Что относится к гетерополисахаридам
Гетерополисахариды
Полисахариды, в структуре которых характерно наличие двух или более типов мономерных звеньев, носят название гетерополисахаридов.
Принято считать, что, поскольку гетерополисахариды чаще состоят только из двух различных мономеров, расположенных повторяющимся образом, они не являются информационными молекулами [Бохински Р., 1987].
Важнейшие представители гетерополисахаридов в органах и тканях животных и человека – гликозаминогликаны (мукополисахариды). Они состоят из цепей сложных углеводов, содержащих аминосахара и уроновые кислоты.
Рис. 5.6. Протеогликановый агрегат (схема).
Единая длинная молекула гиалуро-ната (1) нековалентно связана со многими молекулами белка (2), каждая из которых содержит кова-лентно связанные молекулы хонд-роитинсульфата (3) и кератансуль-фата (4).
Различают шесть основных классов гликозаминогликанов (см. главу 21). Каждый из гликозаминогликанов содержит характерную для него повторяющуюся дисахаридную единицу; во всех случаях (кроме кератансульфатов) эта единица содержит либо глюкуроновую, либо идуроновую кислоту. Все гликозаминогликаны, за исключением гиалуроновой кислоты, содержат остатки моносахаридов с О- или N-сульфатной группой.
Гликозаминогликаны значительно различаются по размерам, их молекулярные массы в пределах от 10 4 Да для гепарина до 10 7 Да для гиалуроновой кислоты.
Выделенные индивидуальные гликозаминогликаны могут содержать смесь цепей различной длины (рис. 5.5). Гликозаминогликаны как основное скрепляющее вещество связаны со структурными компонентами костей и соединительной ткани. Их функция состоит также в удержании большой массы воды и в заполнении межклеточного пространства. Иными словами, гликозаминогликаны – основной компонент внеклеточного вещества – жела-тинообразного вещества, заполняющего межклеточное пространство тканей. Они также содержатся в больших количествах в синовиальной жидкости – это вязкий материал, окружающий суставы, который служит смазкой и амортизатором.
Наконец, если цепи гликозаминогликана присоединены к белковой молекуле, соответствующее соединение называют протеогликаном.
Протеогликаны образуют основное вещество внеклеточного матрикса. В отличие от простых гликопротеинов, которые содержат только несколько процентов углеводов (по массе), протеогликаны могут содержать до 95% (и более) углеводов (рис. 5.6).
Гетерополисахариды (гетерополимеры)
Гомополисахариды построены из моносахаридных единиц (мономеров) одного типа, гетерополисахариды – из остатков различных моносахаридов и их производных.
Функции:
● резервное энергетическое депо и источник углерода (гликоген в тканях человека и животных, крахмал в растениях)
● структурная (гетерополисахариды соединительной ткани, хрящей, кожи и т.д.)
● углеводные остатки, особенно, олигосахаридные, связанные с белками клеточных мембран, выполняют функции специфических маркеров поверхностей клеток и биополимеров, обуславливающих их узнавание другими клетками.
7. Дисахариды. Структура и свойства мальтозы, лактозы, сахарозы, целлобиозы
Дисахариды – это углеводы, молекулы которых состоят из 2-х остатков моносахаридов, соединенных друг с другом за счет взаимодействия гидроксильных групп. Связи, соединяющие моносахаридные остатки, называются гликозидными.
ОсобенностИ строения дисахаридов:
⎯ тип гликозидной связи, соединяющей остатки моносахаридов (α- или β-),
⎯ наличие (отсутствие) полуацетального гидроксила.
Последнее позволяет отнести определенный дисахарид к классу восстанавливающих или невосстанавливающихсахаров. Для восстанавливающих дисахаридов характерна возможность образования открытой формы, и, следовательно, наличие восстановительных свойств. В зависимости от того, какой гидроксил второго моносахарида участвует в образовании связи с первым моносахаридом, различают дисахариды двух типов: восстанавливающие (редуцирующие) и невосстанавливающие.
У восстанавливающих дисахаридов связь между моносахаридными остатками образована за счёт полуацетального гидроксила одной молекулы и спиртового второй молекулы. Представители:
Лактоза– молочный сахар, остаток галактозы связан с глюкозой β1,4-гликозидной связью, содержится в молоке. В некоторых ситуациях (например, беременность) может появляться в моче.
Мальтоза– продукт гидролиза крахмала и гликогена, два остатка глюкозы связаны α1,4-гликозидной связью, содержится в солоде, проростках злаков.
Целлобиоза – промежуточный продукт гидролиза целлюлозы в кишечнике, в котором остатки глюкозы связаны β1,4-гликозидной связью. Здоровая микрофлора кишечника способна гидролизовать до 3/4 поступающей сюда целлюлозы до свободной глюкозы, которая либо потребляется самими микроорганизмами, либо всасывается в кровь.
У невосстанавливающихдисахаридов связь между моносахаридами образована с участием обоих полуацетальных гидроксилов. Представитель:
Сахароза – пищевой сахар, в которой остатки глюкозы и фруктозы связаны α1,2-гликозидной связью. В наибольшем количестве содержится в сахарной свекле и тростнике, моркови, ананасах.
8. Гомополисахариды: крахмал (амилоза и амилопектин), гликоген, целлюлоза. Строение, свойства, биологическая роль
Полисахарид, содержащий остатки моносахарида одного вида, называют гомополисахаридом.
По своему функциональному назначению гомополисахариды могут быть разделены на две группы: структурные и резервные полисахариды. Важным структурным гомополисахаридом является целлюлоза, а главными резервными – гликоген и крахмал.
Крахмал представляет собой смесь 2 гомополисахаридов: линейного – амилозы и разветвленного – амилопектина, общая формула которых (С6Н10О5)n. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10–30%, амилопектина – 70–90%.
Амилоза— полисахарид крахмала, состоящий преимущественно из линейных или слаборазветвлённых цепочек, образованных остатками α-глюкозы, соединённых гликозидными связями между первым и четвертым углеродными атомами. Цепь амилозы включает от 200 до 1000 моносахаридных единиц. Вследствие аксиального положения гликозидной связи макромолекула амилозы свернута в спираль. Ее коллоидные частицы (мицеллы) дают с йодом характерное синее окрашивание. 
Амилоза и амилопектин формируются в растениях в виде крахмальных зерен.
Применяют крахмал как наполнитель, а в хирургии – для приготовления неподвижных повязок. Он широко используется в присыпках, мазях, пастах вместе с цинка оксидом, тальком. Внутрь крахмал применяют как обволакивающее средство при желудочно-кишечных заболеваниях.
Целлюлоза– самый распространенный растительный полисахарид. Выполняет функцию опорного материала растений. Это линейный полисахарид, построенный из остатков β-глюкозы, связанных β-1,4-гликозидными связями. Структурным элементом целлюлозы является целлобиоза.
Целлюлоза является одним из структурных компонентов
растительных клеточных стенок, важным сырьем для ряда отраслей
9. Гетерополисахариды: гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты. Строение, биологическая роль
Гетерополисахариды — полисахариды, построенные из остатков различных моносахаридов, встречаются в растительных и животных организмах.
В структурном отношении молекула представляет собой линейный полисахарид, образованный дисахаридными повторяющимися звеньями, состоящими из остатков D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, соединенных β-1,3-гликозидной связью. Повторяющиеся дисахаридные звенья связаны между собой β-1,4-связью.
Биологическая роль:
⎯ Цементирующее, связывающее вещество различных межклеточных элементов
⎯ Препятствует проникновению бактерий
⎯ Входит в состав суставной и синовиальной жидкостей
⎯ Выполняет роль смазки
⎯ Стекловидное тело глаза на 100% состоит из гиалуроновой кислоты
⎯ Хорошо связывает воду и катионы
⎯ Обеспечивает тургор тканей человека
Хондроитинсульфаты являются составной частью костной ткани, хрящей, сухожилий, роговицы глаз, сердечных клапанов и других подобных тканей. Хорошо связывают воду и катионы.
Состоят из дисахаридных остатков N-ацетилированного хондрозина, соединенных β-1,4-гликозидными связями. В состав хондрозина входят D-глюкуроновая кислота и D-галактозамин, связанные между собой β-1,3-гликозидной связью.
10. Азотистые основания пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые (тимин, урацил, цитозин). Строение, лактим-лактамная таутомерия.
Азо́тистые основа́ния— гетероциклические органические соединения, производные пиримидина и пурина, входящие в состав нуклеиновых кислот. Для сокращенного обозначения пользуются большими латинскими буквами. К азотистым основаниям относят аденин (A), гуанин (G), цитозин (C), которые входят в состав как ДНК, так и РНК. Тимин (T) входит в состав только ДНК, а урацил (U) встречается только в РНК.
Аденин и гуанин являются производными пурина, а цитозин, урацил и тимин — производными пиримидина.
Тимин, который присутствует только в ДНК, и урацил, который встречается только в РНК, обладают сходной химической структурой. Урацил отличается от тимина отсутствием метильной группы у 5-го атома углерода.
Азотистые основания, соединяясь ковалентной связью с 1′ атомом рибозы или дезоксирибозы, образуют N-гликозиды, которые называют нуклеозиды. Нуклеозиды, в которых к 5′-гидроксильной группе сахара присоединены одна или несколько фосфатных групп, называются нуклеотидами. Эти соединения являются строительными блоками молекул нуклеиновых кислот — ДНК и РНК.
После образования молекулы нуклеиновой кислоты входящие в её состав азотистые основания могут вступать в различные химические реакции под действием ферментов а также факторов внешней среды.
Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности.
Гетерополисахариды
В зависимости от состава дисахаридных фрагментов выделяют несколько видов ГАГ:
Кератансульфаты содержат в своём составе N-ацетилглюкозаминсульфат, галактозу,. С возрастом содержание кератансульфатов в межпозвоночных хрящах, в роговице возрастает.
Гепарин включает в свой состав глюкоранатсульфат (или идуронатсульфат), N-ацетилглюкозаминсульфат. Гепарин синтезируется в тучных клетках. Биологическая роль гепарина: является антикоагулянтом, структурным компонентом базальных мембран, активатором некоторых ферментов, выполняет дезинтоксикационную функцию.
Гликозаминогликаны чаще всего находятся в тканях не в свободном состоянии, а в составе протеогликанов.
Протеогликаны (ПГ) – это белковоуглеводные комплексы, в которых содержатся белки (
Гетерополисахариды (гетерогликаны)
ХИМИЯ УГЛЕВОДОВ
Углеводы – органические соединения, состоящие чаще всего из углерода, водорода, кислорода. Известно много углеводов, содержащих, кроме того, фосфор, серу, азот. Углеводы широко распространены в природе. Они образу-ются в растениях в результате фотосинтеза и составляют 80-90 % сухой массы растений. В организме животных содержание угле-водов составляет 1-2 % сухого веса ткани. Значение углеводов в организме многогранно. Они являются: 1)основной структурой растительной клетки; 2) источником энергии; 3) откладываются в виде запасных питательных веществ (крахмал). В организме животных и человека углеводы являются ис-точником химической энергии. Отдельные органы удовлетворяют свои потребности в энергии в основном в результате расщепления глюкозы: головной мозг на 80%, сердце на 70-75%. Углеводы откладываются в тканях животного организма в виде запасных питательных веществ (гликоген). Некоторые из них выполняют опорные функции (гиалуроновая кислота), участвуют в защитных функциях, задерживают развитие микробов (мукополисахариды), являются химической основой для построения молекул биопо-лимеров – нуклеиновых кислот, сложных белков, служат состав-ной частью макроэргических соединений. По химическим свойствам углеводы являются полиокси-альдегидами и полиоксикето-спиртами. Различают углеводы простые (моносахариды) и сложные (полисахариды).
Моносахариды
Моносахариды – белые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус, оптически активны. Вступают в химические реакции, характерные для альдегидо- и кетоспиртов:
1. Моносахариды (альдозы) восстанавливают ионы серебра или меди в аммиачном растворе. Эта реакция используется для обнаружения и количественного определения сахаров.
2. Моносахариды реагируют с аминами (фенилгидразином) с образованием озазонов.
4. Продуктами окисления моносахаридов по C-I являются альдоновые кислоты. Их получают окислением альдоз бромом или другими мягкими окислителями; название зависит от углевода: глюконовая из глюкозы, галактоновая из галактозы, рибоновая из рибозы и т.д.
5. При действии более сильных окислителей (азотная кислота) наступает окисление при двух углеродных атомах C-I и C-6 с образованием двухкарбоновых сахарных кислот. При окислении С-6 (в организме) образуются аль-дуроновые кислоты.
Кроме того, широко распространена в природе2-D-дезоксирибоза, входящая в состав ДНК. Ксилоза, ксилулоза, арабиноза имеют значительное рас- пространение. D-арабиноза входит в состав возбудителя туберкулеза. Гексозы – C6H12O6 (рис.8.1) – наиболее широко распространены в природе: составные части моно- и полисахаридов:
Структурные формулы глюкозы D-глюкоза (декстроза, виноградный сахар, виноградный сахар содержит до 20%) – альдогексоза, наиболее часто встречающаяся в пиранозной форме. Они являются структурными компонентами олиго- и полисахаридов в тканях. В крови D-глюкопиранозы содержится 0,04-0,1 %. D-манноза в виде (β-D-маннопиранозы входит в состав белков, гликолипидов. Манноза – составная часть полисахаридов бактерий, дрожжей, гликопротеидов крови. Используется в качестве питательной среды в бактериологии. D-галактоза встречается в виде β-D-галактопиранозы, которая входит в состав молочного сахара (лактозы). Галактоза находится в составе полисахаридов, гликозидов, цереброзидов и т.д. Кроме того, встречается L-лактоза, которая входит в состав агар-агара, полисахаридов, слизи льняного семени. D-фруктоза (левулеза, фруктовый сахар) встречается в свободном виде – кетогексоза во фруктах, меде, овощах и т.д. Фруктоза – самый сладкий сахар, входит в состав сахарозы.
Гептозы – С7Н14О7 могут быть в виде альдоз и кетоз, входят в состав полисахаридов. Наиболее распространенной является D-седогептулоза, которая участвует в процессах пентозофосфатного пути окисления углеводов в клетке в виде фосфорных эфиров.
Производные моносахаридов.
Олигосахариды и полисахариды
Олигосахариды в природе представлены дисахаридами и трисахаридами. Дисахариды состоят из 2-х одинаковых или различных моносахаридов. Различают дисахариды мальтозного типа связи, при этом молекула дисахарида образуется из двух молекул моносахаридов через кислородный мостик от гликозидного гидроксила одного моносахарида и гидроксила (обычно 4-го атома углерода) второго моносахарида.
К таким моносахаридам относятся мальтоза, лактоза, целлобиоза. Для этих дисахаридов характерны все химические реакции, типичные для альдоз и кетоз, имеющих гликозидный гидроксил.
Мальтоза – состоит из двух остатков α-D-глюкопиранозы, где атом углерода C-1 одной молекулы соединяется через кислородный мостик с 4-м атомом углерода второй молекулы. Мальтоза содержится в проросших зернах ячменя (солода), ржи, пшеницы, является промежуточным продуктом гидролиза крахмала, гликогена.
Лактоза – молочный сахар, молекула образована из моносахаридов β-D-галактозы и α-D-глюкозы. Входит в состав гликопротеидов и гликолипидов, полисахаридов.
Целлобиоза – дисахарид, образованный из остатков двух молекул (β-D-глюкозы, является промежуточным продуктом гидролиза клетчатки.
Сахароза – свекловичный сахар, молекула состоит из остатков α-D-глюкозы и β-D-фруктозы, соединенных между собой кислородным мостиком, который образован за счет двух гликозидных гидроксилов (1,2), поэтому восстанавливающим свойством не обладает.
При гидролизе молекула сахарозы расщепляется на глюкозу и фруктозу (рис.8.2.).
Трегалоза – (грибной сахар) содержится в тканях грибов, водорослях, дрожжах, туберкулезной палочке, состоит из 2-х молекул глюкозы, соединенных гликозидной связью 1,1.
Трисахариды. К ним относится раффиноза, состоящая из галактозы, глюкозы, фруктозы. Она содержится в свекловичном сахаре (мелассе), семенах хлопчатника.
Полисахариды (гликаны)
Различают: гомополисахариды – содержащие однотипные моносахариды и гетерополисахариды, содержащие разные моносахариды.
Полисахариды, построенные из глюкозы называются глюканами (крахмал, гликоген), из маннозы – маннанами, из фруктозы – фруктозанами и т.д.
Полисахариды являются основной массой растительного материала, важным продуктом в кормлении животных. Резервными полисахаридами являются – крахмал в тканях растений и гликоген – у животных.
Гликоген (полисахарид – из остатков D-глюкозы), соединенных между собой α (1 → 4)-гликозидными связями – откладывается в цитоплазме в виде гранул. Имеет разветвленную структуру (рис.8.3).
Гликогены из различных тканей, а также различных видов животных имеют отличия по размеру молекул, содержат от 6 до 25 тысяч остатков глюкозы. Содержатся в печени и мышечной ткани.
Крахмал – является запасным питательным веществом растений, построен из остатков D-глюкозы, соединенных между собой α (1 → 4) глюкозидными связями. Такая последовательность характерна для амилозы – компонента крахмального зерна, Молекулярная масса 16-97 кДа, количество остатков 100-600.
Амилопектин – другой компонент крахмального зерна, отличается характером ветвления, молекулярная масса колеблется в широких пределах от 48 кДа до 972 кДа, содержит 300-6000 глюкозных остатков.
Целлюлоза (клетчатка) состоит из глюкозных остатков, соединенных β-(1 → 4)-глюкозидными связями. Целлюлоза – наиболее распространенное соединение углеводного характера. Молекулярная масса 972-1296 кДа, содержит 6000-8000 остатков β-глюкозы; в клеточной стенке находится в виде микрофибрилл.
Фруктозаны (леваны) – состоят из остатков D-фруктозы, соединенных β-(2 → 1) связями, являются резервными гомопо-лисахаридами. Молекула инулина состоит примерно из 30 ос-татков молекул фруктозы.
Декстраны состоят из остатков D-глюкозы, структурные единицы их остова связаны α-(1 → 6) связями. Декстраны – резервные полисахариды дрожжей и бактерий. Растворы декстранов имеют значительную вязкость.
Маннаны – состоят из остатков маннозы, содержатся в растениях, дрожжах, бактериях; арабаны – из арабинозы, ксиланы – из ксилозы; это важные полисахариды, содержатся в кормовых растениях.
Хитин – близок по строению к целлюлозе, состоит из остатков производного глюкозы. Широко распространенный полисахарид.
Агар – состоит из D- и L- галактоз. Используется для приготовления питательных сред, в пищевой промышленности.
Гетерополисахариды (гетерогликаны)
Кроме целлюлозы в составе клеточных стенок находят гетерополисахарид гемицеллюлозу. В ее составе встречаются остатки галактозы, маннозы и т.д. Кроме того, встречаются гетерополисахариды, содержащие уроновые кислоты (слизи). Слизи выделяются при повреждении коры деревьев, содержатся в семенах льна. Основной компонент слизей – глюкуроновая и галактуроновая кислоты. Ряд гетерополисахаридов выделен из микроорганизмов, они определяют иммунологическую специфичность.
Полиурониды (гликуронаны) – построены из уроновых кислот, к ним относятся пектины и альгиновые кислоты. Много пектина во фруктах. Пектины используются в пищевой и фармацевтической промышленности.
Мукополисахариды: широко распространена гиалуроновая кислота. Она содержится в соединительной ткани, в стекловидном теле глаза, синовиальной жидкости. Гиалуроновая кислота в синовиальной жидкости проявляет смазочные свойства. Гиалуроновая кислота состоит из D-глюкуроновой кислоты и 2-ацетамидо-2-дезокси-D-глюкозы (см. стр.79).
Хондроитин – полисахарид, содержит D-галактозамин (в отличие от гиалуроновой кислоты). Входит в состав хондроитинсульфатов А, В, С – компонентов соединительной ткани, мукополисахаридов.
Гепарин – антикоагулянт, является мукополисахаридом, молекулярная масса 10-20 кДа.
Групповые вещества крови – относятся к гетерополисахаридам. На поверхности эритроцитов содержатся гетерополисахариды, связанные с белком. Этот гликопротеид мембраны эритроцитов состоит на 60% из углеводов, 40% из пептидов. Они определяют антигенные свойства крови.
Дата добавления: 2021-07-19 ; просмотров: 62 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Структура, свойства, функции полисахаридов (гомо- и гетерополисахариды).
ПОЛИСАХАРИДЫ – это высокомолекулярные вещества (полимеры), состоящие из большого количества моносахаридов. По составу их делят на гомополисахариды и гетерополисахариды.
Гомополисахариды – полимеры, состоящие из моносахаридов одного вида. Например, гликоген, крахмал построены только из молекул α-глюкозы (α-D-глюкопиранозы), мономером клетчатки (целлюлозы) так же является β-глюкоза.
Крахмал. Это резервный полисахарид растений. Мономером крахмала является α-глюкоза. Остатки глюкозы в молекуле крахмала на линейных участках связаны между собой α-1,4-гликозидными, а в точках ветвления – α-1,6-гликозидными связями.
Крахмал представляет собой смесь двух гомополисахаридов: линейного – амилозы (10-30%) и разветвленного – амилопектина (70-90%).
Гликоген. Это основной резервный полисахарид тканей человека и животных. Молекула гликогена имеет примерно в 2 раза более разветвленное строение, чем амилопектин крахмала. Мономером гликогена является α-глюкоза. В молекуле гликогена остатки глюкозы на линейных участках связаны между собой α-1,4-гликозидными, а в точках ветвления – α-1,6-гликозидными связями.
Клетчатка. Это наиболее распространенный структурный растительный гомополисахарид. В линейной молекуле клетчатки мономеры β-глюкозы соединены между собой β-1,4-гликозидными связями. Клетчатка не усваивается в организме человека, но, ввиду своей жесткости, раздражает слизистую желудочно-кишечного тракта, тем самым, усиливает перистальтику и стимулирует выделение пищеварительных соков, способствует формированию каловых масс.
Пектиновые вещества— полисахариды, мономером которых является D-галактуроновая кислота, остатки которой соединены α-1,4-гликозидными связями. Содержатся в плодах и овощах и для них характерно желеобразование в присутствии органических кислот, что используется в пищевой промышленности (желе, мармелад).
Гетерополисахариды (мукополисахариды, гликозаминогликаны) – полимеры, состоящие из моносахаридов различного вида. По строениюони представляют
неразветвленные цепи построены из повторяющихся дисахаридных остатков, в состав которых обязательно входят аминосахара (глюкозамин, или галактозамин) и гексуроновые кислоты (глюкуроновая, или идуроновая). Представляют собой желеподобные вещества, выполняют ряд функций, в т.ч. защитную (слизь), структурную, являются основой межклеточного вещества.
В организме гетерополисахариды не встречаются в свободном состоянии, а всегда связаны с белками (гликопротеины и протеогликаны) или липидами (гликолипиды).
По строению и свойствам делятся на кислые и нейтральные.
В своём составе имеют гексуроновую или серную кислоты. Представители:
Гиалуроновая кислота является основным структурным компонентом межклеточного вещества, способным связывать воду («биологический цемент»). Растворы гиалуроновой кислоты обладают высокой вязкостью, поэтому служат барьером для проникновения микроорганизмов, участвует в регуляции водного обмена, является основной частью межклеточного вещества).
Хондроитинсульфаты.являются структурными компонентами хрящей, связок, сухожилий, костей, клапанов сердца.
Гепарин – антикоагулянт (препятствует свёртыванию крови), обладает противовоспалительным действием, активатор ряда ферментов.
НЕЙТРАЛЬНЫЕ ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ: входят в состав гликопротеинов сыворотки крови, муцинов слюны, мочи и др, построенны из аминосахаров и сиаловых к-т. Нейтральные ГП входят в состав мн. ферментов и гормонов.
СИАЛОВЫЕ КИСЛОТЫ – соединение нейраминовой кислоты с уксусной или с аминокислотой – глицином, входят в состав клеточных оболочек, биологических жидкостей. Сиаловые кислоты определяют для диагностики системных заболеваний (ревматизм, системная красная волчанка).
Дата добавления: 2016-05-25 ; просмотров: 9447 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ