Строение целлюлозы и крахмала: Ошибка 403 — доступ запрещён

Химия — 11

Деятельность •

Свойства и строение целлюлозы. На основе структурных единиц целлюлозы и крахмала заполните таблицу.

	Целлюлоза	Крахмал
Форма остатка глюкозы в их составе. (α/β)
Используется как продукт питания. (+/-)
Растворимость в холодной воде. (+/-)
Макромолекулы образуют волокна. (+/-)
Состоит только из неразветвленных макромолекул. (+/-)
Молекулярная формула с указанием числа -ОН групп в структурной единице.

Обсудите: — Чем обусловлены отличительные особенности целлюлозы по отношению к крахмалу?

Целлюлоза [(C₆H₁₀O₅)_n], по сравнению с крахмалом, более распространенный углевод. Она образует стенки всех растительных клеток; в древесине содержится около 50%, а в волокнах хлопка и фильтровальной бумаге — порядка 98% целлюлозы.

Получение. Целлюлозу выделяют из хлопка, древесины, тростника и др. Из древесины ее выделяют, в основном,

сульфитным способом: измельченная древесина под давлением и в щелочной среде нагревается с раствором гидросульфита кальция Ca(HSO₃)₂. При этом все вещества, имеющиеся в древесине, кроме самой целлюлозы, переходят в раствор. Раствор фильтруют, а отделившуюся целлюлозу высушивают.

Строение. Целлюлоза, как и крахмал, — природный полимер состава (C₆H₁₀O₅)_n. Однако они имеют ряд различий. Так, средняя относительная молекулярная масса целлюлозы больше молекулярной массы крахмала и достигает значения в несколько миллионов. В отличие от крахмала, макромолекулы целлюлозы имеют только неразветвленное строение. По этой причине макромолекулы целлюлозы, располагаясь в одном направлении, образуют волокна (льна, хлопка и др.)

(a).

Наконец, макромолекулы целлюлозы состоят не из остатков α-глюкозы, как в крахмале, а из остатков β-глюкозы. Поэтому образование макромолекулы целлюлозы можно представить следующим образом:

(b) образование целлюлозы поликонденсацией β-глюкозы

«Применение крахмала и целлюлозы» | Образовательная социальная сеть

Слайд 1

«Применение крахмала и целлюлозы» Работу выполнила ученица гимназии №343 Иванова Мария

Слайд 2

Полисахариды: крахмал, целлюлоза Полисахариды являются высокомолекулярными соединениями, содержащими сотни и тысячи остатков моносахаридов. Общим для строения полисахаридов является то, что остатки моносахаридов связываются за счет полуацетального гидроксила одной молекулы и спиртового гидроксила другой и т.д. Каждый остаток моносахарида связан с соседними остатками гликозидными связями. Остатки моносахаридов, входящие в состав молекулы, могут быть одинаковыми или разными. Наибольшее значение из высших полисахаридов имеют крахмал, гликоген (животный крахмал), клетчатка (или целлюлоза). Все эти три полисахарида состоят из молекул глюкозы, по-разному соединенных друг с другом. Состав всех трех соединений можно выразить общей формулой: (С6Н10О5) n

Слайд 3

Крахмал.. Крахмал относится к полисахаридам. Молекулярная масса этого вещества точно не установлена, но известно, что очень велика (порядка 100000) и для разных образцов может быть различна. Поэтому формулу крахмала, как и других полисахаридов, изображают в виде (С6Н10О5) n . Для каждого полисахарида n имеет различные значения.

Слайд 4

Физические свойства! Крахмал представляет собой безвкусный порошок, нерастворимый в холодной воде. В горячей воде набухает, образуя клейстер. Крахмал широко распространен в природе. Он является для различных растений запасным питательным материалом и содержится в них в виде крахмальных зерен. Наиболее богато крахмалом зерно злаков: риса (до 86%), пшеницы (до 75%), кукурузы (до 72% ), а также клубни картофеля (до 24% ). В клубнях картофеля крахмальные зерна плавают в клеточном соке, а в злаках они плотно склеены белковым веществом клейковиной. Крахмал является одним из продуктов фотосинтеза.

Слайд 5

Получение Из растений извлекают крахмал, разрушая клетки и отмывая его водой. В промышленном масштабе его получают главным образом из клубней картофеля (в виде картофельной муки), а также из кукурузы.

Слайд 6

Применение Крахмал является основным углеводом пищи человека, он в больших количествах содержится в хлебе, крупах, картофеле, овощах. В значительных количествах крахмал перерабатывается на декстрины, патоку, глюкозу, которые используются в кондитерской промышленности. Крахмал используется как клеящее средство, применяется для отделки тканей, накрахмаливания белья. В медицине на основе крахмала готовят мази, присыпки и т.д.

Слайд 7

Целлюлоза Целлюлоза — еще более распространенный углевод, чем крахмал. Из него состоят в основном стенки растительных клеток. В древесине содержится до 60%, в вате и фильтровальной бумаге — до 90% целлюлозы.

Слайд 8

Состав и строение Состав целлюлозы, так же как и крахмала, выражают формулой (С6Н10О5) n . Значение n в некоторых видах целлюлозы достигает 10-12 тыс., а молекулярная масса доходит до нескольких миллионов. Молекулы ее имеют линейное (неразветвленное) строение, вследствие чего целлюлоза легко образует волокна. Молекулы же крахмала имеют как линейную, так и разветвленную структуру. В этом основное отличие крахмала от целлюлозы.

Слайд 9

Физические свойства Чистая целлюлоза— белое твердое вещество, нерастворимое в воде и в обычных органических растворителях, хорошо растворимо в концентрированном аммиачном растворе гидроксида меди (II) (реактив Швейцера). Из этого раствора кислоты осаждают целлюлозу в виде волокон (гидратцеллюлоза). Клетчатка обладает довольно большой механической прочностью.

Слайд 10

Применение целлюлозы Целлюлоза в виде хлопка, льна или пеньки идет на изготовление тканей — хлопчатобумажных и льняных. Большие количества ее расходуются на производство бумаги. Дешевые сорта бумаги изготовляют из древесины хвойных пород, лучшие сорта — из льняной и хлопчатобумажной макулатуры. Подвергая целлюлозу химической переработке, получают несколько видов искусственного шелка, пластмассы, кинопленку, бездымный порох, лаки и многое другое.

Пищевые полисахариды

VIVO Патофизиология

Пищеварительная система > Физиология и анатомия

Полисахариды, особенно растительного происхождения, являются важными компонентами рациона как травоядных, так и всеядных. Этот сложный набор молекул был классифицирован несколькими способами, в зависимости от того, где основное внимание уделяется химии или питанию. С точки зрения физиологии пищеварения и питания, возможно, наиболее подходящая классификация основана на том, синтезируют ли животные ферменты, которые позволяют расщеплять рассматриваемый полисахарид на усвояемые моносахариды. С этой точки зрения у нас есть крахмал, который может быть переварен ферментами позвоночных, и клетчатка, которая не может.

Крахмал: амилоза и амилопектин

Крахмал – основной углевод, содержащийся в семенах и клубнях растений; важными источниками крахмала являются кукуруза (кукуруза), картофель и рис. Крахмал существует в виде гранул, каждая из которых состоит из нескольких миллионов молекул амилопектина и еще большего количества молекул амилозы. Поскольку молекула амилопектина намного крупнее амилозы, масса амилопектина обычно в 4-5 раз больше массы амилозы в крахмале.

Амилоза состоит из линейных спиральных цепей примерно от 500 до 20 000 мономеров альфа-D-глюкозы, связанных друг с другом альфа-(1-4) гликозидными связями.
Молекулы амилопектина представляют собой огромные разветвленные полимеры глюкозы, каждая из которых содержит от одного до двух миллионов остатков. В отличие от амилозы, амилопектин является разветвленным. Он содержит многочисленные амилозоподобные цепи, состоящие из до 30 остатков глюкозы, соединенных альфа-(1-4)-связями, соединенных друг с другом через альфа-(1-6) точки ветвления.

Крахмал расщепляется до глюкозы в два основных этапа:

Сначала амилоза и амилопектин гидролизуются на мелкие фрагменты под действием альфа-амилазы, секретируемой слюнными железами у некоторых видов и поджелудочной железой у всех. Амилаза расщепляет только внутренние альфа-(1-4) гликозидные связи, тем самым восстанавливая крахмал до трех различных олигосахаридов: мальтозы (дисахарида), мальтотриозы (трисахарида) и группы альфа-предельных декстринов, которые содержат точки разветвления от амилопектина.

Во-вторых, мальтоза, мальтотриоза и предельные декстрины гидролизуются на просветной поверхности тонкой кишки комплексом ферментов щеточной каймы, называемым сахаразой-изомальтазой (также часто называемой мальтазой).

На этом этапе в конечном итоге образуются мономеры глюкозы, которые затем транспортируются в энтероциты тонкой кишки за счет котранспорта с ионами натрия.

Пищевые волокна: целлюлоза и гемицеллюлоза

Для термина «клетчатка» было предложено несколько определений. Раннее определение, все еще вполне подходящее, в основном гласит, что клетчатка — это часть пищи, полученная из клеточных стенок растений, которая плохо переваривается млекопитающими». переварить его в форму, которая может быть поглощена.Другим распространенным определением клетчатки является некрахмальный полисахаридный компонент пищевых продуктов.

Основными компонентами пищевых волокон являются целлюлоза и гемицеллюлоза растительного происхождения. Пектин и пектиновая кислота являются другими растительными полисахаридами, часто присутствующими в рационе.

Целлюлоза представляет собой линейный полимер, содержащий от 1000 до 10 000 молекул бета-D-глюкозы, в котором соседние молекулы глюкозы ковалентно соединены бета-(1-4) гликозидными связями. Связи бета (1-4) заставляют полимер принимать неспиральную прямую структуру, которая отличается от спиральной структуры, придаваемой молекулам крахмала альфа-связью (1-4). Неспиральная структура целлюлозы также способствует образованию водородных связей между молекулами целлюлозы.

Полимеры целлюлозы соединяются друг с другом посредством огромного количества водородных связей, образуя микроволокна. Микроволокна взаимодействуют с образованием целлюлозных волокон. Типичное волокно содержит примерно 500 000 молекул целлюлозы. Высокая прочность целлюлозных волокон на разрыв отражает огромное количество водородных связей, вовлеченных в их структуру.

Гемицеллюлоза представляет собой гетерополимер, состоящий из различных сахаров, включая ксилозу, арабинозу и маннозу с разветвленной структурой. В отличие от высокоупорядоченной структуры целлюлозы, гемицеллюлоза принимает аморфную структуру и становится сильно гидратированной, образуя гель.

Не было идентифицировано ни одной клетки позвоночных, которая продуцирует фермент, гидролизующий целлюлозу или гемицеллюлозу. Конечно, амилаза не будет расщеплять эти два полисахарида. Таким образом, пищевые волокна не перевариваются и проходят через тонкую кишку практически в неизмененном виде.

В толстой кишке (или преджелудке жвачных животных) клетчатка переваривается ферментами — целлюлазами и гемецеллюлазами — микробного происхождения, этот процесс называется ферментацией. Ферментация не дает моносахаридов, которые могут быть поглощены. Скорее, его главными продуктами являются летучие жирные кислоты с короткой цепью, которые легко всасываются и используются для получения энергии и синтеза липидов. Таким образом, если ферментационный чан имеет достаточный размер (например, для травоядных), пищевые волокна могут быть основным источником энергии. 11

Введение и указатель

Введение и указатель

Отправить комментарии по адресу [email protected]

Определение, примеры, функция и структура

Определение полисахарида

Полисахарид представляет собой большую молекулу, состоящую из множества более мелких моносахаридов6 . Моносахариды — это простые сахара, такие как глюкоза. Специальные ферменты связывают эти маленькие мономеры вместе, создавая большие полимеры сахара или полисахариды. Полисахарид также называют гликан . Полисахарид может быть гомополисахаридом , в котором все моносахариды одинаковы, или гетерополисахаридом , в котором моносахариды различаются. В зависимости от того, какие моносахариды соединены и какие атомы углерода в моносахаридах соединяются, полисахариды принимают различные формы. Молекула с прямой цепью моносахаридов называется линейным полисахаридом, а цепь с ответвлениями и поворотами известна как разветвленный полисахарид.

Функции полисахарида

В зависимости от своей структуры полисахариды могут выполнять самые разные функции в природе. Одни полисахариды используются для хранения энергии, другие — для отправки сотовых сообщений, третьи — для поддержки клеток и тканей.

Хранение энергии

Многие полисахариды используются для хранения энергии в организмах. В то время как ферменты, производящие энергию, работают только с моносахаридами, хранящимися в полисахариде, полисахариды обычно складываются вместе и могут содержать много моносахаридов в плотной области. Кроме того, поскольку боковые цепи моносахаридов образуют максимально возможное количество водородных связей друг с другом, вода не может проникнуть в молекулы, делая их гидрофобный . Это свойство позволяет молекулам оставаться вместе и не растворяться в цитозоле. Это снижает концентрацию сахара в клетке, и тогда может быть поглощено больше сахара. Полисахариды не только сохраняют энергию, но и позволяют изменять градиент концентрации, что может влиять на поглощение клеткой питательных веществ и воды.

Клеточная связь

Многие полисахариды становятся гликоконъюгатами , когда они ковалентно связываются с белками или липидами. Гликолипиды и гликопротеины могут использоваться для передачи сигналов между клетками и внутри них. Белки, направляющиеся к определенной органелле, могут быть «помечены» определенными полисахаридами, которые помогают клетке перемещать их в определенную органеллу. Полисахариды можно идентифицировать по специальным белкам, которые затем помогают связывать белок, везикулу или другое вещество с микротрубочкой. Система микротрубочек и связанных с ними белков внутри клеток может доставить любое вещество в нужное место, если оно помечено специфическими полисахаридами. Кроме того, многоклеточные организмы имеют иммунную систему, управляемую распознаванием гликопротеинов на поверхности клеток. Клетки отдельных организмов будут производить специфические полисахариды, чтобы украсить ими свои клетки. Когда иммунная система распознает другие полисахариды и другие гликопротеины, она начинает действовать и уничтожает вторгшиеся клетки.

Клеточная поддержка

Одной из важнейших функций полисахаридов является поддержка. Все растения на Земле частично поддерживаются полисахаридом целлюлозой . Другие организмы, такие как насекомые и грибы, используют хитин для поддержки внеклеточного матрикса вокруг своих клеток. Полисахарид можно смешивать с любым количеством других компонентов для создания более жестких или менее жестких тканей или даже материалов с особыми свойствами. Между хитином и целлюлозой, обоими полисахаридами, состоящими из моносахаридов глюкозы, живые организмы ежегодно создают сотни миллиардов тонн. Все, от древесины деревьев до панцирей морских существ, производится из той или иной формы полисахарида. Просто перестроив структуру, полисахариды могут превратиться из запасных молекул в гораздо более прочные волокнистые молекулы. Кольцевая структура большинства моносахаридов способствует этому процессу, как показано ниже.

Структура полисахарида

Все полисахариды образуются в результате одного и того же основного процесса: моносахариды соединяются посредством гликозидных связей . В полисахариде отдельные моносахариды известны как остатков . Ниже приведены лишь некоторые из многих моносахаридов, созданных в природе. В зависимости от полисахарида любая их комбинация может быть объединена последовательно.

Структура соединяемых молекул определяет структуру и свойства образующегося полисахарида. Сложное взаимодействие между их гидроксильными группами (ОН), другими боковыми группами, конфигурациями молекул и задействованными ферментами — все это влияет на получаемый в результате полисахарид. Полисахарид, используемый для хранения энергии, обеспечивает легкий доступ к моносахаридам, сохраняя при этом компактную структуру. Полисахарид, используемый для поддержки, обычно представляет собой длинную цепь моносахаридов, которая действует как волокно. Многие волокна вместе создают водородные связи между волокнами, которые укрепляют общую структуру материала, как видно на изображении ниже.

Гликозидные связи между моносахаридами состоят из молекулы кислорода, соединяющей два углеродных кольца. Связь образуется, когда гидроксильная группа теряется из углерода одной молекулы, а водород теряется из-за гидроксильной группы другого моносахарида. Углерод первой молекулы заменит кислород второй молекулы своим собственным, и образуется гликозидная связь. Поскольку две молекулы водорода и одна молекула кислорода выбрасываются, в результате реакции образуется также молекула воды. Этот тип реакции называется реакция дегидратации по мере удаления воды из реагентов.

Примеры полисахарида

Целлюлоза и хитин

Целлюлоза и хитин являются структурными полисахаридами, которые состоят из многих тысяч мономеров глюкозы, объединенных в длинные волокна. Единственная разница между двумя полисахаридами заключается в боковых цепях, прикрепленных к углеродным кольцам моносахаридов. В хитине моносахариды глюкозы были модифицированы группой, содержащей больше углерода, азота и кислорода. Боковая цепь создает диполь, который увеличивает водородные связи. В то время как целлюлоза может создавать твердые структуры, такие как дерево, хитин может создавать еще более твердые структуры, такие как раковины, известняк и даже мрамор при сжатии.

Оба полисахарида образуют длинные линейные цепи. Эти цепочки образуют длинные волокна, которые откладываются за пределами клеточной мембраны. Определенные белки и другие факторы помогают волокнам сплетаться в сложную форму, которая удерживается на месте водородными связями между боковыми цепями. Таким образом, простые молекулы глюкозы, которые когда-то использовались для хранения энергии, могут быть преобразованы в молекулы со структурной жесткостью. Единственная разница между структурными полисахаридами и запасными полисахаридами заключается в используемых моносахаридах. Изменяя конфигурацию молекул глюкозы, вместо структурного полисахарида молекула будет разветвляться и хранить гораздо больше связей в меньшем пространстве. Единственная разница между целлюлозой и крахмалом заключается в конфигурации используемой глюкозы.

Гликоген и крахмал

Гликоген и крахмал, вероятно, являются наиболее важными запасными полисахаридами на планете, вырабатываемыми животными и растениями соответственно. Эти полисахариды образуются из центральной исходной точки и спиралевидно расходятся наружу из-за их сложных моделей ветвления. С помощью различных белков, которые присоединяются к отдельным полисахаридам, большие разветвленные молекулы образуют гранул , или кластеров. Это видно на изображении ниже молекул гликогена и связанных белков, которое видно посередине.

Когда расщепляется молекула гликогена или крахмала, ответственные за это ферменты начинаются на концах, наиболее удаленных от центра. Это важно, так как вы заметите, что из-за обширного ветвления есть только 2 начальных точки, но много концов. Это означает, что моносахариды могут быть быстро извлечены из полисахарида и использованы для получения энергии. Единственная разница между крахмалом и гликогеном заключается в количестве разветвлений на молекулу. Это вызвано тем, что разные части моносахаридов образуют связи, и разные ферменты действуют на молекулы. В гликогене разветвление происходит примерно через каждые 12 остатков, в то время как в крахмале разветвление происходит только через каждые 30 остатков.

• Моносахарид – наименьшая единица молекул сахара или мономер сахара.
• Мономер – единое целое, которое может быть объединено в более крупное целое или полимер.
• Полимер – Включает белки, полисахариды и многие другие молекулы, состоящие из более мелких единиц, объединенных вместе.
• Полипептид – полимер мономеров аминокислот, также называемый белком.

Викторина

1. Если вы давно не чистили зубы, вы можете заметить, что на них начинает образовываться желтый налет. Часть бляшки состоит из декстранов или полисахаридов, которые бактерии используют для хранения энергии. Откуда бактерии берут моносахариды для создания этих полисахаридов?
A. Они синтезируют их из солнечного света.
B. Они создают их из своего генетического кода.
C. Они собирают их из остатков еды, которую вы едите.

Ответ на вопрос №1

C верно. Каждый раз, когда вы берете немного, кусочки пищи застревают между зубами. В большинстве пищевых продуктов присутствуют моносахариды, которые могут питать бактерии и позволяют им накапливать энергию в виде декстранов и образовывать зубной налет. Однако процесс пищеварения начинается со слюны, и пока пища остается во рту, она продолжает выделять моносахариды, которые способствуют росту бактерий. Вот почему важно регулярно чистить зубы щеткой и зубной нитью.

2. Растения производят как крахмальную амилозу, так и структурную полимерную целлюлозу из единиц глюкозы. Большинство животных не могут переваривать целлюлозу. Даже жвачные животные, такие как крупный рогатый скот, не могут переваривать целлюлозу и полагаются на симбиотических внутренних организмов, чтобы разорвать связи целлюлозы. Однако все млекопитающие производят амилазу — фермент, расщепляющий амилозу. Почему амилаза не может разорвать связи целлюлозы?

A. Целлюлоза и амилоза имеют разную структуру, и амилаза не распознает целлюлозу.
B. Гликозидные связи целлюлозы прочнее.
C. Внеклеточный матрикс, созданный целлюлозой, не может быть разрушен.

Ответ на вопрос № 2

Правильно: . Хотя для создания обеих молекул используется глюкоза, используются разные конфигурации. В амилозе это приводит к плотному ветвящемуся рисунку со многими открытыми точками, которые могут быть переварены амилазой. Амилаза специфически распознает амилозу и не может прикрепляться или разрывать связи целлюлозы. Отчасти это вызвано более прочными связями целлюлозы, а не гликозидными связями. Целлюлоза имеет ряд других связей, отсутствующих в амилозе, которые имеют место между боковыми цепями. Это также помогает ему сохранять свою форму, но его невозможно сломать. Коровы проводят много часов, пережевывая свой комок растительных волокон, медленно разрывая связи между молекулами целлюлозы.

3. Гиалуронан — это молекула, обнаруженная в суставах позвоночных, которая обеспечивает поддержку, создавая желеобразную матрицу для смягчения костей. Гиалуронан создается из нескольких различных моносахаридов, связанных вместе в длинные цепи. Что из следующего описывает гиалуронан?
1.