Гомогликаны (строение, функции)

Гомополисахариды (гомогликаны) состоят из многократно повторяющегося одного и того же остатка моносахарида. Линейные гомогликаны являются регулярными биополимерами, а разветвленные – соединения с различными гликозидными связями (например: (1®2), (1®4), (1®6) и др. Среди природных гомогликанов встречаются D-глюканы (состоят из остатков D-глюкозы), D-маннаны, D-ксиланы, D-фруктаны и др.

Крахмал – основной запасной гомогликан (D-глюкан) растений, откладывающийся внутри клеток в виде специальных зерен. Крахмал представляет собой смесь двух других гомогликанов линейной амилозы (10-30%) и разветвленного амилопектина (70-90%). Амилоза построена из остатков a-D-глюкопиранозы, соединенных a(1 ® 4)-связями. Амилопектин состоит из остатков a-D-глюкопиранозы, соединенных a(1 ® 4)-связями в линейных участках, а также a(1 ® 6)-связями в точках ветвления, которые встречаются в среднем через каждые 20-30 остатков моносахарида. Молекулярная масса крахмала около 10⁵-10⁷.

Содержание крахмала в клубнях картофеля достигает 25%, а в зернах злаковых до 80%. Крахмал гидролизуется a-амилазами вплоть до свободной a-D-глюкозы.

Гликоген – гомогликан (D-глюкан), весьма сходный по строению с амилопектином. Для гликогена характерна более высокая степень ветвления и более компактная структура. Гликоген состоит из остатков a-D-глюкопиранозы, соединенных a(1 ® 4)-связями в линейных участках, а также a(1 ® 6)-связями в точках ветвления. Молекулярная масса гликогена около 10⁵-10⁸. Содержание гликогена в мышцах до 4%, а в печени до 10%. Гликоген гидролизуется в реакциях амилолиза и фосфоролиза вплоть до свободной a-D-глюкозы или ее фосфорного эфира. Исключительное значение этих реакций нашло отражение в присуждении Нобелевской премии в 1947 году Кори К.Ф. и Кори Г.Т. (США). Гликоген – это главный тканевый резерв углеводов у животных и человека. Встречается в грибах, в микроорганизмах, в некоторых растениях.

Декстрины представляют собой продукты частичного ферментативного гидролиза гликогена и крахмала в организме.

Декстраны – это группа микробных резервных полисахаридов. Состоят из остатков a-D-глюкопиранозы, соединенных a(1®6)-связями в линейных участках, а также a(1®2)-, a(1®3)- и a(1®4)-связями в точках ветвления. Молекулярная масса достигает величин порядка 10⁸. Природные декстраны подвергают ограниченному гидролизу до молекулярной массы 10000-50000 с образованием так называемых клинических декстранов, которые используются в качестве кровезаменителей.

Инулин – это резервный полисахарид (фруктан) клубней земляной груши (топинамбура), георгина, артишока, а также корней одуванчика и цикория, где его содержание доходит порой до 40-55%. Фруктоза является продуктом гидролиза инулина ферментами желудочно-кишечного тракта, чем обусловлены ценные пищевые и лечебные свойства инулина.

Целлюлоза (клетчатка) – линейный полимер D-глюкопиранозы с b(1®4)-связями и молекулярной массой около 10⁵-10⁸. Целлю-лоза практически нерастворима в воде, составляет около 50% древесины и более 95% хлопка. Поскольку целлюлоза состав-ляет около половины всех ор-ганических соединений на Земле, биосинтез целлюлозы - это основное направление использования солнечной энергии в биосфере. Целлюлоза не гидролизуется ферментами пищеварительных соков человека, а частичное расщепление целлюлозы (около 10%) в желудочно-кишечном тракте реализуется при участии ферментов микроорганизмов целлюлаз. Мол-ы целлюлозы, вступая в сложные вз-действия между собой и с др биополимерами (лигнины, гемицеллюлозы, пектиновые в-ва и др.), формируют легкий и прочный, плотный или ажурный фитокаркас и в конечном итоге создают все богатство форм мира растений.

Гемицеллюлозы – группа гомогликанов, которые вместе с целлюлозой, лигнинами, пектиновыми веществами формируют матрикс оболочки клеток растений, особенно в одревесневших частях растений. Гидролизуются специальными ферментами гемицеллюлазами.

Хитин – основной структурный компонент наружного скелета членистоногих и клеточной оболочки грибов. Образует очень прочные комплексы с белками. Хитин построен из остатков N-ацетил-D-глюкозамина, соеди-ненных b(1®4)-связями.При ограниченном гидролизе хити-на образуется хитозан – гомо-гликан, обладающий высокой сорбционной емкостью в отношении липидов.

К числу важных природных гомогликанов относятся агар-агар, агароза, альгиновые кислоты и пектиновые вещества. Ценным свойством этих гомогликанов является способность образовывать гели. Альгиновые кислоты – это гомогликаны водорослей, линейные полимеры D-маннуроновой кислоты с гликозидными связями b(1®4)-типа. Пектины – нерастворимые гомогликаны клеточной стенки растений (протопектин), а также растворимые полисахариды овощных и фруктовых соков, легко осаждаемые из водных растворов при добавлении этилового спирта. Растворимый пектин – это метиловый эфир полигалактуроновой кислоты, способен эффективно связывать токсичные органические и неорганические компоненты пищи.