Полисахариды. Биология

Человек с момента своего появления на Земле употреблял растительную пищу, содержащую крахмал, использовал для своих нужд древесину и другие растительные объекты, состоящие главным образом из другого природного полисахарида — целлюлозы.
Строение молекул крахмала:
а – амилоза;
б – амилопектин

Углеводы представляют собой природные полимеры, состоящие из большого количества моносахаридных звеньев, входящих в состав одной макромолекулы.
Поэтому такие вещества называются полисахариды. Наиболее важными среди них являются крахмал и целлюлоза.

Общая формула полисахаридов

Физические свойства:
КРАХМАЛ встречается в виде зерен белого цвета.
Зерна крахмала не растворимы в холодной воде; если разрушить наружную мембрану растиранием, то крахмал в холодной воде набухает и образовывает гель.
В горячей воде мембрана зерен лопается и крахмал также образует коллоидный раствор (гель).

Из продуктов питания наибольшее количество крахмала содержится в хлебе, макаронных и других мучных изделиях, крупах, картофеле.

Биологическая роль
Для организма человека крахмал служит основным поставщиком углеводов — одного из важнейших компонентов пищи.
Под действием ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, которая окисляется в клетках до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма.

Для различных растений он является запасным питательным материалом и содержится главным образом в плодах, семенах и клубнях.
Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений: риса (до 86%),
пшеницы (до 75%),
кукурузы (до 72%),
клубни картофеля (до 24%).

В клубнях крахмальные зерна плавают в клеточном соке, поэтому картофель является основным сырьем для получения крахмала.
В злаках частицы крахмала плотно склеены белковым веществом –клейковиной.

ЦЕЛЛЮЛОЗА.
Чистая ЦЕЛЛЮЛОЗА — твердое белое вещество. Она нерастворима в воде и органических растворителях.
Вторым наиболее распространенным в природе полисахаридом является целлюлоза или клетчатка. элементарным звеном этого природного полимера также служат остатки глюкозы.

Относительная молекулярная масса макромолекул целлюлозы колеблется от 250 000 до 1 000 000 и более.
Эти длинные цепи вытянуты и уложены пучками.
Эти пучки сплетены подобно веревкам и образуют волокна, различимые глазом.
расположение макромолекул целлюлозы в природных волокнах(вата)

Древесина содержит от 40 до 50% целлюлозы, солома — 30%.
Целлюлоза растений служит питательным веществом для травоядных животных, в организме которых имеются расщепляющие клетчатку ферменты.

Химические свойства
1. Крахмал и целлюлоза подвергаются гидролизу с образованием глюкозы в присутствии минеральных кислот, например серной:

Кислотный гидролиз целлюлозы называют осахариваиием.
Этот процесс в больших масштабах осуществляют на гидролизных заводах, которые перерабатывают отходы древесины (щепки, опилки) в глюкозосодержащие растворы и далее в спирт.

2.Взаимодействие с азотной кислотой
+ 3nHNO3 → +3 H2О
тринитроцеллюлоза

3) Горение.
Целлюлоза легко
горит с образованием
углекислого газа и воды.
(С6Н6О5)n + 6nО2 → nСО2 + nН2О + Q

Качественная реакция на крахмал
Крахмал дает синее окрашивание при взаимодействии с йодом.

Получение крахмала
В промышленности крахмал получают в основном из картофеля, риса или кукурузы.
В значительных количествах крахмал перерабатывается на патоку и глюкозу, используемые в пищевой промышленности.

Применение крахмала
Из продуктов гидролиза получают пищевой спирт, молочную кислоту и другие ценные продукты.
Крахмал используют как клеящее средство, применяют для отделки тканей.
В медицине на основе крахмала готовят некоторые мази и присыпки.

применение целлюлозы
Из целлюлозы изготавливают:
искусственные волокна, полимерные пленки, пластмассы, бездымный порох, лаки, бумагу.
Осахариванием целлюлозы получают глюкозу; идущую на изготовление этилового спирта.
Этанол, полученный таким путем, называется гидролизным.