Конспект по теме: «Полисахариды»

Важнейшие природные представители: крахмал, гликоген, целлюлоза. Это природные полимеры (ВМС), мономером которых является глюкоза. Их общая эмпирическая формула (C₆H₁₀O₅)n.

Аморфный порошок белого цвета, без вкуса и запаха, плохо растворим в воде, в горячей воде образует коллоидный раствор. Макромолекулы крахмала построены из большого числа остатков α-глюкозы. Крахмал состоит из двух фракций: амилозы и амилопектина. Соотношение между амилозой и амилопектином в крахмалах разных растений различно. В среднем содержание амилозы – 20-30%, амилопектина – 70-80%.

Молекулы амилопектина в отличие от молекул амилозы сильно разветвлены. Подавляющее большинство глюкозных остатков в амилопектине связаны, как и в амилозе, α-1,4-гликозидными связями. Однако в точках разветвлений цепи имеются α-1,6-гликозидные связи. Число глюкозных остатков в молекулах амилопектина значительно выше, относительная молекулярная масса колеблется от 100 тысяч до 1 миллиона. Молекулы амилопектина также довольно компактны, так как имеют сферическую форму.

(C₆H₁₀O₅) n + H₂O (C₆H₁₀O₅) x + H₂O C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O

Реакцию превращения крахмала в глюкозу при каталитическом действии серной к-ты открыл в 1811 г. русский учёный К. Кирхгоф.

(C₆H₁₀O₅)n + I₂ → комплексное соединение сине-фиолетового цвета.

Крахмал применяется в кондитерском производстве (получение глюкозы и патоки), является сырьём для производства этилового, н-бутилового спиртов, ацетона, лимонной кислоты, глицерина и т. д. Он используется в медицине в качестве наполнителей (в мазях и присыпках), как клеящее вещество.

Крахмал пищи (хлеб, картофель, крупа) Глюкоза CO₂, H₂O,

энергия



Гликоген Глюкоза

(зап. пит. в-во)

1. Содержит большее число остатков α-глюкозы, относит. молек. масса колеблется от 1 до 15 миллионов.

2. Молекулы гликогена более разветвлённые и вследствие этого более плотные.

Гликоген – белый аморфный порошок, хорошо растворяется даже в холодной воде, легко гидролизуется под действием кислот и ферментов, образуя в качестве промежуточных веществ декстрины, мальтозу и при полном гидролизе – глюкозу.

Целлюлоза, или клетчатка

Главная составная часть растительной клетки, синтезируется в растениях (в древесине до 60%). Чистая целлюлоза – белое волокнистое вещество, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде. Молекулы целлюлозы – это длинные цепи, состоящие из остатков β- глюкозы, которые соединяются за счет образования β-1,4 – гликозидных связей.

1. Содержат остатки разных форм циклической глюкозы: крахмал – остатки α- глюкозы;

целлюлоза – остатки β-глюкозы.

2. Содержат разное число структурных звеньев – остатков глюкозы: крахмал – до нескольких тысяч (Mr до 1 млн); целлюлоза – до 40 тысяч (Mr до 20 млн).

3. Между остатками глюкозы образуются различные связи: в крахмале – α-1,4 и α-1,6 – гликозидные связи; в целлюлозе – β-1,4 –гликозидные связи.

4. Макромолекулы имеют различную структуру: крахмал – разветвленные и неразветвленные молекулы, компактно свёрнутые; целлюлоза – только неразветвленные молекулы, имеют вид нитей, т. к. форма остатков β-глюкозы исключает спирализацию.

5. Характер межмолекулярных взаимодействий: в крахмале макромолекулы имеют компактную форму, водородные связи между ними почти не образуются; в целлюлозе между молекулами нитевидной формы образуются очень прочные водородные связи (в которых участвуют свободные гидроксильные группы), нити объединяются в пучки, пучки – в волокна. Поэтому в воде, спирте, эфире целлюлоза не растворяется и не набухает, как крахмал.

6. Крахмал – продукт питания, т. к. в организмах человека и животных есть ферменты, расщепляющие α-1,4 и α-1,6 – гликозидные связи.

Целлюлоза не является продуктом питания человека большинства животных, т. к. в их организмах нет ферментов, расщепляющих более прочные β-1,4 – гликозидные связи. Жвачные животные и кролики способны усваивать целлюлозу при посредстве содержащихся в их организме бактерий.
Химические свойства целлюлозы

1. Гидролиз целлюлозы

При длительном нагревании с минеральными кислотами или под действием ферментов (у жвачных животных) идёт ступенчатый гидролиз целлюлозы.

(C₆H₁₀O₅) n + H₂O → y (C₆H₁₀O₅) x + H₂O → n / 2 C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → n C₆H₁₂O₆

2. Образование сложных эфиров. Каждое структурное звено целлюлозы содержит три свободных гидроксила. Следовательно, целлюлоза может вступать в реакции, характерные для многоатомных спиртов: а) взаимодействие с неорганическими кислотами:

[C₆H₇O₂ (OH) ₃] n + 3n HONO₂ к. → [C₆H₇O₂ (ONO₂)₃] n + 3n H₂O

В результате реакции обычно образуется смесь моно- , ди- и тринитратов целлюлозы;

б) взаимодействие с органическими кислотами:

[C₆H₇O₂ (OH) ₃] n + 3n CH₃COOH → [C₆H₇O₂ (OCOCH₃)₃] n + 3n H₂O

Образуется смесь моно-, ди- и триацетатов целлюлозы.