Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow Биоорганическая химия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Гомополисахариды

Гомополисахариды — полимеры, макромолекулы которых состоят из одинаковых моносахаридных остатков. Наиболее часто встречающейся структурной (мономерной) единицей является D-глюкоза. Это связано с высокой термодинамической устойчивостью ее конформации (кресла). На основе D-глюкозы с учетом различных типов гликозидных связей и аномерных форм (а- и (3-) возможно формирование разных биомакромолекул (рис. 13.13).

Гликозидные связи в составе данных гомополисахаридов образованы по восстанавливающему типу: за счет электрофильного центра первого остатка моносахарида и нуклеофильного спиртового гидроксила второго остатка. На конце цепи находится остаток восстанавливающего моносахарида. Однако полисахариды почти не проявляют восстанавливающих свойств, так как доля концевого остатка, имеющего восстанавливающий фрагмент, весьма невелика относительно всей макромолекулы. Гликозидная природа полисахаридов обусловливает способность к гидролизу в кислой среде и высокую устойчивость в щелочной среде.

Далее более подробно рассмотрены наиболее биологически важные представители полисахаридов.

Типы гликозидных связей в полисахаридах

Рис. 13.13. Типы гликозидных связей в полисахаридах

Крахмал — основной запасной полисахарид растений, откладывается в клетке в виде зерен. Образуется в растениях в процессе фотосинтеза и «запасается» в клубнях, корнях, зернах злаковых культур. Крахмал — белое аморфное вещество. В холодной воде крахмал нерастворим, в горячей — набухает и образует клейстер. С иодом дает интенсивное сине-фиолетовое окрашивание, исчезающее при нагревании. При нагревании в кислой среде идет стадийный гидролиз крахмала:

Сам крахмал не проявляет восстанавливающих свойств, а декстрины обладают восстанавливающими свойствами, растворимы в воде, имеют сладкий вкус. В частности, дскстринизация крахмала осуществляется в процессе выпечки хлеба. Декстрины могут использоваться для приготовления клея.

Крахмал состоит из двух фракций: амилозы (10-20 %) и амилопсктина (80-90 %).

а-Амилоза — это длинные неразветвленные цепи, построенные из остатков а-Л-глюкопиранозы, связанных в линейную последовательность а-(1—>4)-глико- зидными связями:

Количество остатков глюкозы в цепи колеблется от 100-200 до нескольких тысяч, молекулярная масса — от 40 до 500 тыс.

Строение комплекса а-спиральной структуры амилозы с иодом

Рис. 13.14. Строение комплекса а-спиральной структуры амилозы с иодом

Амилоза растворяется в горячей воде, а-Конформация гликозидного центра способствует образованию вторичной — спиральной структуры макромолекулы. В каждом витке спирали укладывается шесть моносахаридных единиц (рис. 13.14).

Спиральная конформация молекулы дает возможность комплексообразова- ния с небольшими молекулами, располагающимися вдоль оси спирали (комплекс с 12, окрашенный в сине-фиолетовый цвет).

Амилопектин имеет разветвленную структуру. Основная цепь образована за счет а-(1—>4)-гликозидных связей, в точках ветвления формируются а-(1—>6)-глшсозидные связи (рис. 13.15). Между точками ветвления располагаются 20-25 остатков D-глюкопиранозы. Молекулярная масса амилопектина — 1-6 млн.

Амилопектин в реакциях с иодом даст красно-фиолетовое окрашивание.

а-Гликозидныс связи а-амилазы и амилопсктина склонны к гидролизу в кислой среде. Так, крахмал гидролизуется в этих условиях до глюкозы.

Гликоген — запасной гомополисахарид человека и животных, откладывающийся в основном в печени и мышцах. По химическому строению он подобен амилопсктину, однако имеет большую степень разветвления цепей и большую молекулярную массу — до 100 млн. Обычно между точками разветвления у гликогена содержится 10-12 (иногда 6) остатков Э-глюкопиранозы. Сильное разветвление макромолекул гликогена способствует выполнению им энергетической функции, так как обеспечивает быстрое ферментативное отщепление нужного количества молекул глюкозы от большого числа концевых остатков.

Биологический смысл запасания углеводов в виде полисахаридов, а не в виде отдельных моносахаридов, заключается в поддержании низкого осмотического давления.

Целлюлоза {клетчатка) — основной компонент клеточных оболочек у растений. Обладает механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений. Древесина содержит 50-70 % целлюлозы, хлопок представляет собой почти чистую целлюлозу

Макромолекулы целлюлозы представляют собой неразветвленный гомополисахарид, состоящий из остатков (З-Э-глюкопиранозы, молекулы которых соединены (3-(1—>4)-гликозидными связями

Молекулярная масса целлюлозы достигает 1-2 млн. Структурным повторяющимся фрагментом в целлюлозе является биозпый фрагмент — целлобиоза (см. п. 13.3.1), в котором второй моносахаридный остаток (З-Э-глюкопирапозы повернут па 180° по отношению к предыдущему Это определяет линейную структуру целлюлозы, дополнительно стабилизованную водородными связями между основным центром у атома кислорода цикла и спиртовой группой у атома С3 следующего моносахаридного остатка. Водородные связи могут образовываться и между соседними цепями. Такая упаковка цепей обеспечивает высокую механическую прочность, волокнистость, нерастворимость в воде и химическую инертность, что и позволяет целлюлозе формировать клеточную стенку растений.

Клетчатка не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного тракта человека, по является обязательным компонентом пищи, так как выполняет следующие функции:

П создает чувство насыщения;

? стимулирует перистальтику желудочно-кишечного тракта;

Строение декстрана

Рис. 13.16. Строение декстрана

  • ? является субстратом для сапрофитных бактерий желудочно-кишечного тракта, синтезирующих витамины группы В;
  • ? участвует в формировании каловых масс;
  • ? способствует адсорбции токсических веществ в толстом кишечнике и их выведению, что снижает риск развития злокачественных новообразований кишечника.

Декстраны — полисахариды бактериального происхождения, построенные из a-D-глюкопиранозы. Их макромолекулы (СбН10О5)и сильно разветвлены. Основным типом связи является а-(1—>6), а в местах разветвлений — а-(1—>4)-, а-(1—>3)- и, реже, а-(1—>2)-гликозидные связи (рис. 13.16).

Нативный декстран имеет молекулярную массу 300-400 тыс. и используется для изготовления сефадексов, применяемых в гельфильтрации в качестве молекулярных сит. Частично гидролизованные декстраны с молекулярной массой 60-90 тыс. в изотоническом растворе NaCl (0,85 %) используются в клинической практике в качестве плазмозамещающих растворов (полиглюкин, реополи- глюкин и др.).

Пектиновые вещества содержатся в плодах и овощах, придают желеобразный характер продуктам из них (желе, мармелад). Основой пектиновых веществ является пектовая кислота — полигалактуроновая кислота, в составе которой остатки D-галактуроновой кислоты связаны а-(1—>4)-гликозидными связями

Пектиновые вещества являются хорошим адсорбентом ионов металлов и радионуклидов.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>