Полисахариды
Крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин
Из одной и той же глюкозы природа строит и запасное топливо, и прочнейший строительный материал. Всё решает тип связи.
Как различить полисахариды
- Мономер: глюкоза — крахмал, гликоген, целлюлоза; N-ацетилглюкозамин — хитин.
- Тип связи: α(1→4) — крахмал и гликоген (спирали, легко гидролизуются амилазой); β(1→4) — целлюлоза и хитин (вытянутые цепи, волокна).
- Ветвления α(1→6): нет — амилоза и целлюлоза; через 24–30 звеньев — амилопектин; через 8–12 — гликоген.
- Иод с амилозой даёт синий комплекс (иод внутри спирали), с амилопектином и гликогеном — красно-бурое окрашивание.
Примеры
1. Целлюлоза → полный гидролиз (\(\ce{H2SO4}\)) → D-глюкоза; частичный — целлобиоза.
2. Крахмал → амилаза → мальтоза; связи α(1→6) расщепляет отдельный фермент.
errorОдна глюкоза — разные полимеры
Крахмал и целлюлоза построены из одной D-глюкозы; различие — только в аномере связи, и именно оно решает, перевариваем ли полимер и будет ли он спиралью или волокном.
edit_noteПопробуйте сами
Почему целлюлоза нерастворима в воде, хотя в ней много групп OH?
expand_moreПоказать решение
Вытянутые β-цепи уложены плотно и связаны друг с другом водородными связями — вода не может их разделить.
Степень ветвления
Метилирование позволяет «пересчитать» концы цепей и точки ветвления, не видя самой молекулы.
Как найти степень ветвления
- Исчерпывающе метилируйте полисахарид и гидролизуйте.
- Невосстанавливающие концы → 2,3,4,6-тетра-O-метил-D-глюкоза; звенья цепи (1→4) → 2,3,6-три-O-метил-; точки ветвления (1→4 и 1→6) → 2,3-ди-O-метил-.
- Каждое ветвление добавляет один невосстанавливающий конец: число концов ≈ числу точек ветвления.
- Средняя длина ветви = (всего звеньев) / (число концов) = 1 / (доля тетраметилглюкозы).
Примеры
1. Амилопектин: 2,3,4,6-тетра-O-метилглюкозы 4 % (моль) → одна ветвь на 25 звеньев.
2. Амилоза: тетраметильного производного почти нет — на длинную цепь один невосстанавливающий конец.
errorВосстанавливающий конец не считается
У линейной цепи два конца, но 2,3,4,6-тетра-O-метилглюкозу даёт только невосстанавливающий; звено восстанавливающего конца после метилирования и гидролиза даёт 2,3,6-три-O-метилглюкозу.
edit_noteПопробуйте сами
Какую долю (%) тетраметилглюкозы ожидать у гликогена с ветвлением через каждые 10 звеньев?
expand_moreПоказать решение
Около 10 %.
push_pinГлавное
Полисахариды — полимеры моносахаридов. Амилоза (около 20 % крахмала) — линейная α(1→4)-глюкоза, спиральная, даёт с иодом синее окрашивание; амилопектин (около 80 %) — α(1→4)-цепи с ветвлениями α(1→6) примерно через 24–30 звеньев; гликоген — то же, но ветвления через 8–12 звеньев. Целлюлоза — линейная β(1→4)-глюкоза: вытянутые цепи связаны водородными связями в волокна; человек её не переваривает. Хитин — β(1→4)-N-ацетил-D-глюкозамин (панцири членистоногих, стенки грибов). Метилирование с гидролизом: концевые звенья → 2,3,4,6-тетра-O-метилглюкоза, звенья цепи → 2,3,6-три-O-метилглюкоза, точки ветвления → 2,3-ди-O-метилглюкоза; средняя длина ветви = 1 / (доля тетраметильного производного).
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.