краткое содержание других презентаций

«Влияние магнитного поля на организм» - Данный прибор предназначен для лечения заболеваний относящихся к ЛОР. 24.11.07. 28.11.07. Влияние магнитной воды на растения. 26.11.07. Цель: Выявить полезные свойства магнитной терапии и магнитных припаратов. Теоретическое исследование; Интервьюирование; Социологический опрос; Наблюдение; Обобщение. Цель: Определить влияние омагниченной воды на рост и развитие растений. В одном стакане была омагниченная вода, а в другом проточная вода. Через неделю, мы наблюдали результат, который представлен на данном рисунке.

«Генетика пола по биологии» - Содержание понятно, удобно для восприятия. ((!!)). Вариативна по способам представления информации / рисунки, схемы, таблицы/. Гаметы. СПб АППО Центр информатизации образования. Аутосомы – хромосомы, одинаковые у мужчин и женщин. Половые хромосомы - 6. 3-я пара. Наследование гемофилии - 13. Определение пола –7,8. Содержание. Хромосомы, различные у мужчин и женщин, называются половыми. Гены, сцепленные с полом - 12. 1-ая пара. Х х.

«Минеральные вещества» - Оптимальное количество 15-20 мг в день для мужчин, 12-18 мг в день для женщин. Ежедневно необходимо принимать еще 2 мг меди, при больших физических нагрузках - 3 мг. Витамин D и кальций важны для правильного функционирования фосфора. Облегчит соблюдение диеты, сжигая избыточный жир. В организме содержится резерв - 100-200 мг меди. Присутствует в каждой клетке тела. Заболевания, вызываемые дефицитом фтора: Разрушение зубов. Способствует правильному росту. Важен для правильной работы сердца. Кальций:

«Дефекты зрения» - Пучок лучей сходится за сетчаткой. Аккомодация глаза. Задачи исследования. Строение глаза. ПРОВОДИТЬ УПРАЖн ЕНИЯ ДЛЯ РАЗМИНКИ ГЛАЗ. Не сидеть длительное время за компьютером. Наблюдение изменения диаметра зрачка и аккомодации. Дефекты зрения. Изменение с возрастом оптической силы глаза. Полезные рекомендации. Всего в школе 14,8% учащихся с дефектами зрения.

«Палеозойская эра по биологии» - Кембрийский период. Каменноугольный период. Девонский период. Пермский период. Ордовикский период. Начало 542 млн., конец 248 млн. лет назад. Силурийский период. Ароморфозы. Пантиков Андрей 9А. Палеозойская Эра. История.

Крахмал (C 6 H 10 O 5) n — аморфный порошок белого цвета, без вкуса и запаха, плохо растворим в воде, в горячей воде образует коллоидный раствор (клейстер). Макромолекулы крахмала построены из большого числа остатков α-глюкозы. Крахмал состоит из двух фракций: амилозы и амилопектина. Амилоза имеет линейные молекулы, амилопектин – разветвлённые.

Биологическая роль.

Крахмал – один из продуктов фотосинтеза, главное питательное запасное вещество растений.

Крахмал – основной углевод в пище человека.

Получение.

Крахмал получают чаще всего из картофеля.

Для этого картофель измельчают, промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Полученный крахмал ещё раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.

Химические свойства.

1. С иодом крахмал даёт фиолетовое окрашивание.

Крахмал – многоатомный спирт.

3. Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу в кислой среде и под действием ферментов:

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

крахмал глюкоза

В зависимости от условий гидролиз крахмала может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов:

(С6H10O5)n → (C6H1005)x → (C6H1005)y→ C12H22O11 → nC6H12O6

крахмал растворимый декстрины мальтоза глюкоза крахмал

Происходит постепенное расщепление макромолекул.

Применение крахмала.

Крахмал применяется в кондитерском производстве (получение глюкозы и патоки), является сырьём для производства этилового, н -бутилового спиртов, ацетона, лимонной кислоты, глицерина и так далее.

Он используется в медицине в качестве наполнителей (в мазях и присыпках), как клеящее вещество.

Крахмал является ценным питательным продуктом. Чтобы облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергают действию высокой температуры, то есть картофель варят, хлеб пекут.

Крахмал. Химические свойства, применение

В этих условиях происходит частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины , растворимые в воде. Декстрины в пищеварительном тракте подвергаются дальнейшему гидролизу до глюкозы, которая усваивается организмом. Избыток глюкозы превращается в гликоген (животный крахмал). Состав гликогена такой же, как у крахмала, – (C6H10O5)n, но его молекулы более разветвлённые.

Крахмал как питательное вещество.

Крахмал является основным углеводом нашей пищи, но он не может самостоятельно усваиваться организмом.

2. Подобно жирам, крахмал сначала подвергается гидролизу.

3. Этот процесс начинается уже при пережевывании пищи во рту под действием фермента, содержащегося в слюне.

5. Образующаяся глюкоза всасывается через стенки кишечника в кровь и поступает в печень, а оттуда – во все ткани организма.

Избыток глюкозы отлагается в печени в виде высокомолекулярного углевода – гликогена.

Особенности гликогена: а) по строению гликоген отличается от крахмала большей разветвленностью своих молекул; б) этот запасный гликоген между приемами пищи снова превращается в глюкозу по мере расходования ее в клетках организма.

Промежуточные продукты гидролиза крахмала (декстрины) легче усваиваются организмом, чем сам крахмал, так как состоят из меньших по размерам молекул и лучше растворяются в воде.

8. Приготовление пищи часто связано именно с превращением крахмала в декстрины.

Применение крахмала и получение его из крахмалсодержащих продуктов.

Крахмал используется не только как продукт питания.

2. В пищевой промышленности из него готовят глюкозу и патоку.

3. Для получения глюкозы крахмал нагревают с разбавленной серной кислотой в течение нескольких часов.

4. Когда процесс гидролиза закончится, кислоту нейтрализуют мелом, образующийся осадок сульфата кальция отфильтровывается и раствор упаривается.

Если процесс гидролиза не доводить до конца, то в результате получается густая сладкая масса – смесь декстринов и глюкозы – патока.

Особенности патоки: а) она применяется в кондитерском деле для приготовления некоторых сортов конфет, мармелада, пряников и т.

п.; б) с патокой кондитерские изделия не кажутся приторно-сладкими, как приготовленные на чистом сахаре, и долго остаются мягкими.

6. Декстрины, получаемые из крахмала, используются в качестве клея. Крахмал применяется для крахмаления белья: под действием нагревания горячим утюгом он превращается в декстрины, которые склеивают волокна ткани и образуют плотную пленку, предохраняющую ткань от быстрого загрязнения.

Крахмал получается чаще всего из картофеля. Картофель моется, затем измельчается на механических терках, измельченная масса промывается на ситах водой.

8. Освободившиеся из клеток клубня мелкие зерна крахмала проходят с водой через сито и оседают на дне чана. Крахмал тщательно промывается, отделяется от воды и сушится.

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

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

Крахмал — белое аморфное вещество.

В холодной воде нерастворим, в горячей набухает и некоторая часть его постепенно растворяется. При быстром нагревании крахмала из-за содержащейся в нем влаги (10-20%) происходит гидролитическое расщепление макромолекулярной цепи на более мелкие осколки и образуется смесь полисахаридов, называемых декстринами. Декстрины лучше растворяются в воде, чем крахмал.

Такой процесс расщепления крахмала, или декстринизация, осуществляется при хлебопечении.

Крахмал муки, превращенный в декстрины, легче усваивается вследствие большей растворимости.

Амилоза — полисахарид, в котором остатки D-глюкопиранозы связаны α(1,4)-гликозидными связями, т.

Крахмал: формула, химические свойства, применение

дисахаридным фрагментом амилозы является мальтоза.

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

По данным рентгеноструктурного анализа, макромолекула амилозы свернута в спираль. На каждый виток спирали приходится шесть моносахаридных звеньев. Во внутренний канал спирали могут входить соответствующие по размеру молекулы, например молекулы йода, образуя комплексы, называемые соединениями включения.

Комплекс амилозы с йодом имеет синий цвет. Это используется в аналитических целях для открытия как крахмала, так и йода (йодкрахмальная проба).

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

Амилопектин в отличие от амилозы имеет разветвленное строение (рис.

2). Его молекулярная масса достигает 1-6 млн.

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

Амилопектин — разветвленный полисахарид, в цепях которого остатки D-глюкопиранозы связаны α(1,4)-гликозидными связями, а в точках разветвления — α(1,6)-связями.

Между точками разветвления располагаются 20-25 глюкозных остатков.

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

Гликоген. В животных организмах этот полисахарид является структурным и функциональным аналогом растительного крахмала.

По строению он подобен амилопектину, но имеет еще большее разветвление цепей. Обычно между точками разветвления содержатся 10-12, иногда даже 6 глюкозных звеньев. Условно можно сказать, что разветвленность макромолекулы гликогена вдвое больше, чем амилопектина.

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

Молекулярная масса гликогена необычайно велика и достигает 100 млн. Такой размер макромолекул содействует выполнению функции резервного углевода.

Так, макромолекула гликогена из-за большого размера не проходит через мембрану и остается внутри клетки, пока не возникнет потребность в энергии.

Гидролиз гликогена в кислой среде протекает очень легко с количественным выходом глюкозы.

Это используют в анализе тканей на содержание гликогена по количеству образовавшейся глюкозы.

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

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

Целлюлоза обладает большой механической прочностью и выполняет функцию опорного материала растений. Древесина содержит 50-70% целлюлозы; хлопок представляет собой почти чистую целлюлозу. Целлюлоза является важным сырьем для ряда отраслей промышленности (целлюлозно-бумажной, текстильной и т. п.).

Целлюлоза — линейный полисахарид, в котором остатки D-глюкопиранозы связаны β(1,4)-гликозидными связями.

Дисахаридный фрагмент целлюлозы представляет собой целлобиозу.

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

β-Конфигурация аномерного атома углерода приводит к тому, что макромолекула целлюллозы имеет строго линейное строение.

Этому способствует образование водородных связей внутри цепи, а также между соседними цепями.

Такая упаковка цепей обеспечивает высокую механическую прочность, волокнистость, нерастворимость в воде и химическую инертность, что делает целлюлозу прекрасным материалом для построения клеточных стенок растений.

Целлюлоза не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного тракта, но необходима для нормального питания как балластное вещество.

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

Предыдущая1234567891011121314Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Б). Крахмала функции

Крахмал - растительный полисахарид со сложным строением. Он состоит из амилозы и амилопектина; их соотношение различно в раз-личных крахмалах (амилозы 13-30%; амилопектина 70-85%).

Амилоза и амилопектин в расте-ниях формируются в виде крахмальных зерен.

Свойства крахмала, молекула крахмала

Загуститель. 2. Связывающий агент в продуктах. Присутствует в сырье или добавляют.

Клейстеризация и другие свойства . Неповрежденные крахмальные зерна нера-створимы в холодной воде, но могут обратимо впитывать влагу и легко набухают. Увеличение диаметра зерен при набухании зависит от вида крахмала. Например, для обычного кукурузного крахмала - 9,1%, для восковидного - 22,7%.

По мере повышения температуры увеличивается колебание крахмаль-ных молекул, разрушаются межмолекулярные связи, что приводит к ос-вобождению мест связывания для взаимодействия с молекулами воды через водородные связи.

Это проникновение воды и увеличивающееся разделение больших и длинных сегментов крахмальных цепей увеличи-вает неупорядоченность в общей структуре и уменьшает число и размер кристаллических областей. При дальнейшем нагреве в присутствии боль-шого количества воды происходит полная потеря кристалличности, со-провождающаяся потерей очертания крахмальных зерен. Температуру, соответствующую разрушению внут-ренней структуры крахмальных зерен, называют температурой клейстеризации. Она зависит от источника получения крахмала.

Во время клейстеризации зерна крахмала набухают очень сильно, сначала увеличение температуры ведет к крутому подъему вяз-кости, что связано с набуханием крахмальных зерен.

Затем набухшие крахмальные зерна разрываются и дезинтегрируют, вызывая падение вяз-кости.

Факторы, влияющие напроцесс клейстеризации крахмала:

1. Температура.

2. Активность воды (чем выше, тем быстрее процесс, на активность воды влияют связывающие воду компоненты).

3. Высокие содержания сахара уменьшают скорость клейстеризации крахмала, снижают пик вязкости.

Дисахариды являются более эффек-тивными с точки зрения замедления клейстеризации и снижения пика вязкости, чем моносахариды. Кроме того, сахара уменьшают силу крахмальных гелей, играя роль пластификатора и вмешиваясь в об-разование зон связывания.

На клейстеризацию крахмала при производстве пищевых продуктов оказывают влияние липиды - триглицериды (жиры, масла), моно- и диацилглицериды. Жиры, которые могут давать комплексы с амилозой, тормозят набухание крахмальных зерен. Вследствие этого в белом хлебе, в котором мало жира, 96% крахмала обычно полностью клейстеризовано.

При производстве пекарских изделий эти два фактора (большие кон-центрации жира и низкая aw) вносят большой вклад в неклеистеризацию крахмала.

Моноацилглицериды жирных кислот (С|6-С18) приводят к увеличе-нию температуры клейстеризации, увеличению температуры, соответ-ствующей пику вязкости, уменьшению силы геля.

Это связано с тем, что компоненты жирных кислот в моноацилглицеридах могут образовывать соединения включения с амилозой, а, возможно, и с длинными внешни-ми цепями амилопектина. Липид-амилозные комплексы вмешиваются также и в обра-зование зон связывания.

5. Низкие концентрация солей , как правило, не оказывают влияния на клейстеризацию или образование геля.

Исключение составляет картофельный амилопектин, ко-торый содержит фосфатные группы. В этом случае соли могут, в зависи-мости от условий, либо увеличивать, либо уменьшать набухание.

6. Кислоты присутствуют во многих продуктах , где используется крахмал в качестве загустителя. Однако большинство пищевых продуктов имеет рН в области 4-7, и эти концентрации ионов Н+ не оказывают большого вли-яния на набухание крахмала или его клейстеризацию.

При низких рН (салатные приправы, фруктовые на-чинки) имеет место заметное снижение пика вязкости крахмальных клейстеров и быстрое снижение вязкости при нагревании. При низких рН имеет место интенсивный гидролиз с об-разованием незагустевающих декстринов, необходимо, чтобы избежать кислотного разжижения, использовать в качестве загустителя в кислых продуктах модифицированные поперечно-сшитые крахмалы.

Присутствие белков. Это в пер-вую очередь важно с точки зрения формирования структуры хлеба, кото-рая связана с образованием клейковины (при перемешивании в процес-се тестоприготовления), клейстеризацией крахмала и денатурацией бел-ка, благодаря нагреванию в присутствии воды. Однако точная природа взаимодействия между крахмалом и белком в пищевых системах остает-ся неясной.

8. При производстве замороженных пищевых продуктов, в которых крахмал выполняет роль загустителя, необходимо считаться с возмож-ностью ретроградации амилозы в процессе оттаивания. Если в этом слу-чае используется обычный крахмал, то при оттаивании изделия приоб-ретают волокнистую или зерноподобную структуру.

Предпочтительнее для таких изделий использовать восковидный кукурузный крахмал, ко-торый практически не содержит амилозы, или фосфатные поперечно-сшитые крахмалы.

9. У многих крахмалсодержащих пищевых продуктов (в первую очередь, хлебобулочных) при хранении наблюдается черствение, связанное с ассоциацией амилозных молекул. Для предотвращения черствения в таких изделиях целесообразно использовать в качестве добавок жиры, которые образуют комплексы с амилозой, прогрев, смачивание водой.

Поиск на сайте:

Полисахариды.

Полисахариды — это природные высокомолекулярные углеводы, макромолекулы которых состоят из остатков моносахаридов.

Основные представители — крахмал и целлюлоза — построены из остатков одного моносахарида — глюкозы.

Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу: (C6H10O5)n , но совершенно различные свойства. Это объясняется особенностями их пространственного строения.

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы, а целлюлоза – из β-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы (выделена цветом):

Крахмалом называется смесь двух полисахаридов, построенных из остатков циклической α-глюкозы.

В его состав входят:

• амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
• амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков α-глюкозы (средняя мол.масса 160 000) и имеет неразветвленное строение.

Макромолекула амилозы представляет собой спираль, каждый виток которой состоит из 6 звеньев α-глюкозы.

Свойства крахмала:

Гидролиз крахмала: при кипячении в кислой среде крахмал последовательно гидролизуется.

2. Крахмал не дает реакцию “серебряного зеркала” и не восстанавливает гидроксид меди (II).

Качественная реакция на крахмал: синее окрашивание с раствором йода.

Значит, что он состоит из моносахаридов, связанных в длинные цепочки. На самом деле это смесь двух разных полимерных веществ: крахмал состоит из амилозы и амилопектина. Мономером в обоих цепочках является молекула глюкозы, однако по строению и свойствам они существенно различаются.

Общий состав

Как уже было сказано, и амилоза, и амилопектин - это полимеры альфа-глюкозы. Различие заключается в том, что молекула амилозы имеет линейное строение, а амилопектина - разветвленное. Первая является растворимой фракцией крахмала, амилопектин - нет, и в целом крахмал в воде - коллоидный раствор (золь), в нем растворенная часть вещества находится в равновесии с нерастворенной.

Здесь для сравнения даны общие структурные формулы амилозы и амилопектина.

Амилоза растворима за счет образования мицелл - это несколько молекул, собранных вместе в таком виде, что их гидрофобные концы спрятаны внутрь, а гидрофильные - наружу для контакта с водой. Они находятся в равновесии с молекулами, не собранными в такие агрегаты.

Амилопектин также способен образовывать мицеллярные растворы, однако в гораздо меньшей степени, и поэтому в холодной воде практически нерастворим.

Амилоза и амилопектин в крахмале находятся в соотношении приблизительно 20 % первого на 80 % второго. Этот показатель зависит от того, каким способом он был получен (в разных крахмалсодержащих растениях проценты также разные).

Как уже было сказано, в холодной воде может растворяться только амилоза, да и то частично, но в горячей из крахмала образуется клейстер - более или менее однородная клейкая масса из набухших отдельных крахмальных зерен.

Амилоза

Амилоза состоит из молекул глюкозы, связанных между собой по 1,4-гидроксильным связям. Это длинный неразветвленный полимер, количество отдельных молекул глюкозы в среднем равно 200.

В крахмале цепочка амилозы свернута в спираль: диаметр "окошек" в ней приблизительно 0,5 нанометра. Благодаря им амилоза способна образовывать комплексы, соединения-включения типа "гость-хозяин". К ним принадлежит известная реакция крахмала с йодом: молекула амилозы - "хозяин", молекула йода - "гость", помещающийся внутрь спирали. Комплекс имеет интенсивно синюю окраску и используется для обнаружения как йода, так и крахмала.

В разных растениях процентное содержание амилозы в крахмале может варьироваться. В пшеничном и кукурузном она составляет стандартно 19-24 % по массе. ее содержит 17 %, а в яблочном присутствует только амилоза - 100 % массовая доля.

В клейстере амилоза образует растворимую часть, и это используют в аналитической химии для разделения крахмала на фракции. Другим способом, фракционированием крахмала является осаждение амилозы в виде комплексов с бутанолом или тимолом в кипящих растворах с водой или диметилсульфоксидом. В хроматографии может использоваться свойство амилозы к адсорбции на целлюлозе (в присутствии мочевины и этанола).

Амилопектин

Крахмал имеет разветвленное строение. Это достигается за счет того, что, кроме 1 и 4-гидроксильных связей, молекулы глюкозы в нем образуют еще и связи по 6-й спиртовой группе. Каждая такая "третья" связь в молекуле - новое ответвление в цепи. Общая структура амилопектина по виду напоминает гроздь, макромолекула в целом существует в виде шаровидной структуры. Количество мономеров в ней примерно равно 6000, и молекулярная масса одной молекулы амилопектина значительно больше, чем у амилозы.

Амилопектин также образует с йодом соединение включения (клатрат). Только в этом случае комплекс окрашен в красно-фиолетовый (ближе к красному) цвет.

Химические свойства

Химические свойства амилозы и амилопектина, исключая уже обсужденное взаимодействия с йодом, абсолютно одинаковы. Их можно условно поделить на две части: реакции, характерные для глюкозы, то есть происходящие с каждым мономером по отдельности, и реакции, затрагивающие связи между мономерами, например гидролиз. Поэтому далее мы будем говорить о химических свойствах крахмала как смеси амилозы и амилопектина.

Крахмал относится к невосстанавливающимся сахарам: все гликозидные гидроксилы (гидроксильная группа при 1-м атоме углерода) участвуют в межмолекулярных связях и поэтому не могут присутствовать в реакциях окисления (например, проба Толленса - качественная реакция на альдегидную группу, или взаимодействие с реактивом Феллинга - свежеосажденным гидроксидом меди). Сохранившиеся гликозидные гидроксилы, конечно, есть в наличии (на одном из концов полимерной цепи), но в незначительных количествах и на свойства вещества не влияют.

Однако, также как и отдельные молекулы глюкозы, крахмал способен образовывать эфиры с помощью не участвующих в связях между мономерами гидроксильных групп: на них можно "повесить" метильную группу, остаток уксусной кислоты и так далее.

Также крахмал способен окисляться с помощью йодной (HIO 4) кислоты до диальдегида.

Гидролиз крахмала бывает двух видов: ферментный и кислотный. Гидролиз с помощью ферментов относится к разделу биохимии. Фермент амилаза расщепляет крахмал на более короткие полимерные цепочки из глюкозы - декстрины. Кислотный гидролиз крахмала является полным в присутствии, например, серной кислоты: крахмал расщепляется сразу до мономера - глюкозы.

В живой природе

В биологии крахмал - это прежде всего сложный углевод, и поэтому растениями используется как способ хранения питательных веществ. Он образуется при фотосинтезе (сначала в виде отдельных молекул глюкозы) и откладывается в клетках растения в виде зерен - в семенах, клубнях, корневищах и т. д. (чтобы потом использоваться как "продовольственный склад" новыми зародышами). Иногда крахмал содержится в стеблях (например, у - мучнистая крахмальная сердцевина) или листьях.

В организме человека

Крахмал в составе пищи попадает сначала в ротовую полость. Там фермент, содержащийся в слюне (амилаза), расщепляет полимерные цепи амилозы и амилопектина, превращая молекулы в более короткие - олигосахариды, потом расщепляет и их, и в конце концов остается мальтоза - дисахарид, состоящий из двух молекул глюкозы.

Мальтозу расщепляет мальтаза до глюкозы - моносахарида. И уже глюкоза используется организмом в качестве источника энергии.

Большинство природных углеводов состоит из нескольких химически связанных остатков моносахаридов. Углеводы, содержащие два моносахаридных звена, это дисахариды , трехзвенные – трисахариды и т.д. Общий термин олигосахариды часто используют для углеводов, содержащих от трех до десяти моносахаридных звеньев. Углеводы, состоящие из большего числа моносахаридов, называют полисахаридами.

В дисахаридах два моносахаридных звена соединены гликозидной связью между аномерным атомом углерода одного звена и гидроксильным атомом кислорода другого. По строению и по химическим свойствам дисахариды делят на два типа.

При образовании соединений первого типа выделение воды происходит за счет полуацетального гидроксила одной молекулы моносахарида и одного из спиртовых гидроксилов второй молекулы. К таким дисахаридам относится мальтоза. Подобные дисахариды имеют один полуацетальный гидроксил, по свойствам они аналогичны моносахаридам, в частности, могут восстанавливать такие окислители, как оксиды серебра и меди(II). Это – восстанавливающие дисахариды .
Соединения второго типа образуются так, что вода выделяется за счет полуацетальных гидроксилов обоих моносахаридов. В сахаридах этого типа нет полуацетального гидроксила, и они называются невосстанавливающими дисахаридами .
Тремя важнейшими дисахаридами являются мальтоза, лактоза и сахароза.

Мальтоза (солодовый сахар) содержится в солоде, т.е. в проросших зернах злаков. Мальтозу получают при неполном гидролизе крахмала ферментами солода. Мальтоза выделена в кристаллическом состоянии, она хорошо растворима в воде, сбраживается дрожжами.

Мальтоза состоит из двух звеньев D-глюкопиранозы, соединенных гликозидной связью между углеродом С-1 (аномерным углеродом) одного звена глюкозы и углеродом С-4 другого глюкозного звена. Такую связь называют -1,4-гликозидной связью. Показанная ниже формула Хеуорса
-мальтозы обозначается префиксом -, потому что ОН-группа при аномерном углероде расположенного справа глюкозного звена является -гидроксилом. Мальтоза – восстанавливающий сахар. Ее полуацетальная группа находится в равновесии со свободной альдегидной формой и может окисляться в карбоновую мальтобионовую кислоту.

Лактоза (молочный сахар) содержится в молоке (4–6%), ее получают из молочной сыворотки после удаления творога. Лактоза значительно менее сладкая, чем свекловичный сахар. Она используется для изготовления детского питания и фармацевтических препаратов.

Лактоза состоит из остатков молекул D-глюкозы и D-галактозы и представляет собой
4-(-D-галактопиранозил)-D-глюкозу, т.е. имеет не -, а -гликозидную связь.
В кристаллическом состоянии выделены - и -формы лактозы, обе они принадлежат к восстанавливающим сахарам.

Сахароза (столовый, свекловичный или тростниковый сахар) – наиболее распространенный в биологическом мире дисахарид. В сахарозе углерод С-1 D-глюкозы соединен с углеродом
С-2 D-фруктозы посредством -1,2-гликозидной связи. Глюкоза находится в шестичленной (пиранозной) циклической форме, а фруктоза в пятичленной (фуранозной) циклической форме. Химическое название сахарозы – -D-глюкопиранозил--D-фруктофуранозид. Поскольку оба аномерных углерода (и глюкозы, и фруктозы) вовлечены в образование гликозидной связи, глюкоза относится к невосстанавливающим дисахаридам. Вещества этого типа способны только к реакциям образования простых и сложных эфиров, как всякие многоатомные спирты. Сахароза и другие невосстанавливающие дисахариды гидролизуются особенно легко.

Задание . Приведите формулу Хеуорса для -аномера дисахарида, в котором два звена
D-глюкопиранозы соединены 1,6-гликозидной связью.
Решение. Нарисуем структурную формулу звена D-глюкопиранозы. Затем соединим аномерный углерод этого моносахарида через кислородный мостик с углеродом С-6 второго звена
D-глюкопиранозы (гликозидная связь). Получающаяся молекула будет в - или -форме в зависимости от ориентации группы ОН на восстанавливающем конце молекулы дисахарида. Дисахарид, показанный ниже, является -формой:

УПРАЖНЕНИЯ.

1. Какие углеводы называют дисахаридами и какие – олигосахаридами?

2. Приведите формулы Хеуорса восстанавливающего и невосстанавливающего дисахарида.

3. Назовите моносахариды, из остатков которых состоят дисахариды:

а) мальтоза; б) лактоза; в) сахароза.

4. Составьте структурную формулу трисахарида из остатков моносахаридов: галактозы, глюкозы и фруктозы, соединенных любым из возможных способов.

Урок 36. Полисахариды

Полисахариды являются биополимерами. Их полимерные цепи состоят из большого числа моносахаридных звеньев, соединенных друг с другом гликозидными связями. Три важнейших полисахарида – крахмал, гликоген и целлюлоза – являются полимерами глюкозы.

Крахмал – амилоза и амилопектин

Крахмал (С 6 Н 10 О 5)n – резервное питательное вещество растений – содержится в семенах, клубнях, корнях, листьях. Например, в картофеле – 12–24% крахмала, а в зернах кукурузы – 57–72%.
Крахмал представляет собой смесь двух полисахаридов, различающихся строением цепи молекулы, – амилозы и амилопектина. В большинстве растений крахмал состоит из 20–25% амилозы и 75–80% амилопектина. Полный гидролиз крахмала (как амилозы, так и амилопектина) приводит к D-глюкозе. При мягких условиях можно выделить промежуточные продукты гидролиза – декстрины – полисахариды (С 6 Н 10 О 5)m с меньшей молекулярной массой, чем крахмал (m < n ), олигосахариды, а также дисахарид мальтозу.
По данным рентгеноструктурного анализа, амилоза имеет нитевидное строение, т.е. состоит из протяженных неразветвленных цепей. Такие цепи включают до 4000 звеньев D-глюкозы, соединенных 1,4-гликозидными связями.

Амилопектин – полисахарид разветвленного строения (примерно 30 ответвлений в молекуле). Он содержит два типа гликозидных связей. Внутри каждой цепи звенья D-глюкозы соединены
1,4-гликозидными связями, как в амилозе, но длина полимерных цепей варьируется от 24 до 30 глюкозных единиц. В местах разветвлений новые цепи присоединяются посредством
1,6-гликозидных связей.

Гликоген (животный крахмал) образуется в печени и мышцах животных и играет важную роль в обмене углеводов в животных организмах. Гликоген – белый аморфный порошок, растворяется в воде с образованием коллоидных растворов, при гидролизе дает мальтозу и D-глюкозу. Подобно амилопектину, гликоген является нелинейным полимером D-глюкозы с -1,4- и
-1,6-гликозидными связями. Каждая ветвь содержит 12–18 звеньев глюкозы. Однако гликоген имеет меньшую молекулярную массу и еще более разветвленное строение (примерно 100 ответвлений в молекуле), чем амилопектин. Общее содержание гликогена в организме взрослого хорошо питающегося человека примерно 350 г, которые в равных долях распределены между печенью и мускулами.

Целлюлоза (клетчатка) (С 6 Н 10 О 5)х – наиболее распространенный в природе полисахарид, главная составная часть растений. Почти чистой целлюлозой является хлопковое волокно. В древесине целлюлоза составляет примерно половину сухого вещества. Кроме того, в древесине содержатся другие полисахариды, которые объединяют общим названием «гемицеллюлозы», а также лигнин – высокомолекулярное вещество, относящееся к производным бензола. Целлюлоза – аморфное волокнистое вещество. Она нерастворима в воде и органических растворителях.
Целлюлоза – линейный полимер D-глюкозы, в котором мономерные звенья соединены
-1,4-гликозидными связями. Причем -D-глюкопиранозные звенья попеременно повернуты друг относительно друга на 180°. Средняя относительная молекулярная масса целлюлозы составляет 400 000, что соответствует примерно 2800 глюкозным единицам. Волокна целлюлозы представляют собой пучки (фибриллы) параллельных полисахаридных цепей, удерживаемых вместе водородными связями между гидроксильными группами соседних цепей. Упорядоченное строение целлюлозы обусловливает ее высокую механическую прочность.

УПРАЖНЕНИЯ.

1. Какой моносахарид служит структурным звеном полисахаридов – крахмала, гликогена и целлюлозы?

2. Смесь каких двух полисахаридов представляет собой крахмал? В чем различие их строения?

3. Чем отличаются по строению крахмал и гликоген?

4. Как различаются по растворимости в воде сахароза, крахмал и целлюлоза?

Ответы на упражнения к теме 2

Урок 35.

1. Дисахариды и олигосахариды – сложные углеводы, часто обладающие сладким вкусом. При гидролизе они образуют две или несколько (3–10) молекул моносахаридов.

Мальтоза – восстанавливающий дисахарид, т.к. содержит полуацетальный гидроксил.

Сахароза – невосстанавливающий дисахарид, т.к. в молекуле нет полуацетального гидроксила.

3. а) Дисахарид мальтоза получается путем конденсации двух молекул D-глюкопиранозы с отщеплением воды от гидроксилов при С-1 и С-4.
б) Лактоза состоит из остатков молекул D-галактозы и D-глюкозы, находящихся в пиранозной форме. При конденсации этих моносахаридов они связываются: атом С-1 галактозы через кислородный мостик с атомом С-4 глюкозы.
в) Сахароза содержит остатки D-глюкозы и D-фруктозы, соединенные посредством 1,2-гликозидной связи.

4. Структурная формула трисахарида:

Урок 36.

1. Структурное звено крахмала и гликогена – -глюкоза, а целлюлозы – -глюкоза.

2. Крахмал – это смесь двух полисахаридов: амилозы (20–25%) и амилопектина (75–80%). Амилоза – линейный полимер, тогда как амилопектин – разветвленный. Внутри каждой цепи этих полисахаридов звенья D-глюкозы соединены 1,4-глюкозидными связями, а в местах разветвлений амилопектина новые цепи присоединяются посредством 1,6-гликозидных связей.

3. Гликоген, подобно амилопектину крахмала, является нелинейным полимером D-глюкозы с
-1,4- и -1,6-гликозидными связями. По сравнению с крахмалом каждая цепь гликогена примерно вдвое короче. Гликоген имеет меньшую молекулярную массу и более разветвленное строение.

4. Растворимость в воде: у сахарозы – высокая, у крахмала – умеренная (низкая), целлюлоза – нерастворима.

Крахмал (С 6 Н 10 О 5)n является важнейшим представителем полисахаридов в растениях. Этот запасной полисахарид используется растениями как энергетический материал. Крахмал в животном организме не синтезируется, аналогичным запасным углеводом у животных является гликоген.

Крахмал не является химически индивидуальным веществом. В его состав кроме полисахаридов входят минеральные вещества, в основном представленные фосфорной кислотой, липиды и высокомолекулярные жирные кислоты - пальмитиновая, стеариновая и некоторые другие соединения, адсорбированные углеводной полисахаридной структурой крахмала.
В клетках эндосперма крахмал находится в виде крахмальных зерен, форма и размер которых характерны для данного вида растения. Форма крахмальных зерен дает возможность легко распознать крахмалы различных растений под микроскопом, что используется для обнаружения примеси одного крахмала в другом, например при добавлении кукурузной, овсяной или картофельной муки к пшеничной.
В запасающих тканях различных органов - клубнях, луковицах более крупные крахмальные зерна откладываются в запас в амилопластах как вторичный (запасной) крахмал. Крахмальные зерна имеют слоистую структуру.

Строение углеводных компонентов крахмала
Углеводная часть крахмала состоит из двух полисахаридов:
1. Амилозы;
2. Амилопектина.
1 Строение амилозы.
В молекуле амилозы остатки глюкозы связаны гликозидными a1 ® 4 связями, образуя линейную цепочку (рис. 8, а ).
У амилозы различают восстанавливающий конец (А ) и невосстанавливающий (В ). Линейные цепи амилозы, содержащие от 100 до нескольких тысяч остатков глюкозы, способны спирально свертываться и таким образом принимать более компактную форму (рис. 8, б ). В воде амилоза растворяется хорошо, образуя истинные растворы, которые неустойчивы и способны к ретроградации - самопроизвольному выпадению в осадок.

Рис. 8. Крахмал, его строение. Амилоза и амилопектин:

а - схема соединения молекул глюкозы в амилозе; б - пространственная структура амилозы; в - схема соединения молекул глюкозы в амилопектине;г - пространственная молекула амилопектина

2 Строение амилопектина

Амилопектин представляет собой разветвленный компонент крахмала. Он содержит до 50 000 остатков глюкозы, соединенных между собой главным образом a1 ® 4 гликозидными связями (линейные участки молекулы амилопектина). В каждой точке разветвления молекулы глюкозы (a-D -глюкопиранозы) образуют a1 ® 6 гликозидную связь, которая составляет около 5 % общего числа гликозидных связей молекулы амилопектина (рис. 8, в, г ).

Каждая молекула амилопектина имеет один восстанавливающий конец (А ) и большое количество невосстанавливающих концов (В ). Структура амилопектина трехмерна, его ветви расположены по всем направлениям и придают молекуле сферическую форму. Амилопектин в воде не растворяется, образуя суспензию, но при нагревании или под давлением образует вязкий раствор - клейстер. С йодом суспензия амилопектина дает красно-бурую окраску, йод при этом адсорбируется на молекуле амилопектина, поэтому цвет суспензии обусловлен окраской самого йода.

Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет от 10 до 30 %, а амилопектина - от 70 до 90 %. Некоторые сорта ячменя, кукурузы и риса называются восковидными. В зернах этих культур крахмал состоит только из амилопектина. В яблоках крахмал представлен только амилозой.

^ Ферментативный гидролиз крахмала

Гидролиз крахмала катализируется ферментами – амилазами. Амилазы относятся к классу гидролаз, подклассу – карбогидраз. Различают α- и b-амилазы. Это однокомпонентные ферменты, состоящие из молекул белка. Роль активного центра у них выполняют группы – NH 2 и – SH.

^ Характеристика α – амилазы

α – Амилаза содержится в слюне и поджелудочной железе животных, в плесневых грибах, в проросшем зерне пшеницы, ржи, ячменя (солод).

α- Амилаза является термостабильным ферментом, её оптимум находится при температуре 70 0 С. Оптимальное значение pH 5.6-6.0, при pH 3.3-4.0 она быстро разрушается.

Характеристика b – амилазы

b – амилаза находится в зерне пшеницы, ржи, ячменя, в соевых бобах, в батате. Однако активность фермента в созревших семенах и плодах низкая, возрастает активность при прорастании семян.

β-амилаза расщепляет амилозу полнотью, на 100% превращая ее в мальтозу. Амилопектин расщепляет на мальтозу и декстрины дающие красно-коричневое окрашивание с йодом, расщепляя лишь свободные концы глюкозных цепочек. Действие прекращается, когда доходит до разветвлений. β-амилаза расщепляет амилопектин на 54% с образованием мальтозы. Образовавшиеся при этом декстрины гидролизуются α-амилазой с образованием декстринов меньшей молекулярной массы и не дающих окрашивания с йодом. При последующем длительном действии α-амилозы на крахмал около 85% его превращается в мальтозу.
Т.е. при действии β-амилазы образуются в основном мальтоза и немного высокомолекулярных декстринов. При действии α-амилазы образуются главным образом декстрины меньшей молекулярной массы и незначительное количество мальтозы. Ни α- ни β-амилазы в отдельности не могут полностью гидролизовать крахмал с образованием мальтозы. При одновременном действии обеих амилаз крахмал гидролизуется на 95%.

Целлюлоза (С 6 Н 10 О 5) – полисахарид второ-го порядка, является основным компонентом клеточных стенок. Целлюлоза состоит из остатков b-D -глюкозы, соединенных между собой b1 ® 4 гликозидной связью (рис. 9, а ). Среди других полисахаридов, из которых состоит клеточная стенка растений, он относится к микрофибриллярным полисахаридам, так как в клеточных стенках молекулы целлюлозы соединены в структурные единицы, получившие название микрофибрилл. Последняя состоит из пучка молекул целлюлозы, расположенных по ее длине параллельно друг другу.
^ Строение целлюлозы

Рис. 9. Строение целлюлозы

а – соединение молекул глюкозы; б – структура микрофибрилл; в – пространственная структура
Распространение целлюлозы
Содержание целлюлозы в растениях колеблется в широких пределах: в волокнах хлопчатника 90 %, древесине 50, листьях табака 10, семенах злаковых культур 3…5, подсолнечника 2, ягодах винограда 1 %.
В среднем на одну молекулу целлюлозы приходится около 8000 остатков глюкозы. Гидроксилы у атомов углерода С2, С3 и С6 не замещены. Повторяющееся звено в молекуле целлюлозы - остаток дисахарида целлобиозы.

Свойства целлюлозы

Целлюлоза не растворяется в воде, но в ней набухает. Свободные гидроксильные группы способны замещаться на радикалы - метильный -СН 3 или ацетальный с образованием простой или сложноэфирной связи. Это свойство играет большую роль при изучении строения целлюлозы, а также находит применение в промышленности при производстве искусственного волокна, лаков, искусственной кожи и взрывчатых веществ.

Гидролиз.

(С 6 Н 10 О 5)n + nH 2 O → nC 6 H 12 O 6

Образование сложных эфиров.

[С6Н7O2(ОСОСН3)3]n+3nН2O[С6Н7O2(ОН)3]n+3nСН3СООН

Элементарное звено молекулы целлюлозы имеет три гидроксильные группы, которые могут участвовать в образовании сложных эфиров с кислотами.

3. Реакция нитрования целлюлозы. (Слайд №12 )

n + 3nHONO 2 → n + 3n H 2 O

4. Реакция получения ацетилцеллюлозы.

n + 3nHOOC-CH 3 → n + 3n H 2 O

Список литературы

Основная

1. Робертс Дж., Кассерио М. Основы органической химии. Т. 1, 2. М.: Мир,1978.

2. Гауптман 3. Органическая химия. М.: Химия, 1979.

3. Несмеянов А.Н. Несмеянов Н.А. Начала органической химии. Т. 1, 2. М.: Химия, 1970.

4. Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. М.: Мир, 1974.

5. Неницеску К. Органическая химия. Т. 1, 2. М., 1963.

6. Органикум. Практикум по органической химии. Т.1, 2. М.: Мир, 1979.

7. Нейланд О.Я. Органическая химия. М.: Высш.шк.,1990.

Дополнительная

1. Беккер Г. Введение в электронную теорию органических реакций. М.: Мир, 1977.