1.1.3.Полисахариды

Олигосахариды

Олигосахариды представляют собой короткие полимеры, состоящие из моносахаридных единиц. В противоположность олигопептидам и олигонуклеотидам олигосахариды довольно часто представляют собой разветвленные структуры. У большинства олигосахаридов мономерные остатки связаны гликозидной связью, т.е. связью между аномерным атомом углерода одного моносахаридного остатка и атомом кислорода одной из гидроксигрупп другого остатка. Гликозидная связь (так же, как ацетальная) устойчива в щелочной среде, но гидролизуется в присутствии кислот.

В данном разделе мы рассмотрим лишь дисахариды. Наиболее распространены в природе сахароза, лактоза и мальтоза (Рис. 3 .5).

Мальтоза

О--D-Глюкопиранозил-(14)--D-глюкопираноза

Лактоза

О--D-Галактопиранозил-(14)--D-глюкопираноза

Сахароза

О--D-фруктофуранозил-(21)--D-глюкопиранозид

Рис. 3.5. Химическое строение наиболее распространенных дисахаридов.

Мальтоза содержит два остатка D-глюкозы, соединенные гликозидной связью между аномерным (первым) атомом углерода одного остатка глюкозы в -конфигурации и кислородом при четвертом атоме углерода второго остатка. Такую связь обозначают как (14). Греческая буква  обозначает конфигурацию аномерного центра, а цифры в скобках — атомы углерода двух остатков, связанные через атом кислорода. Оба остатка глюкозы в мальтозе находятся в пиранозной форме. Мономерные единицы в лактозе связаны (14)-связью. Оба дисахарида, и мальтоза и лактоза, относятся к восстанавливающим сахарам, поскольку один из моносахаридных остатков присутствует в виде полуацеталя, находящегося в равновесии с открытой альдегидной формой.

В противоположность этому, сахароза — не восстанавливающий дисахарид. Оба мономерных остатка являются полными ацеталями, связанными между собой аномерными атомами углерода [(12)‑связь].

Полисахариды

В природе большинство углеводов представляют собой полимеры с высокой молекулярной массой. Полисахариды, которые называют также гликанами, отличаются друг от друга как природой составляющих их моносахаридных остатков, так и длиной и степенью разветвленности цепей.

Одним из наиболее распространенных в природе полисахаридов является крахмал. Крахмал представляет собой смесь двух полимеров глюкозы -амилозы и амилопектина. Первый из них состоит из длинных, неразветвленных цепей остатков D-глюкозы, соединенных друг с другом (14)-связями (Рис. 3 .6). Молекулярная масса a-амилозы колеблется от нескольких тысяч до полумиллиона.

Амилопектин, в отличие от амилозы, имеет сильно разветвленные цепи (разветвления через a(16)-связи, Рис. 3 .6).

Фрагмент -амилозы

Фрагмент амилопектина

Рис. 3.6. Полисахариды крахмала — амилоза и амилопектин.

1.1.4.Гликопротеины и пептидогликаны

Кроме гомогенных биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды) в живых организмах широко распространены смешанные, гибридные полимеры, в которых полисахариды ковалентно связаны с короткими пептидами (пептидогликаны) или, наоборот, белки с короткими олигосахаридами (гликопротеины). Первые, как правило, выполняют «строительную» функцию, образуя оболочку вокруг клетки и защищая нежную клеточную мембрану от механических повреждений. Строение типичного пептидокликана приведено на Рис. 3 .7.

Рис. 3.7. Химическое строение повторяющейся единицы пептидогликана (слева) и схематическое изображение пептидогликана клеточной стенки.

Углеводная часть гликопротеинов обычно представляет собой либо моносахарид, либо короткие (3–8 остатков) линейные или разветвленные олигосахариды. Большинство белков, расположенных или функционирующих вне клетки, являются гликопротеинами.