Гетерополисахариды гликозаминогликаны (ГАГ) – линейные неразветвлённые полисахариды, построенные из дисахаридных фрагментов, которые, в свою очередь, в свой состав включают гексуроновую кислоту и N — ацетилгексозаминсульфат.
В зависимости от состава дисахаридных фрагментов выделяют несколько видов ГАГ:
Гиалуроновая кислота включает в свой состав глюкуроновую кислоту и N-ацетилглюкозамин. Её молекулярная масса достигает 10 5 -10 7 д. Гиалуроновая кислота содержится в межклеточном веществе соединительной ткани, в синовиальной жидкости, в слизистых секретах. За счёт присутствия большого количества полярных групп гиалуроновая кислота очень гидрофильна (1 грамм её может связать до 500 мл воды). Биологическая роль:
- играет роль тканевого цемента, соединяет клетки, волокнистые структуры в единую ткань
- участвует в водно-солевом обмене
- определяет сосудисто-тканевую проницаемость
- придаёт тургор ткани
Хондроитинсульфаты содержат в своём составе глюкуроновую кислоту, N-ацетилгалактозамин сульфат. Они распространены в хрящевой ткани, коже, сухожилиях. Молекулярная масса их составляет 18-28 тысяч дальтон. Выделяют несколько видов хондроитинсульфатов: хондроитин -4- сульфаты (остаток сульфата в N-ацетилгалактозамине находится в 4 положении), хондроитин -6-сульфаты (сульфат находится в 6 положении), дерматансульфаты (содержат идуроновую кислоту). Биологическая роль хондроитинсульфатов: структурные компоненты соединительной ткани.
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
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 . 5 . Строение некоторых сложных полисахаридов (гликозамино-гликанов).
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).
Читайте также: Ткань дабл фейс как сшить
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
Гетерополисахариды, или мукополисахариды (от латинского mucos — слизь), представляют собой сильно гидратированные, желеподобные, липкие вещества, имеющие значительный отрицательный заряд. Они обычно находятся в межклеточном веществе и связаны с белками, вот почему зачастую их относят классу протеогликанов. На рисунках ниже представлен участок внеклеточной матрицы (гликокаликс) представляющий собой длинную молекулу гиалуроновой кислоты нековалентно связанной с примерно 100 молекулами основного белка аггрекана, который в свою очередь ковалентно связывает хондроитин сульфат и кератан сульфат. В качестве примеров изолированных гетерополисахаридов можно привести гиалуроновую кислоту, хондроитин-4-сульфат, хондроитин-6-сульфат, кератансульфат, гепарин, гепарансульфат. Гиалуроновая кислота содержит D-глюкуроновую кислоту и N-ацетил-D-глюкозамин, а остальные — сульфатированные аминосахара и D-глюкуроновую или L-идуроновую кислоты. В кератансульфате вместо гексуроновых кислот содержится D-галактоза.
Взаимосвязь между клетками и внеклеточной матрицей осуществляется через мембранный белок интегрин и внеклеточный белок фибронектин связанный с коллагеновыми фибриллами и протеогликаном
Протеогликан внеклеточной матрицы представляет собой длинную молекулу гиалуроновой кислоты нековалентно связанную с примерно 100 молекулами основного белка аггрекана, который в свою очередь ковалентно связывает хондроитин сульфат и кератан сульфат.
Читайте также: Как рассчитать ткань для постельного белья евро
3.5. Биологические функции углеводов
К наиболее важным функциям полисахаридов относятся: энергетическая, опорная, защитно-механическая, связующая и структурная.
Энергетическая функция. Ее выполняют резервные гомополисахариды — крахмал и гликоген. При необходимости гликоген быстро расщепляется с образованием легхоусвояемого источника энергии — глюкозы. Крахмал пищи также распадается до глюкозы под действием ферментов пищеварительного тракта. За счет окисления углеводов удовлетворяется половина потребностей человека в энергии.
Опорную функцию выполняет целлюлоза в растительных организмах и хондроитинсульфаты в костной ткани.
Защитно-механическая — типичная функция гетерополисахаридов. Высокая вязкость и слизеподобная консистенция объясняет их роль защищающего поверхность клеток. Выстилая трущиеся поверхности сосудов, мочеполовых путей, пищеварительного тракта, слизистой носа, трахеи, бронхов, суставов (синовиальная жидкость) и т.д., они предохраняют их от механического повреждения.
Связующая, или структурная, функция — кислые гетерополисахариды являются структурным межклеточным веществом, одновременно выполняющим функцию биологического цемента (например гиалуроновая кислота). Углеводы — обязательный компонент большинства внутриклеточных структур, а в растительных организмах — основа клеточных мембран.
Гидроосмотическая и ионрегулирующая функции. Кислые гетерополисахариды, благодаря высокой гидрофильности и отрицательному заряду, способны удерживать большие количества воды и катионов. Например, гиалуроновая кислота связывает воду и катионы, регулируя межклеточное осмотическое давление. Подобно осмометру, эта кислота препятствует излишнему скоплению свободной воды в межклеточном пространстве.
Кофакторная функция. Некоторые гетерополисахариды, такие как гепарин и гепарансульфат, действуют как кофакторы ферментов. Гепарин проявляет свойства тех ферментных белков, у которых он играет роль кофактора. Поэтому он осуществляет антисвертывающую функцию (задерживает свертывание крови) и антилипемическую (снижает уровень липидов в крови, активируя их расщепление). На практике гепарин и сульфатированные синтетические полисахариды (гепариноиды) широко применяют как антикоагулянты и противоатеросклеротические препараты.
Синтетическая функция. Углеводы используются для синтеза соединений других классов: нуклеиновых кислот, нуклеотидных коферментов, липидов, белковых аминокислот, гликопептидов и т.д.
2.5. Гетерополисахариды
Гликозамингликаны – линейные отрицательно заряженные гетерополисахариды. Раньше их называли мукополисахаридами, так как они обнаруживались в слизистых секретах (мукоза) и придавали этим секретам вязкие смазочные свойства. Эти свойства обусловлены тем, что гликозамингликаны могут связывать большие количества воды, в результате чего межклеточное вещество приобретает желеобразный характер.
Читайте также: Пещеристая ткань у женщин
Гликозамингликаны представляют собой длинные неразветвленные цепи гетерополисахаридов, построеныые из повторяющихся дисахаридных единиц – димеров. Одним мономером этих димеров является гексуроновая (глюкуроновая, галактуроновая) кислота, вторым мономером могут быть гексозамины (глюкозамин или галактозамин), аминогруппа которых обычно ацетилирована.
Основными гликозамингликанами являются: гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, кератансульфаты, гепарин.
Гиалуроновая кислота построена из повторяющихся единиц, включающих глюкуроновую кислоту и N — ацетилглюкозамин .
Гиалуроновая кислота связывает воду, поэтому межклеточное пространство приобретает характер желеобразного «матрикса», способного поддерживать клетки. Структура гиалуроновой кислоты в виде геля является своеобразным биологическим фильтром, задерживая крупные частицы и молекулы, попавшие в организм. В клетках организма содержится специальный фермент – гиалуронидаза, который, выделяясь в межклеточное пространство, может повышать межклеточную проницаемость. Поэтому гиалуронидазу называют фактором проницаемости. В здоровом организме гиалуроновая кислота и гиалуронидаза находятся в равновесии. При некоторых заболеваниях активность фермента повышается и гиалуроновая кислота разрушается. Гиалуронидазу секретируют некоторые патогенные микроорганизмы, это способствует распространению патологического роцесса на соседние ткани. Препараты этого фермента используются в медицинской практике для рассасывания рубцов.
Глюкуроновая кислота содержится в разных органах. Много ее в коже, стекловидном теле глаза, хрящах, синовиальной жидкости суставов. В тканях и жидкостях ГК образует комплекс с белком. Однако доля белка колеблется от 2 до 20 – 30 %.
Хондроитинсульфаты.
Это гетерополисахариды линейного строения, состоящие из большого количества димерных фрагментов, в состав которых входят 2 углеводных компонента: глюкуроновая кислота и сульфатированный N – ацетилгалактозамин.
Гепарин состоит из повторяющихся единиц, содержащих глюкуроновую кислоту, и N – ацетилглюкозамин, сульфатированный в 4 – или 6 – положении глюкозного остатка.
Гепарин – естественный антикоагулянт (противосвертывающее средство), синтезируется в печени. Он обнаруживается на поверхности многих клеток, однако является внутриклеточным компонентом тучных клеток.
В отличие от остальных гетерополисахаридов, гепарин не является структурным компонентом межклеточного вещества. Он вырабатывается тучными клетками соединительной ткани и выделяется при их распаде (цитолизе) в межклеточное пространство и кровеносное русло. В крови гепарин нековалентно соединяется со специфическими белками. Комплекс гепарина с гликопротеинами плазмы прявляет противосвертывающую активность.
Кератансульфаты – наиболее гетерогенные гликозамингиканы, отличаются друг от друга по суммарному содержанию углеводов и распределению в разных тканях. Кератансульфаты обнаружены в роговице глаза, хрящевой ткани, костях, межпозвонковых дисках
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом