Polysacharidy

1. charakteristika, vznik, význam

• glykosidickým spojením velkého počtu monosacharidových jednotek (až tisíců) vznikají polysacharidy – přírodní polymery
• glykosidická vazba vzniká reakcí dvou hydroxylů – reaguje poloacetalová skupina, uvolňuje se molekula vody, zbylé molekuly se spojují glykosidickou­ vazbou
• velká molekulová rel. hmotnost se projevuje ve vlastnostech : mnohem nižší rozpustnost ve vodě, nemají sladkou chuť
• jejich biologický význam spočívá především ve tvorbě buněčného skeletu rostlin – jsou hlavním stavebním materiálem
• jsou také důležitými zásobními látkami organismů
• nejdůležitější zástupci jsou škrob, glykogen a celulóza
• glykogen je zásobním polysacharidem živočichů, strukturu má obdobnou jako amylopektin (viz.dále), jen ještě více rozvětvenou

2. škrob, celulóza – složení, vlastnosti, využití, průmyslové využití celulózy

Škrob :

• škrob není jednotná látka, obsahuje dvě složky : amylosu a amylopektin, základní stavební jednotkou obou je a-D-glukopyranóza

amylosa – glykosidická vazba vzniká reakcí poloacetalové skupiny na jedné molekule a hydroxylu na čtvrtém uhlíku druhé molekuly

• řetěz amylosy je stočen do šroubovice, což se projevuje na jejích vlastnostech – reakce s jódem – poskytuje modré zbarvení, atomy jódu se dostávají do mezer uvnitř šroubovice a tím mění absorbční charakteristi­ky látky.

amylopektin – zde jsou kromě glykosidických vazeb a(1®4), jak se označují výše popsané vazby, také vazby a(1®6) – tedy vazby mezi poloacetalem a primárním hydroxylem

• výsledkem je rozvětvená struktura amylopektinu

• hydrolýzou škrobu (kyselinami nebo enzymy) vznikají nejprve polysacharidy s nižší molekulovou rel. hmotností (tzv. dextriny), které se užívají jako např. lepidla
• pokračující hydrolýzy poskytuje disacharid maltózu, nakonec monosacharid glukózu
• hlavním zdrojem škrobu jsou rostliny, hlavně brambory, obilná zrna
• škrob je základní složkou potravy

Celulóza :

• makromolekula obsahuje více než tisíc jednotek
• skládá se z b-D-glukopyranózy – glykosidická vazba vzniká reakcí poloacetalu a hydroxylu na čtvrtém uhlíku – vazba b(1®4)
• takto vzniklý řetězec je základem přírodních vláken
• např. v bavlně je obsažena čistá, ve dřevě je doprovázena dalšími látkami
• její výroba ze dřeva spočívá v odstranění těchto dalších látek – sulfátovým nebo sulfitovým způsobem
• celulóza je ve vodě nerozpustná látka
• chemické reakce podstupují hlavně tři volné hydroxyly na každé jednotce řetězce, nejpřístupnější je primární hydroxyl
• reakcí celulózy s alkalickým hydroxidem a sirouhlíkem vzniká xanthogenát celulózy, který je surovinou pro výrobu viskózového hedvábí a celofánu – je totiž rozpustný, později se v kyselém prostředí opět regeneruje a technologickými procesy získává požadovanou formu vlákna nebo fólie
• působením nitrační směsi na celulózu vzniká postupně mono, di až trinitrát celulózy
• pro další zpracování se užívají nitráty s obsahem dusíku asi 10 – 15 %, které jsou rozpustné v alkoholu, etheru a acetonu
• z nich se vyrábí tzv. kolódium (roztok nitrátu celulózy v alkoholu a etheru), celuloid (nitrát celulózy ve směsi s alkoholem, etherem a kafrem) a střelná bavlna
• užití celulózy je zřejmé : výroba papíru, obalových materiálů, atd.
• je hlavní živinou býložravců, kteří ji umějí zpracovat. Je nejrozšířenější organickou látkou na Zemi

3. vysvětlení vlivu struktury makromolekuly na vlastnosti škrobu a celulózy

• vliv struktury na vlastnosti látek je patrný již z předchozího po­pisu
• v případě škrobu, který je složen ze dvou složek jde například o charakteristickou důkazovou reakci s roztokem jódu, kterou neposkytuje žádná jiná látka, a jejíž příčina je ve struktuře amylózy (šroubovice)
• naopak struktura celulózy, tvořená dlouhými řetězci b-D-glukopyranózových jednotek je základem přírodních vláken, která mají náležité fyzikální vlastnosti a tvoří stavební materiál rostlin

4. důkazové reakce škrobu, postupná hydrolýza škrobu, rozpouštění a zvlákňování celulózy

• charakteristická důkazová reakce škrobu je již výše několikrát popsaná jodoškrobová reakce
• při oparném zahřátí lze pozorovat vymizení zabarvení – je to důsledek změny sekundární struktury molekul (rozpletení šroubovice), při ochlazení se zbarvení znovu objeví
• hydrolýza škrobu – vznikající produkty lze následně dokázat důkazovými reakcemi sacharidů
• zvlákňování a rozpouštění celulózy : např. působením roztoku hydroxidu tetraamminměďnatého