Олигосахариды и полисахариды. Свойства

Эти углеводы очень широко распространены в природе. Дисахариды по химическим свойствам условно делят на две группы: а) восстанавливающие (редуцирующие) и б) невосстанавливающие. Восстанавливающие обладают свободным полуацетальным гидроксилом, следовательно, возможностью существования альдегидной группы в свободном виде. К таким дисахаридам относится мальтоза, лактоза и целлобиоза. Эти дисахариды способны к мутаротации.

Мальтоза состоит из двух остатков α-глюкозы, соединенных α-1,4-гликозидной связью:

Мальтоза (α-D-глюкопиранозил-1,4-α-D-глюкопираноза)

Мальтоза, как и все восстанавливающие дисахариды имеет свободную альдегидную группу, которая самопроизвольно образуется в водном растворе соединения

Лактоза состоит из β-галактозы и α-глюкозы, соединенных β-1,4-гликозидной связью:

Лактоза (β-D-галактопиранозил -1,4-α-D-глюкопираноза)

Целлобиоза состоит из 2-х остатков β-глюкозы, соединенных β-1,4-гликозидной связью. Такая связь между остатками глюкозы не может гидролизоваться в желудочно-кишечном тракте человека из-за отсутствия фермента, катализирующего данный процесс:

Целлобиоза (β-D-глюкопиранозил-1,4-β-D-глюкопираноза)

В женском молоке содержится ряд олигосахаридов, содержащих остаток лактозы. Содержание их очень мало, но они имеют огромное значение для организма ребенка, питающегося молоком матери. Эти олигосахариды обладают способностью существенно стимулировать рост и развитие в кишечнике ребенка бактерий группы Bifidus. Эти микроорганизмы, составляющие до 90% всей микрофлоры кишечника ребенка, являются антагонистами патогенной микрофлоры, препятствующие развитию в кишечнике ребенка бактерий, вызывающих различные желудочно-кишечные заболевания. Кроме того, они сбраживают лактозу, синтезируют витамины В₁ и С, которые используются организмом ребенка.

К нередуцирующим дисахаридам относится сахароза. Сахароза состоит из α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных 1,2-гликозидной связью. Сахароза не имеет свободного полуацетального гидроксила, который используется для образования гликозидной связи, у нее отсутствует способность к мутаротации.

Сахароза (α-D-глюкопиранозил-1,2- β-D-фруктофуранозид)

Дисахариды и полисахариды отличаются от моносахаридов способностью к гидролизу.

Полисахариды – высокомолекулярные соединения, содержащие сотни и тысячи моносахаридных остатков (или их производных), связанных гликозидной связью. Структурной единицей любого полисахарида принято считать дисахаридный (биозный) фрагмент.

Полисахариды подразделяются на две группы: гомополисахариды и гетерополисахариды.

Гомополисахариды – состоят только из одинаковых остатков сахаров. Гетерополисахариды состоят из различных остатков сахаров или их производных.

Представителями гомополисахаридов являются крахмал и гликоген. Биозным фрагментом для этих полисахаридов является мальтоза.

Крахмал – основной углеводный компонент пищи человека. В сутки в зависимости от вида трудовой деятельности человеку необходимо около 500 г. углеводов, 95% которых покрывается за счет крахмала. Крахмал состоит из двух фракций – амилозы и амилопектина.

Амилоза имеет линейное строение, содержит только α – 1,4 – гликозидные связи. Амилопектин имеет разветвленные цепи и содержит как α – 1,4, так и

α – 1, 6 – гликозидные связи.

Гликоген – резервный полисахарид человека. Молекулы гликогена построены подобно амилопектину, но имеют отличия: цепи гликогена короче, число разветвлений гораздо больше.

Клетчатка (целлюлоза) – самое распространенное в биосфере органическое соединение. Относится к гомополисахаридам. Биозный фрагмент – целлобиоза. В кишечнике человека не подвергается ферментативному гидролизу из-за отсутствия соответствующих ферментов.

Гетерополисахариды очень широко распространены в организме человека. Часто они соединены с белковой частью, имеющей различное строение. Однако в таких молекулах физико-химические свойства предопределяются огромным по размерам углеводным компонентом.

Типичным представителем гетерополисахаридов (кислые мукополисахариды) является гиалуроновая кислота. Биозный фрагмент гиалуроновой кислоты состоит из остатков β-глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина, соединенных друг с другом β-1,3-гликозидной связью. Между собой биозные фрагменты соединяются при помощи β-1,4-гликозидной связи.

Гиалуроновые кислоты – линейные соединения, образующие вязкий, желеобразный раствор, входят в состав межклеточного вещества, очень хорошо связывают воду и катионы, обеспечивают тургор (упругость) тканей. Стекловидное тело глаза состоит практически на 100% их гиалуроновых кислот. В суставах и синовиальных влагалищах сухожилий выполняют роль смазки.

В хрящах, коже и сухожилиях человека в значительном количестве встречаются хондроитин-4- и хондроитин-6-сульфаты, биозный фрагмент которых состоит из β-глюкуроновой кислоты и 4 (6)-сульфо-N-ацетилгалактозамина, соединенных β-1,3-гликозидной связью. Биозные фрагменты этих молекул соединяются друг с другом при помощи β-1,4-гликозидной связи.

Гепарин – выполняет различные функции в организме:

1) компонент антисвертывающей системы крови;

2) обладает антидиабетогенным действием – связывает антитела, направленные против β-клеток поджелудочной железы, вырабатывающих инсулин;

3) активирует липопротеинлипазу – фермент, располагающийся в сосудах и предназначенный для гидролиза триглицеридов, находящихся в составе таких транспортных форм липидов, как хиломикроны, липопротеины очень низкой плотности.

Биозный фрагмент гепарина состоит из α-глюкуроновой (идуроновой) кислоты и сульфатированного во 2-ом и в 6-ом положении N-глюкозамина, соединенных α-1,4-гликозидной связью. Между собой биозные фрагменты соединяются α-1,4-гликозидной связью. Сульфогруппы присоединяются и 2-ом положении идуроновой кислоты. Таким образом, на фрагмент из 4-х моносахаридов приходится 5-6 сульфогрупп.