Структурні лінійні полісахариди

Ці полісахариди є позаклітинними. Вони беруть участь у формуванні клітинних стінок в якості каркасу. Їх молекули утворюють довгі нерозгалужені ланцюги, переважно із зв’язками -14 між ланками. Вважають, що для них характерна кріслоподібна конформація ланок, що сприяє утворенню жорсткої структури, стабілізованої водневими зв’язками. Поперечні зшивки забезпечують утворення міцного волокна (рис. 3.1.)

Такі волокна лише набухають у воді і не мають властивостей гідрофільних колоїдів. Вони можуть витримувати величезні навантаження. Міцність целюлозних волокон перевищує міцність стального дроту того ж діаметру.

Целюлоза (клітковина), як і крохмаль чи глікоген, складається з ланок глюкози, однак, на відміну від них, містить залишки -D-глюкопіранози. Тому, при утворенні зв'язків 14 між ланками, вони повертаються по відношенню одна до другої на 180°, як ми це бачили на прикладі целобіози. Наявність -(14) зв'язків у молекулі полімеру і визначає принципову відмінність його властивостей та функцій від резервних полісахаридів:

Целюлоза має молекулярну масу від 100 тис. до 1 млн. Вона не розчиняється у воді. Завдяки своїй стійкості це найбільш поширений в світі біополімер.

Целюлоза виконує структурну функцію в рослинному світі. Вона міститься в стінках клітин рослин, де утворює каркас, який наповнений іншими молекулами. Деревина на 50% складається з целюлози, а льон, вовна - це майже чиста целюлоза.

Крім целюлози відомі і інші структурні полісахариди. Міцні нерозчинні панцири багатьох комах, ракоподібних утворені хітином, який є полімером N-ацетил-D-глюкозаміну із зв’язками -(14) між ланками:

В плодах рожкового дерева (каратах) міститься полігалактоманан, який зумовлює їх виняткову твердість і постійність маси (0,2 г), з чим пов’язане використання у давнину каратів як міри цих якостей.

Складну будову має структурний полісахарид стінок бактерій муреїн. В його молекулі чергуються залишки N-ацетил-D-глюкозаміну (Х) і N-ацетилмурамової кислоти (Y), з’єднаної з тетрапептидом (1). Між собою залишки сполучаються (14)-зв’язками. Ланцюги з’єднуються між собою за допомогою поперечних пентапептидних зшивок (2):

При дії пеніциліну формування цих зшивок порушується, що робить клітинну стінку неповноцінною.

Структурні з'єднуючі полісахариди

За хімічною природою полісахариди цієї групи відрізняються від інших великим вмістом амінопохідних та кислотних груп. Їх стара назва – кислі мукополісахариди, сучасна – глікозаміноглікани. Як правило, ці полісахариди утворюють комплекси з білками – протеоглікани, в яких частка полісахариду в комплексі складає більше 95%. Глікозаміноглікани тварин у складі протеогліканів є міжклітинним цементуючим комплексом, зокрема у хрящовій і кістковій тканинах, у рослин заповнюють прошарок між волокнами целюлози у клітинній стінці. Завдяки наявності груп, негативно йонізованих за фізіологічних значень рН, а також сильно гідратованому стану, вони забезпечують в’язкість, мастильні властивості рідин організму, йонізацію поверхні мембран, її проникність.

Гіалуронова кислота входить до складу основної міжклітинної речовини тваринних тканин. В її молекулі повторюються дисахаридні фрагменти, утворені D-глюкуроновою кислотою і N-ацетил-D-глюкозаміном, з’єднаними (13)-зв’язком. Між фрагментами з’єднання відбувається за допомогою (14)-зв’язку:

Інший компонент міжклітинної речовини – хондроїтинсульфат – побудований за таким самим принципом, але замість глюкозаміну містить залишок галактозамін-4-(або-6-) сульфату:

Вважають, що протеогліканові агрегати в хрящовій тканині складаються з центральної великої молекули (М_r 270-500 кД) гіалуронової кислоти (1), до якої приєднуються протеогліканові субодиниці, що складаються з центрального білкового ланцюга (2), сполученого з чисельними короткими ланцюгами типу хондроїтинсульфату (М_r 40 – 50 кД) (3):

Гепарин синтезується клітинами печінки, легень і секретується в кров, де відіграє роль антикоагулянта. Його молекула (М_r 20 кД) складається із залишків D-уронової кислоти і D-глюкозаміну, що сполучаються зв’язками (14) і сульфатовані здебільшого по аміногрупі і 6 положенню глюкозаміну і 2 положенню уронової кислоти:

Невеликі гетеросахаридні фрагменти (від 1 до 30% маси молекули) входять до складу гліколіпідів та глікопротеїнів клітинних мембран. Більшість позаклітинних білків також містять вуглеводні компоненти Специфічні олігосахаридні групи глікопротеїдів на поверхні клітин вибірково зв’язуються з певними білками лектинами, що приводить до їх злипання (аглютинації). Ця взаємодія визначає сумісність груп крові, тканин донора і реципієнта при трансплантації, імунну реакцію на чужерідні молекули.