ПОЛИСАХАРИДЫ

Перейти к: навигация, поиск

Полисахариды (син.: гликаны, полиозы, сложные сахара) — имеющие большое биологическое значение высокомолекулярные углеводы, молекулы к-рых построены не менее чем из 10 моносахаридных остатков, соединенных друг с другом гликозидными связями. У животных и растительных организмов гликоген (см.) и крахмал (см.) — важнейшие резервные соединения; мукополисахариды (см.), целлюлоза (см.) и др. выполняют структурные функции. Многие биологически активные вещества — гепарин (см.), гиалуроновые кислоты (см.) и др.— также являются Полисахаридами. Чрезвычайно важную роль в питании человека играют зерновые продукты (см.), крахмал, овощи (см.), пектиновые вещества (см.), сахаристые продукты (см.), углеводы (см.), фрукты (см.), хлеб, хлебопродукты (см.), состоящие в основном из Полисахаридов или являющиеся чистыми Полисахаридама. Нарушение обмена отдельных Полисахаридов у человека приводит к развитию тяжелых заболеваний (см. Гликогенозы, Гликозидозы, Наследственные болезни).

Полисахариды широко распространены в природе и составляют основную массу органического вещества на Земле. По своему происхождению Полисахариды делятся на животные — зоополисахариды, растительные — фитополисахариды и полисахариды микроорганизмов.

С точки зрения химического строения Полисахариды являются конденсационными полимерами, которые образуются в результате последовательного присоединения друг к другу моносахаридов (см.) с отщеплением воды (см. Полимеризация). Общая формула большинства полисахаридов CnH2mOm. Мол. вес (масса) варьирует от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

По составу Полисахариды делятся на гомополисахариды, построенные из остатков одного моносахарида, напр, из глюкозы — гликоген, крахмал, целлюлоза и др., и гетерополисахариды, построенные из остатков различных моносахаридов, напр, глюкоманнаны, гемицеллюлозы, хондроитинсульфаты и др. По строению полигликозидной цепи П. делятся на линейные (напр., амилоза, целлюлоза) и разветвленные (гликоген, амилопектин). Разнообразие П. обусловлено тем, что моносахаридные остатки в их молекулах могут находиться в пиранозной или фуранозной формах и иметь альфа- или бета-конфигурацию гликозидных центров, причем каждый из этих остатков может быть связан гликозидной связью с любой гидроксильной группой соседнего моносахаридного остатка. П. входят в состав молекул смешанных биополимеров, которые, кроме углеводной, содержат белковую (см. Гликопротеиды) или липидную (см. Гликолипиды) компоненты. Систематической хим. номенклатуры П. нет, в основу существующей номенклатуры П. положен рациональный принцип: к названию составляющего П. моносахарида или к названию последнего моносахаридного остатка добавляется окончание «-ан»: D-глюкан, L-apaбино-D-галактан и др.

Полисахариды — обычно бесцветные аморфные вещества, не имеющие сладкого вкуса; они делятся на нерастворимые в воде и растворимые, которые в воде легко набухают и образуют вязкие коллоидные р-ры, обладающие оптической активностью. Даже в полярных органических растворителях (формамиде, метаноле, этаноле и др.) П. плохо растворимы. Большинство П. относительно устойчиво в щелочной среде, а к-тами или специфическими ферментами гидролизуются до моносахаридов (см.) и олигосахаридов (см.).

В молекуле П. содержится только один восстанавливающий свободный полуацетальный гидроксил, поэтому восстанавливающие свойства у П. проявляются очень слабо. Свободные гидроксильные группы П. могут ацилироваться и алкилироваться, при окислении йодной к-той П. образуют альдегидные группировки.

Для выделения индивидуальных П. используют методы экстрагирования, осаждения (см. Осаждения методы), диализа (см.) и ультрафильтрации (см.), хроматографии (см.), электрофореза (см.) и ультрацентрифугирования (см.). Структуру и строение П. определяют физ.-хим. методами, напр, методом рентгеноструктурного анализа, спектроскопии 13C-ЯМР (см. Ядерный магнитный резонанс), хим. методами, напр, метилированием, перйодатным окислением, частичным гидролизом, а также методами анализа олигосахаридов.

Биосинтез Полисахаридов в организме человека и животных осуществляется гл. обр. путем ферментативного трансгликозилирования с участием нуклеотиддифосфатсахаров, моносахаридный остаток к-рых переносится на растущую полисахаридную цепь, в качестве доноров гликозильных остатков могут также выступать фосфаты сахаров. Гетерополисахариды могут синтезироваться с участием липидных и нуклеотидных переносчиков, которые образуют повторяющиеся звенья, под действием фермента полимеразы соединяющиеся в молекулу гетерополисахарида. Разветвленные гомополисахариды образуются из линейных П. путем внутримолекулярной ферментативной перестройки.

В организме человека и животных резервные и питательные П. расщепляются до моносахаридов или фосфатов сахаров гл. обр. под действием фосфорилаз, а также эндо- и экзоамилаз (см. Углеводный обмен).

Полисахариды обладают антигенными свойствами. Эти свойства П. в высокой степени зависят от их молекулярной структуры. Особое значение для медицины имеет изучение бактериальных полисахаридов (см. Бактерии) и липополисахаридов (см.).

Бактериальные П. обладают ярко выраженными антигенными свойствами: при введении в организм они индуцируют иммунные ответы и реагируют с соответствующими антителами. Иммунный ответ на П. характеризуется рядом особенностей, отличающих его от иммунного ответа на антигены полипептидной природы. П. вызывают продукцию антител у экспериментальных животных уже при однократном введении малой дозы (доли микрограмма); синтез антител начинается очень рано — через трое суток после иммунизации, причем обычно синтезируются антитела как IgM-, так и IgG-класса. Образование антител в первые дни после иммунизации происходит очень интенсивно, а затем снижается и продолжается на низком уровне в течение длительного времени. Большинство бактериальных П. (полисахариды пневмококков, Vi-антиген S. typhi, специфические полисахариды менингококков) являются тимус-независимыми, т. e. антитела к ним продуцируются В-лимфоцитами без участия Т-лимфоцитов. В то же время продукция антител к этим антигенам контролируется особой субпопуляцией лимфоцитов — T-супрессорами.

К полисахаридным антигенам относительно легко может быть создана иммунологическая толерантность, причем она часто обусловлена появлением и функционированием T-супрессоров.

Выраженная иммунол. активность бактериальных П. послужила основой их применения в медицинской практике в качестве так наз. химических вакцин. Вакцины из полисахаридов клеточной стенки пневмококков, менингококков, S. typhi, Haemophilus influenzae обладают высокой эффективностью.



Библиография:

Кочетков Н. К. и др. Химия углеводов, М., 1967;

Мокренко А. И. Первичный и вторичный иммунный ответ мышей на полисахаридные антигены менингококков серогрупп А и С, Журн, микр., эпид, и иммун., № 4, с. 72, 1980, библиогр.; Стейси М. и Баркер С. Углеводы живых тканей, пер. с англ., М., 1965; Степаненко Б. Н. Химия и биохимия углеводов (полисахариды), М., 1978; Gоtsсhliсh I. а. o. The immune responses to bacterial polysaccharides in man, в кн.: Antibodies in human diagnosis and therapy, ed. by E. Haber а. В. M. Krause, p. 391, N. Y., 1977, bibliogr.; Whistler R. L. a. Smart C. L. Polysaccharide chemistry, N. Y., 1953.


Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Рекомендуемые статьи