Глюкоза и целлюлоза – Глюкоза, сахароза — важнейшие представители углеводов. Крахмал и целлюлоза — природные полимеры — ХИМИЯ 9 класс — Поурочное планирование по химии — разработки уроков — авторские уроки — план-конспект урока

Серная кислота и йод, вследствие гидролиза, окрашивают целлюлозу в синий цвет, а йод — только в коричневый.

Применение целлюлозы

В промышленности целлюлозу получают на целлюлозных заводах методом варки щепы. Различают кислые и щелочные способы варки целлюлозы исходя из типа применяемых реагентов.

Сульфитный. Используется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины (ели, пихты). Раствор для варки включает сернистую кислоту и её соль — гидросульфит натрия.

Натронный. Используется для получения целлюлозы из однолетних растений и лиственных пород древесины. В качестве реагента применяется гидроксид натрия. Метод используется крайне редко из-за высокой стоимости получаемой целлюлозы. Его достоинство – отсутствие неприятного запаха сернистых соединений.

Сульфатный. Самый распространенный метод на сегодняшний день, т.к. пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья. Варочный раствор содержит  гидроксид и сульфид натрия, и называется  белым щёлоком. Существенный недостаток метода — выделение большого количества дурно пахнущих сернистых соединений.

Целлюлозу используют для получения искусственных волокон (вискозных, ацетатных, медно-аммиачного шёлка, искусственной шерсти). Хлопок, который на 99,5 %  состоит из целлюлозы, используется для  изготовления тканей. Древесную  целлюлозу используют в производстве бумаги, пластмасс, фото-и кинопленок, бездымного пороха, лаков  и т. д.

Глюкоза и ее свойства

Глюко́за (C₆H₁₂O₆), или декстроза или виноградный сахар содержится  во многих фруктах и ягодах, например в винограде, откуда произошло название этого вида сахара. Глюкоза — это  шестиатомный сахар (гексоза), кристаллическое бесцветное вещество, сладкое на вкус, растворяется в воде и органических растворителях, в концентрированных растворах хлорида цинка и серной кислоты.

Глюкоза является  результатом гидролиза большинства дисахаридов и полисахаридов.

В природе глюкозу образуют  растения в результате фотосинтеза. В промышленных условиях ее получают путем гидролиза крахмала.

Глюкоза легко окисляется и способна восстанавливаться в сорбит, являющийся шестиатомным спиртом и  восстанавливать серебро из аммиачного раствора оксида серебра и медь(II) до меди(I). Проявляет свои восстановительные свойства в реакции растворов глюкозы с сульфатом меди  и гидроксидом натрия. В процессе нагревания смесь реагирует с обесцвечением (сульфат меди сине-голубой) и образованием красного осадка оксида меди(I).

Глюкоза — универсальный источник энергии в организмах людей и животных, обеспечивающий протекание  метаболических процессов. Глюкоза активно участвует в образовании гликогена, необходимого для питания  тканей мозга и работающих мышц.

Глюкоза — универсальное антитоксическое средство, его используют внутривенно при  интоксикации (например, пищевом отравлении или инфекции). Используется эндокринологами при определении наличия и типа сахарного диабета у человека.

Навигация по записям

nmedicine.net

Глюкоза отношение к целлюлозе — Справочник химика 21

    Разделение органической массы углей, которая представляет собой сложную смесь самых различных соединений, на отдельные группы веществ, каждая из которых обладает общими свойствами в отношении действия органических растворителей, щелочей, минеральных кислот и других химических реактивов, называется групповым анализом. Предложено много методов группового анализа различных видов твердого топлива. Наиболее целесообразными для группового анализа торфа являются следующие обработки а) последовательное экстрагирование битумов в аппарате Сокслета эфиром и бензолом б) обработка водой при 60 °С с целью выделения простых сахаров в) обработка кипящей водой с целью гидролиза пектиновых веществ г) обработка на водяной бане 2%-ной соляной кислотой с целью гидролиза гемицеллюлозы д) обработка 2%-ным едким натром на водяной бане для экстракции гуминовых кислот е) обработка 80%-ной серной кислотой с целью гидролиза целлюлозы и ее определение по количеству образовавшейся глюкозы, причем остаток принимается за лигнин. 

    Целлюлоза имеет состав (СеНюОб),,, причем п (или степень полимеризации) для целлюлозы хлопка равна по крайней мере 1000 таким образом, она является цепным полимером, состоящим из остатков целлобиозы. Целлобиоза представляет собой -глюкозид глюкозы, и связь между каждой следующей парой целлобиозных остатков образуется при отщеплении одной молекулы воды. При действии кислоты и окисляющих веществ, так же как и при нагревании, действии света и микроорганизмов, целлюлозная цепь разрушается и получающиеся при этом продукты гидролиза и окислительного действия (гидроцеллюлозы и оксицеллюлозы) сильно уменьшают прочность на разрыв. Мерсеризованный хлопок, т. е. подвергавшийся действию крепкого раствора (около 25%) едкого натра прн низкой температуре и натяжении пряжи или ткани, имеет повышенное сродство к красителям. Целью мерсеризации, которой подвергается только длинноволокнистый хлопок, является увеличение блеска и прочности на разрыв. После того, как было выяснено строение целлюлозы, оказалось возможным разработать и стандартизировать методы для испытания качества целлюлозы. Несмотря на то, что целлюлозу нельзя охарактеризовать непосредственно, как простое органическое соединение, вступающее в реакцию в стехео-метрических отношениях, и чистоту ее нельзя установить по обычным физико-химическим показателям, например температуре плавления или коэффициенту рефракции, она имеет ряд легкоизмеримых характеристик. К наиболее широко применяемым относятся восстановительное действие, измеряемое при помощи медного числа, и величина цепи молекулы, определяемая по вязкости медно-аммиачного раствора. Нецеллюлозные составные части, такие как влага, неорганические соли, жиры, воска и азотсодержащие вещества, определяются дополнительно. 

    В химичес ом отношении целлюлоза представляет собой полимер, элементарным звеном которого является ангидро-1)-глюкоза. Строение макромолекулы целлюлозы можно передать следующей формулой  [c.38]

    Процесс окисления крахмала состоит в образовании в молекуле крахмала альдегидных и карбоксильных групп. Химизм окисления остатков глюкозы, из которых состоит крахмал и целлюлоза, наиболее подробно изучен в отношении целлюлозы. Под влиянием различных окислителей процесс окисления целлюлозы происходит неодинаково. Окисление крахмала должно протекать аналогично окислению целлюлозы. [c.178]

    В химическом отношении целлюлоза — полисахарид. При гидролизе целлюлоза распадается на ряд более простых соединений. Конечный продукт распада — глюкоза. [c.194]

    По химическому составу гидратцеллюлоза не -отличается от природной целлюлозы однако в то время как остатки глюкозы в макромолекуле гидратцеллюлозы лежат в одной плоскости, у природного полимера они повернуты по отношению друг к другу а 90°. 

    Помимо природы гетеросВязи полимера большое значение имеет гидролизующий агент. Так, целлюлоза (в отсутствие кислорода) практически не гидролизуется щелочью, тогда как разбавленные кислоты довольно агрессивны по отношению к ацетальной связи. Наиболее сильными гидролизующими агентами являются серная, хлористоводородная, фтористоводородная кислоты, которые омыляют целлюлозу до глюкозы. [c.49]

    Целлюлоза (клетчатка, вещество клеточных стенок растений ). Истинной клетчаткой или целлюлозой называют совершенно определенный в химическом отношении углевод, который при полном гидролизе целиком распадается на глюкозу. Углевод этот чрезвычайно широко распространен в растительном мире и является основным веществом, из которого строится остов растений. Ботаники часто используют понятие клетчатка несколысо шире, распространяя его и на другие участвующие в построении клеточных стенок полисахариды— маннаны, галактаны и пентозаны, которые наряду с глюкозой содержат также маннозу, галактозу и пентозы. Однако эти комплексные углеводы не используются в качестве чисто строительного материала в определенные периоды жизни растения они могут вновь ассимилироваться и, следовательно, являются резервными питательными веществами. 

    Азокрасители, дающие изображение, способны обесцвечиваться под действием света и воздуха, причем в особо жестких условиях в этом отношении находятся материалы на прозрачных основах, применяемые в качестве промежуточных оригиналов и подвергающиеся комбинированному действию ультрафиолетового облучения и окислительных процессов. Наконец, даже в обычных условиях эксплуатации окислительные процессы в целлюлозе приводят к значительному снижению механической прочности, увеличению хрупкости и потемнению подложки. Эти явления удается предотвратить только введением в светочувствительный слой активных антиоксидантов. В частности, рекомендуется применять полиоксисоединения, например глюкозу [12], смеси ее с некоторыми солями (сульфатом никеля или марганца [13]), сегнетову соль, тиосульфат и другие аналогичные вещества. Наиболее эффективным антиоксидантом оказалась тиомочевина [14], и в настоящее время она является обязательной составной частью светочувствительного слоя. [c.49]

    Целлюлоза, или клетчатка, — высокомолекулярное соединение, построенное из элементарных повторяющихся звеньев, представляющих собой остатки глюкозы. Каждое элементарное звено соединено с соседним при помощи кислородного мостика и повернуто по отношению к нему на 180° С. Структура целлюлозной молекулы представляется следующим образом  [c.249]

    Фильтровальная бумага в химическом отношении представляет собой почти чистую целлюлозу, являю-ш уюся полимером р-глюкопиранозы [17]. Отдельное волокно состоит примерно из 300 молекул глюкозы, связанных р-глюкозидной связью. Кроме того, имеется некоторое количество поперечных мостиков, образованных водородными связями. Часть глюкозных колец разрушена, и благодаря этому имеются свободные альдегидные группы, при окислении которых образуются свободные карбоксильные группы. Последнее явление наблюдается в меньшей степени, если бумага готовится из хлопка (хроматографическая бумага), а не из древесины. Присутствие карбоксильных групп является одной из причин усиления электроосмоса, так как в щелочном растворе сама бумага приобретает свойства аниона. Поэтому в кислой среде электроосмос и адсорбция выражены в меньшей степени. [c.40]

    Целлюлоза очень устойчива по отношению к разведенным кислотам и щелочам этим ее свойством пользуются при техническом ее получении для удаления инкрустирующих примесай. Прядильные материалы, как лен, хлопчатая бумага, пенька, а также Полученная из них бумага, особенно же самая лучшая фильтровальная бумага состоят почти нацело из чистой целлюлозы. При их обработке крепкой серной кислотой с последующим разбавлением и кипячением, она сполна гидролизуется. Целлюлоза из х Лп-чатой бумаги (ваты), бумаги и т. д. дает при этом исключительно -глюкозу, а целлюлоза из кофейных бобов, кокосовых орехов и пр. сГ-маннозу. При непродолжительной обработке целлю- 08ы крепкой серной кислотой она переходит в коллоидную модификацию— амилоид, окрашиваемый иодом в синий цвет. Это свойство служит для открытия целлюлозы. Целлюлоза растворима в аммиачном растворе окиси меди (реактив Швейцера) и из этого раствора осаждается кислотами и солями после высушивания получается белый аморфный порошок. [c.290]

    Помимо, Природы гетеросвязи полимера, большое зпачен) имеет гидролизующий агент. Так, целлюлоза (в отсутсгвие тел рода) практически не гидролизуется щелочью, тогда как разба Ленные кислоты довольно агрессивны по отношению к ацетальн( связи. Наиболее сильными гидролизующими агентами являют серная, хлористоводородная, фтористоводородная кислоты, которъ омыляют целлюлозу до глюкозы. [c.66]

    Из сульфитной целлюлозы западной тсуги (Tsuga heterophylla) выделен полисахарид глюкоманнан, в состав молекул которого входят остатки D-маннозы и D-глюкозы в отношении 4 1 [73—75]. При- частичном гидролизе глюкоманнана были получены олигосахариды, состоящие из остатков D-маннозы, D-маннозы и D-глюкозы и из остатков D-глюкозы. Основная цепь макромолекул глюкоманнана построена из остатков p-D-маннопираноз и p-D-глюко-пираноз, соединенных 1- 4 гликозидными связями. Возможно, в состав гемицеллюлоз древесины западной тсуги, кроме глюкоманнана, входит и галактоглюкоманнан. [c.201]

    Высокомолекулярный характер целлюлозы доказан вискозиметрическим определением ее степени полимеризации, а также методами ультрацентрифугирования и осмометрии. Макромолекулы чистой целлюлозы состоят исключительно из звеньев D-глюкозы, поскольку в гидролизатах такой целлюлозы хроматографическим анализом не обнаружили других сахаров. В природной целлюлозе все гликозидные связи между звеньями считаются равноценными. Однако некоторые исследователи допускают существование в цепях древесной целлюлозы слабых связей между звеньями, появление которых обусловлено частичным окислением глю-козных звеньев с образованием карбонильных групп, ослабляющих обычные -гликозидные связи по отношению к гидролизу. Повышенное содержание карбоксильных и карбонильных групп наблюдается в технических древесных целлюлозах, особенно беленых. Возможно, что ослабляющее влияние оказывают и конформационные превращения в звеньях -D-глю-копиранозы. [c.228]

    С хорошими результатами было также испытано действие органических кислот, в частности малеиновой. Более высокая по сравнению с минеральными кислотами стоимость малеиновой кислоты компенсируется меньшей стоимостью оборудования [5]. Целлюло-зосодержаш,ие материалы, такие, как отходы производства технической целлюлозы и бумаги, бывшие в употреблении производные целлюлозы и гидратцеллюлозная пленка, можно гидролизовать с высоким выходом глюкозы (не менее 90 % по отношению к целлюлозе), используя многоступенчатую обработку трифторуксусной кислотой понижающейся концентрации без применения давления (14, 54]. [c.409]

    Исследования структуры простых сахаров дали важные в научном и практическом отношении результаты, хотя и не привели к промышленному синтезу этих важнейших соединений. Значение этих результатов вышло за рамки изучения природы самих, сахаров. Было установлено, что моносахариды (гексозы, пентозы,. тетрозы и т.д.) служат структурными компонентами более сложных углеводов — полисахаридов, крахмала и целлюлозы. Было также показано, что широко распространенные в растениях глю-козиды представляют собой соединения глюкозы с различными, веществами. Э. Фишеру удалось решить задачу синтеза глюкози-дов. Предложенный им метод состоит в нагревании слабого спиртового раствора соляной кислоты с сахаром. При этом образуются глюкозиды соответствующих спиртов. Он установил также, что между глюкозидами и полисахаридами не существует принципиального различия. [c.185]

    Следует отметить, что т мин целлюлоза имеет и другой смысл он обозначает получ1аемый из растительного сырья материал, состоящий в основном из целлюлозы, имеющий характерные для целлюлозы химические и физико-химические свойства, в частности касающиеся отношения к химическим реагентам, кислотам и щелочам, что обусловлено наличием большого числа водородных связей. Однако при полном кислотном гидролизе такого материала в гидролизате кроме глюкозы обнаружены также моносахариды — ксилоза, манноза и другие, характерные для гидролизатов ГМЦ. Состав этих сахаров зависит от вида растительного сырья и метода выделения из него целлюлозы, а также от режима кислотного гидролиза. Целлюлоза и незначительное [c.11]

    Целлюлоза и ее производные [106]. Целлюлоза представляет собой линейный поли состоящий из остатков Р-глюкозы. По современным воззрениям макромолекула целлюлозы имеет син- отактическое строение, отличаясь в э-Лм отношении от крахма- лi7 «i тpWтypa изотактическая (по расположению кислород-ного мостика между кольцами)  [c.341]

    На слое целлюлозы с гипсом методом нисходящей хроматографии разделены в системе и. бутанол — 8%-ный аммиак—вода (насыщенная бурой) (8 1 2) [87] эритро-и трео-изомеры 2,3-диокси-2-метилиентаново11 кислоты — и, 1,93 и 2,23 соответственно (значения К, даны но отношению к значению Rf глюкозы). [c.67]

    В случае трикаприлата целлюлозы отношение Р/4р. достигает уже значения 2,66 [уравнение (9-15)] при допущении свободы вращения относительно обычно связанных ординарных связей, в то время как никакое вращение относительно кольца глюкозы (связь Ь на рис. 52) не может происходить ни в каком случае. Однако наблюдаемая величина Р примерно в 2 раза больше указанной это свидетельствует о том, что цепи целлюлозы являются чрезвычайно л[c.461]

    Цепь целлюлозы по своему строению близка к одному из простейших сахаров—глюкозе, имеющей формулу СвН120б. Молекула глюкозы имеет форму кольца, содержащего пять атомов углерода и один атом кислорода, к которым присоединены различные группы атомов. Кольцо глюкозы не плоское (подобно кольцу бензола), а изогнутое, как это показано на рис. 8.9,а. Молекула целлюлозы — это соединенные через гидроксильные группы кольца глюкозы, причем каждый акт соединения сопровождается выделением одной молекулы воды. Поэтому структурное звено в молекуле целлюлозы называют ангидроглюкозой (т. е. глюкоза без воды) (рис. 8.9,6). J eлeтнoe изображение цепи показано на рис. 8.10. Видно, что последовательно расположенные звенья ангидроглюкозы не занимают геометрически эквивалентные положения, а повернуты вокруг оси цепи по отношению друг к другу на 180°. Таким образом, хотя химически повторяющееся звено целлюлозы — это одно кольцо, в геометрическом или структурном отношении она содержит два типа повторяющихся звеньев ангидроглюкозы. [c.164]

    Многие из важных свойств целлюлозы, по-видимому, обусловлены ее высокой стабильностью в отношении химических реагентов и ферментов. Для того чтобы гидролизовать гликозидные связи этого полимера, необходимо длительное нагревание в сильной кислоте. У многих бактерий и некоторых растений (особенно в прорастающих семенах) имеются целлюлазы, однако даже эти ферменты более эффективно действуют на частично деградированную (некристаллическую) целлюлозу. Для расщепления целлюлозы до глюкозы необходимо действие двух ферментов — цел-люлааы, которая вызывает образование дисаха-рида целлобиозы, и целлобиааы, которая гидролизует этот димер с образованием свободной гексозы. [c.169]

    Наконец, целесообразно упомянуть о гелеобразных системах, образующихся при пропитывании асимметричных микрочастиц полимеров смачивающей, но не растворяющей жидкостью. Этот случай следует рассмотреть на примере целлюлозных гелей, полученных Баттиста (8, 9]. При умеренном гидролизе природной целлюлозы образуются анизометрические частицы, которые, как полагают, являются наиболее совершенными кристаллическими образованиями. Аморфная матрица подвергается гидролизу (до глюкозы) с большей скоростью, чем кристаллиты, размещенные в ней. Размеры анизометрических частиц по эффективному диаметру менее 50 мкм при соотношении осей 1 5—1 25. Водная суспензия, содержащая 12—15 вес. % таких частиц, обладает многими свойствами гелей (относительно высокая обратимая деформация, наличие определенного предела сдвига, ниже которого отсутствует обратимая деформация). В этом отношении такие суспензии близки к гелям неорганических коллоидов. Аналогичные системы могут быть получены при частичном распаде других кристаллизующихся полимеров, например при регулируемом окислении полиолефинов, гидролизе полиамидов и т. п. [c.31]

    При растворении целлюлозы в куоксене деструкция целлюлозы происходит в меньшей степени . Эти растворы в отношении окислительной деструкции более устойчивы, чем медноаммиачные растворы целлюлозы. При введении в медноаммиачные растворы различных антиоксидантов интенсивность окисления целлюлозы значительно уменьшается. Данилов и Чилина показали, что в присутствии сульфита или бисульфита натрия окисление целлюлозы в медноаммиачном растворе значительно уменьшается. Окисление целлюлозы в медноаммиачном растворе замедляется также при добавлении к раствору многоатомных спиртов (глицерина, маннита, глюкозы) [c.148]

    Для изучения взаимодействия активных красителей с углеводами, независимо от специфических условий реакции красителя с волокном, разные авторы [47—50] провели ряд экспериментов на моделях целлюлозы, т. е. с растворимыми полиатомными спир-тами, сахарами и крахмалом. Чаще всего в качестве модельных соединений применяют сорбит, маннит и гликозиды, у которых соотношение первичных и вторичных ОН-групп такое же, как в целлюлозе. D-глюкоза и целлобиоза содержат по одной дополнительной глюкозидной гидроксильной группе, которая у целлюлозы отсутствует или имеется в весьма незначительном количестве в концевой группе. Поэтому BayijrapTe [51] избрал в качестве моделей а-метилглюкозид, содержащий только одну первичную и три вторичные ОН-группы, и а-метил-О-изорамнозид, у которого в положении 6 нет ОН-группы. При проведении этих исследований он использовал также глюконовую и сахарную кислоты. Продукты реакции хлортриазиновых и акриламидных красителей со всеми модельными сахаридами подвергались хроматографическому анализу, результаты которого показали, что и первичные и вторичные гидроксильные группы углеводов способны вступать в реакцию с активными красителями. Единственным соединением, не всту—яившим в реакцию с красителем, оказалась сахарная кислота (см. также [52]). На основании этих данных было сделано заключение, что с вторичными гидроксильными группами реакция не проходит [46]. Инертность альгинатов натрия по отношению к активным красителям имеет большое практическое значение, так как благодаря этому их можно применять в качестве загустителей в процессах печатания и для крашения на плюсовках. Инертность альгинатов объясняют тем, что отрицательный заряд карбоксильного аниона препятствует адсорбции анионов красителя 53  [c.248]

    При изучении реакционной способности гидроксильных групп целлюлозы получены принципиально новые результаты, важные не только в практическом, но и в теоретическом отношении. Эти работы были начаты П. П. Шорыгиным и Н. Н. Макаровой-Землянской (1936— 1937 гг.) и затем развиты В. А. Деревицкой и 3. А. Роговиным (1953— 1961 гг.). Была показана повышенная кислотность и повышенная реакционная сиособность гидроксила у второго атома углерода глюкоз-пого остатка це.ллюлозы в реакциях с основаниями, а также различие в реакционной способности гидроксильных грунн целлюлозы и амилозы. Определена сравнительная кислотность гидроксильных групп глюкозы и ее метиловых эфиров методом неводного титрования. [c.526]

    На диаграммах показан только ход ив-менения главных компонентов углеводного комплекса — уроновых кислот, пентоз и фруктозы, так как остальные три — глюкоза, манноза и галактоза представлены в таких малых количествах, которые не могут существенно отразиться на общем характере превращения гемицеллюлоз. Для глюкозы найденные величины ее содержания вообще непоказательны, так как они определяются в значительной степени деполимеризацией целлюлозы в процессе образования торфа. Все же за этими сахарами, так же как и за пен-тозами, приходится признать значительную стабильность. Например, при переходе от живого растительного материала к торфу со степенью разложения 15% количества их практически почти не изменяются, и даже при 40% степени разложения манноза сохраняется в пределах 70%, галактоза — 40%, а пентозы — 88% по отношению к их содержанию в сфагнуме. [c.308]

    Тщательно приготовленные альфа-целлголозы из древесины лиственных пород не были полностью исследованы в отношении единиц присутствующих сахаров, за исключением глюкозы и ксилозы. Однако в отношении а-целлюлозы из осины было показано присутствие 2″о манпана [78] и весьма вероятно, что а-целлюлозные фракции древесины других покрытосемянных также содержат незначительное количество вещества, образующего при гидролизе маннозу. [c.115]

    В другой статье Шульце [5] показал, что если при гидролизе хлопковой целлюлозы получается только -глюкоза, то из тщательно очищенной целлюлозы кофейных бобов выделяется манноза и глюкоза. Таким образом, Шульце никогда не стрицал, что в некоторых целлюлозах, даже хорошо очищенных, могут oдepяiaть я и другие сахара, помимо глюкозы, и это открытие подтвердилось в отношении древесины 16]. [c.316]

chem21.info

Глюкоза целлюлозы

Целлюлоза — широко распространенный материал, составляющий основу бумаги, древесины и большинства используемых текстильных волокон. Детальное кристаллографическое исследование целлюлозы проводилось еще до того, как была окончательно установлена ее химическая структура. В макромолекуле целлюлозы, которая представляет собой поли- (I —4)- 5-0-глюкопиранозу, (С6Н о05)nC[ …]

Глюкоза оптически активна. Вращательная способность ее в 10%-ном растворе в состоянии равновесия составляет [а]™ = = +52,74°. Начальное вращение растворов а — с! — глюкозы в воде равно [а] р°= + 110,1 + 112,2°. Как уже указывалось, для получения кристаллической глюкозы вначале производят гидролиз целлюлозы или целлюлозосодержащих растительных материалов с последующим выделением кристаллической глюкозы из полученного гидролизата.[ …]

Чистая целлюлоза — белое вещество волокнистого строения. Молекулы ее нитевидной формы. При полном гидролизе клетчатки образуется 3-глюкоза. В молекулах клетчатки остатки ¡3-глюкозы соединены 1, 4 связями.[ …]

Гидролиз целлюлозы до глюкозы под действием разбавленных кислот осуществляют при высокой температуре (160— 200°С) и соответствующем давлении. Гидролиз концентрированными кислотами проводят при нормальной температуре с последующим разбавлением раствора и кипячением.[ …]

Брожение целлюлозы. Большая группа высокоспециализированных анаэробных спорообразующих бактерий получает энергию за счет сбраживания целлюлозы. Конечными продуктами брожения являются уксусная, пропионовая, масляная и молочная кислоты, этиловый спирт, водород и углекислый газ. В качестве промежуточных продуктов при гидролизе целлюлозы образуются глюкоза и целлобиоза. И весьма удивительно, что если добавить к среде глюкозу (или другие сахара), то они очень плохо усваиваются либо совсем не используются. А если в среде имеются одновременно глюкоза и клетчатка, то сбраживается прежде всего клетчатка. Это свидетельствует о высокой специализации целлюлозоразлагающих анаэробов.[ …]

Из сульфитной целлюлозы западной тсуги (Тзи§а Ье1егор11у11а) выделен полисахарид глюкоманнан, в состав молекул которого входят остатки Д-маннозы и Д-глюкозы в отношении 4: 1 [73—75]. При- частичном гидролизе глюкоманнана были получены олигосахариды, состоящие из остатков Д-маннозы, Д-маннозы и Д-глюкозы и из остатков Д-глюкозы. Возможно, в состав гемицеллюлоз древесины западной тсуги, кроме глюкоманнана, входит и галактоглюкоманнан.[ …]

Для препаратов целлюлозы в твердом состоянии методом спектроскопии диффузного отражения может быть обнаружено слабое поглощение в области 2600—2700 А, характерное для концевых элементарных звеньев макромолекулы. Обычно оно проявляется при длине волны 2000 А и ниже. Такое дискретное поглощение, не обнаруженное при облучении D-глюкозы в водном растворе даже при высокой концентрации ее, может объясняться спецификой надмолекулярных структур, характеризующихся наличием большого числа водородных связей. Возможно также, что это слабое поглощение вызвано наличием примесей. Поэтому, учитывая высокую чувствительность метода, необходима тщательная очистка целлюлозы перед ее спектроскопическим анализом. Тем не менее на спектрах большого числа облученных образцов очищенной целлюлозы всегда можно было обнаружить это слабое поглощение.[ …]

Химические свойства целлюлозы определяются строением ее макромолекулы как полисахарида, состоящего из звеньев глюкозы. Для целлюлозы при этом характерны все особенности химических реакций ВМС.[ …]

Эмпирическая формула целлюлозы (С6Ню05)„. Это полисахарид, макромолекулы которого построены из звеньев глюкозы (Р-О-глюкопиранозы), соединенных глюкозидными связями 1—4.[ …]

Хотя изучение спектров глюкозы дало мало сведений о структуре, однако удалось наблюдать ряд интересных различий между спектрами безводной а-О-глюкозы и моногидрата а-О-глюкозы, аналогичные различиям в спектрах гидратов (3-хитина и регенерированной целлюлозы. Исследования Мичела [7], проведенные на мономерах и низших олигомерах, показали, что при низких температурах число разрешаемых полос увеличивается, особенно в области валентных колебаний О—Н-групп; можно ожидать, что при изучении соответствующих образцов целлюлозы при низких температурах будут получены важные результаты.[ …]

При сравнении состава а-целлюлозы сульфитных и сульфатных целлюлоз обнаружено, что последние содержат больше углеводов неглюкозного характера. По-видимому, щелочной варкой невозможно достаточно полно удалить гемицеллюлозы. Исследования сульфатных целлюлоз, полученных обычной варкой и варкой с предгидролизом, показали, что во втором случае в гидролизате а-целлюлозы содержится больше £)-глюкозы и несколько больше -О-маннозы. Однако следует заметить, что резкой грани между а-, р-, и у-целлюлозами провести невозможно, так как в ориентированных устойчивых областях обычно присутствуют продукты распада целлюлозы и гемицеллюлозы, а в р-фракции —■ гемицеллюлозы. Поэтому подразделяя целлюлозу на эти фракции, следует помнить, что это подразделение чисто условное.[ …]

Опыты in vitro показывают, что ГДФ-О-глюкоза — основной донор глюкозы при синтезе целлюлозы, однако этот нуклеотид не был обнаружен в маше [21] — возможно, вследствие очень низкой концентрации его в клетках растения. Другой нуклеотид, УДФ-D-глюкоза, служит исходным веществом при образовании ряда метаболически активных сахаров, таких, как крахмал, сахароза и различные гликозиды. Соотношение скоростей образования и расходования этого нуклеотида позволяет легко его обнаружить.[ …]

Тщательно приготовленные альфа-целлюлозы из древесины лиственных пород не были полностью исследованы в отношении единиц присутствующих сахаров, за исключением глюкозы и ксилозы. Однако в отношении а-целлюлозы из осины было показано присутствие 2% маннана [78] и весьма вероятно, что а-целлюлозные фракции древесины других покрытосемянных также содержат незначительное количество вещества, образующего при гидролизе маннозу.[ …]

В разбавленных кислотах гидролиз целлюлозы идет гетерогенно. При температуре около 100 °С наблюдается быстрая начальная реакция гидролиза с быстрым падением степени полимеризации. Эта быстрая начальная реакция соответствует гидролизу аморфных участков целлюлозы, в которые кислота проникает легче. Такая легкогидролизуемая часть целлюлозы составляет обычно 10—12%. В результате разрушения этой части целлюлоза распадается на отдельные кристаллиты. При значительном повышении температуры (до 160—180 °С) скорость гидролиза возрастает и из целлюлозы может быть получена £)-глюкоза.[ …]

Химический состав а-, р-, у-фракций целлюлозы зависит от породы древесины, от расположения гемицеллюлоз в клеточных стенках, от способа получения целлюлозы [11]. Полагают, что в сульфитных целлюлозах гемицеллюлозы находятся в наружных слоях клеточной стенки волокон, а в сульфатных — они распределены по всей клеточной стенке, С помощью хроматографии на бумаге и других методов исследования показано [11, 12], что наибольшую часть гидролизата а-целлюлозы как беленых, так и небеленых целлюлоз составляет/)-глюкоза. В небольших количествах были найдены /)-ксилоза и £)-манноза. р-Целлюлоза отличается от а-целлюлозы несколько более высоким содержанием полисахаридов неглюкозного характера. В гидролизатах у-цел-люлозы в основном были найдены Д-ксилоза и /)-манноза.[ …]

Процессы образования микрофибрилл целлюлозы (и вообще биосинтеза целлюлозы) могут протекать внутри или вне клеток. Внутриклеточные процессы являются в полной мере биохимическими и включают серию сложных превращений, в результате которых продукты жизнедеятельности клеток (растений, животных, микроорганизмов) превращаются в активированную форму глюкозы, после чего глюкоза может войти в состав инертной, нерастворимой, устойчивой микрофибриллы. Насколько известно, все эти процессы происходят внутри клетки пли в мембране ее цитоплазмы; они подробно описаны в предыдущем разделе. Однако имеются данные, показывающие, что в действительности включение остатков глюкозы в микрофибриллу происходит вне мембраны цитоплазмы. Следовательно, эти процессы, как биохимические, так и физические, протекают вне клетки и ниже будут рассмотрены только такие процессы.[ …]

Однако вопрос о наличии в древесных целлюлозах альфа-целлюлозной фракции, химически тождественной целлюлозе из хлопка, остается открытым. В древесине наряду с длинными цепями, состоящими только из глюкозных единиц, связанных [3-глюкозидно через положения 1 и 4, могут быть и смешанные цепи, похожие, но не идентичные с ними по своему строению. В смешанных цепях встречаются сахарные единицы иные, чем глюкоза. Можно предположить также, хотя это и менее вероятно, что в структуре древесной целлюлозы имеется небольшое количество целлюлозных цепей, состоящих полностью из неглюкозных единиц. Хейзер и Бедекер [60] первыми выработали экспериментальные методы, чтобы доказать, что древесная и хлопковая целлюлозы могут быть идентичны. Остаток при гидролизе соляной кислотой давал 94,2% глюкозы, что хорошо совпадало с результатами гидролиза остатка, получаемого из хлопка. При исследовании хода процесса гидролиза целлюлоз поляриметрическим методом или с применением раствора Фелинга были получены практически одинаковые кривые гидролиз — время для хлопковой и древесной целлюлозы. Хейзер и Айяр [61 ], применяя метод Ирвина и Херста [62], получили из тщательно очищенной еловой целлюлозы триацетат и воздействием метанола и хлористого водорода превратили его в ме-тилглюкозид. Результаты полностью совпадали с результатами, полученными при опытах с хлопковой целлюлозой. Хейзер и Айяр также гидролизовали хлопковую и древесную целлюлозу методом Монье-Вильямса и получили из одной и другой очень близкие выходы.[ …]

В ИК-спектрах 3,6-ангидропроизводных целлюлозы обнаружены полосы поглощения 810, 850 и 920 см 1, характерные для тетрагидрофурановых циклов [76]. При разделении методом бумажной хроматографии смесей сахаров, полученных при гидролизе 3,6-ангидроцеллюлозы, синтезированной по уравнениям (IV.68) и ( .69), были идентифицированы 3,6-ангидроглюкоза (выход 48—66 мол.%) и глюкоза (выход 35—45 мол.%). Эти результаты указывают на практически количественное превращение звеньев 6-О-тозилглюкозы в звенья 3,6-ангидроглюкозы. Результаты, полученные при периодатном окислении 3,6-ангидропроизводных целлюлозы, согласуются с данными количественной хроматографии.[ …]

Термин «химически модифицированная целлюлоза» показывает, что целлюлоза под влиянием кислот или окислительных агентов претерпела изменения настолько, что это привело к уменьшению механической прочности, хотя и не вызвало видимого разрушения волокна [1]. Этот термин показывает, что в целлюлозе не происходят изменения чисто физических свойств (например, набухание в воде), химических свойств, приводящих к образованию производных целлюлозы, например ацетатов или нитратов, а также отсутствует жесткий кислотный гидролиз с постепенным образованием частично растворимых неволокнистых смесей целлодекстрина, кристаллических олигосахаридов и, наконец, глюкозы. Деградация до глюкозы, иногда смешанной с небольшими количествами других редуцирующих сахаров, была осуществлена в промышленности под названием процесса осахаривания или гидролиза древесины (глава XXI).[ …]

Из 100 кг вырабатываемой из древесины целлюлозы присоединением к ней воды можно получить 111 кг глюкозы. Еще до второй мировой войны глюкоза употреблялась в армиях при больших переходах войск, а теперь медицина широко применяет се для вливания в кровь в целях поддержания и восстановления сил больных.[ …]

Попутно отметим, что в составе клетчатки (целлюлозы) многочисленные молекулы глюкозы связаны иным образом, чем в крахмале, и эти связи не разрушаются аминолитическими ферментами, которые гидролизуют крахмал. В связи с этим травоядные животные в подавляющем большинстве могут переваривать клетчатку только с помощью симбиотических бактерий со специфическими функциями. Для этих целей у некоторых травоядных возникли физиологические адаптации пищеварительного тракта в виде специального отдела желудка — сычуги (требухи), в которой собственно и обитают симбиотические бактерии.[ …]

Концевое элементарное звено макромолекулы целлюлозы, содержащее восстанавливающую группу, можно рассматривать как молекулу глюкозы, в которой водород гидроксильной группы у С(4) замещен на остаток макромолекулы целлюлозы. С этой точки зрения щелочная деполимеризация целлюлозы протекает по тому же механизму, что и отщепление (3-алкоксикарбонила. Механизм этой реакции был предложен Небелом [4] и затем подтвержден при исследовании механизма щелочной деструкции других 4-О-за-мещенных производных глюкозы, таких, как 4-О-метил-О-глюкоза [7] и мальтоза [8]. Механизм деполимеризации целлюлозы был впервые установлен при изучении деструкции таких простых модельных соединений [9, 10]. Деполимеризация и стабилизация целлюлозы при щелочной деструкции протекает преимущественно по механизму, приведенному на стр. 322, и подтверждается выделением промежуточного соединения 3. Концевое элементарное звено превращается в основном в Б-глюкоизосахариновую кислоту. При высокой температуре состав растворимых продуктов становится очень сложным, увеличивается количество других кислот, особенно муравьиной [9, 10, 12]. Механизм образования муравьиной кислоты не ясен до настоящего времени, но возможно, что она получается, по крайней мере частично, при различных процессах деструкции промежуточного соединения 3 [11]. Состав продуктов реакции упрощается в присутствии иона кальция, который катализирует превращение соединения 3 в соединение 5 [11].[ …]

В условиях гидролиза происходит разложение целлюлозы и гемицеллюлоз с образованием через промежуточные соединения простейших сахаров — моноз (гидролизный сахар). Одновременно происходит и частичный распад моноз с образованием органических кислот, фурфурола и ряда других веществ. Продукты промышленных гидролизных производств, основанных на использовании отходов растительного непищевого сырья, представляют собой растворы моносахаридов (пентоз и гексоз, в том числе глюкозы), называемые гидролизатами, твердый остаток — гидролизный лигнин и летучие вещества (органические кислоты, спирты). Химический состав подвергаемых гидролизу отходов растительного сырья, а также способ осуществления процесса гидролиза определяют преобладание в гидролизном сахаре тех или иных моносахаридов.[ …]

Спурлин [21 ] предложил изучать простые эфиры целлюлозы различными методами гидролиза их до глюкозы и простых эфиров глюкозы, осуществляя фракционирование и идентификацию их с помощью хроматографии.[ …]

Пикте и Саразин [1] осуществили сухую перегонку целлюлозы в вакууме. Кроме газообразных и летучих продуктов, они иолу-чили маслообразный вязкий остаток, из которого выделили твердое вещество в количестве 45% от веса исходной целлюлозы. Авторы назвали это вещество левоглюкозаном (1) на основании характера его оптического вращения и способности быстро гидролизоваться до глюкозы.[ …]

Дополнительные подтверждения идентичности целлюлозы А. хуИпит и растительной целлюлозы были получены при исследовании их методом рентгеноскопии [5]. Целлюлозы мембран А. хуИпит, образованные из О-глюкозы, О-фруктозы, О-галактозы, глицерина и маннита, и хлопковая целлюлоза дают сходные рентгенограммы.[ …]

Крупные молекулы веществ, нерастворимых в воде (целлюлоза, крахмал, белки), превращаются вне клетки под влиянием гидролитических ферментов в низкомолекулярные соединения, хорошо растворимые в воде. Например, целлюлоза и крахмал превращаются в глюкозу, белки — в аминокислоты, пластмассы и смолы — в их мономерные компоненты, иначе говоря, полимеры, природные и синтетические, превращаются в мономеры.[ …]

Перенос Б-глюкозного остатка от нуклеозиддифосфат-О-глюкозы на глюколииид происходит вблизи мембраны или па мембране цитоплазмы, затем О-глюкоза, соединенная с липидным компонентом, мигрирует за пределы клетки. В этом процессе липидный компонент осуществляет транспортную функцию, делая возможным проникновение глюкозы из клетки во внешнюю сферу, где глюкоза иолимеризуется с образованием целлюлозы.[ …]

Одной из важнейших реакций с точки зрения состава целлюлозы является реакция, включающая в себя ацетолиз, при котором уксусный ангидрид играет такую же роль, как вода при гидролизе, и в то же время влияет на ацилирование фрагментов целлюлозы. Последний восстанавливает раствор Фелинга и гидролизуется кислотой с образованием двух молей глюкозы. Подобный гидролиз производится также эмульсином, что характеризует дисахарид, как ¡3-глюкозид.[ …]

Безводная фтористоводородная кислота растворяет целлюлозу и гидролизует ее до глюкозы. Эта реакция также используется для количественного определения лигнина. Впервые этот метод был предложен Клаттом [9], а затем модифицирован Вихертом [10].[ …]

Полученные им данные подтверждают, что в результате жизнедеятельности клеток A. xylinum происходит превращение экзогенного субстрата в целлюлозу и двуокись углерода, причем исходным веществом для синтеза целлюлозы, вероятно, является фосфат гексозы. Глязер [9] впервые осуществил биосинтез целлюлозы в бесклеточной системе из A. xylinum. Нерастворимый фермент, осажденный центрифугированием (lOOOOOg), катализировал перенос остатков D-глюкозы от УДФ-D-глюкозы, меченной изотопом 14С. В результате образовывался радиоактивный полисахарид, нерастворимый в воде и щелочи. Методом ферментативного гидролиза в присутствии целлюлазы Myrotheciurn verrucaria, а также методом частичного кислотного гидролиза и выделения целлобиозы, обладавшей постоянной радиоактивностью, было установлено, что синтезированный полисахарид является целлюлозой. Образованию нерастворимой целлюлозы способствовало добавление высокомолекулярных, растворимых целлодекстринов. Ферменты, ответственные за синтез целлюлозы, были отделены от ферментов, катализирующих образование УДФ-Б-глюкозы из a-D-глюкозо-1 -фосфата. Однако содержание в целлюлозе радиоактивной глюкозы составляло только 1—2% того количества, которое содержится в образующейся целлюлозе, когда субстратом является УДФ-0-глюкоза-14С. При использовании УДФ—глюкозы-иС в целлюлозе содержалось приблизительно такое же количество радиоактивной глюкозы, как и в целлюлозе, синтезировапиой Глязером. Барбер также установил, что донором D-глюкозы-НС при биосинтезе целлюлозы может служить и ТДФ-0-глюкоза-14С, но она менее активна, чем УДФ-0-глкжоза-14С. Целлюлоза не образовалась, когда в качестве субстрата применили другие нуклеотиды.[ …]

Нет хорошо выраженной границы между гемицеллюлозами и целлюлозой. Часть гемицеллюлоз, находясь в толще трудногидролизуемой целлюлозы, гидролизуется одновременно с ней. Аморфная фракция целлюлозы гидролизуется также легко, как и основная масса гемицеллюлоз. По этой причине при гидролизе гемицеллюлоз разбавленными кислотами часть глюкозы образуется из целлюлозы.[ …]

Производство пищевой или медицинской кристаллической глюкозы из одревесневших клеточных стенок растений основано на гидролизе содержащейся в них целлюлозы до глюкозы с последующим выделением ее из полученного гидролизата в кристаллическом виде.[ …]

Механизм щелочного распада макромолекул гемицеллюлоз, как и целлюлозы, еще недостаточно изучен. Предполагается, что одной из ведущих реакций этого процесса является постепенное изменение и отщепление (отслаивание) концевого редуцирующего остатка углеводной цепи. Схема этого процесса приведена на примере изменений концевого редуцирующего остатка глюкозы в макромолекуле целлюлозы [24].[ …]

При температуре выше точки плавления моносахаридов, таких, как глюкоза, происходит их поликонденсация с образованием большого числа олигомеров н полимеров [124—128]. Добавки неорганических веществ катализируют как реакцию поликонденсации, так и реакцию последующего разложения [125, 129]. Продукты поликонденсации являются основным источником выделяющихся при деструкции летучих веществ. При 300 °С целлюлоза разлагается, образуя минимум 56 различных соединений, основным из которых является 1,4: 1,3-диангидро-0-глюкопираноза [130]. Было высказано предположение, что термическое разложение целлюлозы до левоглюкозана протекает через промежуточное соединение — глюкозу.[ …]

Глюкоманнан из хвойной древесины содержит на три остатка маннозы один остаток глюкозы. При выходе еловой целлюлозы 47% (см. рис. 44) на 1 т древесины образуется 64 кг маннозы и одновременно должно образоваться около 16 кг глюкозы. Фактически в этих условиях глюкозы и галактозы находят около 27 кг. Если исключить из этого количества 7—9 кг галактозы, остается свободной глюкозы около 21 кг. На глюкозу из крахмала и целлюлозы остается около 5 кг. Не менее половины этого количества падает на крахмал. Это указывает на то, что целлюлоза в описанных условиях подвергается гидролизу в незначительных количествах.[ …]

Заслуживает внимания спектрофотометрический метод определения растворимости целлюлозы в щелочи [23, 2,4], особенно для целлюлоз с низкой растворимостью. Метод основан на определении ионов хрома с помощью спектрофотометра при длине волны около 600 ммк, с последующим расчетом по калибровочным кривым содержания фрадций, перешедших в раствор. Калибровочные кривые строят по простым сахарам, как правило, по глюкозе, либо по глюкозе и ксилозе. Спектрофотометрический метод имеет хорошую воспроизводимость; он относительно прост, быстр по выполнению и может применяться для очень маленьких образцов с сохранением достаточной точности.[ …]

Р- (1 -> 3)-глюкана на эту затравку переносится, по-впдимому, большое число остатков глюкозы. Это было установлено при синтезе полисахарида из УДФ-О-глюкозы. В полученном полисахариде было приблизительно в 10 раз больше глюкозы, чем в исходном полисахариде, содержавшем затравку [19]. При синтезе р- (1 ->4)-глюкана, например целлюлозы, к затравке присоединяется, очевидно, гораздо меньшее число глюкозных остатков [20]. Эти данные согласуются с предположением, что ГДФ-О-глюкоза является наиболее важным нуклеотидом — предшественником полимера глюкозы, в котором элементарные звенья соединены р-(1 -> 4)-глюкозидными связями, т. е. целлюлозы. Как было указано выше, в результате гидролиза целлюлозы, выделенной из растительных тканей, наряду с основным продуктом—глюкозой — были получены и другие моносахариды. Однако накопленные к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что основные фракции целлюлозы всех высших растений по составу идентичны хлопковой целлюлозе.[ …]

Вторым условием организации глюкозного производства является проведение гидролиза целлюлозы в условиях, обеспечивающих минимальный распад глюкозы с тем, чтобы продукты ее распада (левулиновая и муравьиная кислота, оксиметилфурфу-рол и гуминовые вещества) не загрязняли раствор.[ …]

Отщепление гидразиновых групп под действием окислителей дало возможность получить смешанный полисахарид, содержащий элементарные звенья глюкозы и 6-дезоксиглюкозы.[ …]

Изучение процессов включения в состав полисахаридов и последующего выделения из них радиоактивной глюкозы или сахарозы, протекающих в тканях корней пшеницы, также подтвердило [38] обратимость биосинтеза целлюлозы и присутствие в клетках корней активной целлюлазы (или целлюлаз), вызывающей деструкцию микрофибрилл после их образования. Эти данные опровергают ранее установившийся взгляд на целлюлозу, как на вещество инертное в процессах метаболизма. Полученные этими исследователями данные не позволяют, однако, сделать каких-либо других выводов, поскольку «не имеется достаточного количества сведений для объяснения механизма обмена».[ …]

Результаты исследовании, описанные в литературе, вкратце сводятся к следующему: при термической деструкции целлюлозы в интервале температур от 150 до 250 °С образуются промежуточные соединения, которые отличаются от целлюлозы по дальнейшему поведению при повышенных температурах и дают при нагревании больше кокса и меньше (или совсем не дают) левоглюкозана [24, 49]. Нагревание при различных температурах приводит к различным соотношениям летучих продуктов [18, 23] и разным отношениям ангидросахаров к остатку [140, 143] (обычно при изменении температуры изменяется лишь скорость реакции). Кроме того, различные значения скорости и энергии активации используют при исследовании процесса термического разложения при различных температурах и стадиях деструкции [23, 24, 99]. Наконец результаты исследований термодеструкции модельных соединений, таких, как глюкоза [131] и левоглюкозан [7, 18], показывают, что эти вещества не являются единственными промежуточными соединениями, образующимися при пиролизе целлюлозы.[ …]

Образующийся при этом продукт реакции представляет собой не гидратцеллюлозу, а смешанный полисахарид, содержащий элементарные звенья глюкозы и 3,6-ангидроглкжозы.[ …]

В последнее время была показана возможность синтеза полисахарида, содержащего тиольные группы у вторичных углеродных атомов, при взаимодействии 2,3-ангидропропзводных целлюлозы (см. ниже) с раствором сероводорода в метаноле [62].[ …]

В воде соединения брома являются гораздо более сильными окислителями, чем аналогичные соединения хлора, но последние представляют собой более активные галогенирующие агенты. Например, окисление целлюлозы бромноватистой кислотой происходит более быстро, чем хлорноватистой [33]. Окисление глюкозы в гликолевую кислоту с бромноватистой кислотой происходит в 1360 раз быстрее, чем с хлорноватистой [34]. Вследствие того, что эффективные окислительные потенциалы у бромных систем ниже, чем у аналогичных хлорных систем, относительная окислительная сила этих галогенидных соединений, измеренная их окислительными потенциалами, не является верным показателем их химической активности [35]. Аномальное поведение, когда соединения брома неожиданно дают более высокие скорости окисления, показывает, что на скорость окисления сильнее влияют такие факторы, как механизмы реакций, сила связей и стерические препятствия, чем окислительные потенциалы.[ …]

Четыре хорошо разрешенные полосы характерны для ОН-групп в упорядоченных, кристаллических областях. Это видно из сравнения полос, приведенных на рис. 1.39 со спектрами ряда кристаллических сахаров, от глюкозы до целлопентаозы (рис. 1.40). Четыре полосы целлопентаозы идентичны по частоте и характеру полосам целлюлозы [6]. Эти сахара полностью кристал-личны, и по данным рентгеноструктурного анализа элементарная ячейка и кристаллическая структура целлопентаозы такие же, как и у кристаллитов целлюлозы II, регенерированной из раствора ксантогената целлюлозы.[ …]

Углеводы являются важнейшим источником энергии в организме, которая освобождается в результате окислительно-восстановительных реакций. Установлено, что окисление 1 г углевода сопровождается образованием энергии в количестве 4,2 ккал. Целлюлоза не переваривается в желудочно-кишечном тракте позвоночных из-за отсутствия гидролизующего фермента. Она переваривается лишь в организме жвачных животных (крупный и мелкий рогатый скот, верблюды, жирафы и другие). Что касается крахмала и гликогена, то в желудочно-кишечном тракте млекопитающих они легко расщепляются ферментами-амилазами. Гликоген в же-лудочно-кишечном тракте расщепляется до глюкозы и некоторого количества мальтозы, но в клетках животных он расщепляется гликогенфосфорилазой с образованием глюкозо-1-фосфата. Наконец, углеводы служат своеобразным питательным резервом клеток, запасаясь в них в виде гликогена в клетках животных и крахмала в клетках растений.[ …]

Здесь Д 1800), но в реальном процессе — множество различных органических веществ, включающих и другие химические элементы. Их окисление дает энергию для различных физиологических и биохимических процессов. Количества поглощенной и выделенной энергии в описываемой реакции равны: Д(7, = ДНе » 478 кДж/моль. Общий множитель п определяет масштаб преобразований вещества и энергии в экосистеме. Прямая реакция полностью, а обратная на 80—90% обеспечиваются растениями. Остальное количество органического вещества потребляется гетеротрофными организмами — животными, грибами, бактериями — и расходуется в процессе их дыхания.[ …]

По предложенному Хегглундом [111] методу требуется образец в 1 г и только трехминутное .кипячение, в то время как по другому методу [112] при окончательном титровании вместо перманганата используется стандартный сульфат церия. Основательно изученный [113] метод Швальбе-Бреди удобен для определения медных чисел порядка 0,05 и менее, характерных для немодифицированной или очень незначительно модифицированной целлюлозы [13]. Медное число для глюкозы равно 300 [1], кипячение длится три часа; раствор содержит сульфат меди, карбонат и бикарбонат натрия. Когда все детали эксперимента строго стандартизируются, каждая модификация метода дает почти точно воспроизводимые результаты. Исключением являются некоторые гидроцеллюлозы, которые восстанавливаются очень сильно, что исключает возможность применения данного метода [ 117 . Различная техника определения дает медные числа, которые не только в некоторой степени отличаются друг от друга, но и не строго пропорциональны числу присутствующих редуцирующих групп [118]. Поэтому всегда должен быть точно указан тот или иной индивидуальный метод, который следует применять в данном случае для определения медных чисел.[ …]

Растительное сырье измельчают, смачивают разбавленными кислотами и нагревают острым паром до температуры 140—180°. В результате такой обработки пентозаны гидролизуются до пентоз, которые затем дегидратируются до фурфурола. Последний отгоняется с водяным паром и выделяется в чистом виде по описанной выше схеме. Твердый остаток растительного сырья, состоящий из лигнина и большой части целлюлозы (целлолигнин), подвергается гидролизу разбавленной серной кислотой, а образующийся гидролизат, состоящий главным образом из глюкозы, может быть использован, например, для производства кормовых дрожжей. Целлолигнин может быть использован также в виде сырья для производства волокнистых плит, древесного угля, активного угля, глюкозы или как топливо.[ …]

ru-ecology.info

Целлюлоза соотношение с глюкозой — Справочник химика 21

    Индивидуальные молекулы нативной целлюлозы могут содержать 3000 или более остатков глюкозы. Можно считать, что все они связаны Р-1,4 -свя- шмн, хотя время от времени и раздаются голоса о том, что в цепи имеется несколько слабых связей. Возможно, что эти так называемые слабые связи I действительности зависят от окисления, которое может воздействовать на длинную молекулу различными способами, вызывая химическую неустойчивость. Много спорили по поводу относительных соотношений кристаллических и аморфных областей в целлюлозах различного происхождения. Были применены методы, основанные на предпочтительном гидролизе или окислении тех аморфных областей, которые кажутся более доступными. Пытались осуществить это также действием органических реагентов, а также путем количественного изучения абсорбции и десорбции водяных паров. Однако остается еще много нерешенных вопросов, относительно которых пока не пришли к соглашению. Неожиданной трудностью является то, что химическое воздействие на аморфную область часто оканчивается кристаллизацией окружающего участка. Очевидно все же, что аморфные и кристаллические области существуют и что длинная нитевидная молекула может быть кристаллической в одной части цени и аморфной — в другой. [c.163]

    СООТНОШЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗА—ГЛЮКОЗА [c.106]

    Углеводы представляют собой соединения, в которых, атомы углеро,-да, водорода и кислорода находятся в соотношении 1 2 1. Следовательно, углеводы имеют общую эмпирическую формулу (СНоО) ., Основную массу углеводов клетки составляют полисахариды, представляющие собой длинные цепи, построенные из сотен связанных друг с другом молекул сахара. Так, например, крахмал и целлюлоза—это длинные цепи связанных друг с другом молекул глюкозы. [c.37]

    Кроме того, углеводы принимают активное участие во многих процессах жизнедеятельности. Углеводсодержащие соединения служат маркерами для узнавания молекулами и клетками друг друга, обеспечивая антигенную специфичность внутренних сред организма (см. главу 18). Целлюлоза, не перевариваясь в желудочно-кишечном тракте животных, вызывает механическое раздражение кишечника и в результате способствует его перистальтике, улучшая тем самым пищеварение. Углеводы — источники энергии, необходимой для нормальной работы нервной системы. Например, ткань головного мозга в качестве энергетического материала использует преимущественно глюкозу (в количественном соотношении примерно в 2 раза больше, чем мышечная ткань, и в 3 раза больше, чем почки). От углеводов в определенной степени зависит нормальная деятельность поджелудочной железы и надпочечников. Некоторые углеводсодержащие биополимеры являются рецепторами для связывания различных токсинов, бактериальных клеток, вирусов, гормонов. Углеводы выполняют также функцию запасных питательных веществ они способны откладываться в организме в виде полисахаридов — гликогена (у чело- [c.232]

    В последовательных экстрактах этого материала [48] растворами щелочей соотношение глюкозы и ксилозы в отдельных фракциях составляет 1 (1,9—2,5), а в нерастворимом в щелочи остатке — 1 (0,7—1,7). Это позволяет думать, что ксилоглюкан существует по меньшей мере в двух формах тесно связанной с целлюлозой и более растворимой, не имеющей связи с целлюлозой. Соотношение между этими формами в первичной стенке тканевой культуры роз составляет 1 1. [c.31]

    Для изучения взаимодействия активных красителей с углеводами, независимо от специфических условий реакции красителя с волокном, разные авторы [47—50] провели ряд экспериментов на моделях целлюлозы, т. е. с растворимыми полиатомными спир-тами, сахарами и крахмалом. Чаще всего в качестве модельных соединений применяют сорбит, маннит и гликозиды, у которых соотношение первичных и вторичных ОН-групп такое же, как в целлюлозе. D-глюкоза и целлобиоза содержат по одной дополнительной глюкозидной гидроксильной группе, которая у целлюлозы отсутствует или имеется в весьма незначительном количестве в концевой группе. Поэтому BayijrapTe [51] избрал в качестве моделей а-метилглюкозид, содержащий только одну первичную и три вторичные ОН-группы, и а-метил-О-изорамнозид, у которого в положении 6 нет ОН-группы. При проведении этих исследований он использовал также глюконовую и сахарную кислоты. Продукты реакции хлортриазиновых и акриламидных красителей со всеми модельными сахаридами подвергались хроматографическому анализу, результаты которого показали, что и первичные и вторичные гидроксильные группы углеводов способны вступать в реакцию с активными красителями. Единственным соединением, не всту—яившим в реакцию с красителем, оказалась сахарная кислота (см. также [52]). На основании этих данных было сделано заключение, что с вторичными гидроксильными группами реакция не проходит [46]. Инертность альгинатов натрия по отношению к активным красителям имеет большое практическое значение, так как благодаря этому их можно применять в качестве загустителей в процессах печатания и для крашения на плюсовках. Инертность альгинатов объясняют тем, что отрицательный заряд карбоксильного аниона препятствует адсорбции анионов красителя 53  [c.248]

    Древесная кора обычно состоит из двух слоев внутреннего живого, называемого лубом, и наружного мертвого, называемого коркой. По химическому составу они различны. В табл. 38 приведен химический состав луба и корки наиболее распространенных древесных пород. Оба слоя коры резко отличаются от древесины высоким содержанием веществ, экстрагируемых водой, относительно низким содержанием легко- и трудногидролизуемых полисахаридов и целлюлозы [156]. Гидролизаты легкогидролизуемых полисахаридов древесной коры, как и гидролизаты соответствующей древесины, содержат D-галактозу, D-маннозу, D-глюкозу, L-арабинозу, D-ксилозу и уроновые кислоты, но в других соотношениях. Характерным для коры ели и луба сосны является присутствие в их гидролизатах (табл. 38) значительных количеств D-глюкозы и L-арабинозы. Отличительная особенность древесной коры— высокое содержание в ней дубильных веществ, а также наличие в корке воскообразного вещества—суберина [157, 158]. При гидролизе древесной коры большинство дубильных веществ разрушается с образованием нерастворимых в воде продуктов конденсации— флобафенов. Суберин при гидролизе коры остается в лигнине практически не изменным. К легкогидролизуемым полисахаридам древесной коры относятся гемицеллюлозы, крахмал и пектиновые вещества. Содержание гемицеллюлоз, в коре колеблется от 4 до 15%, крахмала, в зависимости от времени года, от О до 6%. В лубе хвойных древесных пород нерастворимого в теплой воде протопектина содержится от 15 до 25%, в лубе лиственных пород — от 5 до 11%. [c.234]

    Аналогичные рассуждения могут быть сделаны и для монозаме-щенных гексофураноз, дизамещенных гексоз, для пентоз и т. д., причем продукты расщепления обычно различны для разных типов связей. Поэтому анализ продуктов расщепления по Смиту во многих случаях помогает определить размер цикла и положение заместителей в данном моносахариде. Так, например, при расщеплении по Смиту целлюлозы главными продуктами реакции являются эритрит и гликолевый альдегид незначительные количества глицерина, образуемого концевыми группами, свидетельствуют о линейном строении полисахарида. Интересно, что даже при многократных обработках окислителем остается неразрушенным один из 500—1000 остатков глюкозы одним из возможных объяснений этого факта является предположение о существовании в молекуле очень незначительного процента 1 — -З-связей. При аналогичной обработке ами-лопектина глицерин и эритрит образуются в соотношении примерно 1 15, и, следовательно, в амилопектине один концевой моносахарид или, что то же самое, одно разветвление приходится в среднем на каждые 15 моносахаридных звеньев. Образование эритрита как из моно-, так и из дизамещенных глюкопираноз свидетельствует о наличии 1 4-связей в цепях и 1 6-связей в точках разветвления последний вывод может быть подтвержден метилированием полигидроксильного производного .,  [c.500]

    Возможно, что р-(13)-глюкан является промежуточным продуктом в биосинтезе целлюлозы, по крайней мере, хлопковой. Глюканы, состоящие из звеньев глюкозы, соединенных гликозидными связями р-(1 — 3) и р-(1 4) в соотношении от [c.99]

    Продукты деструкции идентифицировали методом бумажной 1 параллельно — методом газожидкостной хроматографии, преобразовав их предварительно в ацетаты иолиолов. Установлено, что в состав метилированного АКГ входят остатки 2,3,5-три-0-метил-1-арабинозы, 2,3,4-три-0-метил- )-ксилозы, 3,4-ди-О-метил-Л-ксилозы, 2,3,4,6-тетра-0-метил-1)-глюкозы, 2,3,6-три-О-ме-тил-Д-глюкозы, 2,3-ди-0-метил-0-глюкозы, 3-моно-0-метил- )-кси-лозы при молярном их соотношении 8 10 10 1 24 14 6. Результаты метилирования указывают на разветвленный характер построения макромолекулы АКГ. Ее основная цеиь сформирована из остатков Ь-глюкозы, соединенных связью р-(1—>-4), и, следовательно, аналогична строению целлюлозы. Каждый третий или четвертый остаток глюкозы несет ответвление по С-6. Боковые цепи, сформированы из остатков ксилопираноз и арабинофураноз, связанных (1—>-2)-гликозидными связами. Следовательно. АКГ содержит следующие фрагменты  [c.120]

    Особый интерес вызывает синтез внеклеточного полимера культурами Z. ramigera. По мнению некоторых авторов [356, 357], капсульный полимер напоминает целлюлозу. Тезука Ясухико [533] считает его мукополисахаридом, состоящим из двух аминосахаров N-ацетилглюкозамина и N-ацетилфукозамина (в соотношении 1 2). Полимер образуется из глюкозы, фрукто- [c.125]

    При рассмотрении результатов анализа (см. табл. 15) видно, что белки отличаются от других природных макромолекулярных соединений, нанример от целлюлозы или крахмала, большим числом различных единиц, входяш их в состав макромолекул (20 аминокислот вместо только одного моносахарида —глюкозы). Кроме того, белки содержат различные аминокислоты в определенных соотношениях. Некоторые белки содержат большое количество определенных аминокислот так, например, коллаген богат гликоколем, пролином и оксипролином, кератин — цистеином и оксикислотами, глиадин пшеницы — глутаминовой кислотой, а салъмин — белок из спермы рыб — состоит почти исключительно из аргинина и не содержит кислотных групп. [c.424]

    Глюкоза, как и построенная из остатков глюкозы целлюлоза и ряд других весьма распространенных в растительном и животном мире соединений, принадлежит к обширной группе органических соединений, называемых углеводами. Названы они так потому, что состоят из углерода, водорода и кислорода, причем последние два элемента находятся в таком же соотношении, как и в воде, т. е. на два атома водорода приходится один атом кислорода, так что состав этих соединений можно выразить общей формулой С Нз 0 или С (НаО) 2. Так, состав виноградного сахара (глюкозы) С(.Н1.,08 можно написать в виде Се(Н20)д, состав свекловичного или тростникового сахара (сахарозы) J2h320l == Чг(НгО)и, состав целлюлозы (СвНщОз),, =[Се(Н20)б] и т. д. [c.16]

    Наконец, целесообразно упомянуть о гелеобразных системах, образующихся при пропитывании асимметричных микрочастиц полимеров смачивающей, но не растворяющей жидкостью. Этот случай следует рассмотреть на примере целлюлозных гелей, полученных Баттиста (8, 9]. При умеренном гидролизе природной целлюлозы образуются анизометрические частицы, которые, как полагают, являются наиболее совершенными кристаллическими образованиями. Аморфная матрица подвергается гидролизу (до глюкозы) с большей скоростью, чем кристаллиты, размещенные в ней. Размеры анизометрических частиц по эффективному диаметру менее 50 мкм при соотношении осей 1 5—1 25. Водная суспензия, содержащая 12—15 вес. % таких частиц, обладает многими свойствами гелей (относительно высокая обратимая деформация, наличие определенного предела сдвига, ниже которого отсутствует обратимая деформация). В этом отношении такие суспензии близки к гелям неорганических коллоидов. Аналогичные системы могут быть получены при частичном распаде других кристаллизующихся полимеров, например при регулируемом окислении полиолефинов, гидролизе полиамидов и т. п. [c.31]

    Исследовался электрофорез на бумаге моногидроксиазокраси-телей (АгЫНг— Г-кислота) [135]. Длину перемещения каждого красителя (11) сравнивали с перемещением незамещенного, выбранного в качестве стандарта красителя ( Уо) и вычисляли относительную подвижность и/ио. Влияние электроосмотического эффекта на подвижность этих красителей устраняли, используя ксилозу, глюкозу и целлобиозу в качестве нейтральных эталонов. Влияние адсорбции определяли, учитывая соотношение Эдварда [136] для предельной подвижности органических ионов в воде при 25 °С. Вычисленные и экспериментальные значения относительной подвижности оказались существенно различными. Эти отклонения были объяснены влиянием адсорбции кислотных красителей на целлюлозе и они оказались приблизительно пропорциональными разнице стандартного сродства к целлюлозному волокну исследуемого и эталонного красителей. Это соотношение сохранялось также в ряду азокрасителей на основе Р-кислоты (ЛгЫНг- -Р-кислота). Такие адсорбционные эффекты указывают на существование неэлектростатического взаимодействия при крашении кислотными красителями. [c.99]

    Нитроцеллюлозное волокно, первое синтетическое волокно, было получено в 1884 г., в настоящее время оно не имеет применения. Оно получалось при выпаривании спиртовоэфирного раствора нитрата целлюлозы с последующим денитрованием волокна с помощью раствора сульфида аммония. Волокно Бемберга представляет собой продукт осаждения целлюлозы, растворенной в аммиачном растворе гидрата окиси меди (реактиве Швейцера). В качестве коагулирующих агентов с успехом применяются вода, щелочная глюкоза и слабая серная кислота. Применяемая техника прядения с вытягиванием состоит в том, что пластическое волокно, выходящее из фильеры с относительно большими отверстиями, вытягивается так, ЧТО становится более длинным и более тонким. В процессе получения вискозы алкали-целлюлоза (I), получающаяся при действии раствора щелочи (концентрации, необходимой для мерсеризации) на отбельную сульфитную массу, разрушается и обрабатывается сероуглеродом с образованием желатинообразного окрашенного в оранжевый цвет ксантогената целлюлозы (II). Полученный коллоидный раствор вискозы в разбавленной щелочи в процессе созревания или старения претерпевает сложные реакции, при которых соотношение между углеводом и серой возрастает, как в (III) и в (IV) [c.299]

    Образование циклических или открытых структур в процессе биохимического синтеза определяется, по мнению Стрепихеева, соотношением скоростей внутримолекулярного и межмолекулярного взаимодействия функциональных групп молекул -глюкозы. При действии различных реагентов на препараты целлюлозы может осуществляться взаимный переход обоих типов структур. [c.20]

    В последнее время опубликована работав которой авторы пытались показать, что вторичные гидроксильные группы, находящиеся у 2-го атома углерода элементарного звена (т. е. в а-положении к глюкозидной связи), легче реагируют со щелочью, чем гидроксильные группы у 3-го и 6-го атомов углерода. Для доказательства были проведены следующие опыты. Препарат щелочной целлюлозы обрабатывался иодистым метилом, затем метил-целлюлоза подвергалась метанолизу, а полученные монозы превращались в соответствующие диэтилтиоацетали. При помощи хроматографического метода выделялся кристаллический диэтил-тиоацеталь 2-метилглюкозы, что доказывает наличие 2-метил-глюкозы в продуктах метанолиза. Эти данные не являются, однако, вполне убедительными, так как в указанной работе не были определены количества образующейся 2-метилглюкозы и получаемых 3-метил- и 6-метилглюкозы. Поэтому установить соотношение между числом реагирующих со щелочью гидроксильных групп в положениях 2, 3 и 6 на основании результатов этой работы не представляется возможным. Дальнейшее изучение этого вопроса имеет большое значение как для количественной характеристики сравнительной реакционноспособности вторичных [c.173]

    Более существенная причина различий между целлюлозой и крахмалом выяснилась тогда, когда их подвергли исследованию по методу концевых групп. Один из вариантов этого метода заключался вследующем. Исследуемое вещество подвергали исчерпывающему метилированию, превращая все свободные гидроксилы в ОСНз-группы, а затем проводили гидролиз концентрированной соляной кислотой при низкой температуре. В этих условиях метоксигруппы не затрагиваются, молекула же полисахарида расщепляется на составляющие ее моносахариды. Из целлюлозы и крахмала получают таким образом метиловые эфиры глюкозы. При этом глюкозные остатки, находившиеся в конце цепи полисахарида и имевшие четыре свободных гидроксила, превращались в тетраметил глюкозу, глюкозные остатки в середине цепи полисахарида давали триметилглюкозу. Определяя соотношение между количеством получившихся три- и тетраметилглюкозы, можно сделать вывод, какое число внутренних звеньев приходится на [c.463]

chem21.info

Глюкоза — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

ru.wikipedia.org

Целлюлоза — Википедия РУ

Целлюлоза — белое твёрдое, стойкое вещество, не разрушается при нагревании (до 200 °C). Является горючим веществом, температура воспламенения — 275 °С, температура самовоспламенения — 420 °С (хлопковая целлюлоза). В 2016 году экспериментально показано плавление целлюлозы при 467 °C.^[2]

Нерастворима в воде, слабых кислотах и большинстве органических растворителей. Однако, благодаря большому числу гидроксильных групп является гидрофильной (краевой угол смачивания составляет 20 — 30 градусов).^[3]

Целлюлоза не имеет вкуса и запаха. Зарегистрирована в качестве пищевой добавки E460.

Целлюлоза подвергается биодеградации при участии многих микроорганизмов.

Промышленным методом целлюлозу получают методом варки щепы на целлюлозных заводах, входящих в промышленные комплексы (комбинаты). По типу применяемых реагентов различают следующие способы варки целлюлозы:

• Кислые:
• Щелочные:
  • Натронный. Используется раствор гидроксида натрия. Натронным способом можно получать целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений. Преимущество данного метода — отсутствие неприятного запаха соединений серы, недостатки — высокая стоимость получаемой целлюлозы.
  • Сульфатный. Наиболее распространённый метод на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия, и называемый белым щёлоком. Своё название метод получил от сульфата натрия, из которого на целлюлозных комбинатах получают сульфид для белого щёлока. Метод пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья. Недостатком его является выделения большого количества дурно пахнущих сернистых соединений: метилмеркаптана, диметилсульфида и др. в результате побочных реакций.

Получаемая после варки техническая целлюлоза содержит различные примеси: лигнин, гемицеллюлозы. Если целлюлоза предназначена для химической переработки (например, для получения искусственных волокон), то она подвергается облагораживанию — обработке холодным или горячим раствором щелочи для удаления гемицеллюлоз.

Для удаления остаточного лигнина и придания целлюлозе белизны проводится её отбелка. Традиционная для XX века хлорная отбелка включала в себя две ступени:

• обработка хлором — для разрушения макромолекул лигнина;
• обработка щелочью — для экстракции образовавшихся продуктов разрушения лигнина.

С 1970-х годов в практику вошла также отбелка озоном. В начале 1980-х годов появились сведения об образовании в процессе хлорной отбелки чрезвычайно опасных веществ — диоксинов. Это привело к необходимости замены хлора на другие реагенты. В настоящее время технологии отбелки подразделяются на:

Целлюлоза является одним из основных компонентов клеточных стенок растений, хотя её содержание в различных клетках или даже частях стенки одной клетки сильно варьирует. Так, например, стенки клеток эндосперма злаков содержат всего около 2 % целлюлозы, в то же время хлопковые волокна, окружающие семена хлопчатника, состоят из целлюлозы более чем на 90 %. Клеточные стенки в области кончика удлинённых клеток, характеризующихся полярным ростом (пыльцевая трубка, корневой волосок), практически не содержат целлюлозы и состоят в основном из пектинов, в то время как базальные части этих клеток содержат значительные количества целлюлозы. Кроме того, содержание целлюлозы в клеточной стенке изменяется в ходе онтогенеза, обычно вторичные клеточные стенки содержат больше целлюлозы, чем первичные.

Организация и функция в клеточных стенках

Отдельные макромолекулы целлюлозы включают от 2 до 25 тысяч остатков D-глюкозы. Целлюлоза в клеточных стенках организована в микрофибриллы, представляющие собой паракристаллические ансамбли из нескольких отдельных макромолекул (у сосудистых растений около 36)^[6], связанных между собой водородными связями и силами Ван-дер-Ваальса.

Макромолекулы, находящиеся в одной плоскости и связанные между собой водородными связями, формируют лист в пределах микрофибриллы. Между собой листы макромолекул также связаны большим числом водородных связей. Хотя водородные связи довольно слабые, благодаря их большому количеству микрофибриллы целлюлозы обладают высокой механической прочностью и устойчивостью к действию ферментов.

Индивидуальные макромолекулы в микрофибрилле начинаются и заканчиваются в разных местах, поэтому длина микрофибриллы превышает длину отдельных макромолекул целлюлозы. Следует отметить, что макромолекулы в микрофибрилле ориентированы одинаково, то есть редуцирующие концы (концы со свободной, аномерной OH-группой при атоме C¹) расположены с одной стороны.

Современные модели организации микрофибрилл целлюлозы предполагают, что в центральной области она имеет высокоорганизованную структуру, а к периферии расположение макромолекул становится более хаотичным. Так, в центре микрофибриллы высших растений располагается ядро из 24 молекул. Ещё 12 молекул расположены по периферии фибриллы. Теоретически диаметр такой микрофибриллы составляет 3.8 нм, однако, данные рентгеноструктурного анализа показывают, что это значение несколько меньше — 3.3 нм, что соответствуют 24 молекулам.^[6] По-другим оценкам размеры фибрилл значительно больше: 5 — 9 нм в поперечном сечении (более 50 отдельных макромолекул).^[7]

Между собой микрофибриллы связаны сшивочными гликанами (гемицеллюлозы) и, в меньшей степени, пектинами. Целлюлозные микрофибриллы, связанные сшивочными гликанами, формируют трёхмерную сеть, погружённую в гелеобразный матрикс из пектинов и обеспечивающую высокую прочность клеточных стенок.

Во вторичных клеточных стенках микрофибриллы могут быть ассоциированы в пучки, которые называют макрофибриллами. Подобная организация дополнительно увеличивает прочность клеточной стенки.

Биосинтез

Образование макромолекул целлюлозы клеточных стенок высших растений катализирует мультисубъединичный мембранный целлюлозосинтазный комплекс, расположенный на конце удлиняющихся микрофибрилл. Полный комплекс целлюлозосинтазы состоит из каталитической, поровой и кристаллизационной субъединиц. Каталитическая субъединица целлюлозосинтазы кодируется мультигенным семейством CesA (cellulose synthase A), которое входит в суперсемейство Csl (cellulose synthase-like), включающее также гены CslA, CslF, CslH и CslC, ответственные за синтез других полисахаридов.

При изучении поверхности плазмалеммы растительных клеток методом замораживания-скалывания в основании целлюлозных микрофибрилл можно наблюдать так называемые розетки или терминальные комплексы размером около 30 нм и состоящие из 6 субъединиц. Каждая такая субъединица розетки является в свою очередь суперкомплексом, образованным из 6 целлюлозосинтаз. Таким образом, в результате работы подобной розетки формируется микрофибрилла, содержащая на поперечном срезе около 36 макромолекул целлюлозы. У некоторых водорослей суперкомплексы синтеза целлюлозы организованы линейно.

Интересно, что роль затравки для начала синтеза целлюлозы играет гликозилированный ситостерин. Непосредственным субстратом для синтеза целлюлозы является UDP-глюкоза. За образование UDP-глюкозы отвечает сахарозосинтаза, ассоциированная с целлюлозосинтазой и осуществляющая реакцию:

Сахароза + UDP ⇌{\displaystyle \rightleftharpoons }  UDP-глюкоза + D-фруктоза

Кроме того, UDP-глюкоза, может образовываться из пула гексозофосфатов в результате работы УДФ-глюкозопирофосфорилазы:

Глюкозо-1-фосфат + UTP ⇌{\displaystyle \rightleftharpoons }  UDP-глюкоза + PP_i

Направление синтеза микрофибрилл целлюлозы обеспечивается за счёт движения целлюлозосинтазных комплексов по микротрубочкам, прилежащим со внутренней стороны к плазмалемме. У модельного растения резуховидка Таля обнаружен белок CSI1, отвечающий за закрепление и движение целлюлозосинтазных комплексов по кортикальным микротрубочкам.

У млекопитающих (как и большинства других животных) нет ферментов, способных расщеплять целлюлозу. Однако многие травоядные животные (например, жвачные) имеют в пищеварительном тракте бактерии-симбионты, которые расщепляют и помогают хозяевам усваивать этот полисахарид. Расщепление целлюлозы связано с действием в расщепляющих организмах фермента целлюлазы. Бактерии, расщепляющие целлюлозу, называемые целлюлозоразрушающими (англ. cellulolytic bacteria), это часто актинобактерии рода Cellulomonas, являющиеся факультативными анаэробами^[8][9], аэробные бактерии рода Cellvibrio^[10]. Однако, например, для бумажных книг они представляют опасность только при их намокании, когда кожа и клей начинают разрушаться гнилостными бактериями, а бумага и ткани — целлюлозоразрушающими^[11]. Очень опасны для бумажных книг плесневые грибы, разрушающие целлюлозу. За три месяца они могут разрушить 10—60 % волокон бумаги, благоприятные условия для их развития — влага и воздух повышенной влажности, наиболее благоприятная температура — от 22 до 27 градусов Цельсия, они могут распространяться от поражённых ими книг на другие^[11]. Активно расщепляющие целлюлозу плесневые грибы — это, например, Chaetomium globosum, Stachybotrys echinata^[12].

http-wikipediya.ru

Глюкоза из целлюлозы

premier-pdc.narod.ru