Биологическая химия - часть 43

В альдуроновых, или уроновых, кислотах окислена (с образованием карбоксиль-

ной группы) первичная спиртовая группа, а альдегидная группа остается неокислен-
ной. Уроновая кислота, образующаяся из D-глюкозы, носит название D-глюку-
роновой кислоты, а образующаяся из D-галактозы – D-галактоуроновой кислоты.

Уроновые кислоты весьма важны в биологическом отношении, многие из них

являются компонентами полисахаридов.

Восстановление  м о н о с а х а р и д о в . Моносахариды легко гидрируются по

связи С—О и при этом превращаются в многоатомные спирты (сахароспирты).
D-глюкоза, например, образует спирт сорбит, а D-манноза – маннит. Восстановление

D-фруктозы приводит к эквимолекулярной смеси эпимеров – D-маннита и D-cop-
бита, так как в результате гидрирования второй атом углерода становится асим-

метричным. Такого рода восстановление может осуществляться и ферментативным
путем.

Фосфорнокислые эфиры углеводов. Моносахариды, этерифицированные

фосфорной кислотой, играют исключительно большую роль в обмене
веществ. Первым обнаруженным в природе фосфорнокислым эфиром
углевода был фруктозо-1,6-бисфосфат, который выявили при брожении
Л.А. Иванов, а также А. Гарден и В. Юнг в 1905 г. В последующие годы из
природных источников выделено много новых моно- и бисфосфатов моно-

сахаридов, в частности большое количество фосфатов кетоз, например
рибулозо- и ксилулозофосфаты. В настоящее время установлена важная

роль во многих биохимических процессах наряду с фосфатами гексоз
и пентоз также фосфатов гептоз (в первую очередь седогептулозо-7-фосфа-

та) и фосфатов тетроз (эритрозо-4-фосфата и др.). В 1980 г. группой

177

D-глюконовая

кислота

D-галактоновая

кислота

D-глюкуроновая

кислота

D-галактуроновая

кислота

бельгийских исследователей (Г. Херс и др.) был открыт фруктозо-2,6-бис-

фосфат – важный регулятор метаболизма углеводов.

Большой интерес представляют пирофосфорные эфиры моносахаридов,

например 5-фосфорибозил-1-пирофосфат (ФРПФ), который участвует в

синтезе пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

Ниже приводятся формулы некоторых фосфатов сахаров, играющих

важную роль в обмене веществ:

Дезоксисахара. У дезоксисахаров одна из гидроксильных групп, при-

соединенных к кольцевой структуре, замещена на атом водорода. Они

образуются при гидролизе ряда соединений, играющих важную роль

в биологических процессах. Примером может служить дезоксирибоза,

входящая в состав нуклеиновых кислот (ДНК):

Аминосахара. Это производные моносахаридов, гидроксильная группа

которых —ОН замещена аминогруппой —NH

2

. В зависимости от по-

ложения аминогруппы (при атомах углерода) в молекуле аминосахара

178

Глюкозо-1-фосфат

Глюкозо-6-фосфат

Фруктозо-1,6-бисфосфат

Рибозо-5-фосфат

Фруктозо-2,6-бисфосфат

5-Фосфорибозил-

-1-пирофосфат

2-Дезокси-D-рибофураноза

(β-форма)

различают 2-амино-, 3-амино- и 4-аминосахара и т.д. По числу аминогрупп

выделяют моноаминосахара и диаминосахара.

Аминосахара обладают всеми свойствами аминов, обычных моносаха-

ров, а также специфическими свойствами, обусловленными пространствен-

ной близостью гидроксильных и аминных групп.

В организме человека и животных наиболее важными аминосахарами

являются D-глюкозамин и D-галактозамин:

Аминосахара входят в состав мукополисахаридов животного, расти-

тельного и бактериального происхождения, являются углеводными компо-

нентами различных гликопротеинов и гликолипидов. В составе этих высо-

комолекулярных соединений аминогруппа аминосахара чаще всего аци-

лирована, а иногда сульфирована (см. главу 21).

ОЛИГОСАХАРИДЫ

Олигосахариды – углеводы, молекулы которых содержат от 2 до 10 остатков

моносахаридов, соединенных гликозидными связями. В соответствии с

этим различают дисахариды, трисахариды и т.д.

Д и с а х а р и д ы – сложные сахара, каждая молекула которых при гидро-

лизе распадается на две молекулы моносахаридов. Дисахариды наряду

с полисахаридами являются одними из основных источников углеводов

в пище человека и животных. По строению дисахариды – это гликозиды,

в которых 2 молекулы моносахаридов соединены гликозидной связью.

Среди дисахаридов наиболее широко известны мальтоза, лактоза и

сахароза. Мальтоза, являющаяся α-глюкопиранозил-(1–>4)-α-глюкопира-

нозой, образуется как промежуточный продукт при действии амилаз на

крахмал (или гликоген), содержит 2 остатка α-D-глюкозы (название сахара,

полуацетальный гидроксил которого участвует в образовании гликозидной

связи, оканчивается на «ил»).

В молекуле мальтозы у второго остатка глюкозы имеется свободный

полуацетальный гидроксил. Такие дисахариды обладают восстанавлива-

ющими свойствами.

179

D-глюкозамин

D-галактозамин

Мальтоза

Одним из наиболее распространенных дисахаридов является сахароза –

обычный пищевой сахар. Молекула сахарозы состоит из одного остатка

D-глюкозы и одного остатка D-фруктозы. Следовательно, это α-глюко-

пиранозил-(1–>2)-β-фруктофуранозид:

В отличие от большинства дисахаридов сахароза не имеет свободного

полуацетального гидроксила и не обладает восстанавливающими свойст-

вами. Гидролиз сахарозы приводит к образованию смеси, которую на-

зывают инвертированным сахаром. В этой смеси преобладает сильно

левовращающая фруктоза, которая инвертирует (меняет на обратный) знак

вращения правовращающего раствора исходной сахарозы.

Дисахарид лактоза содержится только в молоке и состоит из D-галак-

тозы и D-глюкозы. Это – β-галактопиранозил-(1–>4)-глюкопираноза:

Благодаря наличию в молекуле свободного полуацетального гидрокси-

ла (в остатке глюкозы) лактоза относится к числу редуцирующих ди-

сахаридов.

Среди природных  т р и с а х а р и д о в наиболее известна рафиноза, со-

держащая остатки фруктозы, глюкозы и галактозы. Рафиноза в больших

количествах содержится в сахарной свекле и во многих других растениях.

В целом олигосахариды, присутствующие в растительных тканях, разно-

образнее по своему составу, чем олигосахариды животных тканей.

ПОЛИСАХАРИДЫ

Полисахариды – высокомолекулярные продукты поликонденсации моноса-

харидов, связанных друг с другом гликозидными связями и образующих

линейные или разветвленные цепи. Наиболее часто встречающимся моно-

сахаридным звеном полисахаридов является D-глюкоза. В качестве ком-

понентов полисахаридов могут быть также D-манноза, D- и L-галактоза,

D-ксилоза и L-арабиноза, D-глюкуроновая, D-галактоуроновая и D-ман-

нуроновая кислоты, D-глюкозамин, D-галактозамин, сиаловые и амино-

уроновые кислоты.

180

Сахароза

Лактоза