Полисахариды — Органическая химия для олимпиад

Полисахариды

8 заданий

Крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин

linkОпора

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

  1. Мономер крахмала, гликогена и целлюлозы — D-глюкоза, а хитина — N-ацетилглюкозамин.
  2. 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.
  3. Ветвлений α(1→6) нет у амилозы и целлюлозы, у амилопектина они встречаются через 24–30 звеньев, у гликогена — через 8–12.
  4. Иод с амилозой даёт синий комплекс (иод входит внутрь спирали), а с амилопектином и гликогеном — красно-бурое окрашивание.
Звенья целлюлозы (β) и амилозы (α)
Звенья целлюлозы (β) и амилозы (α)

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

  1. Исчерпывающе метилируйте полисахарид и гидролизуйте его.
  2. 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.
  3. Каждое ветвление добавляет один невосстанавливающий конец, поэтому число концов примерно равно числу точек ветвления.
  4. Средняя длина ветви равна отношению числа всех звеньев к числу концов, то есть 1 / (доля тетраметилглюкозы).
\[\frac{1}{0{,}04} = 25\ \text{звеньев на одну ветвь}\]

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 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.