4. Cukr jako stavební materiál
Kde v buňce najdeš cukry? A co je to vlastně buňka a buněčná stěna? Právě buněčnou stěnu rostlin tvoří složené cukry jako celulóza, agar nebo algin. Chceš se o nich něco dozvědět? A jakou roli hrají cukry v naší DNA?
Úvod tématu
3. Cukr jako zdroj energie
5. Komunikace s využitím cukrů
Nejznámější úlohou cukrů je dodávat nám energii, ale není to zdaleka jejich jediná funkce. V této kapitole se zaměříme na situace, kdy jsou cukry součástí konstrukce živého organismu. Například rostliny, které si glukózu vyrábí při fotosyntéze, nemají problém s nedostatkem cukrů, a tak ji ve velkém využívají pro stavbu svých těl.
Výskyt cukrů v buňce
Otázka: Už jsi slyšel o buňkách? A dokážeš říct, co to vlastně je?
Odpověď najdeš v následujícím videu.
Tvoje tělo se skládá z obrovského množství malých buněk a v každé z nich najdeš nějaké cukry. Jednoduché cukry se mohou volně pohybovat uvnitř buňky, kde čekají, než se budou hodit. Složené cukry pomáhají tvořit buněčnou stěnu (ochranný obal buňky). A velké množství různě velkých cukrů je spojeno s tuky nebo bílkovinami.
Poskládej si obrázek zelené řasy pod mikroskopem.
Jsou na něm vidět jednotlivé buňky. Zelené čáry, které je ohraničují, tvoří buněčnou stěnu a zelené puntíky uvnitř jsou chloroplasty, ve kterých probíhá fotosyntéza (viz kapitola 2).
Celulóza
Celulóza je složený cukr, který rostliny využívají jako stavební materiál. Najdeme ji v jejich buněčné stěně (ochranný obal buňky). Dřevo, listy, bavlna i tráva jsou z hlavní části tvořeny celulózou. Mimo rostlinnou říši ji najdeme u bakterií a primitivních živočichů, jako jsou třeba pláštěnci.
Celulóza je nerozpustná ve vodě a pro člověka nestravitelná (viz kapitola 3, část „Vláknina“). Je vytvořená z několika tisíců molekul glukózy. Ty jsou pospojované do řetězce a nikde se nevětví.
Využití celulózy
Celulóza se nejčastěji získává ze dřeva odstraněním ostatních složek a vyrábí se z ní papír, celofán nebo viskózové hedvábí.
Pokusy s papírem
Papírový květ
Tímto pokusem si můžeš ověřit, že v papíru jsou skutečně vlákna.
Budeš na to potřebovat: větší misku, vodu, papír, nůžky a tužku.
Postup:
- Na papír nakresli květ s pěti nebo šesti okvětními lístky (větší pěti-/šesticípá hvězda).
- Květ vystřihni.
- Postupně každý okvětní lístek přelož (a nech přehnutý).
- Misku naplň vodou.
- Složený květ opatrně polož na hladinu.
Jak papír postupně nasává vodu, vyplňují se jednotlivá vlákna (i prostor mezi nimi). Vlákna se pak napřimují a květ se pomalu rozevírá.
Mastná skvrna
Tímto pokusem můžeš prozkoumat optické vlastnosti celulózy.
Budeš na to potřebovat: bílý papír a olej.
Postup:
- Nejdřív vyzkoušej, kolik toho přes bílý papír uvidíš. Pokud je položený na stole, tak pod něj zkus dát třeba nějaký časopis.
- Teď to stejné vyzkoušej, když papír zvedneš a podíváš se proti světlu.
- Na kousek papíru kápni trochu oleje.
- Prozkoumej, jak se průhlednost papíru změnila.
Celulóza je za normálních okolností průhledná (třeba jako led). Nicméně i přes to, že je papír vyrobený z celulózy, tak není průhledný, protože je v něm celulóza rozlámaná na malé kousky, které odráží světlo (stejně tak sníh není průhledný jako led, přestože je to v obou případech zmrzlá voda). Olej vyplní vlákna celulózy i prostor mezi nimi, a tím se vytvoří souvislá, nerozlámaná plocha, která je průhledná.
Tajný inkoust
Nikdy nevíš, kdy se ti bude hodit tajný inkoust na papír. Vyzkoušej si to třeba tímto způsobem.
Budeš na to potřebovat: papír, ocet, mléko nebo citrónovou šťávu, štětec, svíčku a sirky.
Postup:
- Na papír napiš nebo namaluj něco octem, mlékem nebo citrónovou šťávou.
- Nechej papír uschnout (ne na topení).
- Potom pohybuj papírem nad svíčkou.
- Poslední krok je náročný. Najdi si na to místo, kde nejsou hořlavé věci a je blízko voda. Nejlepší bude, když u toho nebudeš sám. Papír snadno chytne, takže ho nedávej přímo do svíčky, ale jen nad ni, abys ho dostatečně zahřál.
- Pokud ti to nepůjde, zkus papír vyžehlit. Ale mezi papír a žehličku si dej nějakou utěrku nebo deku, abys papír nespálil.
Ocet, mléko a citrónová šťáva obsahují kyseliny, které celulózu chemicky změní a ona bude hořet při nižších teplotách.
Zjisti více: Ruční výroba papíru
Papír se dá velmi dobře recyklovat a ze starých papírů si můžeš ručně vyrobit nový. Jak na to se dozvíš v následujícím videu.
Dalším zdrojem celulózy jsou rostlinná vlákna bavlny, lnu a konopí a ty se využívají hlavně v textilním průmyslu.
Nitrocelulóza (drobně chemicky upravená celulóza) se používá na výrobu lepidel, nátěrových hmot (barev) a obalových materiálů.
Celulóza v medicíně
Celulóza má důležitou roli při výrobě medicínských materiálů. Vyrábí se z ní sterilní obvazy, kterými doktoři kryjí rány, nebo implantáty jako třeba umělé cévy.
S celulózou se často potkávají také pacienti, kterým nefungují ledviny. Ledviny se starají o čištění krve. Odstraní z krve odpad, který vyprodukovaly buňky nebo který se do těla dostal, ale nepatří do něj. Tento odpad jde do moči, kterou ho vyloučíš, a tím se ho zbavíš. Kromě odpadu ledviny do moči vyloučí i běžné látky, kterých je v krvi moc. Takovým příkladem je třeba glukóza. Při selhání ledvin se v těle hromadí látky, které nemocné ledviny nejsou schopny vyloučit, a odpad v krvi by pacienta brzo otrávil. Tito pacienti chodí na dialýzu. To je proces, kdy se jim odvede krev z těla do dialyzátoru, tam se vyčistí a vyčištěná se vrátí zpátky. Celulóza se uplatní při výrobě membrán do dialyzátoru.
Chitin
Chitin je velmi tvrdý složený cukr, který používá hmyz, krabi a raci na povrchu těla jako ochranu. Říkáme tomu vnější kostra neboli exoskelet. Chitin také tvoří buněčnou stěnu hub a řas.
Agar
Agar je složený cukr, který se získává z buněčné stěny červených mořských řas. Pro člověka je nestravitelný, takže ho řadíme mezi vlákninu.
Agar slouží jako dochucovadlo, stabilizátor, zahušťovadlo a želírovací prostředek (na zahuštění džemů a výrobu želé). Je známý i jako japonská želatina, kanten nebo E406.
„Éčka” jsou látky přidané do potraviny, aby vylepšily její vlastnosti. Označují se písmenem E + číslem. „Éčka” do potraviny přirozeně nepatří, takže je dobré si je hlídat, protože některé “éčka” není dobré jíst ve větším množství. Toto označení neříká, jestli je látka přírodní, nebo uměle vyrobená, ani jestli je zdraví škodlivá či prospěšná. Mezi „éčky“ najdeme i vitamíny.
Stejně jako většina přírodních látek, tak i agar má velice dobrý vliv na lidský organismus a jeho zdraví. Obsahuje železo, vápník, hořčík, jód a další stopové prvky. Pomáhá třeba při vysokém krevním tlaku nebo při zácpě (vláknina má projímavé účinky).
Vědci agar používají jako živné médium, když si chtějí v laboratoři vypěstovat bakterie nebo rostliny. Například v botanice se agar používá k laboratornímu množení orchidejí. Další využití je k výrobě papíru. Domorodé kmeny agar používaly jako léčivý obvaz.
Algin
Algin je, stejně jako agar, složený cukr z buněčných stěn řas, jen tentokrát z řas hnědých.
V kombinaci s vodou vytváří gel (vlastnosti gelu závisí na konkrétním druhu hnědé řasy). Algin se používá jako pojivo a emulgátor například v potravinách a lécích, v zubařských hmotách na otisky zubů nebo v kosmetice. Hydratuje pleť, zklidňuje a vyživuje pokožku, protože je velmi bohatý na minerály. Kromě toho má antioxidační schopnosti. Další využití je při výrobě papíru nebo v textilním průmyslu.
„Emulgátory se často přidávají do potravin nebo kosmetiky. Je to látka, díky které dokážeme aspoň částečně promíchat dvě nemísitelné kapaliny.“
Tip: Domácí emulgátor
Vyzkoušej si vlastnosti emulgátoru, budeš na to potřebovat: vejce, vodu, olej, potravinářské barvivo, sklenici se šroubovacím uzávěrem (třeba zavařovací), 2 malé misky.
Postup
- Nalij do sklenice vodu (přibližně třetinu).
- Do vody přidej trochu potravinářského barviva a rozmíchej.
- Přilij do vody olej (přibližně stejné množství vody jako oleje).
- Sklenici pořádně zavři a pak protřep.
- Sklenici postav na stůl a sleduj, co se bude dít.
- Po chvilce rozbij vejce a odděl žloutek a bílek (není to úplně lehké, ale někdo starší ti s tím rád pomůže).
- Otevři sklenici s vodou a olejem a přidej do ní žloutek.
- Sklenici znovu zavři a protřepej.
- Nakonec sklenici zase postav na stůl a sleduj.
Když promícháš sklenici s olejem a vodou, vidíš, že se po chvíli voda a olej zase oddělí. Tak se chovají nemísitelné kapaliny. Žloutek z vajíčka funguje jako emulgátor.
Nukleové kyseliny
Nukleové kyseliny jsou dvě – DNA a RNA. Jsou na nich zapsané geny všech živých organismů, což z nich dělá jedny z nejdůležitějších molekul. Díky nim můžeme přenášet naše geny na naše děti a další generace.
Jedním ze stavebních prvků, který je přítomen v nukleových kyselinách, je jednoduchý cukr – ribóza. Obě nukleové kyseliny jsou řetězce smotané do šroubovice. Je v nich jen pár drobných rozdílů, např. to, že v DNA šroubovici se motají společně dva řetězce a ribóza je drobně chemicky upravená.
