Надмолекулярная структура полисахаридов

НАДМОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА ПОЛИСАХАРИДОВ [c.17]

Успехи в изучении надмолекулярной структуры полисахаридов достигнуты главным образом в результате применения рентгеноструктурного анализа молекулярных конформаций их в кристаллическом состоянии, а также электронной микроскопии. [c.17]

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ НАДМОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ ПОЛИСАХАРИДОВ ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗ [c.152]

Метод дифракции рентгеновских лучей часто используется для исследования степени упорядоченности макромолекул в различных полисахаридах гемицеллюлоз. С помощью этого метода удается получить сведения о надмолекулярной структуре полисахарида, его аморфном или кристаллическом состоянии, размерах элементарной ячейки в кристаллических участках и способах упаковки полимерных цепей. [c.155]

Все рассмотренные закономерности гидролитической деструкции относятся к влиянию на скорость гидролиза различий в химическом строении полисахаридов. При гидролизе полисахаридов непосредственно в древесине решающее влияние на начальных стадиях гидролиза оказывает доступность полисахаридов, зависящая от ультраструктуры клеточной стенки и, главным образом, от надмолекулярной структуры полисахаридов. [c.290]

Поведение полисахаридов древесины при ее делигнификации будет определяться условиями проведения процесса, строением макромолекул и особенностями надмолекулярной структуры полисахаридов, влияющими на их доступность действию химических реагентов. По доступности к варочным реагентам все полисахариды можно разделить на три группы полисахариды, переходящие в варочный раствор полисахариды, в структуру которых проникают реагенты полисахариды, структура которых недоступна для реагентов. Полисахариды первой группы растворяются, второй [c.341]

В первом и во втором случаях возможность использования ГМЦ в составе корма определяется I) химическим составом полисахаридов и сопутствующих им веществ 2) строением макромолекул полисахаридов, степенью их ферментативного гидролиза в пищеварительном тракте 3) особенностями надмолекулярной структуры полисахаридов в клеточных стенках растений, плотностью их упаковки, взаимосвязью полисахаридов и лигнина, содержанием минеральных веществ. [c.244]

Сравнительное исследование свойств целлюлозы и смешанных полисахаридов, содержащих звенья альтрозы и глюкозы, показало 20-22 что изменение конфигурации вторичных ОН-групп элементарного звена (а, возможно, и конформации звена, так как для соответствующего моносахарида — альтрозы — характерно равновесие С1=р 1С) приводит к заметным изменениям в кинетике реакций, надмолекулярной структуре полисахарида, растворимости полисахарида и его производных. [c.437]

Многочисленные исследования надмолекулярной структуры природного полисахарида целлюлозы [51] показали, что высокоориентированные или кристаллические участки микрофибрилл чередуются с аморфными, при этом соотношение этих участков в целлюлозах различного происхождения не одинаково. При сухом размоле природной целлюлозы возрастает относительное количество аморфной части, сопровождающееся изменениями физических свойств плотности, инфракрасных спектров, максимумов интенсивности на рентгенограммах и др. [c.152]

Уже давно замечено, что изолированные гемицеллюлозы при хранении в значительной степени теряют растворимость, особенно в тех случаях, когда в препаратах остается некоторое количество воды, способствующей уплотнению и образованию водородных связей. Некоторые полисахариды, например ксиланы, выделенные Из древесины белой березы [52] и ячменной соломы [53] после легкого гидролиза, имели ясно выраженную кристаллическую структуру (см. рис. 22). Найдено также, что глюкоманнаны из хвойных пород древесины способны кристаллизоваться после частичного гидролиза [54]. Эти факты указывают на возникновение в ряде гемицеллюлоз надмолекулярных структур с высокой степенью ориентации. Однако встречаются полисахариды с характерной аморфной структурой. Эти особенности строения определяют многие физические свойства гемицеллюлоз [55. [c.152]

Со значительно большим успехом инфракрасная спектроскопия используется в последнее время для общей характеристики полисахарида, наличия в нем тех или иных групп, их пространственного, расположения, конформации молекул, а также надмолекулярной структуры. В последнем случае удается наблюдать за характером межмолекулярных взаимодействий, например таких, как водородные связи, а также степенью ориентации макромолекул между собой. [c.153]

Это явление было также подробно изучено на примерах агар-агаровых студней разных концентраций [102] и пектина в водном растворе с разными количествами диоксана [ЮЗ]. В этих работах было показано, что набухшее состояние полисахарида, близкое к началу его растворения, создает условия для снижения скорости его гидролиза по сравнению со скоростью гидролиза полисахарида в гомогенном состоянии. Перешедшие в раствор коллоидные мицеллы до их полного распадения на отдельные макромолекулы гидролизуются медленнее, чем в гомогенной среде. Некоторые полисахариды, такие, как слабо растворимые в воде фракции гемицеллюлоз, гидролизуются медленнее, чем те же полисахариды, но перешедшие в раствор. Это указывает на то, что на скорость гидролиза полисахаридов решающее влияние оказывает их надмолекулярная структура. [c.406]

По скорости гидролитической деструкции в водных растворах минеральных кислот полисахариды подразделяют на легко- и трудногидролизуемые (см. 11.5). Различная гидролизуемость обусловлена, главным образом, различиями в надмолекулярной структуре. [c.187]

Гетерогенные процессы у полисахаридов отличаются от гетерогенных реакций НМС. На характер гетерогенных процессов у полисахаридов, как и других полимеров, влияет их надмолекулярная структура, а у полисахаридов в древесине также ультраструктура клеточной стенки и анатомическое строение древесины. Все эти детали структуры определяют доступность полисахарида для химического реагента. Результаты гетерогенного процесса будут зависеть поэтому не только от скорости самой химической реакции, но и от скорости диффузии реагента в глубь клеточной стенки древесины или в глубь волокна технической целлюлозы. Класси- [c.281]

Биополимеры, образующие эти винтовые структуры, очень разнообразны. В стенках растительных клеток и в покровах некоторых морских животных (оболочников) в основном содержится целлюлоза. Другой полисахарид, хитин, образует винтовые волокна покровов членистоногих. Иную винтовую организацию дают белки, находящиеся, вероятно, в форме а-спиралей. К смектическим аналогам в живых системах относятся- главным образом пачечные клеточные мембраны (миелин) и мембраны зрительных клеток (колбочек и палочек). Удлиненные надмолекулярные структуры, наблюдаемые в мышечных волокнах и некоторых вирусах, также образуют нематические и смектические фазы. [c.307]

Прогресс в изучении свойств полимеров, в особенности их надмолекулярной структуры, привел в ряде случаев к пересмотру некоторых закономерностей гетерогенных реакций. В результате были развиты новые представления о химических реакциях полисахаридов. [c.8]

Роль целлюлозы, основного компонента клеточной стенки высших растений, играющего роль механического каркаса, непосредственно связана с особенностями химического строения ее макромолекулы и характером надмолекулярной структуры. Как образование макромолекул целлюлозы, так и формирование надмолекулярной структуры происходит в процессе биохимического синтеза. Поэтому проблема исследования образования целлюлозы в природе имеет два аспекта — собственно биохимический, включающий вопрос о характере исходных реагирующих соединений, кинетике и механизме синтеза макромолекул, и структурно-химический — механизм образования элементов надмолекулярной структуры и формирования сложной структуры полисахарида как полимера. [c.94]

В белках, нуклеиновых кислотах и полисахаридах отдельные строительные блоки соединены друг с другом ковалентными связями, тогда как в надмолекулярных ансамблях (в рибосомах, мембранах или хроматине) объединение макромолекул происходит при помощи значительно более слабых взаимодействий. К таким взаимодействиям относятся, в частности, водородные связи, энергия которых составляет всего лишь несколько килокалорий, тогда как энергия ковалентных связей достигает 80-100 ккал/моль. В рибосомах, представляющих собой характерные и специфические трехмерные комплексы, молекулы белков и РНК связаны друг с другом благодаря точному соответствию их структур и образованию многочисленных слабых связей (например, водородных), которые, однако, в совокупности оказываются достаточно сильными (рис. 3-14). [c.72]

Обладая многоликими по химическим свойствам радикалами аминокислотных остатков в составе полипептидных цепей, белковые молекулы в целом и их отдельные части способны вступать в разнообразные химические и физические взаимодействия как друг с другом, так и с нуклеиновыми кислотами полисахаридами, липидами и т. п., образуя надмолекулярные комплексы, составляющие основу субклеточных структур. [c.23]

При действии концентрированных кислот на измельченную древесину кислота проникает в полости клеток, а затем в клеточные стенки и вызывает набухание древесины. Далее начинается растворение полисахаридов. В первую очередь растворяются и гидролизуются гемицеллюлозы, а затем уже целлюлоза с целлюлозанами. На скорость процесса гидролитической деструкции оказывает влияние не только надмолекулярная структура полисахаридов, но и строение клеточной стенки и древесной ткани в целом. [c.294]

Субстратами полисахаридгидролаз в природе служат несколько групп полисахаридов структурные, резервные и гелеобразующие. Однако закономерности их ферментативной деградации достаточно сходны и определяются главным образом надмолекулярной структурой субстрата и организацией активных центров гли-козидгидролаз. В настоящее время нельзя с определенностью сказать, одинаковы или нет основные закономерности ферментативной деструкции нерастворимых природных полисахаридов и их [c.34]

Осн. понятие Т. и. с.-частная эволюция [i-й процесс в ф-ле (1)], т.е. агрегация f ,-x компонентов системы, участвующих в /-М процессе, на j-m уровне иерархии. В случае закрытой (простой) физ.-хим. системы агрегация структурных элементов - неравновесный самопроизвольный процесс, для к-рого убыль ф-ции Г иббса можно определить согласно второму началу термодинамики. Так, неравновесную кристаллизацию жидкости ниже т-ры плавления можно рассматривать как агрегацию зародышей кристаллизации (верх, иерархич. уровень) в объеме однородной жидкости (ниж. иерархич. уровень). Убыль ф-ции Гиббса системы можно вычислить по приближенному ур-нию Гиббса-Гельмгольца AG = АН АТ/Т ), где ДЯ-изменение энтальпии системы при кристаллизации, АТ=Т — Т>0 (Т -т-ра плавления в-ва, Т-т-ра кристаллизации переохлажденного в-ва). Аналогично можно вычислить убьшь ф-ции Гиббса для процессов агрегации структурных элементов при спирализации цепей ДНК, агрегации молекул белков или полисахаридов с образованием надмолекулярных структур, [c.536]

Полисахариды - гидрофильные полимеры, мн. из них образуют высоковязкие водные р-ры (растит, слизи, гиалуроно-вая к-та ф-лу последней см. в ст. Мукополисахариды), а в ряде случаев (в результате своеобразной межмол. ассоциации) - прочные гели (агар, альгиновые кислоты, каррагинаны, пектины). Нек-рые полисахариды образуют высокоупорядоченные надмолекулярные структуры, препятствующие гидратации отдельных молекул такие псяисахариды (напр., хитин, целлюлоза) не раств. в воде. [c.23]

Наиболее изучена надмолекулярная структура полимеров с высоким уровне, мсжмолекулярного взанмодойстини, таких, как белки, полисахариды [c.51]

В настоящее время все большее внимание исследователей привлекают природные соединения - биополимеры, обладающие собственной физиологической активностью. К ним относятся такие чрезвычайно распространенные в природе вещества, как полисахарид целлюлоза и полиаминосахарид хитин. Одним из факторов, контролирующих механизм их биологической активности, является определяемая особенностями надмолекулярной структуры доступность реакционных центров для сольватирующих молекул растворителей. В этой связи проведенное в главе обобщение современных данных по строению кристаллических целлюлозы, хитина и хитозана (производное хитина) и анализ проблем растворения и сольватации этих веществ в различных растворителях являются актуальными и полезными для дальнейшего развития физикохимии углеводов и других сахаров. [c.7]

В аморфных полимерах нет полной хаотичности в расположении макромолекул. Ближний неустойчивый порядок у полимеров более совершенен, чем у аморфных низкомолекулярных веществ. Аморфные полимеры - самые упорядоченные из аморфных веществ. У полимеров в аморфном состоянии уже возникают определенные элементы надмолекулярной структуры с довольно высокой степенью упорядоченности, недостаточной однако для образования трехмерной кристаллической решетки. Антиэн-тропийное стремление к самоупорядочению заложено в самой природе полимеров и сыграло важную роль в появлении жизни на Земле. Возникшие в результате самоупорядочения сравнительно простые образования из полимерных молекул (белков, полисахаридов и других биополимеров) постепенно усложнялись, приобрели способность к обмену веществ, передаче наследственности, дифференциации составных частей по структуре и функциям. Так из неживой природы возникло живое вещество (Вернадский) и появились живые существа. Таким образом, возникновение жизни [c.134]

Целлюлоза - наиболее распространенный в природе полисахарид. Кроме древесины, в большом количестве она содержится в семенных волосках хлопка (96...99%), в лубяных волокнах таких текстильных растений, как лен, рами (80...90%), соломе злаков и др. Свойства целлюлозы -физические, физико-химические и химические зависят как от химического строения целлюлозы, так и от ее физической структуры - формы макромолекул, межмолекулярного взаимодействия, надмолекулярной структурь[ и фазового и релаксационного (физического) состояний. Целлюлоза, будучи основным компонентом клеточных стенок, во многом определяет строение и свойства древесины. [c.225]

Г идролиз полисахаридов древесины в разбавленной кислоте. В разбавленной кислоте гидролиз начинается гетерогенно, чем и обусловливается влияние надмолекулярной структуры на гидролизуемость. Для осуществления гидролитической деструкции легкогидролизуемых полисахаридов необходима температура около 100°С, а для трудногидролизуемых значительно выше. Сравним схемы гидролиза целлюлозы и гемицеллюлоз в разбавленной кислоте со схемой гидролиза крахмала (рис. 11.5). [c.291]

Гидролиз целлюлозы и других полисахаридов древесины рассмотрен ранее (см. 11.5). Ниже (см. 20.1) будут подробнее изложены вопросы гидролиза вьщеленной (технической) целлюлозы и, в частности, получения и свойств микрокристаллической целлюлозы. Из органических реагентов, применяемых для сольволиза целлюлозы, наибольшее значение имеет этанол. Этанолиз целлюлозы применяют при изучении ее надмолекулярной структуры. Процесс получения ацетатов целлюлозы сопровождается нежелательной реакцией ацетолиза. В последнее время возрос интерес к сольволизу целлюлозы под действием органических растворителей в связи с разработкой новых методов органосольвентной варки. [c.545]

Данные по распределению целлюлозы, полиоз и лигнина в слоях клеточной стенки создают основу для разработки моделей надмолекулярной структуры компонентов клеточной стенки. В моделях Престона [471 и Марчессолта [361 учитывается только ассоциация полисахаридов. В модели Престона целлюлозные фибриллы окружены менее упорядоченными молекулами целлюлозы и полиоз (рис. 8.2, а). Кроме того, полиозы внедрены в фибриллы целлюлозы. В модели Марчессолта молекулы полиоз располагаются в виде рыхлых прядей между фибриллами целлюлозы (рис. 8.2, б). [c.188]

Полисахариды ГМЦ характеризуются определенной степенью упорядоченности, которая весьма вариабельна и в значительной мере зависит от природы формирующих их моносахаридиых остатков. Так, чем больше в ксилоуроииде содержание остатков гек-суроновой кислоты, тем меньше его кристалличность. Изолирование полисахарида из сырья неизбежно сопровождается изменениями в его надмолекулярной структуре. Существенное влияние на нес оказывают различные приемы воздействия — механические, термические, гидротермические. [c.57]

Как видно из изложенного, разработка способа производства зернистых форм искусственной пищи выдвинула ряд интересных физико-химических проблем, к числу которых, например, относится проблема изучения строения студней и процессов их образования и плавления, исследование структуры и физических свойств наполненных студней, выяснение закономерностей взаимной растворимости белков и полисахаридов, а также студнеобразования в таких системах, определение влияния молекулярной и надмолекулярной структуры белков и полисахаридов, а также их смесей друг с другом и другими пищевыми веществами на атакуемость ферментами желудочно-кишечного тракта и т. д. [c.320]

Углеводная часть — это гидролизуемая часть древесины. При гидролизе полисахаридов получаются моносахариды. Гидролизуемую часть древесины по способности к гидролизу подразделяют на легкогидролизуемые полисахариды (гемицеллю-лозы) и трудногидролизуемые полисахариды (целлюлоза). Легкогидролизуемые полисахариды гидролизуются разбавленными минеральными кислотами (2—5%-ной соляной или серной) при кипячении. Трудногидролизуемые полисахариды гидролизуются концентрированной серной кислотой при комнатной температуре. Различная гидролизуемость полисахаридов обусловлена не химическим строением, а надмолекулярной структурой, о чем будет сказано ниже (см. с. 138). [c.113]

Химические превращения целлюлозы, приводящие к образованию смешанных полисахаридов, отличающихся от целлюлозы конформацией пиранозного цикла, количеством и конфигурацией гидроксильных групп в элементарном звене, оказывают существенное влияние на важнейшие химические свойства (скорость этерификации и О-алкилирования, устойчивость гликозидной связи), растворимость и надмолекулярную структуру этих полисахаридов. Как показано [53, 54], наличие в макромолекуле смешанного полисахарида I звеньев альтропиранозы приводит к резкому уменьшению скоростей его ацетилирования и 0-нитрования по сравнению с це.плюлозой (К = 2,7 Ю " с для целлюлозы и 0,3 10 с для смешанного полисахарида, содержащего 42% звеньев альтрозы). При ацетилировании смешанного полисахарида с предварительной активацией наблюдается аналогичная зависимость, хотя и менее резко выраженная. Различия в скоростях этерификации могут быть объяснены связанным с изменением конформации звена переходом вторичных ОН-групп из экваториального в аксиальное положение. Для смешанного полисахарида И дополнительное влияние, очевидно, оказывает уменьшение количества первичных ОН-групп, наиболее реакционноспособных в реакциях этерификации. [c.31]

Молекулярная масса биомономеров (аминокислоты, мононуклеотиды, моносахариды и др.) лежит в пределах от 50 до 250 Да. Молекулярная масса биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и др.) составляет порядка 10 —10 Да, а различных надмолекулярных структур, клеточных органелл и самой клетки — от 10 до 10 Да. При дальнейшем изложении материала численные значения молекулярных масс даются без единицы измерения. [c.32]

Краткая характеристика проблемы. Вопрос о причинах хиральности биомолекул, то есть существования в надмолекулярных структурах лишь одной из двух возможных стереоконфигураций элементов, например Ь-аминокислот в белках или Ь-са-харов в полисахаридах и нуклеиновых кислотах, относится к числу нерешенных современной наукой [13, 26, 124]. Значение хиральности молекул для биоструктур сводят к таким факторам как упрощение процессов молекулярного узнавания, инструктирования информационных молекул, обеспечения однозначности протекания химических реакций [13]. Благодаря хиральности создается большая прочность конструкции полимеров, например, образование а-спиралей и р-структур из полипептидов, а также возможность возникновения кооперативных эффектов. Проблема происхождения хиральности имеет два аспекта установления казуального, причинного фактора, приведшего к хиральности элементов структур, и выяснение причины предпочтения того или иного знака хиральности. Что касается первого аспекта, то большая часть существующих подходов, обобщенных в работах [13, 26, 124], сводится к следующим типам объяснений гипотезы о космическом происхождении хиральности воздействие гиротропических минералов одного знака циркулярная поляризация солнечного света, нарушение чет-10СТИ в слабых взаимодействиях и ряд других. На второй вопрос обычно отвечают, что это связано со случайной флуктуа- [c.116]

Одним из основных факторов, определяющих свойства целлюлозы и других высокомолекулярных полисахаридов, является надмолекулярная структура. Цепи молекул целлюлозы объединяются в пучки — мицеллы. Максимальный диаметр одной молекулы целлюлозы 0,8 нм. Эти молекулы образуют элементарные мицеллы с максимальным диаметром 10 нм. Элементарные мицеллы объединяются в пучки, называемые микрофибртлами. Тяжи последних имеют ширину 25 нм и содержат до 2000 моле- [c.12]

По-видимому, надо согласиться с представлением об аморфности нативных ГМЦ, высказанным уже в первых трудах по химии растительных материалов. Проведенные электронно-микро-скоиические исследования подтвердили этот вывод. Аморфность ГМЦ характерна для микрообластей, отдаленных от фибрилл целлюлозы. Сказанное относится к надмолекулярному строению ГМЦ в высших растениях. В некоторых водорослях присутствует (3-1,3-ксилан, который выполняет роль структурного полисахарида, подобно целлюлозе высших растений, и имеет кристаллическую фибриллярную структуру [38, р. 49 24, р. 282]. В водорослях обнаружен также кристаллический маннан. По-видимому, механизм-биосинтеза, а также роль этих полисахаридов отличаются от таковых у ГМЦ высших растений, несмотря на то, что они представлены полисахаридами, содержащими типичные для ГМЦ звенья — ксилозу и манноз . [c.152]

Основные положения теоретической модели — одновременное появление протобиополиме )ов и самосборка этих макромолекулярных структур в упорядоченные надмолекулярные образования— убеждают нас в возможности воспроизведения в лаборатории протоклеток с ферментативной активностью и способностью к самосборке, которые могут служить потенциальными предшественниками биомембран. В то же время в результате экспериментов выявляются главные этапы химической эволюции образование соединений типа полипептидов, полисахаридов и липидов, являющихся основой нуклеиновых кислот, углеводородов, порфириновых структур и т. д. [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология