Биологическая химия - часть 45

Структуру хитина составляют N-ацетил-D-глюкозаминовые звенья, со-

единенные β-(1–>4)-гликозидными связями:

Ц е л л ю л о з а (клетчатка) – наиболее широко распространенный струк-

турный полисахарид растительного мира. Он состоит из α-глюкозных

остатков в их β-пиранозной форме, т.е. в молекуле целлюлозы β-глюко-

пиранозные мономерные единицы линейно соединены между собой

β-(1–>4)-связями:

При частичном гидролизе целлюлозы образуется дисахарид целлобиоза,

а при полном гидролизе – D-глюкоза. Молекулярная масса целлюлозы

1000–2000 кДа. Клетчатка не переваривается ферментами пищеваритель-

ного тракта, так как набор этих ферментов у человека не содержит

гидролаз, расщепляющих β-связи. В связи с этим целлюлозу можно

рассматривать как значительный неиспользуемый «пищевой» резерв. Вмес-

те с тем известно, что присутствие оптимальных количеств клетчатки

в пище способствует формированию кала. При полном исключении клет-

чатки из пищи нарушается формирование каловых масс.

В кишечнике жвачных и других травоядных животных имеются микро-

организмы, способные к ферментативному расщеплению β-связей (β-глю-

козидных связей), и для этих животных целлюлоза является важным

источником пищевых калорий.

Наконец, целлюлоза и ее производные имеют колоссальное практи-

ческое значение. Основная масса целлюлозы используется для изготовления

хлопчатобумажных тканей и бумаги. Кроме того, на основе целлюлозы

производятся искусственные волокна, пластмассы и т.д. Характерной

особенностью целлюлозы, определяющей в значительной степени ее ме-

ханические, физико-химические и химические свойства, является линейная

конформация молекул, закрепленная внутримолекулярными водородными

связями.

185

N-ацетилглюкозамин

N-ацетилглюкозамин

Повторяющиеся звенья в молекуле хитина

Участок молекулы целлюлозы

Гетерополисахариды

Полисахариды, в структуре которых характерно наличие двух или более

типов мономерных звеньев, носят название гетерополисахаридов.

Принято считать, что, поскольку гетерополисахариды чаще состоят

только из двух различных мономеров, расположенных повторяющимся

образом, они не являются информационными молекулами [Бохински Р.,

1987].

Важнейшие представители гетерополисахаридов в органах и тканях

животных и человека – гликозаминогликаны (мукополисахариды). Они

состоят из цепей сложных углеводов, содержащих аминосахара и уроновые

кислоты.

Различают шесть основных классов гликозаминогликанов (см. главу 21).

Каждый из гликозаминогликанов содержит характерную для него повто-

ряющуюся дисахаридную единицу; во всех случаях (кроме кератансуль-

Рис. 5.5. Строение некоторых слож-

ных полисахаридов (гликозамино-

гликанов).

186

Гиалуроновая кислота

β-Глюкуроновая

кислота

N-ацетилглюкозамин

Хондроитин-4-сульфат

(встречается также 6-сульфат)

β-Глюкуроновая

кислота

N-ацетилгалактоз-

аминсульфат

Гепарин

Сульфатированный

глюкозамин

Сульфатированная

идуроновая кислота

Рис. 5.6. Протеогликановый аг-
регат (схема).

Единая длинная молекула гиалуро-

ната (1) нековалентно связана со

многими молекулами белка (2),

каждая из которых содержит кова-

лентно связанные молекулы хонд-

роитинсульфата (3) и кератансуль-

фата (4).

фатов) эта единица содержит либо глюкуроновую, либо идуроновую

кислоту. Все гликозаминогликаны, за исключением гиалуроновой кислоты,

содержат остатки моносахаридов с О- или N-сульфатной группой.

Гликозаминогликаны значительно различаются по размерам, их мо-

лекулярные массы в пределах от 10

4

 Да для гепарина до 10

7

 Да для

гиалуроновой кислоты.

Выделенные индивидуальные гликозаминогликаны могут содержать

смесь цепей различной длины (рис. 5.5). Гликозаминогликаны как основное

скрепляющее вещество связаны со структурными компонентами костей

и соединительной ткани. Их функция состоит также в удержании большой

массы воды и в заполнении межклеточного пространства. Иными словами,

гликозаминогликаны – основной компонент внеклеточного вещества – жела-

тинообразного вещества, заполняющего межклеточное пространство тка-

ней. Они также содержатся в больших количествах в синовиальной жид-

кости – это вязкий материал, окружающий суставы, который служит смаз-

кой и амортизатором.

Поскольку водные растворы гликозаминогликанов гелеобразны, их

называют мукополисахаридами.

Наконец, если цепи гликозаминогликана присоединены к белковой

молекуле, соответствующее соединение называют протеогликаном.

Протеогликаны образуют основное вещество внеклеточного матрикса.

В отличие от простых гликопротеинов, которые содержат только несколько

процентов углеводов (по массе), протеогликаны могут содержать до 95% (и

более) углеводов (рис. 5.6).

187

2

1

4

3

Глава 6

ХИМИЯ ЛИПИДОВ

Липиды представляют собой обширную группу соединений, существенно

различающихся по своей химической структуре и функциям. Поэтому

трудно дать единое определение, которое подошло бы для всех соединений,

относящихся к этому классу.

Можно сказать, что липиды представляют собой группу веществ,

которые характеризуются следующими признаками: нерастворимостью

в воде; растворимостью в неполярных растворителях, таких, как эфир,

хлороформ или бензол; содержанием высших алкильных радикалов; рас-

пространенностью в живых организмах.

Под это определение попадает большое количество веществ, в том числе

такие, которые обычно причисляют к другим классам соединений: на-

пример, жирорастворимые витамины и их производные, каротиноиды,

высшие углеводороды и спирты. Включение всех этих веществ в число

липидов в известной степени оправдано, потому что в живых организмах

они находятся вместе с липидами и вместе с ними экстрагируются не-

полярными растворителями. С другой стороны, имеются представители

липидов, которые довольно хорошо растворяются в воде (например,

лизолецитины). Термин «липиды» является более общим, чем термин

«липоиды», который объединяет группу жироподобных веществ, таких, как

фосфолипиды, стерины, сфинголипиды и др.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЛИПИДОВ

Липиды играют важнейшую роль в процессах жизнедеятельности. Будучи

одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют

на их проницаемость, участвуют в передаче нервного импульса, создании

межклеточных контактов. Жир служит в организме весьма эффективным

источником энергии либо при непосредственном использовании, либо

потенциально – в форме запасов жировой ткани. В натуральных пищевых

жирах содержатся жирорастворимые витамины и «незаменимые» жирные

кислоты. Важная функция липидов – создание термоизоляционных покро-

вов у животных и растений, защита органов и тканей от механических

воздействий.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ

Существует несколько классификаций липидов. Наибольшее распростра-

нение получила классификация, основанная на структурных особенностях

липидов. По этой классификации различают следующие основные классы

липидов.

188