Полисахариды (полиозы, гликаны)

Представляют собой высокомолекулярные продукты поликонденсации моносахаридов, содержащие иногда десятки и сотни тысяч остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. Полисахариды делят на гомои гетерополисахариды в зависимости от того, построены их молекулы из остатков моносахаридов одного вида или из остатков различных моносахаридов, а также на линейные и разветвленные; полисахариды различают также по типу связи между моносахаридными остатками.

К гетерополисахаридам, имеющим важное значение для формирования и нормального функционирования соединительной ткани, можно отнести гиалуроновую кислоту (полимерная цепь с чередующимися остатками D-глюкуроновой кислоты и N-ацетилD-глюкозамина).

Число встречающихся в природе полисахаридов чрезвычайно велико, но самые важные из них — целлюлоза, крахмал и гликоген.

Целлюлоза (клетчатка) является основным структурным компонентом растительных тканей и содержится главным образом в стенках растительных клеток. Хлопок и лен на 90−99 % состоят из целлюлозы, древесина на 45%. Молекула целлюлозы состоит только из остатков глюкозы, соединенных друг с другом в длинные прямые цепи. Практически не перевариваясь, целлюлоза стимулирует перистальтику кишечника человека, нормализуя его работу.

Крахмал — полисахарид, основное запасное питательное вещество растений. Этот важнейший пищевой полисахарид в больших количествах содержится в клубнях картофеля, в зернах многих злаков, во фруктах и т. п. Подобно целлюлозе он также состоит из остатков глюкозы, которые образуют сложную, разветвленную молекулу. Гидролитически в кислой среде крахмал распадается на моносахарид — глюкозу.

Гликоген — основная форма депонирования глюкозы в клетках животных (у растений эту же функцию выполняет крахмал). В структурном отношении гликоген, как и крахмал, представляет собой разветвленный полимер из глюкозы. Гликоген часто называют «животным крахмалом». Однако молекула гликогена более разветвлена и компактна. При распаде гликогена ветвление обеспечивает быстрое освобождение большого количества концевых мономеров. Молекула гликогена построена из сравнительно коротких цепочек (12−18 глюкозных остатков), связанных между собой кислородными мостиками. В сухом виде гликоген представляет собой белый аморфный порошок.

Необходимость превращения глюкозы в гликоген связана с тем, что накопление значительного количества глюкозы в клетке привело бы к повышению осмотического давления, так как глюкоза хорошо растворимое вещество, а гликоген содержится в клетке в виде гранул и мало растворим. Содержание гликогена в отдельных органах и тканях неодинаково. В печени — органе, наиболее богатом углеводами, содержание гликогена обычно не превышает 5%, но иногда может доходить до 10% от сырого веса; в мышцах гликогена содержится значительно меньше (0,3−0,9%, иногда до 2%).

Подобно крахмалу гликоген дает коллоидные растворы и высаливается из растворов гигроскопическими средствами. Его молекулярный вес близок к молекулярному весу амилопектина (1 000 000 для мышечного гликогена, 5 000 000 для гликогена печени, что соответствует наличию в молекуле гликогена до 30 000 остатков глюкозы).

Углеводсодержащие смешанные биополимеры (гликоконъюгаты) выполняют очень важные биологические функции. Среди гликоконъюгатов различают гликопротеины (содержат пептидные и полисахаридные или олигосахаридные цепи), гликолипиды (построены из полисахаридных или олигосахаридных цепей и липидного компонента), гликолипопротеины (содержат углеводные, липидные и белковые компоненты), тейхоевые кислоты (в их молекулах к цепи из остатков спиртовых производных полиоз — полиспиртов присоединены аминокислоты и моносахариды), нуклеиновые кислоты. Соотношение различных компонентов в молекулах отдельных смешанных углеводсодержащих биополимеров может колебаться в широких пределах.