§ 45. Целлюлоза

Вспомните из курса биологии, в чем состоят наиболее важные отличия животной и растительной клеток.
Способна ли целлюлоза выступать в качестве питательного вещества для живых организмов?

Крахмал и целлюлоза — важнейшие полисахариды, макромолекулы которых построены из множества остатков молекул глюкозы. По свойствам эти вещества весьма различны. Важнейшим объяснением их многочисленных отличий служит то, что макромолекулы крахмала состоят из α-глюкозы, а макромолекулы целлюлозы — из β-глюкозы. Макромолекулы целлюлозы имеют линейное строение. Чистая целлюлоза — это вещество белого цвета, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде, имеющее волокнистое строение.

Проблема. Мономер целлюлозы — глюкоза — содержит большое количество гидроксильных групп. Это определяет высокую способность глюкозы и дисахаридов к растворению в воде. Крахмал способен к образованию коллоидного раствора (растворы, несмотря на огромные размеры молекул, имеют молекулярную природу, но обладают свойствами коллоидных растворов). Как следует объяснить полную нерастворимость макромолекул целлюлозы?

Целлюлоза — основной компонент стенок растительных клеток. Поэтому она составляет основу древесины и растительных волокон. Рентгеновскими и другими исследованиями доказано, что сотни нитевидных молекул целлюлозы связываются водородными связями в пучки (фибриллы). Малая прочность водородных связей компенсируется их исключительной многочисленностью, что и обеспечивает высокую механическую прочность волокон.

Образование макромолекулы целлюлозы можно представить следующим образом:

Итак, элементарным звеном макромолекулы целлюлозы является остаток β-глюкозы.

Химические свойства целлюлозы

1. Горение и термическое разложение целлюлозы (рис. 69).

Термическое разложение древесины

Целлюлоза хорошо горит. При нагревании целлюлозы без доступа воздуха происходит ее термическое разложение.

Нагревание целлюлозы (ваты, кусочков фильтровальной бумаги) с раствором серной кислоты приводит к постепенному ее гидролизу, конечным продуктом которого является глюкоза. Как и в случае с гидролизом крахмала, глюкозу можно обнаружить с помощью реакции восстановления гидроксида меди (II).

Продолжение >>>