Полисахариды (гликаны).

Основная масса всех углеводов, встречающихся в природе, существует в виде полисахаридов. С точки зрения их функционального назначения по­лисахариды можно разделить на две основные группы. Первая группа, в ко­торую входит, например, целлюлоза, несет главным образом структурную функцию. Вторая группа, представителем которой является, в частности, гли­коген, выполняет функции, связанные с питанием. Эти молекулы играют в основном роль депо и могут быть легко мобилизованы путем превращения в моносахариды.

С точки зрения общих принципов строения полисахариды харктеризуются тремя особенностями:

¾ природой составляющих их мономеров;

¾ природой гликозидной связи между мономерами;

¾ последовательностью расположения моносахаридных остатков в цепи.

В зависимости от природы мономеров полисахариды делятся на гомополисахариды, если все входящие в состав мономеры одинаковы, и гетерополисахариды, если мономеры различны.

Названия гомополисахаридов слагаются из названий входящих в их состав редуцирующих моносахаридов, в которых суффикс -оза меняется на суффикс -ан (глюкан или аубазидан, декстран, маннан или родэксман, арабан и т. д.). Разветвленный гетерополисахарид, в ос­новной цепи которого находятся остатки глюкозы, а в боковой — остатки маннозы, называют манноглюканом, а в случае обратного распределения моноз — глюкоманнаном. Иногда полисахариды называют по продуценту, сохраняя суффикс -ан, например ксанбан (продуцент — Xanthomonas campestris).

Гомополисахариды. Самым распространенным на Земле органическим соединением и важнейшим гомополисахаридом является целлюлоза. Она входит в состав клеточных стенок практически всех растений, тем самым служит основным строительным элементом. Целлюлоза - совокупность очень длинных неразветвленных цепей, состоящих из b-глюкозы, молекулы которой соединены связями 1®4, а повторяющимся звеном является дисахарид целлобиоза (рисунок 2.12).

Основная биологическая функция целлюлозы – структурная. Питательная ценность целлюлозы для высших животных и человека ограничена, поскольку в их организме нет ферментов (целлюлаз), способных разорвать b-(1®4)-гликозидные связи глюкозы.

в скобках указан мономерный участок - целлобиоза Рисунок 2.12 - Строение молекулы целлюлозы

Другим ярким представителем гомополисахаридов является основной резервный полисахарид растений ‑ крахмал.

Крахмал представляет собой смесь полисахаридов — амилозы и амилопектина.

Амилоза — линейный полимер с a-(1®4)-гликозидными связями между остатками D-глюкопиранозы.

Амилопектин отличается от амилозы высокоразветвленным строением. Остатки D-глюкозы в линейных участках полисахарида связаны a-(1®4)-гликозидными связями, а в точках ветвления имеются дополнительные a-(1®6)-связи (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 - Строение амилопектина растительного крахмала

Биологическая роль крахмала состоит в том, что он является запасным питательнм веществом в растениях, и когда возникает потребность в энергии и источнике углерода, крахмал гидролизуется ферментами - амилазами. Последние расщепляют a-(1®4)-гликозидные связи, что приводит к образованию смеси глюкозы и мальтозы. В результате действия амилаз происходит полное расщепление амилозы, однако амилопектин расщепляется лишь частично, и для разрыва 1®6 гликозидных связей необходимо действие еще одних ферментов – мальтаз, разрывающих связи в точках ветвления.

Гликоген (животный крахмал) — разветвленный полисахарид животных организмов, а также не­которых бактерий и дрожжей. Структура гликогена подобна амилопектину — a-(1®4)-глюкан с a-(1®6)-связями в точках ветвления.

Гликоген отличается от амилопектина лишь большей разветвленностью и более жесткой упаковкой молекулы. Если в амилопектине крахмала точки ветвления встречаются через каждые 25-30 остатков глюкозы, то в молекуле гликогена – через 8-10 остатков вдоль a-(1®4)-цепи (рисунок 2.14).

а в б кружочками обозначены остатки a-глюкозы, синие кружочки – точки ветвления

Рисунок 2.14 - Структура молекул

амилозы (а), амилопектина (б)

и гликогена (в)

Молекулярная масса гликогена колеблется от 10² до 10⁵ кДa. Как и крахмал, гликоген является запасающим веществ в организме животных, который накапливается в печени и расходуется в мышцах во время интенсивной физической нагрузки.

Среди представителей гомополисахаридов можно отметить: инулин (полимер фруктозы), дектраны (полимер a-D-глюкозы, соединенной связями 1®6, но цепи соединены между собой связями 1®4), пектины (полимеры галактуроновой кислоты с преобладающей связью 1®4), хитин (полимер b-(1®4)-ацетил-глюкозамина) и многие другие.