Polysacharidy

Charakteristika polysacharidů Makromolekulární látky, vysoká Mr (řádově 10 až 100 000 jednotek) Odozují se spojováním monosacharidů – vždy přes poloacetalový hydroxyl, nemají redukční účinky Štěpení molekul hydrolýzou, co vzniká? Nemají sladkou chuť (nenazývají se cukry) Ve vodě špatně rozpustné, nebo nerozpustné

Celulosa Nejrozšířenější organická látka na Zemi ? (hopanoidy v ložiscích fosilních paliv) Nerozvětvený D-glukan, glykosidová vazba β(1,4), nerozpustná. Jak řetězce do svazků? Stavební materiál vyšších rostlin, konstrukční, nosná funkce. Buněčné stěny, chrání buňku Výroba ze dřeva (50% celulosy)- buničina - technická (ne 100%) celulosa, nebo z bavlníku – čistá - vata – čistá buničina z bavlny. Výroba papíru Živočichové neumí hydrolyzovat, bakterie ano. Živina býložravců.

Deriváty celulosy Celulosa – důležitá surovina. Acetylací vznikají acetáty celulosy – viskózové hedvábí, folie – celofán. Reakce s CS2 v NaOH, vzniká rozpustný xanthogenát, po vstříknutí do lázně s kyselinou sírovou vznikají vlákna celulosy. Dinitrát celulosy (kolodiová vlna) S nitroglycerinem – třaskavá želatina S kafrem – celuloid Trinitrát celulosy – střelná bavlna – výbušná, exlozivní. Granáty, miny, bezdýmný střelný prach.

Škrob V rostlinách – zásobní látka – kořeny, plody, semena (granule v cytoplazmě) Složka potravy Výroba z brambor, kukuřice, pšenice. Využití naškrobení prádla, na lepení, solamyl. Škrobařství. Hydrolýzou škrobu dextriny (Bon Pari, lepidla), pak maltosa, glukosa Hydrolýza enzym amylasa (sliny, střevo)

Škrob D-glukan, glykosidová vazba α(1,4), směs, nejednotná látka 10 až 20% amylosa – lineární, šroubovice, rozpustná, jódem modře. 80 až 90% amylopektin – nerozpustný rozvětvení, další vazba α(1,6)

Škrob představuje zásobní polysacharid (složitý cukr), který je vytvářen fotosyntézou a ukládán zejména v semenech, hlízách a oddencích. Pro rostlinu představuje zásobu energie, pro nás je však cennou obnovitelnou surovinou. V ČR se tradičně využívá především škrob bramborový a pšeničný, ale ve světě je to taky škrob kukuřičný, maniokový či ječný. Výroba a jeho použití mají dlouhou historii. Stopy lepidel připravených z pšeničného škrobu byly nalezeny na egyptských papyrech datovaných kolem roku 3 500 př. n. l. Rovněž staré čínské písemnosti se dochovaly na materiálech vyrobených pomocí škrobu. Taky v Evropě se používal po dlouhou dobu jako základní surovina pro výrobu pudrů, zásypů a při úpravě textilií. Škrob jako výchozí surovina je v ČR základnou rozsáhlé průmyslové výroby. Škrobárenský průmysl produkuje buď „nativní škroby“ (vyrobené bez úprav vlastností), nebo výrobky ze škrobu, tedy „deriváty škrobu“. Už v současnosti se využívá škrob například na výrobu obalového papíru a lepenky, lepidel, sádrokartonových desek, je součástí doplňků výživy a tak dále. Díky obnovitelnému charakteru suroviny může škrob najít své použití i v řadě dalších výrobků. Jedním z těch velmi perspektivních je plast, který se uplatní jako kompostovatelný obalový materiál (nákupní tašky, sáčky na psí exkrementy atd.). Po svém použití se rozloží na skládce nebo kompostu. Taky se ověřují možnosti výroby biologicky odbouratelných mulčovacích fólií z kukuřičného škrobu. Takové plasty po upotřebení nezatěžují přírodu, ale vracejí se do koloběhu živin v půdě – na rozdíl od současných plastových obalů. Např. v USA byl použit škrob k výrobě plastů na sendviče jako náhrada doposud používaných polystyrenových „lastur“. Dokonce se ověřují možnosti nahrazovat škrobovým ekvivalentem PET lahve. Škrob se může uplatnit taky jako kopolymer (makromolekulární látka připravená kopolymerací) přidávaný do termoplastů (plastická hmota, která účinkem tepla přechází znovu do plastického stavu a ochlazením tuhne). Některé směsi ze škrobu a kopolymerů jsou už na trhu, například tzv. polyakrylonitril. Tento výrobek může přijmout vodu až do stonásobku své hmotnosti. Vyrábějí se z něho proto kontejnery na pěstování sazenic. Jeho použití k obalování osiv pomáhá ve fázi klíčení udržet vodní režim osiva a doplňovat potřebné živiny v případě, že je obohacen o hnojiva a ochranné prostředky. Je-li při výrobě použit škrob obsahující kolem 10 % vody, vzniknou po jejím následném odpaření dutiny. Toho se využívá pří výrobě škrobových pěn, které mají podobné vlastnosti jako polystyren. Můžou být proto využity v obalových technologiích nebo jako tepelná izolace. Jsou samozřejmě po čase vodorozpustné a zcela biologicky odbouratelné. Řada technologií je už propracována a část výrobků je k dostání i na trhu (bohužel zatím spíš v zahraničí). Je to zapříčiněno vyšší cenou, která odrazuje zákazníky Kvůli tomu se firmám nevyplatí investovat do drahých technologií a nízký objem výroby pak opět prodražuje konkrétní produkt.

Diskutuj: Možnost zisku škrobu v České republice pro výrobky se škrobem Nevýhody současných plastových materiálů Možnosti využití škrobu v oblasti plastů Hlavní důvod využití škrobu v oblasti polymerů Cenu takových výrobků ze škrobu, objem výroby a zájem mezi zákazníky

Glykogen Rezervní polysacharid savců, „živočišný škrob“ D – glukan, odštěpuje se glukosa-fosfát Rozvětvenější než amylopektin, vazby α(1,4) a α(1,6) V lidských játrech (až 1/5 hmotnosti jejich sušiny), svaly (až 1%), mozek Dospělý muž, vážící 75kg má v játrech, svalech a krevním oběhu množství sacharidů odpovídající cca 7500kJ (svalový glykogen 6000kJ, jaterní glykogen 1200kJ, krevní glykogen 300kJ). Stejný muž má ve svých tukových zásobách uloženo dalších 250000-400000kJ energie.

Chitin Strukturní polysacharid bezobratlých, vnější kostra (exoskelet) členovců (zejména v krovkách hmyzu, krunýři raků korýši), i v houbách Chemická odolnost, obtížná hydrolýza. Podobný celulose, obsahuje N, základ glukosamin (místo OH je –NH-CO-CH3)

Aminopolysacharidy (mukopolysacharidy) Heparin – antitrombinový účinek, snižuje srážlivost krve. Vázaný na bílkoviny v prokrvených orgánech (játra, plíce, ledviny, stěny tepen). Komerční přípravky – rozpouštění krevních sraženin. Složitější struktura. (D-glukorono-2-sulfát + N-sulfo-D-glukosamin-6-sulfát) Chondroitin – 4 sulfát – chrupavky (D-glukoronová kyselina + N-acetyl-D-galaktosamin – 4-sulfát)

Aminopolysacharidy (mukopolysacharidy) Kyselina hyaluronová – váže v organismu vodu, tlumí nárazy – v sklivci, kloubní tekutině, chrupavky, pupeční šňůra. (Kyselina glukoronová + N – acetyl-D-glukosamin) A další látky - hlenové sekrety dýchacího, zažívacího traktu, pojivové tkáně – chrupavky a šlachy

Další polysacharidy Inulin – D – fruktan – zásobní polysacharid některých rostlin – čekanka, jiřinky, artyčoky, … Pektiny – složité polysacharidy, rostlinná pletiva, tmel mezibuněčných vrstev, mladé tkáně vyšších rostlin, dužiny plodů. Od kyseliny D – galakturonové. Jsou bohatě obsaženy hlavně v ovocných šťávách, a to zejména z nezralého ovoce. Zahříváním se sacharosou, případně v slabě kyselém prostředí rosolovatí - gelová struktura marmelád. Získávají se z mnohých surovin, zejména z moštu, malin, rybízu, řepných odřezků, mrkvových kořenů, jablek,. Rostlinné slizy, klovatiny – složité, některé rostliny roní při poranění. Nejznámější arabská guma (správně klovatina) – míza tropických keřů akácií.Příprava lepidel, pilulek. Vlákniny – rozmanité makromolekuly, nestravitelné, především polysacharidy. Základem celulosa. Vazby beta (1,4). Celulosa a jiné vlákniny je pro organismus obtížně stravitelné, takže doputují až do tlustého střeva téměř neporušeny. Proto mohou tlusté střevo mechanicky pročistit.

Další polysacharidy Agar – sliz mořských řas. http://seaplanet.web2u.cz/modules.php?name=News&file=article&sid=40 http://tyrus.netdirect.cz/DetailPage.asp?DPG=386 Referát – průmysl ČR- polysacharidy – škrob, celuloza, vlákniny, agar, …(cukry?)

Homoglykany Amylosa D-glc-p α(1,4) 50 000 rostliny (škrob) Amylopektin α(1,4); /α(1,6)/ 500 000 až 1 milion Glykogen 1 až 15 milionů živočichové, plísně Celulosa β(1,4) 300 až 500 tisíc rostliny (buněčná stěna) Laminarin D-glc-p /manitol/ ß(1,3); /β(1,6)/ 5 000 mořské řasy Dextran α(1,6); /α(1,4), α(1,3), α(1,2) několik milionů bakterie Inulin D-fru-f /D-glc-p/ β(1,2) rostliny (zásobní l. - např. hvězdnicovité) Levan β(2,6) 10 milionů bakterie, lipnicovité Manan D-man-p 100 000 rostliny Xylan D-xyl-p 10 000 Araban L-ara-f α(1,5); /α(1,3)/ 6 000 Chitin D-glcNAc-p 200 000 houby, hmyz Pektin D-galUA-p Heteroglykany Agarosa D-gal-p, L-gal-p, 3,6-anhydro-L-gal-p, sulfátové skupiny β(1,4), α(1,3) řasy (složka agaru) Alginová kyselina D-manUA-p, L-gulUA-p β(1,4), β(1,4) 12 až 120 tisíc hnědé řasy, mikroorganismy Hyaluronová kyselina D-glcUA-p, D-glcNAc-p β(1,4), β(1,3) 200 až 500 tisíc živočichové Chondroitinová sírová kyselina D-glcUA-p, D-galNAc-p, sulfátové skup. 250 tisíc Heparin D-glcUA-p-2-sulfát, D-glcN-p-N-sulfonát α(1,4), α(1,4) 16 000 živočichové (inhibitor srážení krve)

Procvičování Uveden je a) vzorec amylosy, b) vzorec meru amylosy, c) vzorec glukopyranosy, d) vzorec celulosy Který ze spodních vzorců patří látce, která je jódem barví modře, látce s rozvětvenou molekulou, částečně rozpustné látce?

Procvičování Uvedený polysacharid je a) amylosa, b) amylopektin, c) celulosa, d) chitin?