Cieti sauc par polisaharīdu. Tas nozīmē, ka tas sastāv no monosaharīdiem, kas savienoti garās ķēdēs. Faktiski tas ir divu dažādu polimēru vielu maisījums: ciete sastāv no amilozes un amilopektīna. Monomērs abās ķēdēs ir glikozes molekula, tomēr tās būtiski atšķiras pēc struktūras un īpašībām.
Kopējais sastāvs
Kā jau minēts, gan amiloze, gan amilopektīns ir alfa-glikozes polimēri. Atšķirība slēpjas faktā, ka amilozes molekulai ir lineāra struktūra, un amilopektīns ir sazarots. Pirmā ir šķīstošā cietes frakcija, amilopektīns nav, un kopumā ciete ūdenī ir koloidāls šķīdums (sols), kurā izšķīdinātā vielas daļa ir līdzsvarā ar neizšķīdušo.
Šeit salīdzinājumam ir dotas amilozes un amilopektīna vispārīgās strukturālās formulas.
Amiloze šķīst micellu veidošanās dēļ – tās ir vairākas molekulas, kas saliktas kopā tā, ka to hidrofobie gali ir paslēpti iekšpusē, bet hidrofīlie gali ir paslēpti ārpusē, lai saskartos ar ūdeni. Tie ir līdzsvarā ar molekulām, kas nav apvienotas šādos agregātos.
Amilopektīns spēj arī veidot micelārus šķīdumus, taču daudz mazākā mērā un tāpēc praktiski nešķīst aukstā ūdenī.
Amilozes un amilopektīna attiecība cietē ir aptuveni 20% no pirmās pret 80% no otrās. Šis rādītājs ir atkarīgs no tā, kā tas iegūts (dažādos cieti saturošos augos arī procenti ir atšķirīgi).
Kā jau minēts, aukstā ūdenī var izšķīst tikai amiloze un arī tad tikai daļēji, bet karstā ūdenī no cietes veidojas pasta - vairāk vai mazāk viendabīga lipīga uzbriedinātu atsevišķu cietes graudu masa.
Amiloze
Amiloze sastāv no glikozes molekulām, kas savstarpēji saistītas ar 1,4-hidroksilsaitēm. Tas ir garš, nesazarots polimērs ar vidēji 200 atsevišķām glikozes molekulām.
Cietē amilozes ķēde ir saritināta: tajā esošo "logu" diametrs ir aptuveni 0,5 nanometri. Pateicoties tiem, amiloze spēj veidot kompleksus, savienojumus-ieslēgumus "viesa-saimnieka" tipa. Viņiem pieder labi zināmā cietes reakcija ar jodu: amilozes molekula ir "saimniece", joda molekula ir "viesis", kas ievietota spirāles iekšpusē. Kompleksam ir intensīvi zila krāsa, un to izmanto gan joda, gan cietes noteikšanai.
Dažādos augos amilozes procentuālais daudzums cietē var atšķirties. Kviešos un kukurūzā tas ir standarta 19-24% no svara. Rīsu ciete satur 17% tās, un ābolu cietē ir tikai amiloze - 100% masas daļa.
Pastā amiloze veido šķīstošo daļu, un to izmantoanalītiskā ķīmija cietes sadalīšanai frakcijās. Vēl viens veids, cietes frakcionēšana ir amilozes izgulsnēšana kompleksu veidā ar butanolu vai timolu verdošā šķīdumā ar ūdeni vai dimetilsulfoksīdu. Hromatogrāfijā var izmantot amilozes īpašību adsorbēties celulozē (urīnvielas un etanola klātbūtnē).
Amilopektīns
Cietei ir sazarota struktūra. Tas tiek panākts, pateicoties tam, ka papildus 1 un 4-hidroksilsaitēm tajā esošās glikozes molekulas veido arī saites pie 6. spirta grupas. Katra šāda "trešā" saite molekulā ir jauns atzars ķēdē. Amilopektīna vispārējā struktūra pēc izskata atgādina ķekaru, makromolekula kopumā pastāv sfēriskas struktūras veidā. Monomēru skaits tajā ir aptuveni vienāds ar 6000, un vienas amilopektīna molekulas molekulmasa ir daudz lielāka nekā amilozes molekulmasa.
Amilopektīns arī veido ieslēguma savienojumu (klatrātu) ar jodu. Tikai šajā gadījumā komplekss ir iekrāsots sarkanvioletā (tuvāk sarkanai) krāsā.
Ķīmiskās īpašības
Amilozes un amilopektīna ķīmiskās īpašības, izņemot jau apspriesto mijiedarbību ar jodu, ir tieši tādas pašas. Tās nosacīti var iedalīt divās daļās: reakcijas, kas raksturīgas glikozei, tas ir, notiek ar katru monomēru atsevišķi, un reakcijas, kas ietekmē saites starp monomēriem, piemēram, hidrolīze. Tāpēc tālāk mēs runāsim par cietes kā amilozes un amilopektīna maisījuma ķīmiskajām īpašībām.
Cieteattiecas uz nereducējošiem cukuriem: visi glikozīdie hidroksili (hidroksilgrupa pie 1. oglekļa atoma) piedalās starpmolekulārās saitēs un tāpēc nevar būt klāt oksidācijas reakcijās (piemēram, Tollensa tests - kvalitatīva reakcija aldehīda grupai, vai mijiedarbība ar Fellinga grupu reaģents - svaigi nogulsnēts hidroksīda varš). Konservēti glikozīdu hidroksili, protams, ir pieejami (vienā polimēra ķēdes galā), bet nelielos daudzumos un neietekmē vielas īpašības.
Tomēr, tāpat kā atsevišķas glikozes molekulas, ciete spēj veidot esterus ar hidroksilgrupu palīdzību, kas nav iesaistītas saitēs starp monomēriem: tos var "pakārt" ar metilgrupu, etiķskābes atlikumu. un tā tālāk.
Arī cieti var oksidēt ar joda (HIO4) skābi līdz dialdehīdam.
Cietes hidrolīze ir divu veidu: fermentatīvā un skābā. Hidrolīze ar enzīmu palīdzību pieder pie bioķīmijas sadaļas. Enzīms amilāze sadala cieti īsākās glikozes polimēru ķēdēs – dekstrīnus. Cietes skābes hidrolīze ir pilnīga, piemēram, sērskābes klātbūtnē: ciete nekavējoties sadalās līdz monomēram - glikozei.
Savvaļas dzīvniekiem
Bioloģijā ciete galvenokārt ir salikts ogļhidrāts, un tāpēc augi to izmanto kā barības vielu uzkrāšanas veidu. Tas veidojas fotosintēzes laikā (sākumā atsevišķu glikozes molekulu veidā) un nogulsnējas augu šūnās graudu veidā - sēklās, bumbuļos, sakneņos utt. (vēlāk izmantot kā"pārtikas noliktava" ar jauniem embrijiem). Dažreiz ciete ir atrodama kātos (piemēram, sāgo palmai ir miltains cietes saturs) vai lapās.
Cilvēka ķermenī
Ciete pārtikas sastāvā vispirms nonāk mutes dobumā. Tur siekalās esošais enzīms (amilāze) sadala amilozes un amilopektīna polimēru ķēdes, pārvēršot molekulas īsākās – oligosaharīdos, pēc tam tās sadala, un visbeidzot paliek m altoze – disaharīds, kas sastāv no divām glikozes molekulām.
M altozi m altāze sadala līdz glikozei, monosaharīdam. Un jau glikozi organisms izmanto kā enerģijas avotu.
