Polysacharidy

1
Polysacharidy
2
Charakteristika polysacharidu

• Makromolekulární látky, vysoká Mr (rádove 10 až
  100 000 jednotek)
• Odozují se spojováním monosacharidu vždy pres
  poloacetalový hydroxyl, nemají redukcní úcinky
• Štepení molekul hydrolýzou, co vzniká?
• Nemají sladkou chut (nenazývají se cukry)
• Ve vode špatne rozpustné, nebo nerozpustné

3
Celulosa

• Nejrozšírenejší organická látka na Zemi ?
  (hopanoidy v ložiscích fosilních paliv)
• Nerozvetvený D-glukan, glykosidová vazba ß(1,4),
  nerozpustná. Jak retezce do svazku?
• Stavební materiál vyšších rostlin, konstrukcní,
  nosná funkce. Bunecné steny, chrání bunku
• Výroba ze dreva (50 celulosy)- bunicina -
  technická (ne 100) celulosa, nebo z bavlníku
  cistá - vata cistá bunicina z bavlny.
• Výroba papíru
• Živocichové neumí hydrolyzovat, bakterie ano.
  Živina býložravcu.

4
Deriváty celulosy

• Celulosa duležitá surovina.
• Acetylací vznikají acetáty celulosy viskózové
  hedvábí, folie celofán. Reakce s CS2 v NaOH,
  vzniká rozpustný xanthogenát, po vstríknutí do
  lázne s kyselinou sírovou vznikají vlákna
  celulosy.
• Dinitrát celulosy (kolodiová vlna)
• S nitroglycerinem traskavá želatina
• S kafrem celuloid
• Trinitrát celulosy strelná bavlna výbušná,
  exlozivní. Granáty, miny, bezdýmný strelný prach.
  

5
Škrob

• V rostlinách zásobní látka koreny, plody,
  semena (granule v cytoplazme)
• Složka potravy
• Výroba z brambor, kukurice, pšenice.
• Využití naškrobení prádla, na lepení, solamyl.
  Škrobarství.
• Hydrolýzou škrobu dextriny (Bon Pari, lepidla),
  pak maltosa, glukosa
• Hydrolýza enzym amylasa (sliny, strevo)

6
Škrob

• D-glukan, glykosidová vazba a(1,4), smes,
  nejednotná látka
• 10 až 20 amylosa lineární, šroubovice,
  rozpustná, jódem modre.
• 80 až 90 amylopektin nerozpustný rozvetvení,
  další vazba a(1,6)

7
Škrob predstavuje zásobní polysacharid (složitý
cukr), který je vytváren fotosyntézou a ukládán
zejména v semenech, hlízách a oddencích. Pro
rostlinu predstavuje zásobu energie, pro nás je
však cennou obnovitelnou surovinou. V CR se
tradicne využívá predevším škrob bramborový a
pšenicný, ale ve svete je to taky škrob
kukuricný, maniokový ci jecný. Výroba a jeho
použití mají dlouhou historii. Stopy lepidel
pripravených z pšenicného škrobu byly nalezeny na
egyptských papyrech datovaných kolem roku 3 500
pr. n. l. Rovnež staré cínské písemnosti se
dochovaly na materiálech vyrobených pomocí
škrobu. Taky v Evrope se používal po dlouhou dobu
jako základní surovina pro výrobu pudru, zásypu a
pri úprave textilií. Škrob jako výchozí surovina
je v CR základnou rozsáhlé prumyslové výroby.
Škrobárenský prumysl produkuje bud nativní
škroby (vyrobené bez úprav vlastností), nebo
výrobky ze škrobu, tedy deriváty škrobu. Už v
soucasnosti se využívá škrob napríklad na výrobu
obalového papíru a lepenky, lepidel,
sádrokartonových desek, je soucástí doplnku
výživy a tak dále. Díky obnovitelnému charakteru
suroviny muže škrob najít své použití i v rade
dalších výrobku. Jedním z tech velmi
perspektivních je plast, který se uplatní jako
kompostovatelný obalový materiál (nákupní tašky,
sácky na psí exkrementy atd.). Po svém použití se
rozloží na skládce nebo kompostu. Taky se overují
možnosti výroby biologicky odbouratelných
mulcovacích fólií z kukuricného škrobu. Takové
plasty po upotrebení nezatežují prírodu, ale
vracejí se do kolobehu živin v pude na rozdíl
od soucasných plastových obalu. Napr. v USA byl
použit škrob k výrobe plastu na sendvice jako
náhrada doposud používaných polystyrenových
lastur. Dokonce se overují možnosti nahrazovat
škrobovým ekvivalentem PET lahve. Škrob se muže
uplatnit taky jako kopolymer (makromolekulární
látka pripravená kopolymerací) pridávaný do
termoplastu (plastická hmota, která úcinkem tepla
prechází znovu do plastického stavu a ochlazením
tuhne). Nekteré smesi ze škrobu a kopolymeru jsou
už na trhu, napríklad tzv. polyakrylonitril.
Tento výrobek muže prijmout vodu až do stonásobku
své hmotnosti. Vyrábejí se z neho proto
kontejnery na pestování sazenic. Jeho použití k
obalování osiv pomáhá ve fázi klícení udržet
vodní režim osiva a doplnovat potrebné živiny v
prípade, že je obohacen o hnojiva a ochranné
prostredky. Je-li pri výrobe použit škrob
obsahující kolem 10 vody, vzniknou po jejím
následném odparení dutiny. Toho se využívá prí
výrobe škrobových pen, které mají podobné
vlastnosti jako polystyren. Mužou být proto
využity v obalových technologiích nebo jako
tepelná izolace. Jsou samozrejme po case
vodorozpustné a zcela biologicky odbouratelné.
Rada technologií je už propracována a cást
výrobku je k dostání i na trhu (bohužel zatím
spíš v zahranicí). Je to zaprícineno vyšší cenou,
která odrazuje zákazníky Kvuli tomu se firmám
nevyplatí investovat do drahých technologií a
nízký objem výroby pak opet prodražuje konkrétní
produkt.
8
Diskutuj

• Možnost zisku škrobu v Ceské republice pro
  výrobky se škrobem
• Nevýhody soucasných plastových materiálu
• Možnosti využití škrobu v oblasti plastu
• Hlavní duvod využití škrobu v oblasti polymeru
• Cenu takových výrobku ze škrobu, objem výroby a
  zájem mezi zákazníky

9
Glykogen

• Rezervní polysacharid savcu, živocišný škrob
• D glukan, odštepuje se glukosa-fosfát
• Rozvetvenejší než amylopektin, vazby a(1,4) a
  a(1,6)
• V lidských játrech (až 1/5 hmotnosti jejich
  sušiny), svaly (až 1), mozek

• Dospelý muž, vážící 75kg má v játrech, svalech a
  krevním obehu množství sacharidu odpovídající cca
  7500kJ (svalový glykogen 6000kJ, jaterní glykogen
  1200kJ, krevní glykogen 300kJ). Stejný muž má ve
  svých tukových zásobách uloženo dalších
  250000-400000kJ energie.

10
Chitin

• Strukturní polysacharid bezobratlých, vnejší
  kostra (exoskelet) clenovcu (zejména v krovkách
  hmyzu, krunýri raku korýši), i v houbách
• Chemická odolnost, obtížná hydrolýza.
• Podobný celulose, obsahuje N, základ glukosamin
  (místo OH je NH-CO-CH3)

11
Aminopolysacharidy (mukopolysacharidy)

• Heparin antitrombinový úcinek, snižuje
  srážlivost krve. Vázaný na bílkoviny v
  prokrvených orgánech (játra, plíce, ledviny,
  steny tepen). Komercní prípravky rozpouštení
  krevních sraženin. Složitejší struktura.
• (D-glukorono-2-sulfát N-sulfo-D-glukosamin-6-sul
  fát)

Chondroitin 4 sulfát chrupavky
(D-glukoronová kyselina N-acetyl-D-galaktosamin
4-sulfát)
12
Aminopolysacharidy (mukopolysacharidy)

• Kyselina hyaluronová váže v organismu vodu,
  tlumí nárazy v sklivci, kloubní tekutine,
  chrupavky, pupecní šnura. (Kyselina glukoronová
  N acetyl-D-glukosamin)
• A další látky - hlenové sekrety dýchacího,
  zažívacího traktu, pojivové tkáne chrupavky a
  šlachy

13
Další polysacharidy

• Inulin D fruktan zásobní polysacharid
  nekterých rostlin cekanka, jirinky, artycoky,
• Pektiny složité polysacharidy, rostlinná
  pletiva, tmel mezibunecných vrstev, mladé tkáne
  vyšších rostlin, dužiny plodu. Od kyseliny D
  galakturonové. Jsou bohate obsaženy hlavne v
  ovocných štávách, a to zejména z nezralého ovoce.
  Zahríváním se sacharosou, prípadne v slabe
  kyselém prostredí rosolovatí - gelová struktura
  marmelád. Získávají se z mnohých surovin, zejména
  z moštu, malin, rybízu, repných odrezku,
  mrkvových korenu, jablek,.
• Rostlinné slizy, klovatiny složité, nekteré
  rostliny roní pri poranení. Nejznámejší arabská
  guma (správne klovatina) míza tropických keru
  akácií.Príprava lepidel, pilulek.
• Vlákniny rozmanité makromolekuly,
  nestravitelné, predevším polysacharidy. Základem
  celulosa. Vazby beta (1,4). Celulosa a jiné
  vlákniny je pro organismus obtížne stravitelné,
  takže doputují až do tlustého streva témer
  neporušeny. Proto mohou tlusté strevo mechanicky
  procistit.

14
Další polysacharidy

• Agar sliz morských ras.
• http//seaplanet.web2u.cz/modules.php?nameNewsfi
  learticlesid40
• http//tyrus.netdirect.cz/DetailPage.asp?DPG386

Referát prumysl CR- polysacharidy škrob,
celuloza, vlákniny, agar, (cukry?)
15
Homoglykany Homoglykany Homoglykany Homoglykany Homoglykany Homoglykany Homoglykany Homoglykany Homoglykany
Amylosa D-glc-p D-glc-p a(1,4) a(1,4) 50 000 50 000 rostliny (škrob) rostliny (škrob)
Amylopektin D-glc-p D-glc-p a(1,4) /a(1,6)/ a(1,4) /a(1,6)/ 500 000 až 1 milion 500 000 až 1 milion rostliny (škrob) rostliny (škrob)
Glykogen D-glc-p D-glc-p a(1,4) /a(1,6)/ a(1,4) /a(1,6)/ 1 až 15 milionu 1 až 15 milionu živocichové, plísne živocichové, plísne
Celulosa D-glc-p D-glc-p ß(1,4) ß(1,4) 300 až 500 tisíc 300 až 500 tisíc rostliny (bunecná stena) rostliny (bunecná stena)
Laminarin D-glc-p /manitol/ D-glc-p /manitol/ ß(1,3) /ß(1,6)/ ß(1,3) /ß(1,6)/ 5 000 5 000 morské rasy morské rasy
Dextran D-glc-p D-glc-p a(1,6) /a(1,4), a(1,3), a(1,2) a(1,6) /a(1,4), a(1,3), a(1,2) nekolik milionu nekolik milionu bakterie bakterie
Inulin D-fru-f /D-glc-p/ D-fru-f /D-glc-p/ ß(1,2) ß(1,2) 5 000 5 000 rostliny (zásobní l. - napr. hvezdnicovité) rostliny (zásobní l. - napr. hvezdnicovité)
Levan D-fru-f /D-glc-p/ D-fru-f /D-glc-p/ ß(2,6) ß(2,6) 10 milionu 10 milionu bakterie, lipnicovité bakterie, lipnicovité
Manan D-man-p D-man-p ß(1,4) ß(1,4) 100 000 100 000 rostliny rostliny
Xylan D-xyl-p D-xyl-p ß(1,4) ß(1,4) 10 000 10 000 rostliny rostliny
Araban L-ara-f L-ara-f a(1,5) /a(1,3)/ a(1,5) /a(1,3)/ 6 000 6 000 rostliny rostliny
Chitin D-glcNAc-p D-glcNAc-p ß(1,4) ß(1,4) 200 000 200 000 houby, hmyz houby, hmyz
Pektin D-galUA-p D-galUA-p a(1,4) a(1,4) 50 000 50 000 rostliny rostliny
Heteroglykany Heteroglykany Heteroglykany Heteroglykany Heteroglykany Heteroglykany Heteroglykany Heteroglykany Heteroglykany
Agarosa Agarosa D-gal-p, L-gal-p, 3,6-anhydro-L-gal-p, sulfátové skupiny D-gal-p, L-gal-p, 3,6-anhydro-L-gal-p, sulfátové skupiny ß(1,4), a(1,3) ß(1,4), a(1,3) 100 000 100 000 rasy (složka agaru)
Alginová kyselina Alginová kyselina D-manUA-p, L-gulUA-p D-manUA-p, L-gulUA-p ß(1,4), ß(1,4) ß(1,4), ß(1,4) 12 až 120 tisíc 12 až 120 tisíc hnedé rasy, mikroorganismy
Hyaluronová kyselina Hyaluronová kyselina D-glcUA-p, D-glcNAc-p D-glcUA-p, D-glcNAc-p ß(1,4), ß(1,3) ß(1,4), ß(1,3) 200 až 500 tisíc 200 až 500 tisíc živocichové
Chondroitinová sírová kyselina Chondroitinová sírová kyselina D-glcUA-p, D-galNAc-p, sulfátové skup. D-glcUA-p, D-galNAc-p, sulfátové skup. ß(1,4), ß(1,3) ß(1,4), ß(1,3) 250 tisíc 250 tisíc živocichové
Heparin Heparin D-glcUA-p-2-sulfát, D-glcN-p-N-sulfonát D-glcUA-p-2-sulfát, D-glcN-p-N-sulfonát a(1,4), a(1,4) a(1,4), a(1,4) 16 000 16 000 živocichové (inhibitor srážení krve)
16
Procvicování

• Uveden je a) vzorec amylosy, b) vzorec meru
  amylosy, c) vzorec glukopyranosy, d) vzorec
  celulosy
• Který ze spodních vzorcu patrí látce, která je
  jódem barví modre, látce s rozvetvenou molekulou,
  cástecne rozpustné látce?

17
Procvicování

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