Структурные полисахариды. 
Биохимия

Структурные гомополисахариды. К структурным гомополисахаридам относится целлюлоза и хитин.

Целлюлоза — наиболее распространенный в природе структурный полисахарид — состоит из остатков D-глюкозы, соединенных друг с другом р-(1—"4)-связью:

В кишечнике позвоночных нет фермента, способного гидролизовать Р-(1—?4)-гликозидныс связи. Следовательно, ее D-глюкозные остатки не могут служить пищей для большинства высших организмов. Ее источником является древесина, содержащая 40—50% целлюлозы. Полисахарид нерастворим в воде и других растворителях.

Хитин — другой важный структурный гомополисахарид — представляет собой линейный полимер А^-ацетил глюкозам и на, в котором пиранозные формы связаны между собой р-(1—>4)-гликозидными связями. По своим свойствам хитин сходен с целлюлозой. Он входит в состав кутикулы или наружного скелета членистоногих и некоторых других беспозвоночных животных, а также клеточных мембран грибов. Таким образом, хитин выполняет механическую, опорную и защитную функции в различных организмах.

Структурные гетерополисахариды. К структурным гетсрополисахаридам относятся гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, кератосульфаты. Поскольку водные растворы этих соединений гелеобразны, их называют мукополисахаридами (от лат. mucos — слизь).

Гиалуроновая кислота состоит из эквимолярных количеств D-глюкуроновой кислоты и А-ацстил-О-глюкозамина, которые чередуются друг с другом в молекуле полисахарида. Аминосахар соединен с кислотой (3-(I—>4)-связью, а кислота — с аминосахаром |3-(1—>3)-связью. Таким образом, гиалуроновая кислота имеет следующую структуру:

Этот полисахарид распространен весьма широко. Он присутствует в соединительных тканях животных, а также в стекловидном теле глаза и в синовиальной жидкости. Кроме того, он синтезируется также различными штаммами бактерий. Обычно гиалуроновая кислота бывает связана с белками; комплексы гиалуроновая кислота — белок выделены из природных источников. Предполагают, что функция гиалуроновой кислоты заключается в том, чтобы связывать воду в интерстициальных пространствах и удерживать клетки вместе в желеподобном матриксе. Кроме того, она придает синовиальной жидкости смазочные свойства и способность смягчать удары.

Молекулярная масса гиалуроновых кислот, выделенных из разных источников, сильно колеблется — от нескольких сотен до нескольких тысяч kDa.

Хондроитинсульфаты. К ним относится, в частности, хондроитин — полисахарид, сходный с гиалуровой кислотой, в котором D-глюкозамин замешен D-галактозамином, является исходным соединением для трех полисахаридов, широко распространенных в качестве компонентов соединительной ткани, а именно для хондроитинсульфатов А, В и С. Эти три вещества имеют следующую структуру:

Хондроитинсульфаты, А и С состоят из эквимолярных количеств D-глюкуроновой кислоты, /У-ацетил-о-галактозамина и сульфата. Их структуры различаются только по положению сульфатных остатков. В хондроитинсульфатс P-D-глюкуроновая кислота замещена на L-идуроновую кислоту. Во всех случаях гликозидные связи р-(1—*-3) — и р-(1—"4)-типа чередуются между собой. Хондроитинсульфаты относятся к мукополисахаридам с относительно небольшими молекулами: их молекулярная масса лежит обычно в пределах от 50 до 100 kDa.

Кератосульфаты. Они сходны с хондроитинсульфатами как в структурном отношении, так и по своему распространению. Кератосульфат является одним из главных полисахаридов соединительной ткани; кроме того, он встречается и в некоторых других тканях. Кератосульфат состоит из чередующихся остатков D-галактозы и УУ-ацетил-О-глюкозамин-сульфата, соединенных между собой чередующимися связями р-(1—*4) — и р-(1 —?3)-типа.

Прочие структурные гомои гетерополисахариды. У многих организмов для построения клеточных стенок и других структурных функций используется не целлюлоза или хитин, а другие полисахариды. Гомогликанами являются, например, глюкан (аубазидан), синтезируемый грибом Aureobasidium pullulans; маннан (родэксман), продуцируемый дрожжеподобными организмами рода Rhodotorula; глюкан (декстран), образуемый бактерией Leuconostoc теsentoroides.

К гетерополисахаридам относятся капсульные полисахариды дрожжевых организмов из рода Cryptococcus. В состав гетерополисахаридов входят остатки маннозы, галактозы, ксилозы, глюкуроновой кислоты.

Гепарин, открытый в 50-х гг. XX в., занимает среди гетерополисахаридов особое место. Было показано, что он обладает важными биологическими свойствами, в частности является антикоагулянтом. Однако биологические функции этого вещества до конца не изучены. Гепарин встречается главным образом в крови и лимфе млекопитающих, а также в органах, в которых содержатся тучные клетки, являющиеся, по-видимому, местом синтеза и хранения гепарина. Обычно гепарин прочно связан с белком, и для выделения его из природных источников приходится применять довольно жесткие методы.

Основной повторяющейся единицей в молекулах гепарина служит, вероятно, изображенный ниже дисахарид (хотя помимо показанных присутствуют и другие связи).

Молекулярная масса препаратов гепарина находится, как правило, в пределах 10—20 kDa.

Мы рассмотрели лишь немногие из полисахаридов. Полисахариды входят в состав группоспецифических веществ крови, являются веществами, определяющими антигенную специфичность бактериальных клеток, и обладают важным специфическим свойством — образовывать гликоконъюгаты — ковалентносвязанные молекулы углеводов с белками, липидами и другими веществами. К гликоконъюгатам относятся гликопротеины, протеогликаны, гликолипиды, липогликаны, гликолипопротеины, тейхоевые кислоты. Из них три последних группы обнаружены в клетках бактерий — грамотрицательных (липогликаны, гликолипопротеины), а тейхоевая кислота — только грамположительных.