клетчатки и, в отличие от простых углеводов, с меньшей вероятностью вызывают скачки уровня сахара в крови. В частности, гликоген накапливается в печени для быстрого доступа к энергии, поскольку он сжигается раньше, чем жир.

История и терминология

Крахмал известен давно и использовался еще 100 000 лет назад. Считается, что его используют в приготовлении пищи, например, при приготовлении хлеба и каш. Эта гипотеза основана на каменных орудиях, обнаруженных в старых пещерах.Инструменты, вероятно, использовались для очистки и измельчения зерен крахмала дикого сорго. Это наблюдение привело ученых к предположению, что включение крахмала в доисторический рацион первых людей африканских саванн и лесов улучшило качество рациона. Переработка зерна в основной продукт ознаменовала собой сдвиг в доисторическом рационе и считается решающим шагом в эволюции человека. (Ссылка 1) Слово крахмал может происходить от староанглийского stearc («резкий, крепкий, грубый»), которое, в свою очередь, могло иметь германское происхождение, т.е.е. starchī , что означает «сильный».

Характеристики

Крахмал — это сложный полисахарид, состоящий из большого количества единиц глюкозы, соединенных гликозидными связями. Это белый порошок без вкуса и запаха. Имеет переменную молярную массу. Не растворяется в спирте и холодной воде. Его химическая формула: (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n . Два типа молекул содержат чистый крахмал: амилоза и амилопектин .И амилоза, и амилопектин представляют собой полисахариды, состоящие из остатков глюкозы. Они различаются по структуре: амилоза — это линейная цепь молекул глюкозы , связанных α- (1,4) гликозидными связями, тогда как амилопектин — это разветвленная цепь молекул глюкозы , линейно связанных с α- (1,4) гликозидными связями. и α- (1,6) связи с интервалом от 24 до 30 субъединиц глюкозы. Поскольку крахмал представляет собой полисахарид, состоящий в основном из D-глюкозы, он принадлежит к группе α-глюканов .

Амилопектин более растворим в воде и легче переваривается, чем амилоза. Его растворимость обусловлена ​​множеством конечных точек, которые могут образовывать водородные связи с водой. Обычно крахмал содержит 75-80% амилопектина и 20-25% амилозы по весу.

Синтез дегидратации

Химический процесс соединения моносахаридных единиц называется дегидратационным синтезом , поскольку он приводит к выделению воды в качестве побочного продукта. Крахмал получают путем дегидратационного синтеза.Растения хранят глюкозу, которая не используется в качестве крахмала. Сначала глюкоза фосфорилируется до глюкозо-1-фосфат . Гранулы крахмала хранятся внутри амилопластов , расположенных внутри клеток различных органов растений. Гранулы крахмала могут быть найдены в плодах , семенах , клубнях и корневищах . Маргаритки, подсолнухи и топинамбур являются примерами растений, которые хранят инулин (фруктан) вместо крахмала.

Деградация

В растениях разложение крахмала происходит естественным образом в ночное время.Фермент глюкановодикиназа фосфорилирует крахмал, особенно по C-6 одного из остатков глюкозы. Затем другой фермент (фосфоглюкан-водная дикиназа ) фосфорилирует остаток глюкозы по C-3. После фосфорилирования разлагающие ферменты теперь могут воздействовать на крахмал, высвобождая простые сахара. Например, бета-амилаза высвобождает два остатка глюкозы как мальтоза . Другой фермент разложения — это диспропорционирующий фермент-1 , который в конце процесса разложения высвобождает молекулу глюкозы.Разложение крахмала приводит в основном к мальтозе и меньшему количеству глюкозы. Эти простые сахара затем будут перемещаться из пластиды в цитозоль с помощью транспортеров: транспортер мальтозы для мальтозы и пластидный транслокатор глюкозы для глюкозы. Позже они могут быть использованы в качестве субстрата для биосинтеза сахарозы, которая важна в митохондриальном пути окислительной пентозы , который генерирует АТФ в ночное время. (Ссылка 2)

Гидролиз

Гидролиз — это процесс превращения полисахарида, такого как крахмал, в простые сахарные компоненты.Процесс превращения полисахаридов в моносахариды, в частности, называется осахариванием . У людей сложные углеводы, такие как крахмал, перевариваются посредством ряда ферментативных реакций. Эти ферменты представляют собой амилазу слюны , амилазу поджелудочной железы и мальтазу . Амилаза слюны воздействует на крахмал и расщепляет его до мальтозы . Когда частично переваренные углеводы достигают тонкой кишки, поджелудочная железа выделяет сок поджелудочной железы, который включает амилазу поджелудочной железы .Этот фермент действует на частично переваренные углеводы, расщепляя их на простые сахара. Щеточная кайма тонкого кишечника высвобождает пищеварительные ферменты, такие как изомальтаза , мальтаза , сахараза и лактаза . Изомальтаза расщепляет полисахариды по альфа-1-6 связям и превращает альфа-предельный декстрин в мальтозу. Мальтаза расщепляет мальтозу (дисахарид) на две единицы глюкозы. Сахараза и лактаза расщепляют сахарозу и лактозу до моносахаридных составляющих соответственно.Эпителиальные клетки ( энтероцитов, ) щеточной каймы тонкой кишки поглощают моносахариды, а затем высвобождают их в капилляры. Затем простые сахара переносятся из кровотока в клетки других тканей, особенно в печень. Глюкоза в крови может использоваться организмом для производства АТФ. В противном случае он транспортируется в печень вместе с галактозой и фруктозой (которые в значительной степени превращаются в глюкозу) для хранения в виде гликогена.

Устойчивый крахмал

Резистентный крахмал — это форма крахмала, сопротивляющегося перевариванию в тонком кишечнике человека.Это также пищевых волокон . Вместо этого он метаболизируется в толстом кишечнике микробиотой толстой кишки. Микробы в толстой кишке ферментируют его и производят побочные продукты метаболизма, такие как газы и короткоцепочечные жирные кислоты. В частности, короткоцепочечные жирные кислоты абсорбируются и приносят пользу человеческому организму. Ферментация устойчивого крахмала также способствует росту полезных бактерий.

Растительный крахмал по сравнению с животным крахмалом

Животный крахмал не является крахмалом как таковой .Он относится к компоненту гликогена животного из-за сходства в структуре и составе амилопектина. В то время как растения хранят избыток глюкозы в форме крахмала, животные также хранят это в форме гликогена . Гликоген — это разветвленный полимер глюкозы, который в основном вырабатывается в клетках печени и мышц и функционирует как вторичное долгосрочное хранилище энергии в клетках животных. Как и крахмал, гликоген — это сложный углевод, который в первую очередь служит запасным углеводом.Разница между амилопектином в растениях и амилопектином у животных состоит в том, что последний имеет более обширное разветвление на каждые 8–12 единиц глюкозы.

Биологическое значение

Все семена и клубни растений содержат крахмал, который преимущественно присутствует в виде амилозы и амилопектина. Растения используют крахмал как способ хранения избытка глюкозы и, таким образом, также используют крахмал в качестве пищи посредством митохондриального окислительного фосфорилирования в ночное время или когда фотосинтез маловероятен. Растения накапливают избыток крахмала в амилопластах, которые представляют собой лейкопласты, которые функционируют в основном для хранения гранул крахмала за счет полимеризации глюкозы и преобразования этих запасов обратно в более простые сахара (например,грамм. мальтоза и глюкоза), особенно при отсутствии света. Хлоропласты, пигментированные органеллы, участвующие в основном в фотосинтезе, также способны накапливать крахмал.

Животные не хранят избыток глюкозы в виде крахмала; они хранят их в виде гликогена. Однако некоторые животные питаются крахмалосодержащей пищей.
Диетический крахмал присутствует во многих основных продуктах питания, таких как кукуруза , рис , пшеница , картофель , маниока , ячмень , рожь , таро , ямс , и т. Д. .Он также присутствует в различных пищевых продуктах, таких как крупы , лапша , блины , хлеб , макароны , и т. Д. . Крахмал обеспечивает около 4,2 килокалорий на грамм. У человека крахмал может служить основным источником глюкозы. Глюкоза важна, так как она участвует в общем метаболизме, например гликолиз (для синтеза энергии), гликогенез (для синтеза гликогена), пентозофосфатный путь (для пентоз и синтезов НАДФН для использования в синтезе нуклеиновых кислот и синтезе липидов, соответственно).
Крахмал находит множество коммерческих применений, например, в бумажном производстве, в пищевых продуктах, при производстве товарного виноградного сахара, для придания жесткости белью в прачечных, для изготовления пасты, в полиграфической промышленности, производстве водорода и т. Д.

Риск для здоровья

Слишком много крахмала в рационе связано с кариесом , ожирением и сахарным диабетом . Крахмал (особенно приготовленный и содержащийся в обработанных пищевых продуктах) может вызывать скачки уровня глюкозы в крови после еды.Таким образом, рекомендуется умеренное потребление крахмала. Людям с глютеновой болезнью и врожденным дефицитом сахаразы-изомальтазы может потребоваться избегать крахмалистых продуктов. (Ссылка 3)

Этимология

• Древнеанглийский stearc («резкий, сильный, грубый»)

Химическая формула

Связанные термины

Сравнить

См. Также

Артикул:

1. Кашу ели 100000 лет назад.(2009, 18 декабря). Получено с telegraph.co.uk/news/uknews/6834609/Porridge-was-eaten-100000-years-ago.html Ссылка
2. авторов Википедии. (2019, 25 февраля). Крахмал. Получено с en.wikipedia.org/wiki/Starch#Energy-store-of-plants Ссылка
3. Крахмал: продукты питания, пищеварение, гликемический индекс. (2016, 4 июня). Получено с сайта nutritiousreview.com/carbs/polysaccharides-starch.html Ссылка

---

© Биология онлайн. Контент предоставлен и модерируется онлайн-редакторами биологии

---

сахарных полимеров | BioNinja

Заявка:

• Структура и функции целлюлозы и крахмала в растениях и гликогена у человека

Полисахариды представляют собой углеводные полимеры, состоящие из множества (от сотен до тысяч) моносахаридных мономеров

Тип образующегося полимера зависит от задействованных моносахаридных субъединиц и структуры связи между ними

Три основных полимера могут быть получены из моносахаридов глюкозы — целлюлоза, крахмал (в растениях) и гликоген (у животных)

Целлюлоза

Целлюлоза представляет собой структурный полисахарид, который находится в клеточной стенке растений

Это линейная молекула, состоящая из β -глюкозных субъединиц (связанных в 1-4)

Поскольку он состоит из β-глюкозы, он не переваривается большинством животных (отсутствует фермент, необходимый для его расщепления)

• Жвачные животные (например,грамм. коровы) могут переваривать целлюлозу из-за наличия полезных бактерий в специализированном желудке
• Цекотрофы (например, кролики) повторно поглощают специализированные фекалии, содержащие переваренную целлюлозу (расщепленную в слепой кишке)

Крахмал

Крахмал полисахарид-накопитель энергии, обнаруженный в растениях

Он состоит из субъединиц α -глюкозы (связанных в порядке 1-4) и существует в одной из двух форм — амилоза или амилопектин

• Амилоза представляет собой линейную (спиральную) молекулу в то время как амилопектин является разветвленным (содержит дополнительные 1-6 связей)
• Амилоза труднее переваривается и менее растворима, однако, поскольку она занимает меньше места, является предпочтительной формой хранения в растениях

Гликоген

Гликоген представляет собой Полисахарид-накопитель энергии, образующийся в печени животных

Он состоит из субъединиц α -глюкозы, связанных вместе как 1-4 связями, так и 1-6 связями (br прикрепление)

• Он похож на амилопектин в растениях, но более разветвлен (1-6 связей встречаются каждые ~ 10 субъединиц, а не ~ 20)

Полисахариды глюкозы

Навык:

• Использование программного обеспечения молекулярной визуализации для сравнения целлюлозы, крахмала и гликогена

Чтобы просмотреть структуры сахара * через интерактивные всплывающие окна, щелкните имя структуры ниже:

* Структуры, щедро предоставленные Ричардом Стейном и профессором Пилар Рока — запускайте с помощью апплета JsMol

Молекулярные изображения полимеров глюкозы

Структура, функция и регуляция ферментов пути биосинтеза крахмала.(Технический отчет)

Гейгер, Джим. Структура, функция и регуляция ферментов пути биосинтеза крахмала. . США: Н. П., 2013. Интернет. DOI: 10,2172 / 1164083.

Гейгер, Джим. Структура, функция и регуляция ферментов пути биосинтеза крахмала.. Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1164083

Гейгер, Джим. Сидел . «Структура, функция и регуляция ферментов пути биосинтеза крахмала». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1164083. https://www.osti.gov/servlets/purl/1164083.

@article {osti_1164083,
title = {Структура, функция и регуляция ферментов пути биосинтеза крахмала.},
author = {Гейгер, Джим},
abstractNote = {Крахмал является основным резервным полисахаридом в природе и составляет большую часть калорийности организма человека. Он также приобретает все большее значение как возобновляемый и биоразлагаемый промышленный материал. Растет интерес к увеличению количества и изменению свойств растительных крахмалов путем генетической модификации растений. Рациональный подход к этим усилиям потребует детального понимания на атомном уровне ферментативных процессов, которые производят гранулы крахмала.Гранулы крахмала представляют собой сложные частицы, состоящие из чередующихся слоев кристаллических и аморфных пластинок. Он состоит из двух типов полимера: амилозы, полимера с относительно длинными цепями α-1,4-связанных глюканов, которые практически не содержат разветвлений, и амилопектина, который сильно разветвлен и содержит гораздо более короткие цепи. Эта сложная структура синтезируется за счет координированной активности синтаз крахмала (SS), которые удлиняют полисахаридную цепь путем добавления единиц глюкозы через α-1,4 связи с использованием АДФ-глюкозы в качестве донора и ферментов разветвления (BE), которые разветвляют полисахаридную цепь за счет расщепления связей α₋1,4 и последующего повторного присоединения через связи α₋1,6.Несколько изоформ как синтазы крахмала (SS), так и фермента ветвления (BE) обнаружены в растениях, включая SSI, SSII, SSIII и гранулированный SS (GBSS), а также SBEI, SBEIIa и SBEIIb. Эти изоформы обладают различной активностью, субстратом и специфичностью продукта и играют разные роли в создании гранул и определении свойств получаемого крахмала. Общая цель этого предложения - начать понимать регуляцию и особенности этих ферментов на атомарном уровне. Рентгеновские структуры с высоким разрешением этих ферментов, связанных с субстратами и продуктами, будут определены для визуализации молекулярных взаимодействий, ответственных за свойства ферментов.Гипотезы по этим вопросам будут затем проверены с помощью мутагенеза и ферментных анализов. На сегодняшний день мы определили структуру АДФ-глюкозопирофосфорилазы картофеля в ингибированной конформации, связанной как с АТФ, так и с АДФ-глюкозой. Кроме того, мы определили первую структуру гликогенсинтазы в ее «закрытой» каталитически активной конформации, связанной с АДФ-глюкозой. Мы также определили структуру гликогенсинтазы, связанной с мальто-олигосахаридами, впервые показав, что фермент в пути биосинтеза крахмала распознает глюканы не только в своем активном сайте, но и в сайтах связывания на поверхности десятков ангстрем от фермента. активный сайт.Кроме того, наша структура фермента разветвления гликогена, связанного с мальтоолигосахаридами, выявила семь различных сайтов связывания, распределенных по поверхности фермента. Теперь мы определим функцию этих сайтов, чтобы получить на молекулярном уровне картину того, как именно эти ферменты взаимодействуют со своими полимерными субстратами и придают специфичность, ведущую к сложной структуре гранулы крахмала. Мы расширим наши исследования на другие изоформы ферментов, чтобы понять, как их структуры вызывают их особую функцию.Наша цель - понять, чем объясняются различные функциональные различия между изоформами SS и SBE на молекулярном уровне.},
doi = {10.2172 / 1164083},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1164083}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {2013},
месяц = ​​{11}
}

Крахмалы как альтернатива некоторым добавкам —

Потребители ожидают, что органические продукты будут содержать как можно меньше добавок или вообще не содержать их.Органические стандарты позволяют использовать ограниченное количество добавок, но в большинстве случаев стоит подумать, можно ли избежать даже их. Производители обычных продуктов питания все чаще сталкиваются с теми же проблемами, поскольку потребители более тщательно проверяют списки ингредиентов и критически относятся к кодам E и непонятным названиям ингредиентов. Очевидно, что «чистая этикетка» — одна из самых актуальных тенденций в пищевом секторе, и многие производители пересматривают свои списки ингредиентов, чтобы очистить их.

Вообще говоря, есть три способа подойти к вопросу: исключив, изменив или заменив существующие добавки в продукте. Устранение может быть поставлено под сомнение, если добавка становится нежелательной из-за изменений в производственном процессе — например, с использованием асептического процесса, горячего розлива в бутылки или ферментации вместо консервантов. Однако ниже мы в основном говорим о модификации и замене существующих добавок.

Крахмал — это функциональный ингредиент в том смысле, что он играет определенную роль в процессе производства пищевых продуктов (так что это не имеет ничего общего с заявлениями о пользе для здоровья).Основными функциями картофельного крахмала являются связывание воды, загущение, предотвращение слеживания, наполнение и склеивание. С точки зрения связывания воды и загущения картофельный крахмал намного превосходит другие нативные крахмалы. В обычном производстве пищевых продуктов обычно используют химически модифицированные крахмалы, которые были произведены путем модификации нативного крахмала с использованием химикатов, например различных кислот. Таким образом, модифицированные крахмалы становятся более устойчивыми к чрезмерному нагреванию, кислоте, сдвигу, времени, охлаждению, замораживанию или длительному сроку хранения и другим явлениям современной пищевой культуры, таким как микроволны, растворимые препараты, высокие температуры и т.Однако химически модифицированные крахмалы имеют E-коды и считаются добавками, они не разрешены в органических продуктах и ​​не являются частью концепции «чистой этикетки».

Однако возможны физические модификации, и физически или ферментативно модифицированный крахмал все же может быть объявлен «крахмалом». Например, набухающий на холоде (предварительно желатинизированный) картофельный крахмал может быть объявлен как «картофельный крахмал» или «крахмал». В случае набухающего в холодном состоянии картофельного крахмала физическая модификация означает, что раствор крахмала нагревают до температуры, оптимальной для вязкости, и одновременно сушат обратно в порошок на барабане.Полученный порошок набухает в холодной воде. Картофельный крахмал, набухающий в холодном состоянии, можно использовать, когда требуется связывание воды или загустение, но процесс не включает нагревание, или нагревание является чрезмерным для нативного крахмала, или процесс включает, например, слишком высокий механический сдвиг для нативного крахмала. В таком случае можно добавить холодный набухающий крахмал в продукт после того, как он остынет. Из-за производственного процесса (нагревание и сушка) холодного набухающего крахмала он стерилен, и поэтому его можно добавлять даже после пастеризации продукта.

Другие модификации физического крахмала запускаются сейчас, когда промышленность стремится разрабатывать новые продукты «Clean Label». Очевидно, что для того, чтобы их можно было использовать в органических продуктах, они также должны быть сертифицированы как органические.

Загустители, стабилизаторы и эмульгаторы включают также другие добавки, кроме модифицированных крахмалов (E400-499). Многие из них разрешены в органической переработке, а все разрешенные — происходят из естественных водорослей или растений. В некоторых случаях их можно заменить физически модифицированными крахмалом, что позволит получить еще более чистую этикетку с точки зрения допустимых добавок и неорганических материалов.Например, во многих случаях гуаргум может быть полностью или частично заменен картофельным крахмалом, набухающим при холодном набухании, в сухих смесях, а иногда также в жидких продуктах с коротким сроком хранения. Функциональный крахмал также намного более рентабелен.

Каждый продукт и производственный процесс отличаются друг от друга, и взаимодействие между различными факторами является сложным. Только принимая во внимание функциональность крахмалов, другие ингредиенты, pH, механический сдвиг в процессе, температуру и время, среди прочего, влияют на результаты.Все рецепты необходимо апробировать на практике в тестовых и промышленных масштабах. Как поставщик мы можем предложить производителям помощь в вопросах разработки продукции, так как у нас есть собственные испытательные кухни. Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные с применением картофельного крахмала, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

Перекрывающиеся функции синтаз крахмала SSII и SSIII в биосинтезе амилопектина у Arabidopsis | BMC Plant Biology

Идентификация нулевых мутаций в гене, кодирующем SSII

Геномный локус Arabidopsis At3g01180, далее обозначаемый как AtSS2 , кодирует белок, очень сходный по аминокислотной последовательности с белками SSII из риса, пшеницы , ячмень, горох, картофель и кукуруза [21–26], которые явно попадают в консервативную группу ортологичных генов SSII, отличных от любых других SS [9–11].Сравнение геномной последовательности с соответствующей последовательностью кДНК (номер доступа в Genbank NM_110984) показало, что AtSS2 содержит восемь экзонов и семь интронов (рис. 1A). 5′-нетранслируемая область мРНК содержит по крайней мере 168 нуклеотидов перед инициирующим кодоном. Вычислительные программы ChloroP и TargetP [33, 34] предсказывают, что первые 55 аминокислот полипептида, кодируемого AtSS2 , вероятно, будут функционировать как нацеливающий на хлоропласт пептид, а прогнозируемая молекулярная масса зрелого белка составляет приблизительно 81 кДа. .

Рисунок 1

Структура гена и проверка аллелей . A , Генная карта AtSS2 . На масштабированной линейной карте восемь экзонов изображены в виде черных ящиков, а семь интронов — в виде линий между экзонами. Отмечены положения кодонов начала и остановки трансляции. Отмечаются местоположения конкретных последовательностей праймеров, используемых для ПЦР-амплификации, а также местоположения трех вставок Т-ДНК в гене. B , RT-PCR анализ транскриптов мутанта Atss2-3 .Суммарную РНК из листьев растений WS дикого типа или мутанта Atss2-3 амплифицировали с помощью RT-PCR с использованием указанных пар праймеров. C , Иммуноблот-анализ. Общие растворимые белки из неочищенных экстрактов листьев отделяли с помощью анионообменной хроматографии, затем выбранные фракции разделяли с помощью SDS-PAGE и подвергали иммуноблот-анализу с использованием антитела против AtSSII.

Были идентифицированы три независимых линии Arabidopsis с инсерционными мутациями Т-ДНК в локусе AtSS2 .Две мутантные линии вставки Т-ДНК, Salk_065639 и Salk_102650, были получены из коллекции Salk [35], а третья линия вставки Т-ДНК, EIB123, была получена из коллекции мутантов Т-ДНК в INRA Версаля, Франция [36 –38]. Таким образом, все последующие анализы были выполнены независимо на двух разных фонах Arabidopsis дикого типа, Columbia для линий Salk и WS для линии INRA Versailles. Мутации в этих линиях были обозначены как Atss2-1 , Atss2-2 и Atss2-3 соответственно.

ПЦР-амплификацию геномной ДНК использовали для идентификации гомозиготных мутантных линий для каждого аллеля. Пары специфичных для генов праймеров, фланкирующие приблизительный сайт вставки Т-ДНК, идентифицировали аллель дикого типа, а один специфичный для гена праймер в комбинации с концевым праймером Т-ДНК выявил мутантный аллель (рис. 1A) (последовательности пар праймеров для назначения генотипа представлены указанные в Методах). Нуклеотидные последовательности фрагментов, амплифицированных одним специфичным для гена праймером и концевым праймером Т-ДНК, определяли для идентификации точных сайтов встраивания.Эти результаты показали, что элемент Т-ДНК в Atss2-1 расположен в экзоне 2, а элементы в Atss2-2 и Atss2-3 расположены в разных сайтах в экзоне 8 (рис. 1А). Несколько последовательных поколений растений были генотипированы с помощью ПЦР-анализа, чтобы подтвердить, что каждая линия была гомозиготной по своему аллелю Atss2 .

Анализ

ОТ-ПЦР использовали для подтверждения того, что вставка трех Т-ДНК в локус AtSS2 эффективно предотвращает экспрессию нормальной мРНК.Для всех трех аллелей Atss2 праймеры, фланкирующие известный сайт инсерции, не смогли генерировать какой-либо сигнал RT-PCR, тогда как тот же набор праймеров генерировал фрагмент ожидаемого размера из мРНК дикого типа (рисунок 1B и данные не показаны). Таким образом, нормальные транскрипты AtSS2 отсутствуют во всех трех мутантных линиях. Однако некоторые аномальные транскрипты накапливаются в мутантных генах. Сигнал ОТ-ПЦР был обнаружен при амплификации мРНК из растения Atss2-1 с использованием праймеров, расположенных в нижележащей области гена (рис. 1А, пара праймеров 2LP2 / 2RP2).Аналогичным образом, амплификация вышележащей области была обнаружена с мРНК растения Atss2-2 (рис. 1A, пара праймеров 2LP1 / 2RP1) или растения Atss2-3 (рис. 1A, пара праймеров For51 / Rev51) (рис. 1B ).

В случае Atss2-1 иммуноблот-анализ использовался для определения того, предотвращает ли мутация накопление белкового продукта. Полные растворимые экстракты листьев сначала фракционировали с помощью анионообменной хроматографии, чтобы частично очистить SSII и, таким образом, облегчить его обнаружение.Белки в выбранных хроматографических фракциях разделяли с помощью SDS-PAGE и зондировали моноклональным антителом, называемым αAtSSII, вызванным с использованием полноразмерного рекомбинантного Arabidopsis SSII в качестве антигена. Экстракты дикого типа, проанализированные таким образом, выявили сигнал с кажущейся молекулярной массой примерно 80 кДа (рис. 1С), что соответствует прогнозируемой молекулярной массе для зрелого SSII после удаления предполагаемого пептида, нацеленного на пластиды. Эта полоса не была обнаружена в тех же хроматографических фракциях из экстрактов гомозиготных мутантных листьев Atss2-1 (рис. 1С).Эти результаты вместе с данными RT-PCR показывают, что Atss2-1 является нулевым аллелем в том смысле, что в гомозиготных мутантных растениях не присутствует детектируемый белок SSII. Atss2-2 и Atss2-3 , вероятно, также являются нулевыми аллелями на основании продемонстрированного нарушения структуры мРНК.

Конструирование двойного мутанта

Atss2 , Atss3 и анализ фенотипов роста растений

Двойной мутант был создан для изучения возможных синергетических эффектов одновременного устранения как SSII, так и SSIII.Конкретными аллелями, участвовавшими в скрещивании, были Atss2-1 (рис. 1A) и Atss3-1 , которые, как ранее было показано, являются нулевой мутацией [29]. Двойные гомозиготные мутантные линии были идентифицированы при приблизительно ожидаемом менделевском соотношении среди потомков двойной гетерозиготы с использованием ПЦР-анализа для определения генотипов.

Одинарные и двойные мутантные растения сравнивали с диким типом в отношении скорости прорастания семян, скорости роста растений, времени цветения и образования кремнезема.При выращивании при постоянном освещении или при фотопериоде длинного дня (LD) 16 часов света / 8 часов темноты не было отмечено значительных различий между диким типом, одиночными мутантами Atss2 , одиночными мутантами Atss3 или Atss2 , Растения с двойным мутантом Atss3 (данные не представлены). Напротив, когда растения выращивали в условиях короткого светового дня (SD) 8 часов света / 16 часов темноты, значительно сниженная скорость роста наблюдалась равномерно для каждого тестированного двойного мутанта Atss2 , Atss3 по сравнению с диким типом или любым из них. одиночная мутантная линия (рис. 2).Одна двойная гомозиготная мутантная линия была охарактеризована с помощью ОТ-ПЦР для подтверждения того, что нормальная мРНК для обоих генов отсутствовала (данные не показаны), и эта конкретная линия Atss2 , Atss3 использовалась во всех дальнейших анализах.

Рисунок 2

Фенотип роста растений . Растения указанного генотипа проращивали в почве в ростовой камере в условиях длинного дня (16 часов света / 8 часов темноты). Затем небольшие растения переносили в горшки и выращивали в камере для выращивания в условиях короткого дня (8 часов света / 16 часов темноты) в течение трех недель.

Влияние мутаций на активность SS и другие ферменты, метаболизирующие крахмал

Двумерные зимограммы использовали для определения эффектов одиночных мутаций SSII и двойной мутации SSII / SSIII на специфические активности ферментов SS. Растворимые экстракты листьев фракционировали с помощью анионообменной хроматографии, и равные объемы выбранных фракций загружали в неденатурирующие гели для ПААГ, содержащие 0,33% гликогена. После электрофореза гели инкубировали в буфере, содержащем ADPGlc и гликоген, а затем окрашивали раствором I ₂ / KI.Зоны геля, которые содержат активное пятно SS темно-коричневого цвета в этих анализах, потому что фермент удлиняет внешние цепи глюкана на субстрате гликогена. Две основные полосы активности SS наблюдались в экстракте листьев дикого типа (рис. 3). Более медленно мигрирующая полоса ранее была идентифицирована как SSIII [29]. Более быстро мигрирующая полоса была идентифицирована как SSI на основании ее отсутствия у мутантов Atss1 [28]. Минорная полоса, видимая ниже основной полосы SSI в двойном мутанте (фиг. 3), также требует функционального гена AtSS1 (данные не показаны) и, таким образом, идентифицируется как форма этого фермента.Слабая полоса, видимая во фракциях 18 и 19 при анализе дикого типа и мутанта Atss2-1 на фиг. 3, не является активностью SS, потому что она появляется даже тогда, когда ADPGlc исключен из инкубационной среды [29].

Фигура 3

Активность SS, наблюдаемая на двумерной зимограмме . Растворимые экстракты листьев растений указанного генотипа разделяли с помощью анионообменной хроматографии с последующим нативным PAGE в присутствии 0,3% гликогена. Затем активность SS качественно анализировали на месте в геле путем добавления ADPGlc и последующего окрашивания раствором I ₂ / KI.

Как и ожидалось, SSIII отсутствовал в двойном мутанте Atss2-1 , Atss3-1 (рис. 3). Не наблюдали различий в паттерне активности SS между линией Atss2-1 и диким типом (фиг. 3), и паттерн дикого типа также наблюдали для мутанта Atss2-2 (данные не показаны). Зимограмму также выполняли для общего растворимого экстракта листьев, т.е. без предварительного анионообменного фракционирования, и снова оба мутанта Atss2 демонстрировали тот же образец, что и дикого типа (данные не показаны).Следовательно, SSII либо присутствует в экстрактах листьев в очень небольшом количестве, либо анализ зимограммы неэффективен для обнаружения этой конкретной формы SS по сравнению с SSI или SSIII.

Общую активность растворимых SS в растворимых экстрактах листьев измеряли в различных мутантных штаммах с помощью анализа in vitro с использованием ¹⁴ C-ADPGlc в качестве субстрата. Общая активность SS не была значительно снижена у мутантных растений Atss2 или двойных мутантов Atss2 , Atss3 по сравнению с контрольными линиями дикого типа (таблица 1).Причина того, что устранение двух из трех основных классов растворимых SS не влияет на общую активность ферментов в экстрактах листьев, не очевидна, однако объяснение может включать повышенную активность SSI в отсутствие других SS. Эта ситуация наблюдалась у других видов, в частности кукурузы и риса, где повышение активности SSI в экстрактах, лишенных SSIII, по сравнению с диким типом было описано ранее [13, 39, 40].

Таблица 1 Активность метаболических ферментов крахмала в растворимых экстрактах листьев

Анализ двумерной зимограммы крахмала [41] был использован для изучения того, влияют ли мутации на плейотропную активность BE, DBE или амилолитическую активность.Фракции анионообменной колонки разделяли неденатурирующим PAGE, а затем гели подвергали электроблоттингу на втором полиакриламидном геле, пропитанном 0,3% крахмала. После инкубации гели окрашивали раствором I ₂ / KI, так что цветные полосы над темным фоном указывали на присутствие ферментов, модифицирующих крахмал. Между линиями дикого типа и мутантными линиями для DBE, BE или амилолитической активности, обнаруженных в этом анализе, не наблюдали никаких различий в полосе пропускания (Фиг.4 и данные не показаны).

Фигура 4

Активность модификации крахмала, наблюдаемая с помощью двумерной зимограммы . Белки в общих растворимых экстрактах листьев разделяли с помощью анионообменной хроматографии, а затем с помощью нативного PAGE. Белки в этих гелях были перенесены во второй полиакриламидный гель, содержащий 0,3% картофельного крахмала. Затем гели окрашивали раствором I ₂ / KI.

Другие ферменты метаболизма крахмала были охарактеризованы стандартными биохимическими анализами общих растворимых экстрактов листьев, опять же, чтобы изучить основные плейотропные эффекты, которые могут повлиять на фенотип (Таблица 1).Только незначительные изменения, вероятно, из-за статистических вариаций, наблюдались для общей активности БЭ, АДФГПФ (особенно в отсутствие 3-ПГК в качестве активатора), α-амилазы, β-амилазы, фермента диспропорционирования (ДЭ) и мальтазы. У мутантов наблюдались потенциально значительные изменения в отношении DBE пуллуланазного типа и фосфорилазы крахмала (SP), хотя природа этих изменений требует дальнейшего изучения. Взятые вместе данные показывают, что фенотипические эффекты мутации Atss2 и двойной мутации Atss2 , Atss3 , вероятно, являются прямым результатом эффектов на SS, а не плейотропных эффектов на другие ферменты метаболизма крахмала.

Влияние мутаций на содержание глюкана и сахара

Содержание крахмала было исследовано в листьях различных мутантов, собранных в течение суточного цикла. В первом приближении листья, собранные в конце светлой фазы цикла LD, обесцвечивали кипячением в этаноле, а затем окрашивали раствором I ₂ / KI. В этом анализе не было различий в видимом содержании крахмала между мутантами Atss2 дикого типа и мутантами Atss2 , и снова наблюдалось ранее сообщенное увеличение интенсивности окрашивания у мутантов Atss3 [29] (данные не показаны).В отличие от одиночных мутантов, двойной мутант Atss2 , Atss3 , по-видимому, содержал очень низкие количества крахмала, что определялось окрашиванием листьев йодом (фиг. 5A).

Рисунок 5

Содержание глюкана . A , Окрашивание йодом. Листья собирали в конце световой фазы с растений указанного генотипа, выращенных в течение нескольких недель в условиях помещения для выращивания с длинным днем. Затем эти листья обесцвечивали, окрашивали раствором I ₂ / KI и обесцвечивали в течение 5-10 мин в воде. B , Количественное определение крахмала. Крахмал выделяли из листьев растений, выращенных в условиях помещения для выращивания с длинным днем, собранных в определенное время в дневном цикле 16 часов свет / 8 часов темноты. Гранулы собирали низкоскоростным центрифугированием и количественно определяли содержание глюкана в осадке. Каждая точка представляет собой среднее значение листьев шести отдельных растений с указанием стандартной ошибки.

Содержание крахмала определяли с помощью химического анализа в листьях, собранных в конце световой фазы у растений, растущих либо в дневном цикле LD, когда все мутантные растения, по-видимому, растут с той же скоростью, что и дикого типа, или в цикле SD, когда двойной мутант, лишенный как SSII, так и SSIII, демонстрирует явный дефект роста.Результаты подтвердили, что мутации Atss2 не вызывают значительного изменения содержания крахмала в листьях и что в этих условиях роста мутация Atss3 вызывает явное увеличение содержания крахмала (Таблица 2), что согласуется с ранее опубликованными результатами [29]. . Основное снижение содержания крахмала, наблюдаемое при окрашивании листьев в двойном мутанте Atss2, Atss3 , также было обнаружено с четкой статистической значимостью в количественном анализе (таблица 2) в условиях роста либо LD, либо SD.В этих двух условиях роста двойной мутант содержал соответственно 28% или 53% крахмала дикого типа.

Таблица 2 Содержание углеводов

Содержание крахмала также определяли количественно в разное время в течение одного дневного цикла LD в двойном мутанте Atss2 , Atss3 по сравнению с диким типом. Уменьшение содержания гранулированного крахмала в двойном мутанте было очевидным на протяжении всего цикла (рис. 5В). Время синтеза крахмала не было затронуто в линии Atss2 , Atss3 , поскольку накопление было отмечено в конце световой фазы.Содержание крахмала в одиночном мутанте Atss2-1 также определяли количественно в течение суточного цикла. В этом случае не было никаких серьезных отличий от значений дикого типа (данные не показаны).

Уровни водорастворимого полисахарида глюкана (WSP) были определены количественно, чтобы изучить, может ли гликогеноподобный полимер или низкомолекулярные мальтоолигосахариды (MOS) накапливаться в двойном мутанте Atss2 , Atss3 вместо гранулы кристаллического крахмала.Статистически значимых отличий от дикого типа в условиях LD не наблюдалось, однако в условиях SD этот компонент был повышен у двойного мутанта примерно в 4,5 раза по сравнению с диким типом (таблица 2).

Уровни простого сахара также определяли количественно в растениях, выращиваемых в условиях SD и LD. В условиях SD уровни сахарозы существенно не отличались от дикого типа ни в одинарной мутантной линии, ни в двойном мутанте Atss2 , Atss3 (таблица 2). Уровни моносахаридов в растениях, выращиваемых SD, особенно глюкозы и фруктозы, были повышены у двойного мутанта по сравнению с другими штаммами (таблица 2).Увеличение по сравнению с диким типом было примерно в 4,5 раза для глюкозы и в 3,4 раза для фруктозы, и эти различия были статистически значимыми. В отличие от условий SD, растения, выращенные с помощью LD, не демонстрировали значительной разницы между двойным мутантом Atss2, Atss3 и диким типом (данные не показаны). Причина, по которой двойная мутация оказывает значительное влияние на содержание растворимых углеводов, то есть на WSP, глюкозу и фруктозу, в условиях SD, но не в условиях LD, не очевидна, но может быть связана со скоростью накопления крахмала в различных суточных циклах. .

Влияние мутаций на структуру и состав крахмала

Морфология гранул

Морфологию гранул листового крахмала, выделенных из дикого типа и различных мутантных линий, исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии (фиг. 6). Как сообщалось ранее, крахмальные гранулы мутанта Atss3-1 имеют нормальную морфологию [29]. Гранулы как из Atss2-1 , так и из Atss2-2 имеют искаженную форму и кажутся крупнее, чем у контрольного образца дикого типа (Фиг.6 и данные не показаны).Гранулы крахмала в двойном мутанте Atss2 , Atss3 также искажены по форме, подобно одинарным мутантам Atss2 , и фенотип, по-видимому, более преувеличен в линии двойных мутантов.

Рисунок 6

Морфология крахмальных гранул . Гранулы очищенного крахмала из листьев растений различного генотипа были покрыты частицами золота, визуализированы с помощью сканирующей электронной микроскопии, а затем сфотографированы. Бар = 2 мкм.

Содержание амилозы и соотношение амилоза / амилопектин

Относительные количества амилозы и амилопектина в гранулах крахмала сравнивали между диким типом и тремя мутантными линиями после разделения полимеров крахмала с помощью гель-проникающей хроматографии (GPC).Кажущийся пик амилозы от мутантных линий Atss2 демонстрирует максимальную длину волны поглощения при комплексах с йодом (λ _max ) приблизительно 610 нм, что близко соответствует значению дикого типа (фиг. 7). Таким образом, глюкан с более медленным элюированием, присутствующий в мутантах, идентифицируется как амилоза, в отличие от модифицированного амилопектина с аномально низкой молекулярной массой. Однократное измерение мутанта Atss3-1 не показало очевидной разницы в соотношении амилоза: амилопектин по сравнению с диким типом (таблица 3), что подтверждает ранее опубликованный результат [29].Все три мутации Atss2 обусловили увеличение кажущегося содержания амилозы. На фоне WS крахмал дикого типа содержал 25% амилозы, а мутант Atss2-3 содержал 43% амилозы, и было показано, что это различие является статистически значимым (таблица 3). Оба мутантных аллеля Atss2 в колумбийском фоне также демонстрировали повышенное содержание амилозы по сравнению с диким типом (фигура 7A, таблица 3). Эти результаты аналогичны сообщаемому эффекту дефицита SSII на состав крахмала у других видов [21–26].При однократном анализе двойного мутантного крахмала Atss2, Atss3 наблюдалось еще большее увеличение содержания амилозы (фигура 7A, таблица 3).

Таблица 3 Свойства листового крахмала Рисунок 7

Разделение глюканов гельпроникающей хроматографией . A , дикий тип и Atss2-1 . Очищенные гранулы растений указанных генотипов растворяли кипячением в ДМСО, и присутствующие полимеры разделяли с помощью ГПХ на Sepaharose CL-2B на колонке размером 1.8 см в.д. × 1 м выс. Полимер глюкана в каждой фракции количественно определяли ферментативно, и образцы каждой фракции окрашивали раствором I ₂ / KI. Регистрировали видимые спектры поглощения и отмечали максимальную длину волны поглощения. B , дикий тип и Atss2 , Atss3 . Анализ был таким же, как на панели А, за исключением того, что размер колонки составлял 1,2 см внутренний диаметр. × 50 см выс.

Помимо повышенного отношения амилозы к амилопектину, повышенное общее накопление амилозы наблюдалось во всех трех одиночных мутантных линиях SSII.Нормализация количества амилозы к массе свежего листа выявила увеличение между 38% и 76% (таблица 3). Этот эффект не наблюдался у двойного мутанта Atss2, Atss3 , предположительно из-за низкого общего содержания крахмала в этой линии.

Содержание фосфата

Известно, что на содержание фосфата в крахмале влияют мутации SS, положительно или отрицательно, в зависимости от пораженной изоформы [27, 29, 42]. Чтобы расширить этот анализ, была количественно определена частота фосфорильных групп в мутантном крахмале Atss2-1 , в результате чего содержание фосфата снизилось примерно на 30% по сравнению с диким типом (таблица 3).Это контрастирует с мутациями Atss3 , которые, как известно, приводят к значительному увеличению содержания фосфата [29]. Содержание фосфата не может быть определено в двойном мутанте Atss2, Atss3 из-за ограниченности выборки.

Структура амилопектина

Спектры поглощения глюкан-йодных комплексов показали отличные структуры амилопектина у мутантов по сравнению с диким типом. На фоне Колумбии λ _max для мутантов Atss2-1 и Atss2-2 составлял 565 нм, тогда как амилопектин дикого типа имел значение λ _max , равное 545 нм (фигура 7, таблица 3).Также наблюдали повышенное значение λ _max для мутанта Atss2 — 3 по сравнению с диким типом на фоне WS (таблица 3). Значение λ _max для амилопектина из двойного мутанта Atss2 , Atss3 было дополнительно увеличено до 570 нм (фигура 7B, таблица 3), что указывает на структуру, отличную от либо дикого типа, либо одинарных мутантов Atss2 .

Распределение длины цепи глюкана в общем листовом крахмале было определено для линий дикого типа и мутантных линий с использованием флуорофорного углеводного электрофореза (FACE) [43, 44].Частота каждой отдельной длины цепи рассчитывалась как процент от общего количества проанализированных цепей (рис. 8А). Чтобы сделать возможным сравнение генотипов, нормализованное значение распределения дикого типа для каждой длины цепи вычитали из эквивалентного значения для конкретного мутанта (рис. 8B). Положительные значения указывают на обогащение этой длины цепи у мутанта по сравнению с диким типом, тогда как отрицательные значения указывают на пониженную частоту таких цепей.

Рисунок 8

Распределение длин цепи амилопектина . A , Распределение длины цепи. Распределение популяций цепочек данной DP нормировали на общее количество цепей в диапазоне DP 5–55. Для дикого типа и Atss2 — 1 указанные значения являются средними по меньшей мере из трех независимых биологических повторов, с полосами погрешностей, указывающими стандартную ошибку. Крахмал из двойного мутанта Atss2 , Atss3 анализировали только один раз из-за ограниченности выборки. B , Сравнение графиков разности распределений длин цепей.Для каждого заданного DP среднее значение распределения для дикого типа вычитали из значения для указанного мутантного штамма. Средство распределения длины цепи, используемое для создания графиков разности для линий Atss2-2 и Atss2-3 , взято из данных, которые не показаны. Использовали соответствующие контроли дикого типа, т.е. Columbia для мутантов Atss2-1 и Atss2-2 и WS для мутанта Atss2-3 . Для сравнения показан график разницы для линии Atss3-1 из ранее опубликованных результатов [29]. C , График плейотропного эффекта. Прогнозируемая сумма эффектов Atss2-1 и Atss3-1 у одиночных мутантов (сплошная линия) сравнивается с наблюдаемым результатом для двойного мутанта (пунктирная линия).

Графики разницы для Atss2-1 и Atss2-2 очень похожи, показывая значительное обогащение в цепочках от DP5 до DP10 и истощение в цепочках от DP12 до DP28 (Рисунок 8B). Качественно аналогичный результат наблюдался для мутанта Atss2-3 , проанализированного на генетическом фоне WS, с той разницей, что степень различия была больше по сравнению с линиями Columbia (фиг. 8B).В предыдущем отчете было показано, что мутации Atss3-1 и Atss3-2 имеют очень небольшие изменения в этих диапазонах длин цепей [29] (Рисунок 8B). Двойной мутант демонстрирует обогащение и истощение в областях той же длины цепи, что и те, на которые влияют одиночные мутанты Atss2 , но степень изменения была экстремальной (фиг. 8B). В самом крайнем случае, цепи DP8 составляли 2,2% от нормализованного общего количества у дикого типа или мутанта Atss3-1 , 5,6% в любом из мутантов Atss2, и приблизительно 14% у мутантов Atss2 , Atss3. , двойной мутант (фиг. 8A и данные не показаны).Таким образом, профиль двойного мутанта Atss2 , Atss3 количественно отличался от суммы образцов одинарных мутантов Atss2 и Atss3 (фиг. 8C).

Ingredion — США

Функциональные нативные крахмалы

NOVATION® Lumina от Ingredion разработаны специально для применения в светлых тонах с тонким вкусом и предлагают все функциональные возможности модифицированных крахмалов с чистой этикеткой и позволяют заявлять «натуральные» и не содержащие ГМО.

Низкокалорийные подсластители

Добейтесь максимально возможного уровня снижения сахара при оптимальной стоимости с помощью ASTRAEA® Allulose, специально разработанного для обеспечения сахароподобного вкуса при целевых уровнях использования.

Пенообразователи

Создавайте напитки с густой пеной и пеной для незабываемых впечатлений от употребления алкоголя.

Бобовая мука

Концентраты растительных белков

Удовлетворение спроса на богатые белком вкусные продукты с концентратами растительного белка.

Изоляты растительных белков

Удовлетворите спрос на богатые протеином вкусные продукты с протеинами VITESSENCE® Pulse.

Пищевые волокна VERSAFIBE ™

Пищевые волокна VERSAFIBE содержат клетчатку, которая практически не влияет на вкус, цвет или текстуру. Узнайте, как создавать привлекательные для потребителей продукты с высоким содержанием клетчатки.

Пребиотическая клетчатка NUTRAFLORA®

Поддерживайте здоровье пищеварительной системы с помощью пребиотических волокон NUTRAFLORA.Откройте для себя множество способов, которыми пребиотические волокна NUTRAFLORA могут улучшить рецептуры ваших продуктов питания и напитков.

Подсластители на основе стевии ENLITEN®

Ingredion ENLITEN® Reb Ассортимент подсластителей на основе стевии предлагает решения по сладости без ГМО, которые работают с широким спектром продуктов с постоянным чистым вкусом.

Текстуризаторы для закусок

Создавайте запеченные закуски в листах с улучшенной текстурой, оптимальным расширением и уменьшенным полом.

Многофункциональная рисовая мука

Узнайте, чем отличается рисовая мука и как она может вам помочь. Откройте для себя HOMECRAFT® от Ingredion Создавайте многофункциональную рисовую муку.

Функциональные нативные крахмалы NOVATION®

Функциональные нативные крахмалы

NOVATION® от Ingredion обладают такой же стабильностью при хранении и технологической устойчивостью, что и традиционные модифицированные крахмалы, с преимуществом чистой маркировки.

Многофункциональная мука из тапиоки

Многофункциональная тапиоковая мука

Ingredion HOMECRAFT® Create обладает теми же функциональными возможностями, что и модифицированный крахмал, но поставляется с чистой и простой этикеткой «тапиоковая мука», которую предпочитают потребители. Нажмите, чтобы узнать больше

Глюкозные сиропы с низким содержанием сахара

Удовлетворите желание потребителей снизить содержание сахара на этикетках продуктов питания и напитков в ваших кондитерских, молочных продуктах, мороженом или выпечке с помощью сиропов VERSASWEET ™ с низким содержанием сахара и глюкозы от Ingredion.Узнать больше

Низкокалорийные подсластители на основе стевии

Подсластители на основе стевии ENLITEN® Fusion обеспечивают оптимизированные по стоимости уровни снижения сахара с заданными уровнями сладости и сахароподобным вкусом.

Подсластитель из листьев стевии ENLITEN ™ Reb M

Подсластитель из листьев стевии ENLITEN® Reb M — это высокоинтенсивный, низкокалорийный подсластитель, который обеспечивает чистую сладость вкуса с менее горьким послевкусием.

Крахмал как многофункциональная добавка в косметике

Кукурузный, рисовый и тапиоковый крахмал используются в косметических средствах для ухода за кожей и в декоративной косметике в качестве простого и естественного метода улучшения свойств нанесения.

За последние несколько лет тенденция к натуральной косметике заняла лидирующую позицию в разработке новых продуктов, при этом все больше потребителей ищут альтернативы существующим на рынке продуктам. Создание эффективного и натурального продукта при сохранении комфорта его использования — это препятствие, бросающее вызов передовым технологиям сегодняшнего дня.Например, потребители ценят высокое содержание натуральных масел, но не обязательно хотят видеть плотный окклюзионный слой, оставшийся после нанесения.

Ощущение, ощущение, шелковистая отделка
Сегодня не только запах или активные ингредиенты играют решающую роль в принятии покупателем решения о покупке данного продукта. Текстура является ключевым сенсорным аспектом, а также ощущением растекаемости и тем, как кожа реагирует на нанесение продукта
.Эти критерии также приобретают все большее значение в косметике для загара. Не так давно единственным критерием, которому нужно было соответствовать, был относительный SPF, эти типы продуктов были предназначены просто для защиты. Сегодняшний потребитель требует более легкого и приятного нанесения без эффекта отбеливания, липкого или толстого слоя. Современные средства для загара должны быть более устойчивыми к прилипанию песка к коже после нанесения.

Ассортимент продукции Agrana включает крахмалы, специально предназначенные для уникальных потребностей косметики, предоставляя производителю широкий спектр интересных возможностей в рецептуре.Эти продукты не только просты в использовании, но и отвечают потребностям потребителей в отношении естественного способа улучшения сенсорных свойств. Предложение Agrana состоит как из натурального модифицированного крахмала, так и из органических веществ.

Уход за кожей
Введение натуральных крахмалов в эмульсионные системы возможно в два этапа производственного процесса. Его можно сначала добавить в водную фазу и нагреть, что приведет к эффекту загустения системы. Также крахмал может быть добавлен после эмульгирования для улучшения сенсорных свойств (ниже 40 ° C).

Модифицированные крахмалы (Corn Po4 PHB, Rice PO4 Natural)
Эти уникальные крахмалы устойчивы к воздействию высокой температуры и не загустевают. Эти крахмалы, используемые в водной фазе в начале процесса, во время нагревания адсорбируют масляную фазу внутри себя, как губка, но без набухания. Эта масляная фаза затем остается на коже после нанесения в течение определенного периода времени. Эти крахмалы также обеспечат сенсорные преимущества нативного и липофильного, уменьшая жирность, уменьшая содержание тяжелых составов, удаляя «липкость» в формуле.Модифицированные крахмалы представляют собой сильную альтернативу силиконовым эластомерам, нейлоновой сенсорной модификации естественным и безопасным способом.

Крахмалы Agrana могут применяться в широком спектре средств по уходу за кожей, кремы для лица, рук, ног, лосьоны для тела и масла — это лишь некоторые примеры. Они являются отличным дополнением к продуктам, предназначенным для детей и младенцев, к косметике для загара, в которой содержание УФ-фильтров может повлиять на ощущение липкости, и к мужской косметике, где предпочтение отдается легкой и нежирной консистенции.

Улучшение сенсорных свойств — не единственные преимущества, которые можно получить от включения крахмалов в эти составы. Крахмалы также дают возможность улучшить стабильность эмульсии — формулы Пикеринга,
, предлагают возможность создания микроэмульсий.

Цветная косметика
Крахмалы в цветной косметике имеют очень широкий спектр применения. Они представляют собой альтернативу тальку. Ключевой момент недавних судебных исков в США против J&J и последствий талька для здоровья.Компания J&J представила новый вариант своего исторического талька на основе талька с использованием кукурузного крахмала (Agrana предлагает органические, нативные и облученные варианты). В настоящее время рынок отходит от
и рассматривает вариант в цвете — прессованные и рассыпчатые порошки. Он обеспечивает более тонкую, менее белую основу для рецептур. Липофильные варианты творит чудеса в безводных формулах, предлагая все сенсорные преимущества, упомянутые выше.

Сухой шампунь
Портфель продуктов Agrana включает первоклассное решение для создания сухих шампуней.D.S.A. 7 — рисовый крахмал в сочетании с кондиционером — хлоридом цетриомониума, который освежает или регенерирует волосы, впитывая излишки кожного жира и добавляя эффекты укладки. Этот продукт доступен в стандартном белом цвете, а также в других цветовых вариантах — черном, коричневом и светлом.

Очищающие продукты
Крахмалы также эффективны при формировании профилей пены, улучшая характеристики «размера пузырьков», что приводит к более плотной пене сливок, оставляя после этого ощущение шелковистой кожи.Кроме того, это естественная альтернатива глушителям, придающая им молочный вид. По сути, крахмалы представляют собой многофункциональное дополнение к широкому ассортименту косметических продуктов:

• кремы, лосьоны, бальзамы для тела
• безводные продукты
• антиперспиранты
• цветная косметика
• очищающие средства
• сухие шампуни
• порошки

Крахмалы в косметике, ключевые выносы

Улучшение сенсорных свойств

• Жирный и липкий состав
• уменьшение
• Осветление тяжелых окклюзионных формул
• Улучшение гладкости, пудры и шелковистости
• «Шариковый подшипник
, эффект
• »
• Долговечность при увлажнении благодаря сборнику PO4
• Альтернатива тальку

Ключевые преимущества Agrana

• Гарантированно не содержит ГМО
• Не подлежит REACH Натуральный продукт
Вега n / Kosher
• Substantial Heritage
• COSMOS

Статья опубликована в июньском выпуске журнала The Science of Beauty за 2017 год, Vol.