Гетерополисахариды (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты): строение, биологическая роль. Понятие о смешанных биополимерах (протеогликаны, гликопротеины, гликолипиды).
Среди полисахаридов соединительной ткани наиболее полно изучены хондроитинсульфаты (кожа, хрящи, сухожилия), гиалуроновая кислота (стекловидное тело глаза, пуповина, хрящи, суставная жидкость), гепарин (печень). По структуре эти полисахариды имеют некоторые общие черты: их неразветвленные цепи состоят из дисахаридных остатков, в состав которых входят уроновая кислота (D-глюкуроновая, D-галактуроновая, L-идуроновая — эпимер D-глюкуроновой кислоты по С-5) и аминосахар (N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин). Некоторые из них содержат остатки серной кислоты.
Полисахариды соединительной ткани иногда называют кислыми мукополисахаридами (от лат. mucus — слизь), поскольку они содержат карбоксильные группы и сульфогруппы.
Хондроитинсульфаты. Они состоят из дисахаридных остатков N-ацетилированного хондрозина, соединенных β(1,4)-гликозидными связями.
N-Ацетилхондрозин построен из остатков D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-галактозамина, связанных β(1,3)-гликозидной связью.
Как свидетельствует название, эти полисахариды являются эфирами серной кислоты (сульфатами). Сульфатная группа образует эфирную связь с гидроксильной группой N-ацетил-D-галактозамина, находящейся в положении 4 или 6. Соответственно различают хондроитин-4-сульфат и хондроитин-6-сульфат. Молекулярная масса хондроитинсульфатов составляет 10-60 тыс.
Гиалуроновая кислота. Этот полисахарид построен из дисахаридных остатков, соединенных β(1,4)-гликозидными связями.
Дисахаридный фрагмент состоит из остатков D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, связанных β(1,3)-гликозидной связью.
Гепарин. В гепарине в состав повторяющихся дисахаридных единиц входят остатки D-глюкозамина и одной из уроновых кислот — D-глюкуроновой или L-идуроновой. В количественном отношении преобладает L-идуроновая кислота. Внутри дисахаридного фрагмента осуществляется α(1,4)-гликозидная связь, а между дисахаридными фрагментами — α(1,4)-связь, если фрагмент оканчивается L-идуроновой кислотой, и β(1,4)-связь, если D-глюкуроновой кислотой.
Аминогруппа у большинства остатков глюкозамина сульфатирована, а у некоторых из них ацетилирована. Кроме того, сульфатные группы содержатся у ряда остатков L-идуроновой кислоты (в положении 2), а также глюкозамина (в положении 6). Остатки D-глюкуроновой кислоты не сульфатированы. В среднем на один дисахаридный фрагмент приходятся 2,5-3 сульфатные группы. Молекулярная масса гепарина равна 16-20 тыс.
Гепарин препятствует свертыванию крови, т. е. проявляет антикоагулянтные свойства.
Многие гетерополисахариды, включая рассмотренные выше, содержатся не в свободном, а в связанном виде с полипептидными цепями. Такие высокомолекулярные соединения относят к смешанным биополимерам, для которых в настоящее время используется термин гликоконъюгаты.
Протеогликаны — сложные белки. Высокомолекулярные соединения, состоящие из белка (на белковую часть приходится 5-10% от общей массы) с высокой степенью гликозилирования (на углеводную часть приходится 90-95% от общей массы), углеводные остатки которых представляют собой длинные неразветвленные полисахаридные цепи -гликозаминогликаны, образованные чередующимися остатками гексозамина и уроновой кислоты (глюкуроновой, идуроновой или галактуроновой) либо галактозы. Гликозаминогликановые цепи зачастую сульфированы. Протеогликаны являются подклассом большого класса сложных белков, которые называются гликопротеинами. Гликопротеины тоже содержат полисахаридные цепи разной длины, ковалентно присоединённые к полипептидной основе, но углеводный компонент гликопротеинов гораздо меньше по массе, чем у протеогликанов, и составляет не более 40% от общей массы.
Протеогликаны образуют межуточное (основное) вещество соединительной ткани, в которое погружены или которым покрыты волокнистые элементы соединительной ткани. Протеогликаны играют роль и межтканевых прослоек и служат смазочным материалом в суставах. Протеогликаны выполняют функцию связывания экстрацеллюлярной воды, а также катионов. Например, они могут фиксировать ионы кальция в очагах оссификации.
Читайте также: Идеи декора балкона из подручных материалов, созданные своими руками
Гликопротеи́ны — это сложные белки, в которых белковая (пептидная) часть молекулы ковалентно соединена с одной или несколькими группами гетероолигосахаридов.
Моносахариды, связанные с конкретным белком, могут быть разными: это может быть глюкоза, фукоза, манноза, глюкозамин, галактозамин, ксилоза, сиаловые кислоты, галактоза и др.
Те или иные моносахариды, связанные с белком, изменяют биохимические и иммунологические свойства белка, его пространственную конфигурацию и др. Важным частным случаем является связывание белков с сиаловой кислотой, приводящее к формированию сиалогликопротеинов. В типичных случаях именно связывание с сиаловой кислотой предопределяет увеличение T1/2 белка в плазме крови.
Гликопротеины являются важным структурным компонентом клеточных мембран животных и растительных организмов. К гликопротеинам относятся большинство белковых гормонов. Гликопротеины мембран эритроцитов, специфически гликозилированные теми или иными углеводными остатками, но имеющие гомологичную белковую часть, предопределяют группу крови у человека. Также гликопротеинами являются все антитела, интерфероны, компоненты комплемента, белки плазмы крови, молока, рецепторные белки и др.
Гликолипиды —это сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами. В молекулах гликолипидов есть полярные «головы» (углевод) и неполярные «хвосты» (остатки жирных кислот). Благодаря этому гликолипиды (вместе с фосфолипидами) входят в состав клеточных мембран.
Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в ткани мозга. Они локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности.
Главной формой гликолипидов в животных тканях являются гликосфинголипиды. Они содержат церамид, а также один или несколько остатков сахаров. Двумя простейшими соединениями этой группы являются галактозилцерамид (GalCer) и глюкозилцерамид (ClcCer). Галактозилцерамид — главный гликосфинголипид мозга и других нервных тканей, но в небольших количествах он встречается и во многих других тканях. Простые гликосфинголипиды в тканях, отличных от нервной, представлены главным образом глюкозилцерамидом; в небольших количествах он имеется и в ткани мозга.
Гликосфинголипиды, являющиеся компонентами наружного слоя плазматической мембраны, могут участвовать в межклеточных взаимодействиях и контактах. Некоторые из них являются антигенами, например антиген Форссмана и вещества, определяющие группы крови системы АВО. Сходные олигосахаридные цепи обнаружены и у других гликопротеинов плазматической мембраны. Ряд ганглиозидов функционирует в качестве рецепторов бактериальных токсинов (например, холерного токсина, который запускает процесс активации аденилатциклазы).
Доказательство восстанавливающей способности у глюкозы
и отсутствие её у фруктозы
| Реакции | Ход работы | Наблюдаемое окрашивание | анализ |
| Троммера | 1 пробирка 10 кап. р-ра глюкозы + 8 кап. NaOH + 4 кап. CuSO4 Нагреть на спиртовке 2 пробирка 10 кап. р-ра фруктозы + 8 кап. NaOH + 4 кап. CuSO4 Нагреть на спиртовке | Голубой осадок ↓ Жёлтый осадок ↓ Красный осадок | |
| ? | |||
| Фелинга | 10 кап. р-ра глюкозы + 10 кап. р-ра Фелинг I + 10 кап. р-ра Фелинг II Нагреть на спиртовке | Синий прозрачный р-р ↓ |
| Толленса | 10 кап.аммиачного р-ра гидроокиси серебра + 3 кап р-ра глюкозы | |
| Ниландера | 10 кап р-ва Ниландера (гидроокись висмута) + 10 кап р-ра глюкозы | жёлтый цвет ↓ коричневый цвет ↓ чёрный цвет |
Читайте также: Сплести корзину из ткани
Открытие фруктозы реактивом Селиванова
(раствор резорцина в соляной кислоте)
| Р. Селиванова | 1 пробирка 10 кап. р-ра фруктозы + 10 кап. р. Селиванова Нагреть на спиртовке |
| 2 пробирка 10 кап. р-ра глюкозы + 10 кап. р. Селиванова Нагреть на спиртовке |
Доказательство восстанавливающей способности у лактозы и
Гетерополисахариды: характеристика, строение, функции
Гетерополисахариды: характеристика, строение, функции — Наука
В гетерополисахариды или гетерогликаны представляют собой группу сложных углеводов, отнесенных к группе полисахаридов, которая включает все углеводы, состоящие из более чем 10 моносахаридных единиц различных типов сахаров.
Большинство гетерополисахаридов, которые синтезируются в природе, обычно содержат только два разных моносахарида. Между тем синтетические гетерополисахариды обычно содержат три или более различных моносахаридных звена.
Гетерополисахариды — это макромолекулы, которые выполняют жизненно важные функции. Они состоят из множества различных мономеров сахаров (моносахаридов), повторно связанных между собой гликозидными связями различных типов.
Среди сложных углеводов, наиболее часто встречающихся в природе, находятся гемицеллюлоза, пектины и агар-агар, и большинство из них представляют собой полисахариды, представляющие коммерческий интерес для пищевой промышленности.
В медицинском контексте наиболее изученными гетерополисахаридами были гетерополисахариды соединительной ткани, группы крови, связанные с гликопротеинами, такими как γ-глобулин, и гликолипиды, покрывающие нейроны центральной нервной системы.
С течением времени и научными достижениями были разработаны различные методы исследования гетерополисахаридов, которые обычно включают их разложение на составляющие моносахариды и их индивидуальный анализ.
Эти методы разделения различны для каждого углевода и зависят от физических и химических характеристик каждого углевода. Однако хроматография является наиболее широко используемым методом анализа гетерополисахаридов.
Характеристики и состав
Гетерополисахариды представляют собой линейные или разветвленные полимеры, состоящие из повторяющихся звеньев двух или более различных моносахаридов. Следует принимать во внимание, что эти моносахариды могут быть в одинаковых пропорциях, а могут и не быть.
Гетерополисахариды имеют сложную структуру с обычно разветвленной топологией, а в своем естественном состоянии они имеют асимметричную и несколько аморфную морфологию.
Повторяющиеся звенья, составляющие гетерополисахариды (моносахариды, дисахариды или олигосахариды), связаны друг с другом α- или β-глюкозидными связями. В этих звеньях обычно наблюдаются модификации или замены, такие как метильная и ацетильная группы и другие, особенно в разветвлениях.
Кроме того, ассоциация определенных молекул с гетерополисахаридами может придавать последним чистый заряд, который выполняет важные физиологические функции в различных типах клеток.
Бактериальные углеводы
Микробные гетерополисахариды состоят из повторяющихся звеньев от трех до восьми моносахаридов, которые могут быть линейными или разветвленными. Обычно они состоят из моносахаридов D-глюкозы, D-галактозы и L-рамнозы в разных пропорциях.
Могут быть получены фукоза, манноза, рибоза, фруктоза, моносахариды и моносахариды, замещенные глицерином и другими, хотя и в меньшей степени.
Характеристики
Как правило, гетерополисахариды действуют как внеклеточные опоры для организмов всех царств, от бактерий до людей. Эти сахара вместе с волокнистыми белками являются наиболее важными компонентами внеклеточного матрикса у животных и промежуточной пластинки растений.
Гетерополисахариды часто встречаются в ассоциации с белками с образованием протеогликанов, гликозаминогликанов и даже мукополисахаридов. Они выполняют различные функции, от регулирования поглощения воды, действия в качестве своего рода клеточного «цемента» и функционирования в качестве биологической смазки, среди многих других.
Читайте также: Ткань капроновая арт 56270
Гетерополисахариды в соединительной ткани имеют в своей структуре кислотные группы. Они действуют как мосты между молекулами воды и ионами металлов. Наиболее распространенным гетерополисахаридом в этих тканях является уроновая кислота с сульфатными заменами.
Протеогликаны могут быть обнаружены как структурные элементы плазматической мембраны, действующие как корецепторы при приеме стимулов на поверхности клеточной мембраны и стимулирующие механизмы внутреннего ответа.
Глобулины — это гликопротеины, которые являются частью иммунной системы многих животных и основывают свою систему распознавания на той части гетерополисахаридов, которая находится в их внешнем слое.
Гепарины обладают антикоагулянтными функциями и являются мукоглаканами, в которых используются дисахариды с сульфатированными заместителями для уменьшения их отрицательного заряда и нарушения союза между тромбином и тромбоцитами, способствуя, в свою очередь, связыванию антитромбинов и инактивации протромбинов.
Примеры
Гемицеллюлоза
Этот термин охватывает группу гетерополисахаридов, которые включают в свою структуру моносахариды, такие как глюкоза, ксилоза, манноза, арабиноза, галактоза и различные уроновые кислоты. Однако наиболее распространенными структурами являются линейные полимеры ксиланов и ксилогликанов, связанных связями β-1,4.
Эти гетерополисахариды очень распространены в клеточной стенке растений. Они также растворимы в концентрированных щелочных растворах, а у некоторых типов образуется фибриллярная форма, в которой они действуют как цементирующие агенты в тканях растений.
Пектин
Пектины — это полисахариды среднего слоя между клеточными стенками растений первичного происхождения. Его основным компонентом является D-галактуроновая кислота, связанная α-D-1,4 связью, в которой некоторые карбоксилы могут быть этерифицированы метильными группами.
Этот тип сахара обладает способностью легко полимеризоваться при контакте с метиловыми эфирами и другими сахарами, такими как галактоза, раввиноза и рамноза. Они широко используются в пищевой промышленности для придания твердости некоторым продуктам, таким как джемы, компоты и сладкие жевательные резинки.
Гепарин
Это антикоагулянт, который вырабатывается в крови и в различных органах, таких как легкие, почки, печень и селезенка животных. Он состоит из 12-50 повторов D-глюкуроновой кислоты или L-идуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамин. Гепарины — это полисахариды типа гликозаминогликанов с сильным отрицательным зарядом.
Гепарины имеют большое промышленное значение и получают искусственно путем генной инженерии в бактериях или естественным путем из легких крупного рогатого скота или слизистой оболочки кишечника свиней.
Гиалуроновая кислота
Это один из наиболее часто используемых в эстетической индустрии препаратов в качестве смазки благодаря своим вязким, эластичным и реологическим свойствам. Он используется как смазка для глаз, амортизатор в суставах и для замедления процессов старения, так как снижает активность клеток в клеточном цикле.
Это полимер, принадлежащий к группе гликозаминогликанов, и состоит из D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамин, связанные вместе β-1,3 связью. Он содержится почти во всех прокариотических и эукариотических клетках, особенно в соединительных тканях и коже животных.
- 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