Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

  • Целлюлоза – природное высокомолекулярное органическое соединение, углевод, полисахарид с формулой (C6H10O5)n.
  • Целлюлоза, формула, строение, вещество, характеристика
  • Нахождение целлюлозы в природе
  • Физические свойства целлюлозы
  • Химические свойства целлюлозы. Химические реакции целлюлозы
  • Производство и получение целлюлозы: механический и химический методы
  • Применение целлюлозы

Целлюлоза, формула, строение, вещество, характеристика:

Целлюлоза, клетчатка (фр. cellulose от лат. cellula – «клетка») – природное высокомолекулярное органическое соединение, углевод, полисахарид с формулой (C6H10O5)n.

  1. Молекулы целлюлозы представляют собой неразветвлённые цепочки из остатков β-D-глюкозы, соединённых гликозидными (водородными) связями β-(1→4).
  2. Химическая формула целлюлозы (C6H10O5)n либо [С6Н7О2(ОН)3]n.
  3. Строение молекулы целлюлозы, структурная формула целлюлозы:

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Молекула целлюлозы образована из множества (от нескольких сотен до десятков тысяч) остатков β-D-глюкозы, связанных между собой гликозидными (водородными) связями.

Молекула целлюлозы имеет линейное строение и склонна принимать вытянутую стержневую конформацию.

Так как макромолекула целлюлозы представляет собой смесь молекул (мономерных звеньев) с различной степенью полимеризации (т.е.

числом мономерных звеньев в молекуле полимера), то она неоднородна по молекулярной массе.

Целлюлоза из древесины имеет типичную длину цепи от 300 до 1700 единиц мономерных звеньев C6H10O5, хлопок и другие растительные волокна, а также бактериальная целлюлоза имеют длину цепи от 800 до 10 000 единиц звеньев C6H10O5.

Молярная масса мономерного звена целлюлозы С6Н10О5 составляет 162,1406 г/моль

Целлюлоза – это растительный полисахарид, являющийся самым распространенным органическим веществом.

Целлюлоза является главной составляющей частью и структурным материалом оболочки растительной клетки.

 Кроме целлюлозы в состав клеточных оболочек входят еще несколько других углеводов, известных под общим названием гемицеллюлозы (ксилан, маннан, галактан, арабан и др.).

Внешне целлюлоза в чистом виде представляет собой белое твердое волокнистое вещество, без вкуса и запаха.

Волокна целлюлозы обладают высокой механической прочностью.

Целлюлоза не растворяется в воде, слабых кислотах и большинстве органических растворителей. Растворяется в некоторых растворителях, например, в водных смесях комплексных соединений гидроксидов переходных металлов (Сu, Cd, Ni) с NH3 и аминами, в серной и ортофосфорной кислотах, а также в аммиачном растворе гидроксида меди (II) – реактиве Швейцера.

  • Хорошо впитывает воду из-за наличия гидроксильных групп в своем составе.
  • Подвергается разложению при участии микроорганизмов и при действии ультрафиолетовых лучей.
  • Не разрушается при нагревании до 200 оС.

Различные виды целлюлозы (из различных растительных материалов) структурно неоднородны, т.к. расстояние между молекулами  или звеньями молекул целлюлозы, а также взаимное расположение этих молекул  могут быть различны.

Соответственно изменяются прочностные связи между молекулами, а также физические и химические свойства различных видов целлюлозы. Свойства также зависят от количества звеньев в молекуле целлюлозы (т.е. от степени полимеризации).

Например, чем больше расстояние между молекулами или звеньями молекул и чем меньше прочность связи между ними, тем больше гигроскопичность целлюлозы, ее окрашиваемость, более реакционноспособна в процессах этерификации, протекающих в кислой среде, и т.д.

Целлюлоза со степенью полимеризации менее 1000 растворима в концентрированной ортофосфорной кислоте, а целлюлоза со степенью полимеризации ниже 200 – также и в 10-12 % растворе гидроксида натрия.

Нахождение целлюлозы в природе:

В чистом виде в природе не содержится.

Целлюлоза образуется в растениях (в т.ч. водорослях) в результате сложных биохимических реакций в процессе фотосинтеза из простейших углеводов. Она представляет собой составную часть оболочки клеток растений, обеспечивая механическую прочность и эластичность растительной ткани.

В большом количестве целлюлоза содержится в волокнах хлопка – 95-98 %, льна – 60-85 %, в тканях древесины – 40-55 %, в растительных остатках, попадающих в почву (листьях, стеблях и пр.), – 40-90 %, в соломе – до 30 %.

Целлюлоза также встречается у грибов и животных: у некоторых простейших и у оболочников (Tunicata). У последних она выделяется клетками наружных покровов и образует наружную оболочку, или тунику, животного.

Целлюлоза вырабатывается  также некоторыми бактериями, например, бактериями рода Acetobacter.

Физические свойства целлюлозы:

Наименование параметра: Значение:
Цвет белый
Запах без запаха
Вкус без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 1,52-1,54
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 1520-1540
Температура разложения, °C 210
Температура плавления, °C 467
Температура кипения, °C
Температура воспламенения, °C 275
Температура самовоспламенения, °C 420
Удельная теплота сгорания, МДж/кг 16,40
Молярная масса мономерного звена целлюлозы С6Н10О5, г/моль 162,1406

Химические свойства целлюлозы. Химические реакции целлюлозы:

  1. Из-за наличия трёх гидроксильных групп в каждом звене целлюлоза проявляет свойства многоатомных спиртов, поэтому для нее характерны все химические реакции, свойственные спиртам: образование простых и сложных эфиров органических и неорганических кислот, получение щелочной целлюлозы и др.

  2. Основные химические реакции целлюлозы следующие:
  3. 1. гидролиз целлюлозы:
  4. (C6H10O5)n    +   nH2O → nC6H12O6 (t°, H2SO4).
  5. (целлюлоза)                      (глюкоза)
  6. В результате реакции образуется глюкоза.

2. реакция нитрования целлюлозы (т.е.

реакция целлюлозы с азотной кислотой).

3. реакция этерификации целлюлозы с уксусной кислотой.

4. реакция пиролиза целлюлозы:

При температуре выше 350 °C в отсутствии кислорода целлюлоза подвергается пиролизу (также называемому “термолизом”), разлагаясь на твердый уголь, пары, аэрозоли и газы, такие как углекислый газ и пр. продукты сложного строения.

  • 5. реакция горения целлюлозы:
  • (C6H10O5)n + 6nO2 → 6nCO2 + 5nH2O (t°).
  • В результате реакции происходит полное окисление целлюлозы до углекислого газа и воды.

Производство и получение целлюлозы:

Поскольку в природе в чистом виде целлюлоза не содержится, а, как правило, образуется в растениях, то ее в основном получают из древесины. Производство (получение) целлюлозы является одним из этапов производства бумаги.

Содержание целлюлозы в древесине составляет порядка 40-55 %. Остальное  – гемицеллюлоза (ксилан, маннан, галактан, арабан и др.) и лигнин. Лигнин (от лат.

lignum – дерево, древесина) – это вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток, и представляющее собой смесь  ароматических полимеров родственного строения.

На лигнин приходится от 18 до 24 % массы древесины лиственных пород и 23-50 % массы хвойных пород. Причем (лигнин) последний выполняет функцию связующего вещества между волокнами целлюлозы.

Если образно сравнить древесину с железобетоном, то получается, что волокна целлюлозы, обладающие высокой прочностью на растяжение, подобны арматуре в железобетоне, а лигнин, обладающий высокой прочностью на сжатие, – бетону.

Гемицеллюлоза в древесине выполняет функцию укрепления волокон целлюлозе.  Она представляет собой растительные гомо- и гетерополисахариды с меньшей, чем у целлюлозы, молекулярной массой (10 000-40 000 г/моль), состоящие из остатков разных пентоз и гексоз.

Целлюлоза получается (выделяется) из древесины двумя методами: механическим и химическим. При любом методе получения целлюлозы древесина предварительно измельчается в щепу.

Механический метод получения целлюлозы:

При механическом методе получения целлюлозы древесную щепу, как правило, истирают или размалывают в водной среде в присутствии специальных реагентов.

Под действием воды, тепла и специальных реагентов лигнин размягчается, и древесина распадается на отдельные волокна. Затем волокна очищаются.

Однако полностью лигнин из полученных волокон не удаляется, а остается на поверхности и внутри них, что сказывается на качестве полученной целлюлозы и в будущем – на получаемых бумажных листах.

Выход «механической» древесной массы получается достаточно высоким.

Бумажные листы из «механической» древесной массы имеют низкую плотность, высокую твердость и жесткость, а также цвет исходной древесины.

Химический метод получения целлюлозы:

Химический метод получения целлюлозы заключается в том, что древесную щепу помещают в кипящий раствор, где варят в  течении длительного времени.

По типу применяемых реагентов различают несколько способов варки древесной щепы:

сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль, например, гидросульфит натрия. Варка происходит при повышенной температуре и давлении. Этот способ варки применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты;

натронный. Используется раствор гидроксида натрия. Данным способом получают целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений;

сульфатный. Наиболее распространённый способ на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия. Данный способ  пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья.

В процессе варки получают техническую целлюлозу, которая выпадает в осадок, а лигнин взаимодействует с варочным раствором, в результате чего получаются различные химические вещества (кормовые дрожжи, сульфатный лигнин, сульфатное мыло, фитостерин, талловое масло, канифоль, сернистые соединения, метанол, скипидар и пр.).

Техническая целлюлоза для удаления гемицеллюлозы и облагораживания обрабатывается холодным или горячим раствором щелочи, а для удаления остаточного лигнина – хлором, озоном, кислородом, пероксидом водорода, после чего – щелочью. Процесс удаления лигнина также называется отбелкой целлюлозы и имеет цель придание ей белизны.

В итоге получается чистая целлюлоза. Общий объем получаемой химическим способом целлюлозы зависит от способа варки, а так же от вида древесины. Выход составляет от 40 до 65 %.

В отличие от целлюлозы, полученной механическим способом, целлюлоза, полученная химическим способом, имеет белый цвет, большую длину волокон, становится более гибкой.

Применение целлюлозы:

  1. – для производства бумаги и картона,
  2. – в качестве наполнителя в таблетках в фармацевтике,
  3. – для получения искусственных волокон (вискозного, ацетатного, медно-аммиачного шёлка, искусственного меха),
  4. – для изготовления тканей (хлопок, который большей частью состоит из целлюлозы – 95-98 %),
  5. – для производства пластмасс, оргстекла, кино и фото пленок и пр.,
  6. – для производства лаков,
  7. – для производства порохов,
  8. – для изготовления нитей, канатов,
  9. – получение глюкозы, этилового спирта.
Читайте также:  Гинекология. гинекология в картинках.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

Гомополисахариды: крахмал (амилоза и амилопектин), гликоген, целлюлоза — строение, свойства, гидролиз, биороль

Крахмал. Этот полисахарид состоит из полимеров двух типов, построенных из D-глюкопиранозы: амилозы (10-20%) и амилопектина (80-90%). Крахмал образуется в растениях в процессе фотосинтеза и «запасается» в клубнях, корнях, семенах.

Крахмал — белое аморфное вещество. В холодной воде нерастворим, в горячей набухает и некоторая часть его постепенно растворяется.

При быстром нагревании крахмала из-за содержащейся в нем влаги (10-20%) происходит гидролитическое расщепление макромолекулярной цепи на более мелкие осколки и образуется смесь полисахаридов, называемых декстринами. Декстрины лучше растворяются в воде, чем крахмал.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Такой процесс расщепления крахмала, или декстринизация, осуществляется при хлебопечении. Крахмал муки, превращенный в декстрины, легче усваивается вследствие большей растворимости.

Амилоза — полисахарид, в котором остатки D-глюкопиранозы связаны α(1,4)-гликозидными связями, т. е. дисахаридным фрагментом амилозы является мальтоза.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Цепь амилозы неразветвленная, включает до тысячи глюкозных остатков, молекулярная масса до 160 тыс.

По данным рентгеноструктурного анализа, макромолекула амилозы свернута в спираль. На каждый виток спирали приходится шесть моносахаридных звеньев.

Во внутренний канал спирали могут входить соответствующие по размеру молекулы, например молекулы йода, образуя комплексы, называемые соединениями включения. Комплекс амилозы с йодом имеет синий цвет.

Это используется в аналитических целях для открытия как крахмала, так и йода (йодкрахмальная проба).

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Рис. 1. Спиралевидная структура амилозы (вид вдоль оси спирали)

Амилопектин в отличие от амилозы имеет разветвленное строение (рис. 2). Его молекулярная масса достигает 1-6 млн.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Рис. 2. Разветвленная макромолекула амилопектина (цветные кружки — места ответвления боковых цепей)

Амилопектин — разветвленный полисахарид, в цепях которого остатки D-глюкопиранозы связаны α(1,4)-гликозидными связями, а в точках разветвления — α(1,6)-связями. Между точками разветвления располагаются 20-25 глюкозных остатков.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Гидролиз крахмала в желудочно-кишечном тракте происходит под действием ферментов, расщепляющих α(1,4)- и α(1,6)-гликозидные связи. Конечными продуктами гидролиза являются глюкоза и мальтоза.

Гликоген. В животных организмах этот полисахарид является структурным и функциональным аналогом растительного крахмала. По строению он подобен амилопектину, но имеет еще большее разветвление цепей. Обычно между точками разветвления содержатся 10-12, иногда даже 6 глюкозных звеньев.

Условно можно сказать, что разветвленность макромолекулы гликогена вдвое больше, чем амилопектина.

Сильное разветвление способствует выполнению гликогеном энергетической функции, так как только при множестве концевых остатков можно обеспечить быстрое отщепление нужного количества молекул глюкозы.

Молекулярная масса гликогена необычайно велика и достигает 100 млн. Такой размер макромолекул содействует выполнению функции резервного углевода. Так, макромолекула гликогена из-за большого размера не проходит через мембрану и остается внутри клетки, пока не возникнет потребность в энергии.

Гидролиз гликогена в кислой среде протекает очень легко с количественным выходом глюкозы. Это используют в анализе тканей на содержание гликогена по количеству образовавшейся глюкозы.

Аналогично гликогену в животных организмах такую же роль резервного полисахарида в растениях выполняет амилопектин, имеющий менее разветвленное строение. Это связано с тем, что в растениях значительно медленнее протекают метаболические процессы и не требуется быстрого притока энергии, как иногда необходимо животному организму (стрессовые ситуации, физическое или умственное напряжение).

Целлюлоза. Этот полисахарид, называемый также клетчаткой, является наиболее распространенным растительным полисахаридом.

Целлюлоза обладает большой механической прочностью и выполняет функцию опорного материала растений. Древесина содержит 50-70% целлюлозы; хлопок представляет собой почти чистую целлюлозу.

Целлюлоза является важным сырьем для ряда отраслей промышленности (целлюлозно-бумажной, текстильной и т. п.).

Целлюлоза — линейный полисахарид, в котором остатки D-глюкопиранозы связаны β(1,4)-гликозидными связями. Дисахаридный фрагмент целлюлозы представляет собой целлобиозу.

Макромолекулярная цепь не имеет разветвлений, в ней содержится 2,5-12 тыс. глюкозных остатков, что соответствует молекулярной массе от 400 тыс. до 1-2 млн.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

β-Конфигурация аномерного атома углерода приводит к тому, что макромолекула целлюллозы имеет строго линейное строение. Этому способствует образование водородных связей внутри цепи, а также между соседними цепями.

Такая упаковка цепей обеспечивает высокую механическую прочность, волокнистость, нерастворимость в воде и химическую инертность, что делает целлюлозу прекрасным материалом для построения клеточных стенок растений. Целлюлоза не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного тракта, но необходима для нормального питания как балластное вещество.

Большое практическое значение имеют эфирные производные целлюлозы: ацетаты (искусственный шелк), нитраты (взрывчатые вещества, коллоксилин) и другие (вискозное волокно, целлофан).

Гомополисахариды: крахмал (амилоза и амилопектин), гликоген, целлюлоза. Строение, свойства, биологическая роль

Полисахарид, содержащий остатки моносахарида одного вида, называют гомополисахаридом.

По своему функциональному назначению гомополисахариды могут быть разделены на две группы: структурные и резервные полисахариды. Важным структурным гомополисахаридом является целлюлоза, а главными резервными – гликоген и крахмал.

Крахмал представляет собой смесь 2 гомополисахаридов: линейного – амилозы и разветвленного – амилопектина, общая формула которых (С6Н10О5)n. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10–30%, амилопектина – 70–90%.

Амилоза— полисахарид крахмала, состоящий преимущественно из линейных или слаборазветвлённых цепочек, образованных остатками α-глюкозы, соединённых гликозидными связями между первым и четвертым углеродными атомами.

Цепь амилозы включает от 200 до 1000 моносахаридных единиц. Вследствие аксиального положения гликозидной связи макромолекула амилозы свернута в спираль. Ее коллоидные частицы (мицеллы) дают с йодом характерное синее окрашивание. Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

  • Амилопектин – разветвленный полисахарид, построенный из остатков α-глюкозы, которые связаны в основной цепи α-1,4-гликозидными, а в местах разветвлений — α-1,6-гликозидными связями:
  • Коллоидные растворы амилопектина дают с йодом красно-фиолетовое окрашивание.

    Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

  • Амилоза и амилопектин формируются в растениях в виде крахмальных зерен.

Применяют крахмал как наполнитель, а в хирургии – для приготовления неподвижных повязок. Он широко используется в присыпках, мазях, пастах вместе с цинка оксидом, тальком. Внутрь крахмал применяют как обволакивающее средство при желудочно-кишечных заболеваниях.

Гликоген — разветвлённый гомополимер глюкозы (животный крахмал), в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках α-1,4-гликозидной связью. В точках ветвления мономеры соединены α-1,6-гликозидными связями.

По строению он подобен амилопектину, но имеет еще большее разветвление цепей, что способствует выполнению энергетической функции.

Откладывается как энергетический запас в клетках преимущественно животных организмов, встречается также в малых количествах в тканях растений и грибов; Гликоген содержится почти во всех органах и тканях животных и человека, но больше всего в печени и в мышцах. Это резервный углевод.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Целлюлоза– самый распространенный растительный полисахарид. Выполняет функцию опорного материала растений. Это линейный полисахарид, построенный из остатков β-глюкозы, связанных β-1,4-гликозидными связями. Структурным элементом целлюлозы является целлобиоза.

Целлюлоза представляет собой длинные нити, содержащие 300—10 000 остатков глюкозы, без боковых ответвлений. Эти нити соединены между собой множеством водородных связей, что придает целлюлозе большую механическую прочность, при сохранении эластичности.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

  1. Целлюлоза является одним из структурных компонентов
  2. растительных клеточных стенок, важным сырьем для ряда отраслей
  3. промышленности.

Целлюлоза

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы. Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 286.

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 286.

Сложный углевод из группы полисахаридов, входящий в состав клеточной стенки растений, называется целлюлозой или клетчаткой. Вещество было обнаружено в 1838 году французским химиком Ансельмом Пайеном. Формула целлюлозы – (C6H10O5)n.

Несмотря на общность признаков, целлюлоза отличается от другого растительного полисахарида – крахмала. Молекула целлюлозы – длинная исключительно неразветвлённая цепочка сахаридов. В отличие от крахмала, состоящего из остатков α-глюкозы она включает множество остатков β-глюкозы, связанных между собой.

За счёт плотного линейного строения молекулы образуют волокна.

Рис. 1. Строение молекулы целлюлозы.

Целлюлоза имеет большую степень полимеризации, чем крахмал.

Целлюлозу в условиях промышленности вываривают из древесины (щепы). Для этого применяют кислые или щелочные реагенты. Например, гидросульфит натрия, гидроксид натрия, щёлок.

В результате варки образуется целлюлоза с примесью органических соединений. Чтобы её очистить используют раствор щёлочи.

Клетчатка – безвкусное твёрдое волокнистое вещество белого цвета. Целлюлоза плохо растворяется в воде и органических растворителях. Растворяется в реактиве Швейцера – аммиачном растворе гидроксида меди (II).

Основные физические свойства:

  • разрушается при 200°C;
  • горит при 275°С;
  • самовоспламеняется при 420°С;
  • плавится при 467°C.

В природе целлюлоза находится в растениях. Она образуется в процессе фотосинтеза и выполняет в растениях структурную функцию. Является пищевой добавкой Е460.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.Рис. 2. Клеточная стенка растений.

Благодаря наличию трёх гидроксильных групп в одном сахариде клетчатка проявляет свойства многоатомных спиртов и способна вступать в реакции этерификации с образованием сложных эфиров. При разложении без доступа кислорода разлагается на древесный уголь, воду и летучие органические вещества.

Основные химические свойства клетчатки представлены в таблице.

Реакция Описание Уравнение
Гидролиз Протекает при нагревании в кислой среде с образованием глюкозы (C6H10O5)n + nH2O (t°, H2SO4) → nC6H12O6
С уксусным ангидридом Образование триацетилцеллюлозы в присутствии серной и уксусной кислот (C6H10O5)n + 3nCH3COOH (H2SO4) → (C6H7O2(OCOCH3)3)n + 3nH2O
Нитрование С концентрированной азотной кислотой реагирует при обычной температуре. Образуется сложный эфир – тринитрат целлюлозы или пироксилин, используемый для изготовления бездымного пороха (C6H10O5)n + nHNO3 (H2SO4) → [C6H7O2(ONO2)3]n
Горение Происходит полное окисление до углекислого газа и воды (C6H10O5)n + 6nO2 (t°) → 6nCO2 + 5nH2O

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.Рис. 3. Пироксилин.

Целлюлозу главным образом используют для изготовления бумаги, а также для производства сложных эфиров, спиртов, глюкозы.

Целлюлоза или клетчатка – полимер из класса углеводов, состоящий из остатков β-глюкозы. Входит в состав растительных клеточных стенок.

Это белое безвкусное вещество, образующее волокна, плохо растворимые в воде и органических растворителях. Целлюлозу выделяют из древесины путём варки.

Соединение вступает в реакции этерификации и гидролиза, способно разлагаться в отсутствии воздуха. При полном разложении образует воду и углекислый газ.

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 286.

А какая ваша оценка?

Гость завершил

Тест «Черный монах»с результатом 9/10

Гость завершил

Тест «Алые паруса»с результатом 9/12

Гость завершил

Тест «Судьба человека»с результатом 11/12

Гость завершил

Тест «После бала»с результатом 9/10

Гость завершил

Тест Линзы по физикес результатом 9/10

Не подошло? Напиши в х, чего не хватает!

Полисахариды, что это такое — свойства, гидролиз, состав, формулы

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Все сложные органические вещества делят на 4 группы: полинуклеотиды, жиры, белки, углеводы. К последнему классу относятся полисахариды. Сладость в названии полисахариды не предполагает у большинства из них кулинарное предназначение. Важно понять, какими свойствами – химическими и физическими – обладают эти полигликозы.

Химические свойства полисахаридов

Полисахариды – это сложные молекулярные углеводы, что образуются из остатков моносахаридов, объединенных гликозидной связью. Полисахариды, или гликаны (полигликозаны) продуцируются животными, растениями, человеком. Полигликозиды, или полиацеталии бывают линейными и разветвленными.

Классификация полисахаридов предусматривает подразделение на олигосахариды и полиозиды. Под воздействием высоких температур в кислотной среде осуществляется гидролиз полисахаридов. Появляются олигосахариды вместе с дисахаридами при неполном процессе. При полном – исходные моносахариды, а также их производные. Среди химических свойств этого класса углеводов отмечают:

  • слабые восстановительные свойства полисахаридов;
  • устойчивые свойства к действию щелочей;
  • возможность получать сложные эфиры.

По химической природе среди полисахаридов отмечают гомополисахариды и гетерополисахариды. К широко распространенным представителям гомополисахаридов, состоящих из моновеществ одного вида, относят клетчатку (целлюлозу), крахмал, гликоген. У общей формулы полисахаридов следующий вид: (С6Н10О5)n.

  • Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.
  • К гетерополисахаридам, или гликозаминогликанам, включающим моносахариды различного типа, относятся хондроитин сульфаты, гепарин, инулин, пектины, камеди.
  • По функциональному назначению углеводы классифицируют на:
  • структурные полисахариды: хитин, целлюлоза;
  • резервные: животный гликоген, растительный крахмал.

По кислотности среди полиозов отмечают:

  1. Кислые сахара: кислоты – галактуроновая, глюкуроновая, маннуроновая. К представителям относятся пектины, ксантан, альгинаты.
  2. Нейтральные полигликозы: ксиланы, β-глюканы, маннаны.

Какова роль полиголозидов? Функции полисахаридов разнообразны:

РольПримеры полисахаридовПредназначение
Запасная Крахмал, слизи, гликоген Аккумулирование гликанов в тканях
Энергетическая Инулин, гликоген, альгиновые кислоты, крахмал Снабжение человеческого организма биоэнергией
Опорная Хондроитинсульфат, целлюлоза Основа костных тканей, целлюлоза необходима при стеблеобразовании
Структурная Хитин, клетчатка, гиалуроновая кислота В составе межклеточной субстанции, цементирующие свойства
Конфакторная Гепарин, искусственные аналоги Уменьшение свертываемости крови
Защитная Гепарин, камеди, гиалуроновая кислота Формирование смазки на клеточной поверхности: желудка, пищевода, трахеи, суставов. Защитные свойства от механических микроповреждений при трении либо вибрации извне, а также проникновения патогенных микроорганизмов.
Гидроосматическая Кислые гетерополимеры, в том числе мукополисахариды Свойство удержания катионов и жидкости в клетке, создание барьера при влагонакоплении в пространстве между клетками

Частично выработка гликана осуществляется в эпидермисе человека, что замедляет возрастные изменения. Отсюда активное применение в косметологической промышленности полисахаридов.

Физические свойства полисахаридов

Вид полиголосахаридов обуславливает физические свойства. Большинство веществ отличается:

  • белой окраской;
  • формой порошка;
  • большой молекулярной массой;
  • нерастворимостью в спиртах.

Растворимость в воде гликанов видоизменяется. Хитин и клетчатка – полиозиды, которые не растворимы в воде, но разбухают. Вещества агар-агар, пектины, альгиновые кислоты при реакции с водой образуют гели. Получают коллоидные растворы, если активные компоненты – слизи, арабин, амилоза, пектовые кислоты.

Отличие и применение наиболее популярных видов

Полезно понять, какие вещества в составе полисахаридов.

Крахмал

Включает смесь амилопектина (80 %) и амилозы (20 %). Форма молекул амилозы – спираль, в 1 витке насчитывается 6 остатков моносахарида. В структуре амилопектина – ответвления. Этот многокомпонентный углевод синтезируется в растениях в ходе фотосинтеза и запасается в семенах, клубнях либо корешках, злаковых зернах, луковицах.

Характерные свойства биополимера:

  • белый окрас вещества;
  • порошковидная форма;
  • мягкая структура;
  • скрипение при растирании;
  • отсутствие вкуса и запаха.

При разведении вещества холодной водой выпадает осадок. Если нагревают раствор и равномерно помешивают, осуществляется набухание массы, превращение вещества в киселеобразное состояние. Источники вещества:

  • корнеплоды: картофель;
  • бобовые: горох, фасоль, чечевица;
  • зерновые: рис, кукуруза, овес, пшеница, ячмень.

Чтобы определить присутствие крахмала в продуктах, пользуются йодом: придает этому полисахариду синий оттенок.

Пищевой продукт ценится благодаря усвояемости и насыщению организма энергией. Вещество применяется в быту для подкрахмаливания одежды, наклеивания обоев, в качестве детской присыпки.

В пищевой индустрии из него получают патоку, глюкозу, этиловый спирт. Производство колбасных изделий, кетчупа, майонеза не обходится без крахмала.

Он востребован в текстильной и бумажно-целлюлозной промышленности, фармакологии.

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Гликоген

В составе полисахаридов — это крахмал животного происхождения. Вещество обладает ветвистой структурой, походит на амилопектин, однако в цепи гликогена насчитывается до 12 звеньев.

Молекулярная масса вещества достигает 100 млн у. е. Запасной углевод встречается у человека, животных, отдельных бактерий, грибов, дрожжей. Печень и мышцы содержат до 5 и 2 % соответственно.

Основное свойство гликогена — поставлять в кровь глюкозу.

Клетчатка растительная целлюлоза

Для представителя гликанов характерна прочность и эластичность. Составляющая полисахариды — нерастворимая клетчатка формирует скелет растений.

Растительные волокна представляют собой пучок удлиненных нитей из фрагментов глюкозы, которые соединяются водородными связями.

  Особенность этого инертного вещества, не обладающего цветом и запахом, – волокнистое образование, нерастворимость в нейтральной среде. Вещество растворяется в реактиве Швейцера – аммиачном растворе  Cu(ОН)2.

Полисахарид целлюлоза в организме человека впитывает воду и облегчает продвижение отходов по толстому кишечнику. В продуктах питания – это капуста (белокочанная, брюссельская, брокколи). Сюда входят отруби, яблоки, огуречная кожура, морковь. Целлюлоза используется для домашнего скота – коров, коней –  как питательный ингредиент.

Растворимая клетчатка – содержимое растительных клеток в виде студня, что входит в овес, фруктовые, бобовые культуры. Свойство вещества — при контакте с жидкостью становится гелеобразным элементом.

Перевариваемая клетчатка не насыщает энергией, но придает ощущение сытости, предохраняет от перепадов глюкозы в крови. Проникая в толстый кишечник, это вещество расщепляется полезными микроорганизмами, вырабатывает кислоты – масляную, уксусную.

Полисахарид служит натуральным пребиотиком, его свойства отвечают за поддержку кислотного равновесия пищеварения.

Среди растворимой клетчатки отмечают вещества  инулин, пектины, камеди, слизи, гиалуроновую кислоту. У каждого компонента свои характеристики и свойства.

Гепарин

Вещество относится к структурным элементам внутренней оболочки кровеносных сосудов. Накапливается в печени, легких, мышцах. Предохраняет от гемокоагуляции (свертывания крови) человека и животного. У аморфного порошка белый окрас.

Состоит из фрагментов идуроновой и глюкуроновой кислоты, глюкозамина, что соединяются в цепочку при помощи α-гликозидной связи. Вес молекулы гепарина равняется 20 000 у.е. Она насчитывает не одну полисахаридную цепь, которая связывается с ядром белка.

Длина цепей варьируется в диапазоне 3000–40000 Da. В лекарствах составляет 12000–16000 Да.

Химические свойства гетерополисахарида:

  • синтезируется в тучных клетках (базофилах) человека и животных;
  • растворяется в воде;
  • сохраняется при нагревании.

Требуется в организме человека для снижения холестерина в крови, уменьшения АД. Локализуется в печени (на 1 кг веса – 1000 мг). Форма выпуска средства – раствор для инъекций и мазь для наружного применения. Ему присущи антикоагулянтные свойства.

В лечении применяется:

  • для профилактики и терапии тромбоэмболии;
  • при оперативном вмешательстве на сосудах и сердце для предотвращения образования кровяных сгустков в оборудовании для гемодиализа и искусственного кровотока;
  • при анализе крови в медицинских лабораториях;
  • в гематологии при гемотрансфузии (переливании крови).

Пектины

Открытие датируется 1825 годом. В переводе с греческого pectos означает скрутившийся, застывший. К важнейшим мономерам пектинов относят α-галактуроновую кислоту.

Желирующие и клейкие свойства вещества используются в кулинарии. Высоко их содержание в растительном сырье, фруктах. Выпускается в жидкой и порошкообразной форме. Е440 – так маркируют пектин в продуктах.

Для получения этого средства необходим фруктовый либо свекольный жмых. Добавка для консервирования в ответе за срок хранения заготовки.

Отличают пектиновые вещества с различными степенями этерификации:

  • высокой – больше 50 %;
  • низкой – меньше 50 %.

В человеческий организм пектиновые соединения проникают с продуктами питания растительного происхождения.

Пектин вырабатывается в большем количестве во фруктах и овощах при засухе и жаре.

Биологическая роль полисахарида:

  • очистка организма;
  • сохранение бактериального паритета;
  • омолаживающие свойства;
  • нормализация обменных процессов;
  • улучшение гемодинамики и полезной микрофлоры ЖКТ.

Медики полагают: пектиновые медпрепараты помогают оздоровить человека. 15 г ежедневно – норма потребления. Их свойства ценятся в диетпитании: сжигают жир. Поглощение 25 г этого гетерополисахарида из цельных яблок приводит к потере в сутки 300 г жира.

Кондитерские изделия не обходятся без загустителя. Желирующая добавка – составляющая большинства кремов в косметологии. Ценность вещества заключается в следующих свойствах:

  • разглаживание морщинок;
  • повышение впитываемости компонентов в кожный покров;
  • отбеливающее свойство — воздействие на эпидермис;
  • защита от УФ-излучения.

Хитин

Структурные полисахариды представляет хитин. Вещество участвует в формировании скелета членистоногих, насекомых. Входит в состав клеток пивных дрожжей, различных грибов. Полисахарид походит на целлюлозу: у него неразветвленная цепочка фрагментов глюкозы, однако с дополнительными группами.

Свойства хитина используются, чтобы усилить аромат и вкус пищевых продуктов. Востребован в качестве консерванта, улучшает вид еды.

Терапевтические свойства полисахарида:

  • защита от радиации;
  • усиливают свойства медпрепаратов, которые снижают свертываемость и разжижают кровь;
  • блокировка развития новообразований;
  • повышение иммунитета;
  • профилактика сердечно-сосудистых патологий – инсультов, инфарктов;
  • стимуляция роста бифидобактерий;
  • восстановление тканей и органов.

Области применения полисахаридов

Со средины прошлого столетия полигликозаны выпускают для пищевой отрасли и фармакологии. Но ценные свойства полисахаридов нашли применение в других сферах производства:

  • на химзаводах;
  • на текстильных фабриках при изготовлении искусственных материалов;
  • в гидрометаллургической и микробиологической промышленности;
  • при добыче нефти и газа;
  • в ядерной энергетике.

Индустрию красоты трудно представить без полисахаридов — гиалуроновой кислоты и инъекционных методов: мизотерапии, биоревитализации, контурной пластики, редермализации, биоармирования.

Использование в области здравоохранения

Ценятся природные соединения полисахаридов за полезные свойства:

  • повышают устойчивость организма к инфекциям;
  • борются с опухолями.

Полисахариды быстрее заживляют травмы, регенерируют ткани. К тому же уменьшают вред от побочных эффектов лекарственных средств.

Во врачебной практике использование полисахаридов помогает диагностировать сальмонеллез и кандидоз. Декстраны, что вырабатываются отдельными видами микроорганизмов, относятся к заменителям плазмы. Сульфат декстрана применяется для замены гепарина в качестве антикоагулянта. Хондроитинсульфаты входят в состав хондропротекторов, укрепляют хрящи и связки, усиливают подвижность больных суставов.

Востребованы разработки медикаментов, которые содержат хитин – соединение из группы полисахаридов, как наполнитель и действующий компонент. Выпускаются ферментативные средства пролонгированного действия, содержащие декстраны с пониженной аллергичностью. Гликаны – основа при производстве зубных паст.

Полисахариды отвечают за очищение организма от радионуклидов, токсинов. Активизируют работу ЖКТ. Инулин сокращает содержание глюкозы в крови. Показан при диабете и излишнем весе. В хирургии не обойтись без крахмала. Делают специальные повязки, присыпки, обволакивающие лекарственные препараты.

Применение в пищевой промышленности

Популярны гликаны, что добывают из бактерий. Выпуск пищевых пленок предохраняет продукцию от загрязнения, плесени, усыхания, поражения патогенными микроорганизмами. Производятся как стабилизаторы:

  • желе;
  • мороженого;
  • джема;
  • сока;
  • заправок для салатов;
  • сиропа.

Экзополисахариды улучшают качество и свойство пищевых изделий. Добавка в хлеб обеспечивает объем, предохраняет от быстрого зачерствения. Ксантан незаменим в изготовлении молочной продукции.

Полисахариды принадлежат классу органических соединений, применяемых в разных промышленных областях. Многообразие химической природы полисахаридов обуславливает широкий перечень фармакологических свойств и востребованность в косметологии.

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

Вам также может понравиться

Гомополисахариды – крахмал, гликоген, целлюлоза (клетчатка). Кислотный и ферментативный гидролиз крахмала

Гомополисахариды (гликаны), состоящие из остатков одного моносахарида, могут быть гексозами или пентозами, то есть в качестве мономера может быть использована гексоза или пентоза.

В зависимости от химической природы полисахарида различают глюканы (из остатков глюкозы), маннаны (из маннозы), галактаны (из галактозы) и другие подобные соединения.

К группе гомополисахаридов относятся органические соединения растительного (крахмал,целлюлоза, пектиновые вещества), животного (гликоген, хитин) и бактериального (декстраны) происхождения[2].

Крахма́л (C6H10O5)n — смесь двух гомополисахаридов: линейного — амилозы и разветвлённого — амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Белое аморфное вещество, не растворимое в холодной воде, способное к набуханию и частично растворимое в горячей воде[2]. Молекулярная масса 105—107 Дальтон.

Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света при фотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10—30 %, амилопектина — 70—90 %.

Молекула амилозы содержит в среднем около 1 000 остатков глюкозы, связанных между собой альфа-1,4-связями. Отдельные линейные участки молекулы амилопектина состоят из 20—30 таких единиц, а в точках ветвления амилопектина остатки глюкозы связаны межцепочечными альфа-1,6-связями.

При частичном кислотном гидролизе крахмала образуются полисахариды меньшей степени полимеризации — декстрины (C6H10O5)p, а при полном гидролизе — глюкоза[4].

Гликоге́н (C6H10O5)n — полисахарид, построенный из остатков альфа-D-глюкозы — главный резервный полисахарид высших животных и человека, содержится в виде гранул вцитоплазме клеток практически во всех органах и тканях, однако, наибольшее его количество накапливается в мышцах и печени.

Молекула гликогена построена из ветвящихся полиглюкозидных цепей, в линейной последовательности которых, остатки глюкозы соединены посредством альфа-1,4-связями, а в точках ветвления межцепочечными альфа-1,6-связями. Эмпирическая формула гликогена идентична формуле крахмала.

По химическому строению гликоген близок к амилопектину с более выраженной разветвлённостью цепей, поэтому иногда называется неточным термином «животный крахмал». Молекулярная масса 105—108 Дальтон и выше[4]. В организмах животных является структурным и функциональным аналогом полисахарида растений — крахмала.

Гликоген образует энергетический резерв, который при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы может быть быстро мобилизован — сильное разветвление его молекулы ведёт к наличию большого числа концевых остатков, обеспечивающих возможность быстрого отщепления нужного количества молекул глюкозы[2].

В отличие от запаса триглицеридов (жиров) запас гликогена не настолько ёмок (в калориях на грамм). Только гликоген, запасённый в клеткахпечени (гепатоцитах) может быть переработан в глюкозу для питания всего организма, при этом гепатоциты способны накапливать до 8 процентов своего веса в виде гликогена, что является максимальной концентрацией среди всех видов клеток.

Общая масса гликогена в печени взрослых может достигать 100—120 граммов. В мышцах гликоген расщепляется на глюкозу исключительно для локального потребления и накапливается в гораздо меньших концентрациях (не более 1 % от общей массы мышц), тем не менее общий запас в мышцах может превышать запас, накопленный в гепатоцитах.

Целлюло́за (клетча́тка) — наиболее распространённый структурный полисахарид растительного мира, состоящий из остатков альфа-глюкозы, представленных в бета-пиранозной форме.

Таким образом, в молекуле целлюлозы бета-глюкопиранозные мономерные единицы линейно соединены между собой бета-1,4-связями. При частичном гидролизе целлюлозы образуется дисахарид целлобиоза, а при полном — D-глюкоза.

В желудочно-кишечном тракте человека целлюлоза не переваривается, так как набор пищеварительных ферментов не содержит бета-глюкозидазу. Тем не менее, наличие оптимального количества растительной клетчатки в пище способствует нормальному формированию каловых масс[4].

Обладая большой механической прочностью, целлюлоза выполняет роль опорного материала растений, например, в составе древесины её доля варьирует от 50 до 70 %, а хлопок представляет собой практически стопроцентную целлюлозу[2].

Гликоген. Целлюлоза. Строение целлюлозы. Свойства целлюлозы.

В присутствии кислот крахмал гидролизуется. При гидролизе крахмала образуется глюкоза. Экспериментально проверим это. Прокипятим смесь крахмального клейстера и серной кислоты. Полноту гидролиза будем проверять реакцией с йодом. Гидролиз проводится до тех пор, пока реакция с йодом не станет отрицательной, т. е.

проба раствора не будет давать с йодом синего окрашивания. Проверим наличие глюкозы в полученном растворе. Прильем к раствору щелочь и несколько капель раствора сульфата меди (II). Осадка гидроксида меди не образуется. Раствор окрашивается в ярко-синий цвет. Нагреем раствор. Выпадает красный осадок оксида меди (I).

(С6Н10O5)n + nН2О (H+) nС6Н12О6

Мы доказали, что при гидролизе крахмала образовалась глюкоза.

В организме человека также происходит ферментативный гидролиз крахмала. Этот процесс очень важен, так как при этом образуются углеводы, в частности, глюкоза. Она окисляется в каждой клетке организма, образуя воду и углекислый газ, при этом выделяя энергию, которая необходима для нормального функционирования организма.

Гидролиз крахмала с помощью ферментов начинается в ротовой полости при пережевывании пищи. Слюна человека содержит фермент – амилазу, под действием которой крахмал расщепляется на более простые составляющие – декстрины. Этот процесс человек может даже ощутить.

Ведь если долго жевать хлеб, то во рту появляется сладковатый вкус, который и свидетельствует о том, что начался процесс гидролиза крахмала.

Избыток глюкозы, которая образуется в ходе гидролиза, откладывается в печени в виде запасного питательного вещества – гликоген

ГЛИКОГЕН

На этой странице:

Гликоген — иначе животный крахмал. Откладывается в виде частиц сферической формы в отдельных органах и тканях. Является запасным энергетическим веществом животного организма.

Наиболее богаты гликогеном печень, где на его долю приходится до 20% сырой массы органа, и мышцы, которые содержат около 4% гликогена.

В состав макромолекул входит от 100 тыс. до 10 млн молекул а-Б-глюкопи- ранозы, соединенной а-(1 -» 4)- и а-(1 -» 6)-гликозидными связями. Последние встречаются примерно через 8… 10 моносахаридных звеньев, вследствие чего молекула сильно разветвлена.

По строению напоминает амилопектин.

Обладает оптической активностью: [а]^° =+196°. Как и растительный крахмал не обладает мутаротацией и редуцирующими свойствами, способен к кислотному и ферментативному гидролизу, легко переваривается в организме человека.

Целлюлоза (клетчатка) — линейный полисахарид, состоящий из р-Б-глю- копиранозы, соединенной р-(1 —> 4)-гликозидными связями. Она составляет главную массу клеточных стенок растений, придает им механическую прочность и эластичность.

Содержание целлюлозы в растениях различно. Так, в древесине на ее долю приходится более 50%, в волокнах хлопка — до 90, в плодах и овощах — от 0,2 до 2,0%. Меньше всего целлюлозы в арбузах, дынях, кабачках и огурцах.

Фрагмент молекулы целлюлозы:

Макромолекула имеет линейное фибриллярное строение. Молекулярная масса точно не установлена. Считают, что в среднем молекула содержит от 1400 до 10 000 глюкозных остатков. Отдельные нити клетчатки объединяются в пучки — мицеллы. Каждая мицелла состоит приблизительно из 40…60 молекул клетчатки.

Соединение отдельных молекул происходит благодаря водородным связям, возникающим как между отдельными свободными гидроксильными группами целлюлозы, так и за счет адсорбированных клетчаткой молекул воды. Строение мицеллы целлюлозы по длине неоднородно. Имеются участки, где нити расположены параллельно, упорядоченно, их называют кристаллитами.

Есть и участки, где нити располагаются беспорядочно, — это аморфные участки, благодаря которым целлюлоза способна к набуханию.

Несколько мицелл объединяются друг с другом и образуют фибриллы. Многочисленные водородные связи препятствуют скольжению молекул относительно друг друга, чем и обусловливается механическая прочность волокна.

Особенности в строении целлюлозы определяют ее свойства: она очень устойчива. Не растворяется в воде и органических растворителях; в воде ограниченно набухает. На нее не действуют слабые окислители, разбавленные кислоты и щелочи. Гидролиз целлюлозы происходит лишь при кипячении с крепкими минеральными кислотами.

В желудочно-кишечном тракте человека она не переваривается, так как здесь отсутствует фермент целлюлаза.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector