§ 45. Целлюлоза (окончание)

Роль целлюлозы в природе

Природа поистине творит чудеса: превращая α-глюкозу в β-глюкозу одним поворотом вокруг химической связи, она преобразует питательное вещество (крахмал) в структурный элемент клеток (целлюлозу). Описанное многофункциональное использование глюкозы как строительного звена для создания важнейших полимеров не может не вызывать восхищения!

Другие важные полисахариды

Хитин (от греч. chiton — «одежда», «кожа», «оболочка») — основной компонент наружного скелета членистоногих и других беспозвоночных. Он также входит в состав клеточных стенок грибов и бактерий (в связи с чем у ученых возникли предположения о необходимости определения особого места грибов в системе живой природы). Выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая жесткость поверхностной оболочки клеток. По строению, физико-химическим свойствам и биологической роли аналогичен целлюлозе. Полимерные цепи макромолекул (средняя М = 260 000) хитина построены из производных глюкозы (содержащих атомы азота и ацетильные группы), связаны между собой гликозидными связями. Не растворяется в воде, разбавленных кислотах, щелочах, спирте и других растворителях. Биологическое расщепление хитина осуществляет фермент хитиназа, обнаруженный у многих беспозвоночных, например у ракообразных в период линьки. При отмирании живых организмов хитин и продукты его расщепления превращаются в морском иле и почве в гуминоподобные (структурирующие почву) соединения, способствуя накоплению связанного азота.

Основные понятия

Целлюлоза. Нитраты целлюлозы. Пироксилин. Диацетат и триацетат целлюлозы. Хитин

Вопросы и задания

1. Назовите основные особенности строения целлюлозы и обусловленные этими особенностями свойства.

2. Охарактеризуйте растворимость в воде всех известных вам углеводов. Почему это свойство столь важно для оценки роли веществ в процессах живой природы?

3. Составьте уравнение реакции образования динитроцеллюлозы, укажите условия ее протекания.

4. Охарактеризуйте основные области применения в промышленности эфиров, образуемых целлюлозой.

5. Определите основные признаки, по которым целесообразно провести сравнение крахмала и целлюлозы. Результаты выполненного сравнения представьте в виде таблицы.

6. Если вискозу — один из распространенных эфиров целлюлозы — продавливать через тонкие щели в кислоту, образуется целлофан — дешевый упаковочный материал. Вы умеете отличать целлофан от полиэтилена? Найдите дома образцы обоих материалов и смонтируйте из них небольшую коллекцию.

Выводы

1. Уникальность структуры углеводов обусловлена наличием гибких цепочек углеродных атомов, соединенных с карбонильными и гидроксильными группами, способных к обратимым внутримолекулярным взаимодействиям, образованию циклов и множества изомеров.

2. Углеводы, содержащие в своем составе относительно большое количество атомов кислорода (глюкоза), способны окисляться анаэробно — это позволяет организму жить на задержке дыхания.

3. Молекулы углеводов обладают эфирной связью — «кислородным мостиком», который используется как один из основных способов «сшивания» молекул и образования сложных структур, полимеров. Природа использует молекулы комплексно, они выполняют роль блоков атомов, служащих кирпичиками для построения более сложных молекул (целлюлозы, крахмала, гликогена и других полисахаридов).

4. Фотосинтез — процесс, который осуществляется в клетках зеленых растений при участии хлорофилла и приводит к образованию углеводов, в дальнейшем служащих источником энергии и строительным материалом.

5. В наиболее общем виде роль углеводов в природе состоит в следующем: они образуются в процессе фотосинтеза, запасая солнечную энергию в своих химических связях. Далее они отдают эту энергию организму в процессе окисления — именно для этого необходим кислород, поступающий в результате дыхания; либо запасают ее, образуя полисахариды, способные, в свою очередь, к гидролизу.

6. Полисахариды в живой природе имеют также строительную, защитную функции.

7. Широкая распространенность углеводов в природе делает их важнейшим промышленным сырьем.

<<< К началу