823a4b97033f45b1a12fbd390cd242c4

1. Крахмал и целлюлоза как природные полимеры

2. Полисахариды как биополимеры

Полисахариды (полиозы) - высокомолекулярные углеводы (биополимеры),
макромолекулы которых построены из моносахаридных остатков
(преимущественно гексоз и пентоз), соединенных гликозидными связями.
Полисахариды образуются в результате реакций
поликонденсации моносахаридов.

3. Гликозидная связь

1
6
Для целлюлозы
характерны β-1,4-связи
4
1
1
4
Гликозидная связь образуется за счет взаимодействия:
Для крахмала характерны
α-1,4- и α-1,6-связи
1.Гликозидного гидроксила (полуацетального) первой молекулы
2.Спиртового гидроксила второй молекулы
Каждый остаток моносахарида в цепи связан с соседними
гликозидными связями.

4. Общая формула: (C6​H10​O5)n

Полисахариды
Гомополисахариды
построены из одного
типа моносахаридов:
Гетерополисахариды
содержат разные типы
моносахаридов и их
производных:
крахмал
целлюлоза
гликоген
хитин
Хитин
Один тип моносахарида
Гепарин
гепарин,
муреин
пектин
Разные типы моносахаридов

5. Строение крахмала

Крахмал состоит из
остатков α-глюкозы
Амилоза
Крахмал представляет собой
смесь двух полисахаридов:
амилозы и амилопектина
Амилопектин
Характеристика
Амилоза
Амилопектин
Строение макромолекулы
Линейное
Разветвленное
Число структурных
звеньев (остатков
глюкозы)
~ 200
> 1000 (тысячи)
Тип связей
α-1,4-гликозидные
α-1,4- (в цепи) и α-1,6- (в точках
ветвления)
Растворимость в воде
Растворима (образует
гидратированные цепи)
Набухает, образует клейстер

6. Строение амилозы

Макромолекула амилозы представляет собой линейный полимер, мономерные
звенья которой соединены последовательно. Связь образуется между первым
(С1) атомом углерода одной молекулы глюкозы и четвертым (С4) атомом
углерода соседней молекулы.
1
4

7.

Строение амилопектина
Амилопектин имеет более сложное строение, чем амилоза, благодаря
наличию разветвлений. Соединение осуществляется между первым (С1) и
шестым (С6) атомами углерода остатков глюкозы.
1
6

8. Физические свойства крахмала

Аморфный порошок белого
цвета
Не обладает сладким вкусом
Молекулы воды не способны разрушить
Нерастворим, выпадает в
Холодная вода
межмолекулярные связи в гранулах
осадок
крахмала
Горячая вода
Набухание, образование
вязкой массы
Нагревание
(варка)
Образование клейстера
Водородные связи ослабевают, гранулы
проницаемы для воды
Разрушение гранул, выход
полисахаридов в раствор,
формирование коллоидной системы

9. Химические свойства крахмала

Свойство / Реакция
Характеристика
Уравнение / Результат
Реакция «серебряного
зеркала»
Не дает (отсутствие альдегидной
группы)
—
С Cu(OH)₂
Не восстанавливает
—
Как многоатомный спирт
Образует простые и сложные эфиры
Практического значения не имеют
Качественная реакция
С раствором иода
Комплекс синего цвета
Гидролиз (ступенчатый)
Крахмал → Декстрины → Мальтоза
→ Глюкоза

10. Кислотный гидролиз крахмала: открытие и применение

В 1811 году Константин Сигизмундович Кирхгоф (русский ученый
немецкого происхождения) открыл реакцию гидролиза крахмала под
действием серной кислоты (катализатор — ионы H⁺).
Значение открытия:
впервые получена глюкоза из крахмала химическим путем;
реакция стала основой промышленного способа производства
глюкозы;
реакция Кирхгофа используется в промышленности до сих пор.

11. Нахождение крахмала в природе и биосинтез

Содержание
крахмала в
растительном сырье
Картофель
(клубни)
до 24%
Пшеница
(зерна)
до 64%
Кукуруза
до 70%
Рис
до 75%
Крахмал — один из первичных продуктов
фотосинтеза. Образуется в зеленых
растениях из глюкозы.
Накапливается в качестве резервного
питательного вещества в клубнях, плодах и
семенах.

12. Биологическая роль крахмала

Крахмал в питании человека:
Ценный питательный продукт.
Основной источник углеводов (наряду с сахарозой).
Содержится в хлебе, картофеле, крупах, макаронных и кондитерских изделиях.
Усвоение крахмала организмом:
Крахмал не усваивается в неизменном виде — только после полного гидролиза до глюкозы!

13. Строение целлюлозы в сравнении с крахмалом

Характеристика
Крахмал
Целлюлоза
α-глюкоза
β-глюкоза
Средняя (сотни–тысячи)
Высокая (до 40 000)
До 1 000 000
До нескольких миллионов
Линейная + разветвленная
Строго линейная
Тип связей между цепями
Отсутствуют (амилоза) или слабые
Водородные связи (прочные)
Механическая прочность
Низкая
Высокая
Формула
Мономер
Степень полимеризации (n)
Молекулярная масса
Структура цепи
1
4
1 4

14. Физические и химические свойства целлюлозы

Целлюлоза - белое твердое прочное вещество, устойчиво к нагреванию,
но горючее, не растворяется в воде даже при нагревании.
1. Гидролиз целлюлозы в кислой среде
2. Взаимодействие целлюлозы с азотной кислотой
Пироксилин относится к
группе взрывчатых
веществ и используется в
производстве бездымного
пороха.
⚠ Требует осторожного
обращения!

15. Физические и химические свойства целлюлозы

3. Взаимодействие целлюлозы с уксусным ангидридом (с уксусной
кислотой)
Производство ацетатного шелка
(искусственное волокно)
Диацетат целлюлозы растворяют в ацетоне.
Раствор продавливают через фильеры в горячую
камеру (сухой способ формования).
Ацетон испаряется, образуются тонкие нити.

16. Целлюлоза: биология, получение, применение

Целлюлоза — основной строительный материал растений (образует
клеточные стенки).
Древесина
Трава, зеленые листья
~ 50%
до 25%
Применение целлюлозы
Целлюлоза не является продуктом
питания для человека, но служит
балластным веществом (клетчатка),
улучшающим пищеварение.
Строительство и топливо
Древесина (пиломатериалы, дрова)
Текстильная
промышленность
Хлопчатобумажные и льняные ткани
(лен, конопля, хлопок)
Целлюлозно-бумажная
Бумага, картон
Химическая
промышленность
Сырье для получения глюкозы и
этилового спирта
Производство волокон
Искусственный шелк (вискоза,
ацетатный шелк)
Сельское хозяйство
Корм для скота (после переработки)