Полисахариды
Крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин
linkОпора
- Урок 372. Дисахариды — устанавливать строение дисахаридов
Полисахариды — те же гликозидные цепи, что у дисахаридов (урок 372), только длиной в тысячи звеньев. Крахмал и гликоген запасают глюкозу, а целлюлоза и хитин служат строительным материалом. Всё различие между ними определяется типом гликозидной связи и частотой ветвлений.
Как различить полисахариды
- Мономер крахмала, гликогена и целлюлозы — D-глюкоза, а хитина — N-ацетилглюкозамин.
- Связь α(1→4) у крахмала и гликогена закручивает цепь в спираль, которую легко гидролизует амилаза; связь β(1→4) у целлюлозы и хитина даёт вытянутые цепи, собранные в волокна.
- Ветвлений α(1→6) нет у амилозы и целлюлозы, у амилопектина они встречаются через 24–30 звеньев, у гликогена — через 8–12.
- Иод с амилозой даёт синий комплекс (иод входит внутрь спирали), а с амилопектином и гликогеном — красно-бурое окрашивание.
Примеры
1. Гидролиз целлюлозы. Полный гидролиз целлюлозы серной кислотой даёт D-глюкозу, а частичный — целлобиозу \(\ce{C12H22O11}\).
2. Крахмал и амилаза. Амилаза расщепляет крахмал \(\ce{(C6H10O5)_{n}}\) до мальтозы \(\ce{C12H22O11}\), а связи α(1→6) в точках ветвления расщепляет отдельный фермент.
errorОдна глюкоза — разные полимеры
Крахмал и целлюлоза построены из одной и той же D-глюкозы; различие только в аномере связи, и именно оно решает, переварим 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, и вода не может их разделить.
Степень ветвления
Метилирование (урок 370) позволяет пересчитать концы цепей и точки ветвления полисахарида, не видя самой молекулы. Каждое звено после метилирования и гидролиза даёт производное глюкозы, по числу метильных групп которого видно, сколько у звена было связей. Доли этих производных и дают степень ветвления.
Как найти степень ветвления
- Исчерпывающе метилируйте полисахарид и гидролизуйте его.
- Невосстанавливающие концы дают 2,3,4,6-тетра-O-метилглюкозу, звенья цепи (1→4) — 2,3,6-три-O-метилглюкозу, а точки ветвления (1→4 и 1→6) — 2,3-ди-O-метилглюкозу.
- Каждое ветвление добавляет один невосстанавливающий конец, поэтому число концов примерно равно числу точек ветвления.
- Средняя длина ветви равна отношению числа всех звеньев к числу концов, то есть 1 / (доля тетраметилглюкозы).
Примеры
1. Амилопектин. Если среди продуктов метилирования и гидролиза амилопектина \(\ce{(C6H10O5)_{n}}\) 4 % (мольных) составляет тетраметилглюкоза, на одну ветвь приходится 25 звеньев (уравнение выше).
2. Амилоза. У амилозы \(\ce{(C6H10O5)_{n}}\) тетраметильного производного почти нет: на длинную цепь приходится 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
Какое производное глюкозы даст после метилирования и гидролиза звено в середине цепи целлюлозы?
expand_moreПоказать решение
2,3,6-Три-O-метилглюкозу: свободными остаются группы OH при C4 (место связи) и при C5 (атом цикла), а также аномерная.
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 %.