Полисахаридтер

Полисахаридтер, гликандар — молекуласында гликозидті байланысқан 10-нан артық моносахарид қалдықтары бар көмірсулар. Полисахаридтердің молек. массасы бірнеше мыңнан (ламинарин, инулин) бірнеше млн-ға дейін (гиалурон қышқылы, гликоген) жетеді. Полисахаридтерге моносахаридтердің бір ғана түрінен немесе әр түрінен құралатын целлюлоза, крахмал, хитин, пектиндік заттар, гликопротеиндер, гепарин, т.б. жатады. Полисахаридтер сілтіге төзімді, қышқылда диполимерленеді, суда жақсы ериді. П-дің биологиялық маңызы әр алуан.«Қазақстан»: Ұлттық энцклопедия / Бас редактор Ә. Нысанбаев – Алматы «Қазақ энциклопедиясы» Бас редакциясы, 1998 ISBN 5-89800-123-9, VII том

Полисахаридтер табиғи жоғары молекулалы қосылыстар. Полисахаридтердің жалпы формуласы (С6Н10О5)n, көптеген моносахарид молекуласының қалдықтарынан тұрады. Макромолекуладағы моносахаридтер қалдықтары полисахаридтерде де оттек "көпіршесі" арқылы жалғасқан:

 ...R — О — R — О — R...

Өсімдіктер мен жануарлар ағзасында ферменттердің әсерінен фотосинтез нәтижесінде түзілген моносахарид молекулалары поликонденсацияланып, полисахаридтер түзіледі:

 6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2
 nС6Н12О6 → (С6Н10О5)n + nH2O

Полисахаридтердің маңызды өкілі — крахмал мен целлюлоза.

 Крахмал 

Крахмал (С6Н10О5)n табиғатта кең тараған полисахарид. Күріште 80%-ке дейін, бидай мен жүгеріде 70—75%, картоп түйіндерінде 20% крахмал болады.

 Крахмалдың құрылысы 

Крахмал — табиғи полимер. Ол екі полисахаридтен: амилоза мен аминопектиннен тұрады (45-сурет).

Полимерлену дәрежесі — n-нің мәні крахмалдың әр түрлі молекуласында шамамен 200-ден 2000-ға дейін болады. Крахмалдың молекулалық массасы бірнеше жүз мыңнан (амилоза) миллионға дейін (амилопектин) жетеді.

Крахмалдың макромолекуласы циклді α-глюкозаның қалдықтарынан тұрады. Крахмал түзілу процесінің сызбанұсқасы:

500px

Яғни, крахмалдың қарапайым буыны, - C6H10O5 -

300px

 Крахмалды алу 

Өндірісте крахмалды картоптан немесе жүгеріден алады. Картоптан крахмал алу үшін оны ұнтақтап турап, сүзгіге салып, сумен шаяды. Сумен шайылған крахмалды ыдыстарда тұнғаннан кейін бөліп алып кептіреді.

 Крахмалдың қасиеттері 

Крахмал салқын суда ерімейтін ақ түсті ұнтақ зат. Ыстық суда ісініп, коллоид ерітінді — клейстер түзеді.

Крахмалдың маңызды химиялық қасиеттерінің бірі — йодпен әрекеттескенде көк түстің пайда болуы. Оны картоптың немесе ақ нанның кесіндісіне, крахмал клейстріне йод ерітіндісін тамызып көруге болады. Бұл реакцияны тағам өнімдерінде крахмалдың бар-жоғын анықтау үшін қолданады.

Крахмал минерал қышқылдың (H2SО4) немесе ферменттердің әсерінен гидролизденіп, глюкоза түзеді:

 (С6Н10О5)n + nH2O → C6H12O6

Реакция жағдайына байланысты әр түрлі аралық өнімдер түзіліп, гидролиз сатылап жүруі мүмкін:

 (С6Н10О5)n → (C6Н10О5)m → xС12Н22O11 → nС6Н12O6

Макромолекуланың ыдырауы біртіндеп іске асады, әуелі ірі молекулалы қосылыс декстрин, содан кейін дисахарид мальтоза және гидролиздің соңғы өнімі глюкоза түзіледі.

 Крахмалдың маңызы мен қолданылуы 

Крахмал — негізгі азығымыздың бірі. Бірақ оны ағза бірден сіңіре алмайды. Тағамның құрамындағы крахмал майлар сияқты әуелі гидролизге ұшырайды. Гидролиздену процесі тамақты шайнағанда сілекеймен бөлінетін ферменттердің әсерінен ауызда басталады. Гидролиздену одан әрі асқазан мен ішекте жалғасады. Түзілген глюкоза ішектен қанға сіңіп, одан бүкіл ағзаға тарайды. Глюкозаның артық мөлшері гликогенге "жануар крахмалына" айналып, бауырда қор болып жиналады. Оның құрамы крахмал сияқты (С6Н10О5)n бірақ құрылысы крахмалдан тармақты (45, б-сурет) және молекулалық массасы да үлкен болады.

Организмнің гликоген жинауы шектеулі. Адам салмағының 1 килограмына 50—60 г гликоген жиналған соң, одан артық мөлшері майға айналып, адам толысып кетуі мүмкін. Гликоген қажеттілікке байланысты глюкозаға айналып, биохимиялық процестерге қатысады.

Крахмал гидролизінің аралық өнімдері декстрин мен мальтозаны ағза оңай сіңіреді. Тамақ дайындаған кезде крахмал декстринге айналады. Нан өнімдерін және картопты пісірген кезде крахмалдың аздап гидролизденуінен декстрин түзіледі.

Өнеркәсіпте крахмалды гидролиздеп, сірне мен глюкозаға айналдырады. Ол үшін крахмалға сұйылтылған күкірт қышқылын қосып қыздырады. Күкірт қышқылының артық мөлшерін бормен бейтараптап, кальций сульфатына айналдырып бөліп тастайды. Егер гидролизді соңына дейін жүргізбесе, декстрин мен глюкозаның қоспасы сірне алынады. Сірнеден кондитер тағамдарын, кәмпиттер, мармелад, джем, тосап жасайды.

Декстрин желім ретінде пайдаланылады. Крахмал мата өнеркәсібінде қолданылады. Ыстық үтіктің әсерінен крахмал декстринге айналып, жұқа қабықша түзеді. Ол матаға әр береді және тез кірлеуден сақтайды.

Крахмалдан химия өнеркәсібінде глюкоза, этил спиртін, ацетон және лимон қышқылын алады. Крахмал қағаз және картон өндірісінде қолданылады.

 Целлюлоза 

Целлюлоза да крахмал сияқты табиғи полимер — полисахарид. Оның молекулалық формуласы да крахмалдікі сияқты (С6Н10О6)n.

Целлюлозаны клетчатка деп те айтады. Ол — өсімдіктер клеткасы кабықшасының негізгі кұрам бөлігі. Едәуір көп таралған биополимер. Мақта талшығында 98%-ке дейін, ағаш сүрегінде 50%-ке жуық, жасыл жапырақтарда, шөпте (10—25%) болады.

Целлюлозаның макромолекуласы циклді (3- глюкозаның қалдықтарынан тұрады, түзу құрылымды (46-сурет). Целлюлозаның макромолекулалары бір бағытта орналасқандықтан, талшық түзеді (зығыр, мақта, кендір, т.б.).

Poli3.png

Целлюлозаның қарапайым буыны крахмалдікі сияқты — С6Н10О5 — бірақ в-глюкозаның қалдығынан құралған:

Poli4.png

Крахмал мен целлюлозаның құрамына әр түрлі формалы глюкозаның кіруі олардың қасиеттеріне әсер етеді. Целлюлозаны тек қана күйіс қайыратын жануарлар қорыта алады. Адам және басқа жануарлар ферменттері целлюлозаны қорыта алмайды, сондықтан оны азық ретінде пайдаланбайды.

Целлюлозаның полимерлену дәрежесі — n-нің мәні крахмалдан көп, молекулалық массасы да крахмалдан үлкен (шамамен мақтада ~ 1,7 млн., зығырда ~ 6 млн-ға дейін) болады. Целлюлоза құрылымы тек түзу сызықты болады:

 — С6Н10О5 — С6Н10О5 — С6Н10О5 — С6Н10О5 —

Мақта, зығыр, кендір, т.б. талшықты материалдардың целлюлозадан түзілетіндігі осыған байланысты.

 Целлюлозаның қасиеттері 

Целлюлоза ақ немесе сүр түсті талшықты қатты зат. Целлюлоза суда, спиртте, эфирде, ацетонда және т.б. органикалық еріткіштерде ерімейді.

Целлюлозаның гидроксил топтары арқылы әр түрлі эфирлерін алуға болады. Целлюлозаның құрамындағы глюкозаның әр қалдығында үш гидроксил тобынан болады:

500px

Реакцияға бір, екі, үш гидроксил топтары қатысуы мүмкін. Реакцияны жүргізу жағдайына байланысты целлюлозаның әр түрлі нитраттары алынады:

500px

Целлюлозаның нитраттары өте жанғыш және қопарылғыш заттар. Целлюлозадан толық емес нитрлеп, нитросырлар және лак алады. Толық нитрлеп, қопарылғыш зат (түтінсіз дәрі) өндіріледі.

Целлюлозаға сірке кышқылымен (немесе сірке ангидридімен) күкірт қышқылы қатысында әсер етіп, целлюлозаның диацетатын немесе триацетатын алуға болады:

500px

 Ацетатты талшық 

thumb

Целлюлоза суда ерімейді, бірақ суды бойына сіңіріп ісінеді. Сондықтан целлюлозаның туындыларын еритін қосылыстарға айналдырады. Мысалы, құрамында екі немесе үш ацетат тобы бар целлюлоза ацетонда ериді, бұл полимердің ерекше маңызы бар. Целлюлоза ацетатын ацетонда ерітіп, кішкентай тесіктер арқылы (фильер деп аталатын) өткізіп, жылы ауамен үрлеп кептіргенде, жіңішке жылтыр жіпке айналады (47-сурет). Бұл жіп ацетатты жібек талшығы деп аталады.

Целлюлозадан жасанды талшықтар алудың басқа да жолдары бар. Оның мыс тұздарының аммиактағы ерітіндісін мысты-аммиакты жібек деп атайды. Егер сілтілік ортада күкірткөміртекпен целлюлозаға әсер етсе, целлюлоза ксантогенаты түзіледі. Бұл тұз суда ерігіш. Бұдан жасалған жіп вискоза жібі деп аталады. Осы тәсілдер бойынша алынған жібек макромолекулаларының химиялық құрамы целлюлозаның құрамымен бірдей. Целлюлозадан өндірілетін талшық мақта талшығынан кейінгі екінші орынды алады.

 Крахмал мен целлюлозаның айырмашылығы 

Полисахаридтерге крахмал мен целлюлоза жатады. Олардың молекулалық формулалары — (С6Н10О5)n. Бұл полисахаридтердің бір-бірінен айырмашылығы: 
 а) крахмал молекуласы α-глюкоза, ал целлюлоза молекуласы β-глюкоза қалдығынан тұрады; 
 ә) құрамындағы буындар саны да (n) әр түрлі, крахмалда бірнеше мыңнан, целлюлозада бірнеше миллионға дейін жетеді; 
 б) крахмал молекуласы құрылымы — түзу сызықты және тармақты, ал целлюлоза молекуласы — тек түзу сызықты. Сондықтан олардың қасиеттері өзгеше. Крахмалдың қоректік зат ретінде алатын орны ерекше. Крахмалды адам мен барлық жануарлар азық ретінде қабылдап, қорыта алады, ал целлюлозаны тек күйіс қайыратын малдар, ұлулар және микроазғалар ғана қорытады. Фотосинтез процесі нәтижесінде жұтылған күн энергиясы көмірсуларда қор болып жинақталады. Тыныс алғанда жұтылған оттекпен тотығып, көмірсулар жинақталған энергияны ағзаға береді. Табиғатта кең таралуына байланысты көмірсулар маңызды өнеркәсіптік шикізат болып табылады. Көмірсулардан этил спиртін, қопарылғыш заттар, дәрі-дәрмектер, қағаз, жасанды талшықтар өндіреді.Химия: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық / Ә. Темірболатова, Н. Нұрахметов, Р. Жұмаділова, С. Әлімжанова. – Алматы: «Мектеп» баспасы, 2007. – 352 бет. ISBN 9965-36-092-8

 Дереккөздер 

Санат:Полисахаридтер