Вопрос 24. Какие углеводы называются полисахаридами?

Ответ. Полисахариды или полиозы – это высокомолекулярные углеводы. По химической природе это полигликозиды.

В молекулах полисахаридов много остатков моносахаридов связаны друг с другом гликозидными связями. При этом для связи с предыдущим остатком новый остаток предоставляет спиртовую гидроксильную группу, чаще всего при 4-м или 6-м атомах углерода. Для связи с последующим остатком предыдущий остаток предоставляет гликозидный (полуацетальный) гидроксил.

В полисахаридах растительного происхождения в основном осуществляются (14)- и (16) связи. Полисахаридные цепи могут быть разветвлёнными или неразветвлёнными (линейными).

Полисахариды гидролизуются в кислой среде и устойчивы к гидролизу в кислой среде. Полный гидролиз приводит к образованию моносахаридов или их производных, неполный – к ряду промежуточных олигосахаридов, в том числе и дисахаридов.

Вопрос 25. Чем отличаются гомополисахариды от гетерополисахаридов?

Ответ. Полисахариды делятся на две группы: гомополисахариды и гетерополисахариды.

Гомополисахариды состоят из остатков одного моносахарида, например: крахмал, целлюлоза, гликоген и др.

Крахмал – это смесь двух полисахаридов, построенных из -D-глюкопиранозных остатков: амилозы (10-20 %) и амилопектина (80-90 %).

Цепь амилозы неразветвлённая, включает 200-1000 глюкозных остатков (молекулярная масса 160000).

Молекулы амилозы свёрнуты в спираль, во внутренний канал которой могут входить подходящие по размерам молекулы (например – йода), образуя комплексы, называемые соединениями включения. Комплекс амилозы, с йодом имеет синий цвет. Это используется как качественная реакция на крахмал (йодкрахмальная проба).

Амилопектин, в отличии от амилозы, представляет собой разветвлённую спираль. В его основной цепи остатки α-D- глюкопиранозы связаны α(14)-гликозидными связями, а в точках разветвления – α(16)-гликозидными связями. Между точками разветвления располагаются 20-25 остатков α-D- глюкопиранозы. Молекулярная масса амилопектина достигает нескольких миллионов.

Крахмал представляет собой белое аморфное вещество. В холодной воде не растворяется, в горячей воде набухает и растворяется частично.

Крахмал образуется в растениях в процессе фотосинтеза и откладывается в клубнях, корнях, семенах. В пищеварительном тракте под действием ферментов происходит гидролиз крахмала, конечным продуктом гидролиза является α-D-глюкоза.

Гликоген – структурный и функциональный аналог растительного крахмала, содержащийся в животных организмах. По своему строению гликоген подобен амилопектину, но имеет ещё большее разветвление цепей. Между точками разветвления обычно содержатся 10-12 глюкозных звеньев, иногда даже 6. Молекулярная масса гликогена очень велика (до 100 миллионов). В организме гликоген выполняет функции резервного углевода. В нужный момент от него отщепляется в необходимых количествах глюкоза и энергетический фонд организма пополняется. В растениях роль резервного полисахарида выполняет амилопектин.

Целлюлоза или клетчатка – наиболее распространенный растительный полисахарид. Она выполняет роль опорного материала растений. В хлопке содержится почти 100 % целлюлозы, в древесине – 50-70 %.

Целлюлоза построена из остатков β-D-глюкопиранозы, которые связаны между собой β(14)-гликозидными связями. Цепь не имеет разветвлений, в ней содержится 2500-12000 β-D-глюкозных остатков (молекулярная масса 0,4-2 млн.).

Линейное строение целлюлозы поддерживается также водородными связями, образующимися внутри углеводных цепей и между отдельными цепями. Целлюлоза не расщепляется ферментами желудочно-кишечного тракта человека и не может быть питательным веществом, но она необходима для нормального питания, т.к. способствует регулированию функции желудочно-кишечного тракта, стимулирует перистальтику толстого кишечника.

Пектиновые вещества содержатся в плодах и овощах. В присутствии органических кислот они образуют желе, что используется в пищевой промышленности. Молекулы пектиновых веществ включают пектовую – полигалактуроновую кислоту, состоящую из остатков D-галактуроновой кислоты, связанных a-(1®4)- гликозидной связью.

Некоторые пектиновые вещества оказывают противоязвенное действие и являются основой ряда препаратов, например, плантаглюцида из подорожника.

Гетерополисахариды состоят из остатков разных моносахаридов. Гетерополисахариды в организме связаны с белками и образуют сложные надмолекулярные комплексы. Примерами гетерополисахаридов могут служить гиалуроновая кислота и гепарин.

Гиалуроновая кислота состоит из остатков D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, связанных β-(13)- гликозидной связью.

Гиалуроновая кислота обладает большой молекулярной массой и большой вязкостью и обеспечивает непроницаемость соединительной ткани для патогенных микроорганизмов. Гиалуроновая кислота обычно находится не в свободном виде, а в связи с полипептидными цепями. Смешанные биополимеры составляют основу клеток и жидкостей животных организмов.

В состав полимерных молекул гепарина входят остатки D-глюкозамина и двух уроновых кислот – D-глюкуроновой и L-идуроновой. В количественном отношении преобладает L-идуроновая кислота. Аминогруппа у большинства глюкозаминных остатков сульфатирована (содержит SО₃Н-группу), а у некоторых из них – ацетилирована (связана с СН₃СО-группой). Кроме того, группы SО₃Н содержатся у ряда остатков L-идуриновой кислоты. Гепарин и его производное – гепаритин сульфат – в организме связаны с белком, гепарин препятствует свёртыванию крови, гепаритин сульфат входит в состав стенок кровеносных сосудов.