Целлюлозные цепи
Cтраница 1
 |
Участок целлюлозной цепи. [1] |
Целлюлозные цепи с очень высоким п для числа повторяющихся звеньев можно, конечно, рассматривать как осколки одномерных кристаллов. [2]
 |
Конформация целлюлозы в двух проекциях. водородные связи обозначены точками. [3] |
Через ячейку вдоль длинной оси b проходят две целлюлозные цепи, по-видимому, в противоположных направлениях; сама ячейка вмещает одиноцеллобиозный остаток ( длиной 10 3 А) каждой цепи. Целлобиозные единицы соединены вдоль оси а водородными связями ( энергия около 15 ккал / моль) и вдоль оси с - более слабыми силами ван-дер - Ваальса. [4]
В жесткой воде КМЦ набухает с образованием геля, причем молекулы воды проникают во внутренние целлюлозные цепи, прежде чем начнется растворение наружных. Вокруг набухающего вещества образуется слой высококонцентрированного раствора, из которого растворенные молекуль. Гели представляют собой объемно связанный во всех направлениях каркас, образованный твердыми компонентами, пустоты которого заполнены водой. Мезо -, или ойколлоид - КМЦ, со степенью полимеризации от 200 и до 500, в котором этерифицированы 0 7 гидроксильных групп на каждое элементарное звено макромолекулы целлюлозы, образует при набухании ксерогель с пластичным каркасом, что является следствием подвижности цепной молекулы и способствует образованию пленок. При дальнейшем поглощении воды гель переходит в золь. [5]
Вдоль каждого из четырех ребер ячейки, а также по вертикальной центральной оси ее проходят целлюлозные цепи, образуемые в границах ячейки двумя повторяющимися p - rf - глюкозными остатками. Из рисунка следует, что цепи имеют взаимно противоположное направление - одни направлены вверх, а другие вниз и расположены в шахматном порядке. [6]
В главе VI приведены доказательства присутствия водородных мостиков между целлюлозными цепями и рассмотрен способ, благодаря которому целлюлозные цепи удерживаются вместе в трех пространственных измерениях. [7]
Помимо строго упорядоченных кристаллических участков, структура которых была только что рассмотрена, в нативных микрофибриллах имеются также и аморфные ( или, по крайней мере, менее упорядоченные) участки, где целлюлозные цепи упакованы более рыхло. Вопрос об относительном содержании аморфных и кристаллических участков и об их взаимном расположении в элементарных фибриллах и микрофибриллах до сих пор остается дискуссионным из-за отсутствия бесспорных методов для прямого экспериментального определения этих характеристик. Однако факт существования в нативных целлюлозах двух типов надмолекулярных структур не вызывает сомнения. Такие участки резко различаются по реакционной способности, что непосредственно проявляется в химических экспериментах. [8]
Цепи соединены между собой межмолекулярными силами, из которых важнейшей является водородная связь. Целлюлозные цепи на отдельных участках сближены и ориентированы. На таких участках, обладающих максимальной энергией связи, диффузия жидкостей между цепями затруднена и протекает с меньшей скоростью. Поэтому химические реакции на разных участках волокна и даже отдельных цепей протекают с различной скоростью, что и обусловливает неоднородность продукта. [9]
Полисахариды клеточной стенки обычно образуются в аппарате Гольджи и выводятся путем экзоцитоза, но из этого правила есть одно важное исключение: целлюлоза у большинства растений синтезируется на внешней поверхности клеток с помощью мембраносвязанного ферментного комплекса, субстратом для которого служит соединение сахара с нуклеотидом, вероятно UDP-глюкоза. Новообразованные целлюлозные цепи спонтанно объединяются в микрофибриллы, которые затем включаются в сложную структуру клеточной стенки. [11]
Престон [12, 13, 14, 15], изучавший при помощи рентгеновских лучей клеточные стенки нескольких пород деревьев, поставил под сомнение утверждение Бейли и Керра о различном расположении цепных молекул в трехслойной стенке трахеиды. Он предположил, что целлюлозные цепи по всем трем слоям клеточной стенки имеют однородное направление и образуют довольно крутую спираль. Дальнейшее исследование этого вопроса, проведенное Бейли и Беркли [16], в том числе методом отложения микрокристаллов иода в удлиненных промежутках целлюлозной матрицы, привели к подтверждению этого предположения. Бейли и Беркли установили, что ориентация фибрилл соответственно во внутреннем и внешнем слоях колеблется от 45 до 90 по отношению к оси волг. Уордроп и Престон [17], изучая двойное лучепреломление в образцах древесины, срезанных под различными углами, нашли, что вторичная стенка действительно состоит из трех слоев и направления целлюлозных цепей мало отличаются от направлений, установленных Бейли и Беркли. [12]
Таким образом, в настоящее время утвердилось мнение, что элементарная фибрилла, или протофибрилла, является наименьшей морфологической единицей волокна с диаметром в 30 - 40 А. Ее поперечное сечение вовлекает только 4 целлюлозных цепи. Микрофибрилла, считавшаяся до этого наиболее тонким элементом надмолекулярной структуры, имеет толщину 100 А и содержит 200 цепей. [13]
Однако остается еще значительное число спорных вопросов в связи с истинной природой этих кристаллов. Центральный спорный вопрос заключается в следующем: располагаются ли целлюлозные цепи таким образом, что их восстанавливающие концы направлены все в одну сторону, или же половина цепей направлена в одну, а другая половина - в другую сторону. [14]
Страницы: 1 2 3