النشا يسمى عديد السكاريد. هذا يعني أنه يتكون من السكريات الأحادية المرتبطة في سلاسل طويلة. في الواقع ، إنه مزيج من مادتين بوليمريتين مختلفتين: النشا يتكون من أميلوز وأميلوبكتين. المونومر في كلتا السلسلتين هو جزيء جلوكوز ، ومع ذلك ، فإنهما يختلفان بشكل كبير في التركيب والخصائص.
مجموع الفريق
كما ذكرنا سابقًا ، كل من الأميلوز والأميلوبكتين عبارة عن بوليمرات من الجلوكوز ألفا. يكمن الاختلاف في حقيقة أن جزيء الأميلوز له بنية خطية ، وأن الأميلوبكتين متفرع. الأول هو جزء قابل للذوبان من النشا ، الأميلوبكتين ليس كذلك ، وبشكل عام ، النشا في الماء هو محلول غرواني (سول) ، حيث يكون الجزء المذاب من المادة في حالة توازن مع الجزء غير المذاب.
هنا ، للمقارنة ، يتم إعطاء الصيغ الهيكلية العامة للأميلوز والأميلوبكتين.
الأميلوز قابل للذوبان بسبب تكوين المذيلات - هذه عدة جزيئات مجمعة معًا بطريقة تخفي نهاياتها الكارهة للماء بالداخل ، ونهاياتها المحبة للماء مخفية بالخارج لتلامسها مع الماء. هم في حالة توازن مع جزيئات غير مجمعة في مثل هذه الركام.
الأميلوبكتين قادر أيضًا على تكوين محاليل ميسيلار ، ولكن بدرجة أقل بكثير ، وبالتالي فهو غير قابل للذوبان عمليًا في الماء البارد.
الأميلوز والأميلوبكتين في النشا بنسبة تقارب 20٪ من السابق إلى 80٪ من الأخير. يعتمد هذا المؤشر على كيفية الحصول عليه (في النباتات المختلفة المحتوية على النشا ، تختلف النسب المئوية أيضًا).
كما ذكرنا سابقًا ، فقط الأميلوز يمكن أن يذوب في الماء البارد ، وحتى ذلك الحين جزئيًا فقط ، ولكن في الماء الساخن يتكون عجينة من النشا - كتلة لزجة متجانسة إلى حد ما من حبيبات النشا الفردية المنتفخة.
أميلوز
يتكون الأميلوز من جزيئات الجلوكوز المرتبطة ببعضها البعض بواسطة 1 ، 4 روابط هيدروكسيل. إنه بوليمر طويل غير متفرّع بمتوسط 200 جزيء جلوكوز فردي.
في النشا ، يتم لف سلسلة الأميلوز: يبلغ قطر "النوافذ" فيها حوالي 0.5 نانومتر. بفضلهم ، فإن الأميلوز قادر على تكوين مجمعات ، مركبات - شوائب من نوع "مضيف الضيف". تفاعل النشا المعروف مع اليود ينتمي إليهم: جزيء الأميلوز هو "المضيف" ، وجزيء اليود هو "الضيف" ، يوضع داخل الحلزون. يحتوي المركب على لون أزرق كثيف ويستخدم للكشف عن كل من اليود والنشا.
في نباتات مختلفة ، يمكن أن تختلف نسبة الأميلوز في النشا. في القمح والذرة ، يكون المعيار 19-24٪ من حيث الوزن. نشا الأرز يحتوي على 17٪ منه ، والأميلوز فقط موجود في نشا التفاح - 100٪ جزء من الكتلة.
في العجينة ، يشكل الأميلوز الجزء القابل للذوبان ، ويستخدم هذا فيالكيمياء التحليلية لفصل النشا إلى كسور. طريقة أخرى ، تجزئة النشا هي ترسيب الأميلوز في شكل معقدات مع البيوتانول أو الثيمول في محاليل الغليان بالماء أو ثنائي ميثيل سلفوكسيد. يمكن استخدام خاصية الكروماتوغرافيا لامتصاص الأميلوز إلى السليلوز (في وجود اليوريا والإيثانول).
أميلوبكتين
النشا له هيكل متفرع. يتم تحقيق ذلك بسبب حقيقة أنه بالإضافة إلى روابط 1 و 4 هيدروكسيل ، فإن جزيئات الجلوكوز الموجودة فيه تشكل أيضًا روابط في مجموعة الكحول السادسة. كل رابطة "ثالثة" في الجزيء هي فرع جديد في السلسلة. يشبه الهيكل العام للأميلوبكتين حفنة في المظهر ، والجزيء الكبير ككل موجود في شكل هيكل كروي. عدد المونومرات الموجودة فيه يساوي تقريبًا 6000 ، والوزن الجزيئي لجزيء واحد من الأميلوبكتين أكبر بكثير من وزن الأميلوز.
يشكل الأميلوبكتين أيضًا مركبًا متضمنًا (clathrate) مع اليود. فقط في هذه الحالة يكون المركب ملونًا باللون الأحمر البنفسجي (أقرب إلى الأحمر).
الخصائص الكيميائية
الخصائص الكيميائية للأميلوز والأميلوبكتين ، باستثناء التفاعلات مع اليود التي تمت مناقشتها بالفعل ، هي نفسها تمامًا. يمكن تقسيمها شرطيًا إلى جزأين: التفاعلات المميزة للجلوكوز ، أي التي تحدث مع كل مونومر على حدة ، والتفاعلات التي تؤثر على الروابط بين المونومرات ، مثل التحلل المائي. لذلك ، سنتحدث كذلك عن الخصائص الكيميائية للنشا كمزيج من الأميلوز والأميلوبكتين.
نشايشير إلى السكريات غير المختزلة: جميع هيدروكسيل الجليكوسيد (مجموعة الهيدروكسيل في ذرة الكربون الأولى) تشارك في الروابط بين الجزيئات وبالتالي لا يمكن أن تكون موجودة في تفاعلات الأكسدة (على سبيل المثال ، اختبار تولنس - تفاعل نوعي لمجموعة ألدهيد ، أو تفاعل مع فيلينج الكاشف - هيدروكسيد النحاس المترسب حديثًا). هيدروكسيل الجليكوسيد المحفوظ ، بالطبع ، متاح (في أحد طرفي سلسلة البوليمر) ، لكن بكميات صغيرة ولا يؤثر على خصائص المادة.
ومع ذلك ، تمامًا مثل جزيئات الجلوكوز الفردية ، فإن النشا قادر على تكوين استرات بمساعدة مجموعات الهيدروكسيل التي لا تشارك في الروابط بين المونومرات: يمكن "تعليقها" مع مجموعة الميثيل ، بقايا حمض الأسيتيك ، وهكذا دواليك.
أيضًا ، يمكن أكسدة النشا باستخدام حمض اليود (HIO4) إلى ديالديهايد.
التحلل المائي للنشا نوعان: أنزيمي وحمضي. ينتمي التحلل المائي بمساعدة الإنزيمات إلى قسم الكيمياء الحيوية. يقسم إنزيم الأميليز النشا إلى سلاسل بوليمرية أقصر من الجلوكوز - الدكسترين. اكتمال التحلل الحمضي للنشا في وجود ، على سبيل المثال ، حمض الكبريتيك: يتم تكسير النشا على الفور إلى المونومر - الجلوكوز.
في الحياة البرية
في علم الأحياء ، النشا هو في الأساس كربوهيدرات معقدة ، وبالتالي تستخدمه النباتات كوسيلة لتخزين العناصر الغذائية. يتشكل أثناء عملية التمثيل الضوئي (في البداية على شكل جزيئات جلوكوز فردية) ويترسب في الخلايا النباتية على شكل حبوب - في البذور ، والدرنات ، والجذور ، وما إلى ذلك (لاستخدامه لاحقًا في صورة"مخزن طعام" مع أجنة جديدة). في بعض الأحيان يوجد النشا في السيقان (على سبيل المثال ، يحتوي نخيل الساغو على لب نشوي قليل الدسم) أو الأوراق.
في جسم الانسان
النشا في تركيبة الطعام يدخل تجويف الفم أولاً. هناك ، يقوم الإنزيم الموجود في اللعاب (الأميليز) بتفكيك سلاسل البوليمر من الأميلوز والأميلوبكتين ، وتحويل الجزيئات إلى جزيئات أقصر - السكريات القليلة ، ثم تفكيكها ، وأخيراً بقايا المالتوز - ثنائي السكاريد يتكون من جزيئين من الجلوكوز.
يتم تكسير المالتوز بواسطة المالتاز إلى الجلوكوز ، وهو أحادي السكاريد. وبالفعل يستخدم الجسم الجلوكوز كمصدر للطاقة.
