Вищі полісахариди - біополімери, молекули яких відповідають загальній формулі Сn(H 2 O)m і містять велику кількість залишків моносахаридів. За будовою їх поділяють на Найбільш поширені гомополісахариди та гетерополісахариди. гомополісахариди: Полісахариди та типи зв’язків (тип ланцюга) Джерела виділення Загальноприйнята назва L–Арабінани, α 1, 3, α 1, 5 (розгалужений) Пектинові речовини рослинних організмів – D-Галактани, β 1, 3 , α 1, 4 (лінійний); β 1, 3 , β 1, 6 (розгалужений); β 1, 4 (лінійний); β 1, 5 (лінійний) Червоні морські водорості Легені биків Пектинові речовини рослинних організмів Пеніцилінова пліснява Карагінан – – Галактокаролоза D–Галактуронани: α 1, 4 (лінійний); D–Глюкани: β 1, 2 α 1, 3 , α 1, 4 α 1, 3 β 1, 3 , β 1, 4 α 1, 4 , α 1, 6 (лінійний); α 1, 4 , α 1, 6 (розгалужений) β 1, 4 (лінійний); α 1, 6 , α 1, 3 (розгалужений) β 1, 6 (лінійний); Пектинові речовини рослинних організмів Пектинова кислота Агробактерії, Aspergillus niger, ісландський мох, бурі морські водорості, гриби, дріжджі ісландський мох, зерна хлібних злаків рослинний крохмаль Гриби Крохмаль рослин, тварин та мікроорганізмів Клітинні стінки рослин Бактерії Лишайники – Нігеран, ізоліхенан. Ламінаран, каллоза. Ліхенан Амілоза Пуллулан Глікоген, амілопектин Целюлоза Декстран Пустулан D–Глюкани, 2 -аміно-2 -дезокси: β 1, 4 (лінійний); Панцир крабів та омарів, гриби Хітин D–Ксилани: β 1, 3 (лінійний); β 1, 3 , β 1, 4 (лінійний); β 1, 4 (лінійний) Зелені морські водорості Червоні морські водорості Клітинні стінки рослин Родименан – – D–Фруктани: β 1, 2 (лінійний); β 2, 6 , β 2, 1 (розгалужений) Кульбаба, жоржини, топінамбур Трави, Рослини, бактерії Інулін Левани L–Фукани: α 1, 2 , α 1, 4 (розгалужений) Бурі морські водорості Фукоїдан
Найбільш поширені гетерополісахариди Моносахаридний склад (тип ланцюга) Джерело виділення Загальноприйнята назва L–Арабіноза, D–галактоза (розгалужений) Хвойні дерева – L–Арабіноза, D–ксилоза (розгалужений) Клітинні стінки рослин – D– і L–Галактоза (лінійний) (розгалужений) Червоні морські водорості Черевоногі молюски Агароза, порфіран - D–Галактоза, 2 аміно 2 дезокси D–глюкоза (лінійний) Рогівка ока Кератансульфат D–Галактоза, D–маноза (розгалужений) Насіння бобових рослин, гриби – 2 Аміно 2 дезокси D–галактоза, D–глюкуронова кислота (лінійний) Рогівка ока, хрящ Хондронтин, хондроітинсульфати 2 Аміно 2 дезокси D–галактоза, L–ідуронова кислота (лінійний) Шкіра Дерматансульфат D–Глюкоза, D–маноза (лінійний) Хвойні дерева, насіння, цибулини – 2 Аміно 2 дезокси D–глюкоза, D–глюкуронова кислота (лінійний) Тканини тваринних організмів Гіалуронова кислота D–Гулуронова кислота, D–ксилоза (розгалужений) Клітинні стінки рослинних організмів – D–Гулуронова кислота, D–маннуронова кислота (лінійний) Бактерії, бурі морські водорості Альгінова кислота
Полісахариди зазвичай побудовані за певним планом. Глікани, що складаються з моносахаридних залишків двох типів, можна розділити на дві групи: в одній групі моносахариди обох типів розташовані в одному лінійному ланцюгу, а в іншій моносахаридні залишки одного типу становлять основну ланцюга, залишки іншого типу знаходяться в бічних ланцюгах. Деякі гетероглікани мають структуру, в якій моносахаридні залишки другого типу приєднані до основного ланцюга як «підвіски» за допомогою ідентичних глікозидних зв'язків (див. рис. в). Якщо ж присутні більше двох типів моносахаридних залишків, то зазвичай здійснюється структура г (мал. ): у головному ланцюгу знаходяться, як правило, гексози і гексуронові кислоти, а в розгалудженнях переважно пентози: Рис 1. Можливе розташування моносахаридних залишків у молекулах полімоносахаридів: а лінійна молекула, б д розгалужені молекули. Рис 2. Схематичне зображення розташування ланцюгів, що містять близько 20 (1 4) пов'язаних залишків α D глюкози: а шарувата структура; б структура у вигляді «ялинки» ; в гілляста структура.
Утворення полісахаридів відбувається шляхом поліконденсації молекул моносахаридів: Полісахариди побудовані подібно до дисахаридів: залишки циклічних форм моносахаридів у молекулах полісахаридів сполучені між собою оксигеновими містками, в утворенні яких беруть участь глікозидний гідроксил однієї молекули і гідроксил четвертого вуглецевого атома другої молекули моносахариду. Основними представниками вищих гомополісахаридів є крохмаль, глікоген і целюлоза (клітковина). Крохмаль – дуже поширений в природі полісахарид. Він є одним з найважливіших продуктів фотосинтезу і відіграє роль резервної поживної речовини рослин. Крохмаль міститься в насінні, коренях, бульбах, листках. Наприклад, у бульбах картоплі його 12– 24 %, в зернах рису – 62– 82 %, кукурудзи – 65– 72 %, пшениці – 57– 75 %. Крохмаль має вигляд білого аморфного порошку. Висушений при 100– 110°С він дуже гігроскопічний. Крохмаль не розчиняється в холодній воді, а в гарячій утворює колоїдний розчин, який називається клейстером. Розчини крохмалю обертають площину поляризації світла вправо: [a]D = +201, 5. . . 205°.
Крохмаль – це суміш двох полісахаридів – амілози і амілопектину, які відрізняються будовою ланцюга молекули. В більшості рослин крохмаль складається з ~25 % амілози і ~75 % амілопектину. Молекули амілози побудовані із залишків α D глюкопіранози, сполучених між собою в положенні 1→ 4, так, як і в мальтозі: Амілоза має в основному ниткоподібну (лінійну) будову, середня молекулярна маса її знаходиться в межах 30 000 – 160 000. Макромолекула амілози являє собою спіраль, кожен виток якої складається з 6 ланок α глюкози.
Амілоза розчинна в гарячій воді, при взаємодії з йодом у водному розчині молекули йоду входять у внутрішній канал спиралі, утворюючи так звані сполуки включення. Ці сполуки мають характерний синій колір (йодкрохмальна проба). Амілопектин – містить від 600 до 60 000 залишків глюкози. Мr = 1000000. Амілопектин, як і амілоза, складається із залишків α D глюкопіранози. Проте частина їх сполучена в положенні 1→ 4, а частина (у місцях розгалуження) 1→ 6 зв’язками:
Глікоген, або тваринний крохмаль, відіграє в організмі людей і тварин виключно важливу роль як запасний полісахарид. Він міститься в усіх тканинах людського організму. Особливо багато глікогену в печінці (до 20 %) і м’язах (4%). Усі процеси життєдіяльності, і в першу чергу робота м’язів, відбуваються одночасно з розщепленням глікогену. В тканинах організму з глікогену в результаті ряду складних перетворень утворюється молочна кислота. Цей процес називається гліколізом. Глікоген – білий аморфний порошок, добре розчинний навіть у холодній воді. При розчиненні він утворює колоїдні розчини. Молекули глікогену побудовані аналогічно молекулам амілопектину. Від амілопектину глікоген відрізняється тільки більшою розгалуженістю молекули, у зв’язку з чим молекулярна маса глікогену значно вища, ніж амілопектину, і досягає кількох мільйонів. З йодом розчини глікогену дають забарвлення від винно червоного до червоно бурого, залежно від походження глікогену, тобто залежно від виду тварин, з організму яких був виділений глікоген. В організмах людей і тварин глікоген синтезується з глюкози і запасається в тканинах, а в період між прийманням їжі він розщеплюється і постачає організм глюкозою. Проте кількість глікогену, яка може відкластися про запас у тканинах, обмежена. Після запасання 50– 60 г глікогену на кілограм тканини з глюкози починає синтезуватися жир, а не глікоген. З цього часу починається ожиріння організму.
Целюлоза (від лат. cellula – клітина), або клітковина, є голов ною складовою частиною оболонок клітин рослин. Волокна бавовника (очищена вата) і фільтрувальний папір – це зразки майже чистої целюлози. Целюлоза складається із залишків (β D глюкопіранози, сполучених між собою, як у молекулі целобіози, β 1, 4 глюкозидними зв’язками. Середня молекулярна маса целюлози різного походження становить від 100 000 до 2 000. Молекули целюлози містять від 600 до 6 000 залишків глюкози: Порівнюючи будову целюлози з будовою крохмалю, легко помітити, що макромолекули целюлози складаються із залишків β D глюкопіранози, а крохмалю – із залишків α D глюкопіранози. Целюлоза є складовою частиною стінок клітин рослин. Вона надає тканинам рослин механічної міцності, еластичності і утворює немовби їхній скелет. Вона належить до найбільш жорстколанцюгових полімерів за рахунок міжмолекулярних водневих зв’язків:
У рослинах целюлоза утворюється в результаті складних біохімічних перетворень, які починаються з фотосинтезу найпростіших вуглеводів. Тому в природі целюлоза зустрічається не в чистому вигляді. Нитки бавовнику містять 92– 95 % целюлози, у різних видах деревини вміст целюлози коливається від 40 до 60 %. Целюлоза не розчиняється у воді, спирті, ацетоні та інших органічних розчинниках, але добре розчиняється в концентрованому розчині хлориду цинку і аміачному розчині купрум(ІІ) гідроксиду (реактив Швейцера). Розчин целюлози в реактиві Швейцера використовують для добування мідно-аміачного шовку. З цією метою целюлозу розчиняють в амоніачному розчині купрум(ІІ) гідроксиду, а потім добутий розчин продавлюють крізь фільєри в кислу ванну, яка містить H 2 SO 4 і гідросульфати. Внаслідок нейтралізації мідно аміачного комплексу целюлоза виділяється з розчину у вигляді нитки. При нагріванні целюлози з мінеральними кислотами, наприклад з H 2 SO 4, можна добути проміжні продукти гідролізу – амілоїд і целобіозу:
Хімічні властивості целюлози визначаються в основному наявністю в її молекулах гідроксильних груп. У кожному залишку глюкози є три таких групи і для зручності формулу целюлози можна зображати так: [С 6 Н 7 О 2(ОН)3]n. Тому за властивостями целюлоза подібна до спиртів. Так, вона легко реагує з концентрованим розчином лугу і утворює при цьому лужну целюлозу (алкаліцелюлозу): У промисловості цей процес називається мерсеризацією. Лужна целюлоза, взаємодіючи з сірковуглецем CS 2, утворює натрієву сіль ефіру ксантогенової кислоти – ксантогенат целюлози: Цей ксантогенат має здатність розчинятися в лугах. Такий розчин називають віскозою (від. лат. viscosus – в’язкий, липкий, клейкий). При продавлюванні віскози крізь фільєри у водний розчин H 2 SO 4 виділяється целюлоза, але вже у вигляді нитки. Таким методом добувають волокно, яке називають віскозним шовком: [С 6 Н 7 О 2(ОН)2 О–С(S)–S–Na]n + n. H 2 SO 4 →[С 6 Н 7 О 2(ОН)3]n+ n. CS 2+ n. Na. HSO 4· Якщо віскозу, пластифіковану гліцерином, продавлювати в розчин кислоти крізь вузькі щілини, то утворюється тонка прозора пластина целюлози – целофан.
Целюлоза легко взаємодіє з нітратною кислотою з утворенням відповідних моно ди та тринітроестерів : Суміш моно і динітроклітковини колоїдна вата, або колоксилін. Його розчин в спирті та ефірі колодій застосовують для виготовлення нітролаків та для заклеювання травм, закріплення пов’язок. Із суміші колоксиліну з камфорою виготовляють целулоїд. Повністю нітрована целюлоза піроксилін вибуховою речовиною. При взаємодії клітковини з сумішшю оцтового ангідриду утворюється відповідно моно , ді або триацетилцелюлоза):
Скачать презентацию Вищі полісахариди — біополімери молекули яких відповідають загальній
Polisaxaridi-10.ppt