ЦЕЛЛЮЛОЗА (полисахарид) ЦЕЛЛЮЛОЗА (полисахарид)
ЦЕЛЛЮЛО́ЗА (франц. cellulose, от лат. cellula, букв. - комнатка, здесь - клетка) (клетчатка), полисахарид, образованный остатками глюкозы; главная составная часть клеточных стенок растений, обусловливающая механическую прочность и эластичность растительных тканей. В коробочках хлопчатника содержится 95-98% целлюлозы, в лубяных волокнах 60-85%, в стволовой древесине 40-55%. В природе разложение целлюлозы осуществляют организмы, имеющие целлюлазу (см. ЦЕЛЛЮЛАЗА (фермент)) . Природные (хлопковые, лубяные) и модифицированные волокна из целлюлозы используются в текстильной промышленности, в производстве бумаги, картона, пластмасс, лаков и пр.
Энциклопедический словарь . 2009 .
Смотреть что такое "ЦЕЛЛЮЛОЗА (полисахарид)" в других словарях:
Целлюлоза … Википедия
Клетчатка, основной опорный полисахарид клеточных стенок растений и нек рых беспозвоночных (асцидии); один из самых распространённых природных полимеров. Из 30 млрд. т углерода, к рые высшие растения ежегодно превращают в органич. соединения, ок … Биологический энциклопедический словарь
Госсипин, целлулоза, клетчатка Словарь русских синонимов. целлюлоза сущ., кол во синонимов: 12 алкалицеллюлоза (1) … Словарь синонимов
Сущ., кол во синонимов: 36 агар (3) амилоза (1) амилоид (1) … Словарь синонимов
- (франц. cellulose от лат. cellula, букв. комнатка, здесь клетка) (клетчатка), полисахарид, образованный остатками глюкозы; главная составная часть клеточных стенок растений, обусловливающая механическую прочность и эластичность растительных… … Большой Энциклопедический словарь
ЦЕЛЛЮЛОЗА - высокомолекулярный углевод (полисахарид), являющийся главной составной частью оболочек растительных клеток. В наиболее чистом виде Ц. содержится в волокнах хлопка (90%), в древесине хвойных пород (50%). Из хлопка изготовляют ткани, из древесины… … Большая политехническая энциклопедия
целлюлоза - полисахарид ((С6Н10О5)n), являющийся основной структурной составляющей растительной клеточной стенки. Стойкое химическое соединение, не растворяется в воде, кислотах и щелочах; почти не усваивается животными, разлагается лишь некоторыми… … Анатомия и морфология растений
ЦЕЛЛЮЛОЗА - полисахарид (С6Н1005)n, являющийся основной составной частью оболочки растительной клетки. Очень стойкое химическое соединение, не растворяется в воде, кислотах, щелочах и обычных органических растворителях и почти не усваивается высшими… … Словарь ботанических терминов
Полисахариды общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров моносахаридов. Полисахариды необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов. Они… … Википедия
- (франц. cellulose, от лат. cellula, буквально комнатка, клетушка, здесь клетка) клетчатка, один из самых распространённых природных полимеров (полисахарид (См. Полисахариды)); главная составная часть клеточных стенок растений,… … Большая советская энциклопедия
Многие полисахариды служат внеклеточными опорными элементами в стенках клеток одноклеточных микроорганизмов и высших растений, а также на внешней поверхности клеток животных. Другие полисахариды входят в состав соединительной ткани позвоночных и экзоскелета членистоногих. Структурные полисахариды защищают клетки, ткани и органы, придают им форму и поддерживают ее.
Существует большое число различных структурных полисахаридов. На примере одного из них, а именно целлюлозы, мы увидим, как специфическая молекулярная организация вещества может быть приспособлена для выполнения определенной биологической функции.
Рис. 11-16. Строение целлюлозы и различные конформации -связей в цепях целлюлозы, а также -связей в цепях крахмала и гликогена. А. Цепь целлюлозы: остатки -глюкозы соединены друг с другом -связью. Б. Схематическое изображение параллельно расположенных полимерных цепей целлюлозы, соединенных водородными связями (выделены цветом). В. Изображение (с соблюдением масштаба) двух участков параллельных цепей, показывающее истинное расположение остатков -глюкозы и поперечных сшивок, образованных водородными связями. Г. Изображение (с соблюдением масштаба) участка молекулы амилозы. Благодаря -связям полимерные цепи в молекулах амилозы, амилопектина и гликогена приобретают сильно спирализованную компактную структуру, в которой многие гидроксильные группы обращены наружу.
Целлюлоза - прочное, волокнистое, водонерастворимое вещество - содержится в стенках клеток растений, главным образом в ветвях, стеблях, а также в стволах и других деревянистых частях растений. Древесина состоит в основном из целлюлозы и других полимерных веществ, хлопок - почти целиком из целлюлозы. Если наиболее распространенные внутриклеточные биополимеры - это белки (разд. 3.6), то целлюлоза, бесспорно, это не только самый распространенный внеклеточный структурный полисахарид в растительном мире, но и вообще самый распространенный в природе биополимер.
Целлюлоза является линейным, неразветвленным гомополисахаридом, состоящим из 10000 и более остатков -глюкозы, связанных друг с другом -гликозидными связями; в этом отношении она сходна с амилозой и линейными участками цепей гликогена. Но между этими полисахаридами существует одно очень важное различие: в целлюлозе -связи имеют (-конфигурацию, а в амилозе, амилопектине и гликогене -конфигурацию. Это, казалось бы, незначительное различие в строении целлюлозы и амилозы приводит к весьма существенным различиям в их свойствах (рис. 11-16). Благодаря геометрическим особенностям --связей линейные участки полимерных цепей в молекулах гликогена и крахмала стремятся принять скрученную, спиральную конформацию, что способствует образованию плотных гранул, которые и обнаруживаются в большинстве животных и растительных клеток.
Среди позвоночных только крупный рогатый скот и другие жвачные (овцы, козы, верблюды, жирафы и т.д.) могут использовать целлюлозу в качестве пищи. Однако делают они это весьма необычным способом. Большая часть кишечника, составляющая 15% общего веса коровы, приходится на долю четырех последовательно соединенных друг с другом желудков. Первые два из них составляют так называемый рубец.
Содержащиеся в нем микроорганизмы секретируют целлюлазу и расщепляют целлюлозу до -глюкозы, которую далее сбраживают до короткоцепочечных жирных кислот (см. гл. 12), двуокиси углерода и газообразного метана Образовавшиеся жирные кислоты всасываются в кровоток коровы, проникают в ткани и используются как топливо. Метан и которые вырабатываются со скоростью 2 л/мин, постоянно выводятся посредством непроизвольного процесса, напоминающего едва уловимую на слух отрыжку. В остальных двух желудках жвачных микроорганизмы, сделавшие свое дело, перевариваются ферментами, секретируемыми слизистой желудка; при этом образуются аминокислоты, сахара и другие продукты, которые всасываются и используются в организме коровы в качестве питательных веществ. Таким образом, между коровой и населяющими ее рубец микроорганизмами устанавливаются отношения симбиоза, при котором микроорганизмы получают возможность насладиться короткой, но счастливой жизнью в удобной и теплой среде; при этом целлюлоза из клевера и другой травы служит основным источником топлива и для «жильцов», и для организма-хозяина. Ежегодно огромные количества целлюлозы синтезируются растениями, причем не только растущими в лесах деревьями, но и культурными растениями. Расчеты показывают, что на долю каждого живущего на Земле человека растения ежедневно нарабатывают приблизительно 50 кг целлюлозы. Целлюлоза находит широкое применение в промышленности. Древесина, хлопок, бумага и картон почти полностью состоят из целлюлозы. Целлюлоза используется также для получения искусственного шелка, изоляционных, строительных и упаковочных материалов.
Прочные нерастворимые панцири, или экзоскелеты, омаров, крабов, а также многих насекомых построены в основном из полисахарида хитина линейного полимера, образованного остатками N-ацетил D-глюкозамина, которые соединяются друг с другом -связями (рис. 11-18).
Рис. 11-18. N-ацетил-D-глюкозамин важный строительный блок хитина и многих других структурных полисахаридов. В молекуле аминосахара -глюкозамина ко второму агому углерода вместо гидроксильной группы присоединена аминогруппа (выделена красным цветом).
Хитиновый каркас у омаров и крабов усилен за счет включений карбоната кальция.
22.Полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген): строение, отличительные биологические функции.
Полисахариды – высокомолекулярные продукты поликонденсации моносахаридов, связанных друг с другом гликозидными связями и образующие линейные или разветвленные цепи. Наиболее часто встречающимся моносахаридным звеном полисахаридов является D-глюкоза. В качестве компонентов полисахаридов могут быть также D-манноза, D- и L- галактоза, D-ксилоза и L-арабиноза, D-галактуроновая и D-маннуроновая кислоты, D- глюкозамин, D-галактозамин и др. Каждый моносахарид, входящий в состав полимерной молекулы, может находиться в пиранозной или фуранозной форме. Полисахариды можно разделить на 2 группы: гомополисахариды и гетерополисахариды.
Гомополисахариды состоят из моносахаридных единиц только одного типа. Гетерополисахариды содержат два и более типов мономерных звеньев.
Гомополисахариды. По своему функциональному назначению гомополисахариды могут быть разделены на 2 группы: структурные (гликоген и крахмал) и резервные (целлюлоза) полисахариды.
Крахмал. Это высокомолекулярное соединение, включающее сотни тысяч остатков глюкозы. Он является главным резервным полисахаридом растений.
Крахмал представляет собой смесь двух гомополисахаридов: линейного – амилозы(10-70%) и разветвленного – амилопектина(30-90%). Общая формула крахмала (С 6 Н 10 О 5)n. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10-30%, амилопектина – 70-90%. Полисахариды крахмала построены из остатков D-глюкозы, соединенных в амилозе и линейных цепях амилопектина α-1,4-связями, а в точках ветвления амилопектина – межцепочечными α-1,6-связями.
Рис. Структура крахмала. а - амилоза с характерной для нее спиральной структурой, б – амилопектин.
В молекуле амилозы линейно связаны 200-300 остатков глюкозы. Благодаря α-конфигурации глюкозного остатка, полисахаридная цепь амилозы имеет конфигурацию спирали. В воде амилоза не дает истинные растворы, в растворе при добавлении йода амилоза окрашивается в синий цвет.
Амилопектин имеет разветвленную структуру. Отдельные линейные участки молекулы амилопектина содержат 20-30 остатков глюкозы. При этом формируется древовидная структура. Амилопектин окрашивается йодом в красно-фиолетовый цвет.
Крахмал имеет молекулярную массу 10 5 -10 8 Да. При частичном кислотном гидролизе крахмала образуются полисахариды меньшей степени полимеризации – декстрины, при полном идолизе – глюкоза.
Гликоген. Это главный резервный полисахарид высших животных и человека, построенный из остатков D-глюкозы. Общая формула гликогена как и у крахмала (С 6 Н 10 О 5)n. Он содержится почти во всех органах и тканях животных и человека, но наибольшее количество гликогена обнаружено в печени и мышцах. Молекулярная масса гликогена 10 5 -10 8 Да и более. Его молекула построена из ветвящихся полиглюкозидных цепей, в которых остатки глюкозы соединены α-1→4-гликозидными связями. В точках ветвления - α-1→6-связями. Гликоген характеризуется более разветвленной структурой, чем амилопектин; линейные отрезки в молекуле гликогены включают 11-18 остатков α-D-глюкозы.
При гидролизе гликоген, подобно крахмалу, расщепляется с образованием сначала декстринов, затем мальтозы и глюкозы.
Целлюлоза (клетчатка) – наиболее широко распространенный структурный полисахарид растительного мира. Он состоит из β-глюкопиранозных мономерных (D-глюкозы), соединенных между собой β-(1→4)-связями. При частичном гидролизе целлюлозы образуются целлодекстрины, дисахарид целлобиоза, а при полном гидролизе D-глюкоза. Молекулярная масса целлюлозы порядка 10 6 Да. Клетчатка не переваривается ферментами пищеварительного тракта, т.к. набор этих ферментов у человека не содержит гидролаз, расщепляющих β-связи.
Классификация полисахаридов:
1. Гомополисахариды: клетчатка (целлилоза), крахмал.
2. Гетерополисахариды: инулин, пектиновые вещества, камеди и слизи.
Клетчатка (целлюлоза)
Это наиболее распространенный в природе полисахарид, составляет основную массу клеточных стенок растений. Повторяющимся звеном в молекуле клетчатки является целлобиоза.
Молекулярная масса целлюлозы может достигать от 1400 до 10 000 остатков глюкозы, которые соединены между собой β-1,4-гликозидными связями в линейные цепи. Она подвергается кислотному гидролизу и при кипячении с концентрированной серной кислотой превращается в глюкозу.
Крахмал
Крахмал не является химически индивидуальным веществом. Полисахариды крахмала представлены двумя веществами – амилозой (17-24 %) и амилопектином (76-83 %).
Оба полисахарида являются глюканами и образованы из альфа-глюкопиранозных остатков. Амилоза представляет собой линейный глюкан, в котором остатки глюкана связаны гликозидными связями между С 1 и С 4. В амилозе число остатков глюкопиранозы в пределах 200-1500.
Крахмал образуется и запасается в виде зерен. Крахмальные зерна – это высокоорганизованные структуры, форма и размер которых специфичны для определенного вида растения. Крахмальные зерна на 96 – 98 % состоят из полисахаридов, которые сопровождаются минеральными веществами, твердыми жирными кислотами и другими веществами.
Амилопектин - в наружных слоях крахмальных зерен.
Он растворим лишь в горячей воде, образует очень вязкие растворы. Раствором йода окрашивается в красно-фиолетовый цвет.
Амилоза - заполняет середину крахмального зерна, растворима в теплой воде, окрашивается раствором йода в синий цвет.
В медицинской практике используют:
Крахмал картофельный – Amylum Solani (Solanum tuberosum)
Крахмал пшеничный – Amylum Tritici (Triticum vulgare)
Крахмал кукурузный (маисовый) – Amylum Maydis (Zea mays)
Крахмал рисовый - Amylum Orizae (Oriza sativa).
Применяются также продукты частичного гидролиза крахмала – декстрины (Dextrinum).
Картофельный и кукурузный крахмал – основные источники промышленного получения глюкозы.
Получение крахмала. Наиболее просто получается картофельный крахмал. Поступившие на завод клубни картофеля сортируют и тщательно моют. Поскольку крахмальные зерна находятся в клетках паренхимы клубня, необходимо разрушить клетки.
Для этой цели клубни измельчают в специальных машинах - картофельных терках, барабаны которых на своей поверхности несут пилки с косыми и прямыми зубцами.
Затем вымывают крахмал из кашки на ситах.
Полученное крахмальное "молоко" подвергают рафинированию, т. е. о чистке от мелких примесей, которую проводят на плоских ситах, приводимых в поступательно-возвратное движение ("трясунки").
Конечной стадией является выделение крахмала из рафинированного "молока" осаждением, в отстойниках или с помощью осадочных центрифуг.
Крахмал обладает высокой плотностью (около 1,5), поэтому легко отстаивается из тонкой суспензии - крахмального "молока".
Сушку его проводят в камерных сушилках до остаточной влаги, не превышающей 20 %.
В зернах злаков крахмала содержится больше, чем в клубнях картофеля (например, в кукурузе до 70 %), но его получение несколько сложнее из-за белковых и других веществ, также нерастворимых в воде.
