Гликоген Распространение в природе

Гликоген – резервный полисахарид. Содержится практически во всех тканях животных и человека. Одним из наиболее богатых источников гликогена являются печень и мышцы человека и млекопитающих, содержащие ~2 - 8% и ~2% этого полисахарида соответственно. Гликоген обнаружен также в мышцах беспозвоночных и в некоторых микроорганизмах (бактериях, грибах, дрожжах и др.). Во всех случаях гликоген выполняет функцию запасного высокомолекулярного углеводорода и участвует в качестве источника энергии в процессах обмена веществ.

В клетках дрожжей гликоген часто откладывается в виде мелких гранул. В тканях животных гликоген присутствует в виде частиц, называемых гликогеносомами. Наиболее крупные из них-частицы, диаметром 100 - 200 нм, собраны из-частиц, диаметром 30 - 40 нм. Встречаются также еще более мелкие-частицы(d= 3 - 20 нм).

Получение

Гликоген из тканей биомассы животного происхождения можно выделить экстракцией кипящим 60%-ным водным раствором щелочи, водой или разбавленным холодным раствором трихлоруксусной кислоты. В последнем случае получаются препараты гликогена с высоким значением молекулярной массы и с узким молекулярно-массовым распределением. Поскольку трихлоруксусная кислота осаждает белки, в получаемом экстракте присутствуют гликоген и некоторые низкомолекулярные соединения. В дальнейшем раствор очищают различными способами: диализом, хроматографическими методами и др. Гликоген из очищенного экстракта получают избирательным осаждением этиловым спиртом. Полученный препарат гликогена повторно растворяют в трифторуксусной кислоте и переосаждают спиртом. Получаемый в данных условиях гликоген частично деструктирует. Нативный гликоген выделяют из биомассы экстракцией водой на холоду в присутствии солей Hg.

Химическое строение и молекулярная структура

Гликоген – гомополисахарид разветвленного строения (рис.1). Линейные главная и боковые цепи макромолекул гликогена построены из звеньев -D-глюкопиранозы, связанных-(14)-гликозидными связями(рис.1 а). Боковые цепи присоединены к основной макромолекулярной цепи-(16)-гликозидными связями(рис.1 а).

Гликоген по химической структуре и пространственному строению близок к полисахариду крахмала – амилопектину. Однако, амилопектин является резервным полисахаридом растений, а гликоген – животных. Считается также, что макромолекулы гликогена имеют бóльшее количество боковых ответвлений в сравнении с амилопектином.

(а)

(б)

(в)

Рис.1.Структурная формула фрагмента макромолекулы гликогена (а). Схематическое изображение структуры разветвленной молекулы гликогена (б, в). Структурная формула (а) соответствует участку макромолекулы гликогена, выделенной квадратом (б).

Внутренняя часть молекулы гликогена более разветвлена, чем наружная (рис.1 б, в). На каждые 10 - 12 звеньев остатков -D-глюкопиранозы основной цепи приходится в среднем 1 боковая цепь. В боковых цепях на 3 - 4 звена имеется 1 точка разветвления.