Какие вещества относятся к полисахаридам? Свойства сложных углеводородов

Белые кристаллы, хорошо растворимые в воде и обладающие приятным сладким вкусом - что это? Речь идет о знакомых каждому человеку углеводах – фруктозе, глюкозе или сахарозе. Сложные вещества этого класса, именуемые полисахаридами, свойства которых мы рассмотрим в нашей статье, имеют признаки, которые не характерны для моно- или олигосахаридов.

Например, крахмал, употребляемый в пищу, представляет собой аморфное соединение, не растворяющееся в воде. Его коллоидный раствор не имеет сладкого вкуса, а химическая характеристика в корне отличается от простых углеводов. Какие вещества относятся к полисахаридам (кроме крахмала)? Целлюлоза – еще один сложный углевод. Он более известен как древесина. Несъедобное, абсолютно нерастворимое в воде вещество, однако имеет такую же молекулярную формулу (С₅H₁₀O₅)_n, что и крахмал. Чем это можно объяснить? Давайте разберемся.

Как строение вещества влияет на его свойства

Полисахариды: крахмал, целлюлоза, гликоген, представляют собой гигантские макромолекулы, состоящие из многократно повторяющихся однотипных звеньев – мономеров. Они могут быть представлены молекулами, например, глюкозы, имеющими циклическое строение. В то же время глюкоза, представленная индивидуальным веществом, имеет открытую форму углеродного скелета. Пространственная форма ее молекулы и обуславливает хорошую растворимость в воде, сладкий вкус и кристаллическое строение вещества. Полисахариды, формула которых (C₅H₁₀O₅)_n – это крахмал и целлюлоза. Являясь изомерами, соединения имеют различное строение не только самих полимерных цепей, но и структурных элементов – частицы глюкозы. Все это кардинально влияет на свойства крахмала и целлюлозы, отличающиеся друг от друга.

Какие вещества относятся к полисахаридам

Кроме крахмала и целлюлозы, наиболее распространенных у растений, можно назвать сложные углеводы, входящие в состав организмов человека, животных, насекомых или грибов. Это гликоген и хитин. Животный крахмал гликоген является запасным энергетическим соединением. Оно синтезируется при избытке глюкозы клетками печени и мышц высших млекопитающих в процессах ассимиляции. В периоды дефицита пищи или при сильных физических или эмоциональных нагрузках гликоген расщепляется до глюкозы. Она поступает в кровь и поставляется к клеткам в качестве основного энергетического материала. Хитин – это структурный углевод, служащий основой внешнего скелета беспозвоночных животных. Он также входит в состав клеточных стенок грибов и покровов ракообразных, пауков, клещей и насекомых.

Характеристика крахмала

В составе полимера, являющегося основным продуктом фотосинтетической деятельности растений, входит циклическая альфа-глюкоза. Сам же процесс фотосинтеза можно выразить так:

Уравнение реакции фотосинтеза: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Крахмал содержит молекулы циклической альфа-глюкозы. Это сложный углевод, имеющий вид белого порошка, в горячей воде он превращается в клейстер – коллоидный раствор, в холодной же воде остается практически нерастворимым. При употреблении в пищу картофеля, хлеба, риса и других крахмалосодержащих продуктов в ротовой полости, желудке и двенадцатиперстной кишке происходит расщепление полисахарида. Этот процесс называют гидролизом, он происходит под действием фермента – амилазы. Продукты реакции – молекулы глюкозы:

(С6Н10О5)n + n H2O→ n C6H12O6

В растениях могут синтезироваться и другие полисахариды, формула и молекулы которых содержат остатки не глюкозы, а D-фруктозы, например, инулин. Его содержат корни цикория или георгина. Вещество применяют в качестве заменителя сахара при заболеваниях поджелудочной железы.

Целлюлоза

Говоря о том, какие вещества относятся к полисахаридам, мы упоминали растительный полимер – целлюлозу. Она имеет такую же молекулярную формулу, что и крахмал, yj характеризуется другими свойствами. Все дело в строении макромолекул целлюлозы. Ее мономеры – это частицы циклической бета-глюкозы, а относительная молекулярная масса составляет несколько миллионов. Это значительно превосходит данный показатель у крахмала, чей молекулярный вес равен приблизительно 100000 а.е.м. Гидролиз древесины в присутствии кислот и при нагревании приводит к получению глюкозы, а из нее – больших объемов этилового спирта.

Нитрование целлюлозы – это путь к получению сложного эфира – тринитрата целлюлозы. Он является исходным веществом в производстве пороха. Сырую глюкозу, полученную гидролизом отходов деревообрабатывающей промышленности, используют в качестве добавки в корм в животноводстве.

В нашей статье мы выяснили, какие вещества относятся к полисахаридам, а также изучили их свойства и области применения в промышленности.