III .3. Смешанные углеводсодержащие полимеры

 

Углеводы (гликаны) образуют смешанные биополимеры с пептидами или белками (протеинами).

 

 

 

В большинстве случаев углеводная и пептидная цепи связаны О-гликозидными связями с ОН-группой серина (со стороны белковой цепи) или N-гликозидными связями с амидной группой аспарагина.

 

 

Пептидогликаны – это группа пептидо-углеводных полимеров, в которых преобладает доля углеводного компонента, полисахаридные цепи сшиты корот-кими пептидами. В качестве примера рассмотрим муреин (рис.3), из которого построены стенки бактериальных клеток. Углеводной основой муреина является гетерополисахарид – мурамин. В построении пептидной цепи принимают участие пять видов аминокислот, в том числе представители D-ряда. Длинные параллельные полисахаридные цепи мурамина связываются многочисленными поперечными пептидными цепями.

 

Клеточные стенки бактерий должны быть достаточно прочными, чтобы обеспечивать выживание микроорганизмов в изменчивых условиях внешней среды. Муреин образует сетчатую структуру «муреиновый мешок», надежно защищающий бактерию.

Фермент лизоцим способен избирательно расщеплять полисахаридную цепь мурамина, что лежит в основе его антибактериального действия. Антибиотики ряда пенициллинов также обладают антибактериальной активностью, однако, механизм их действия иной. Пенициллины тормозят стадию сборки пептидной цепи, являющейся одной из последних стадий в сборке всего пептидогликана. Это нарушает процесс построения клеточной бактериальной стенки и вызывает гибель бактерии.

Протеогликаны – смешанные углевод-белковые биополимеры, в которых преобладает доля углевода. Типичными представителями этой группы полимеров являются протеогликаны соединительной ткани. Такие протеогликаны могут объединяться в громадные ассоциаты, общей основой которых является гиалуроновая кислота. Структура агрегата хрящевой ткани по данным электронографии напоминает ерш для мытья бутылок, отсюда ее название «щеточная структура».

 

 

 

 

   

Гликопротеины – смешанные углевод-белковые биополимеры с преобладанием белковой доли по массе. В гликопротеинах на одну белковую глобулу могут приходиться одна или несколько олиго- или полисахаридных цепей.

 

Гликопротеины широко распространены во всех видах организмов, но особенно их много в животных клетках. Это – ферменты, антитела, транспортные белки, гормоны, вещества, определяющие группу крови, и др.

Олигосахариды, входящие в состав гликопротеинов выполняют ряд специфических функций. Они защищают белки от гидролитического расщепления, обеспечивают структурирование воды в поверхностном слое белка. Наиболее важной функцией углеводной части гликопротеинов является создание метки, которая обеспечивает опознание данного гликопротеина другими молекулами или клетками. Это лежит в основе функционирования иммунной системы высших животных и человека. Частным, но наглядным примером роли углеводной метки является ее влияние на групповую принадлежность крови. Большое разнообразие состава и структуры олигосахаридных фрагментов обеспечивает бесчисленное множество вариантов углеводных меток в гликопротеинах.

 

Тестовые задания

1. К природным высокомолекулярным соединениям относятся:

а) полиэтилен б) глюкоза в) клетчатка г) сахароза

2. Элементарное звено целлюлозы:

а) остаток a-глюкозы       б) остаток b-глюкозы

в) остаток фруктозы    г) остаток маннозы

3. Качественной реакцией на крахмал является:

а) реакция «серебряного зеркала»  б) реакция «медного зеркала»

в) реакция с иодом      г) реакция с Cu(OH)₂  при комнатной температуре

4. Продукт гидролиза целлюлозы:

а) мальтоза б) гликоген в) b-глюкоза  г) b-галактоза

5. Образование полисахаридов из моносахаридов это реакция:

а) полимеризации б) поликонденсации

в) этерификации  г) гидролиза

6. При гидролизе крахмала образуются:

а) амилоза б) глюкоза в) фруктоза г) рибоза

7. При гидролизе клетчатки могут образоваться:

а) глюкоза б) только сахароза в) только фруктоза г) CO₂ и  H₂O

8. Ацетатное волокно получают взаимодействием:

а) глюкозы с уксусным ангидридом         б) крахмала с уксусной кислотой

в) целлюлозы с азотной кислотой        г) целлюлозы с уксусным ангидридом

9. Какой из эфиров целлюлозы используется в производстве пороха:

а) монометиловый эфир  б) тринитрат

в) триметиловый эфир     г) триацетат  

10. Как химическим путем отличить крахмал от целлюлозы:

а) реакцией с Cu(OH)₂     б) реакцией с I₂     в) реакцией этерификации     

г) гидролизом с последующей реакцией серебряного зеркала

11. Состав какого углевода не может быть выражен формулой С_n(Н₂О)_m:

а) гликогена б) дезоксирибозы в) целлюлозы г) сахарозы

12. Для какой группы веществ характерна реакция «серебряного зеркала»:

а) глюкоза, глицерин, сахароза б) глюкоза, сахароза, формальдегид

в) глюкоза, муравьиная кислота, ацетальдегид

г) глюкоза, фруктоза, целлюлоза

13. В каких парах оба вещества являются изомерами по отношению друг к другу:

а) крахмал и целлюлоза      б) мальтоза и лактоза

в) рибоза и дезоксирибоза  г) фруктоза и глюкоза

14. Каким одним реактивом можно различить между собой глицерин, ацетальдегид, глюкозу и уксусную кислоту:

а) Cu(OH)₂      б) Ag₂O в NH₃  в) водород г) карбонат натрия

15. На какие группы углеводы подразделяются по типу функциональных групп:

а) альдозы и кетозы      б) пентозы и гексозы

в) глюкозы и фруктозы г) моносахариды и полисахариды

 

Список литературы

1. Е.И. Сорочинская. Биоорганическая химия. Поли- и гетерофункциональные соединения. Биополимеры и их структурные компоненты. – Изд-во Санкт-Петербургского университета. – 1998. – 145с.

2. Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков. Биоорганическая химия. – Москва: Медицина. – 1991. – С. 377-431.

3. Р. Мари, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл. Биохимия человека. – Москва: Мир. – 1993. - Т.1. – С. 140-150.

4. Дж. Робертс, М. Касерио. Основы органической химии. – Москва: Мир. – 1978. – Т.2. – С. 5-36.

5. Л.И. Сивова, П.Ф. Поташников, Г.В. Руднев, С.В. Малахов. Биоорганическая химия. Москва. – 2004. (в печати).

6. С.А. Янковский, Н.С. Данилова. Задачи по органической химии. – Изд-во: Колос. - 2000. – 328с.

7. Ю.Б. Филиппович, Г.А. Севастьянова, Л.И. Щеголева. Упражнения и задачи по биологической химии. – Москва: Просвещение. – 1976. – 151с.