多糖類

1デンプン

デンプン（(C₆H₁₀O₅)_n）は植物の光合成産物であり、ジャガイモ・トウモロコシ・米などに蓄積する貯蔵多糖です。構成単糖はα-グルコースのみです。

アミロースとアミロペクチン

デンプンは2種類の成分からなります。

ヨウ素デンプン反応

デンプンにヨウ素液（I₂-KI 水溶液）を加えると青紫色に呈色します。これをヨウ素デンプン反応といい、デンプンの検出に用いられます。

デンプンの加水分解

唾液・膵液に含まれる酵素アミラーゼがデンプンをマルトースに分解し、さらにマルターゼがグルコースに分解します。

2セルロース

セルロース（(C₆H₁₀O₅)_n）は植物の細胞壁の主成分であり、地球上で最も多く存在する有機化合物の一つです。構成単糖はβ-グルコースのみです。

構造

β-グルコースがβ-1,4-グリコシド結合で直鎖状につながった構造をもちます。β-結合により隣接するグルコース単位が交互に反転し、分子全体がまっすぐな鎖状になります。この直線的な鎖が水素結合により束になることで、繊維状の強靭な構造をつくる。

ヒトは消化できない

ヒトの消化酵素（アミラーゼ等）は α-グリコシド結合しか加水分解できず、セルロースの β-1,4 結合は切断できません。そのためセルロースは「食物繊維」として消化されずに腸を通過します。ウシなどの草食動物は腸内細菌がセルラーゼ（β-グリコシド結合を切る酵素）を生産するため、セルロースを消化できます。

セルロースの用途

• 紙・綿・麻の主成分
• ニトロセルロース（硝酸エステル）：火薬・セルロイドの原料
• 酢酸セルロース（酢酸エステル）：写真フィルム・繊維（トリアセテート）
• ビスコースレーヨン：セルロースを一度溶解して再生した再生繊維

3グリコーゲン

グリコーゲンは動物（肝臓・筋肉）に貯蔵される多糖であり、デンプンに相当する動物の貯蔵多糖です。構成単糖はα-グルコース。

• 構造：α-1,4-グリコシド結合（主鎖）+ α-1,6-グリコシド結合（分岐点）
• アミロペクチンと同じ結合形式だが、分岐がより多く、分子量も非常に大きい
• ヨウ素液を加えると赤紫色〜褐色を呈する（アミロースのような規則的ならせん構造をもたないため、デンプンより薄い色）
• 血糖値が下がると分解されてグルコースを血液に供給する

4この章を俯瞰する

• グリコシド結合の基礎 → 22-2「二糖類」：α-1,4・α-1,6・β-1,4 の違いはすでに二糖で学習済み。多糖ではそれが何千・何万回繰り返されます。
• セルロースの誘導体 → 21章「合成高分子」：ニトロセルロース・酢酸セルロースは化学修飾による材料応用。天然高分子の化学変換の典型例です。
• 酵素の基質特異性 → 22-5「タンパク質と酵素」：アミラーゼは α 結合のみを切り、β 結合は切れません。酵素の活性部位の立体特異性の具体例です。
• コロイド → 10-4「コロイド」：デンプンは分子コロイドの典型例。デンプン水溶液は親水コロイドとして安定に分散する。

5まとめ

• デンプン (C₆H₁₀O₅)_n：α-グルコースが α-1,4（+α-1,6）結合。アミロース（直鎖・青色）＋アミロペクチン（分枝・赤紫色）。植物の貯蔵多糖
• セルロース (C₆H₁₀O₅)_n：β-グルコースが β-1,4 結合。直鎖・剛直。ヨウ素反応なし。ヒトは消化不可。植物の細胞壁
• グリコーゲン：α-グルコースが α-1,4（+α-1,6）結合。高度分枝。動物（肝臓・筋肉）の貯蔵多糖
• ヨウ素デンプン反応：らせん内に I₂ が包接されて青紫色。加熱で脱色（可逆）
• α 結合 → 貯蔵・消化可能、β 結合 → 構造・消化不可（高校化学の重要対比）

6確認テスト

7入試問題演習

A 基礎レベル

B 標準レベル

C 発展レベル