B1. Polysacchariden

Deze bevatten vele monosacchariden in glycosideverbindingen, en kunnen vele vertakkingen hebben. Zij dienen hetzij als structurele componenten, hetzij als energieopslagmoleculen. De meest voorkomende polysacchariden bestaande uit enkelvoudige monosacchariden zijn:

• zetmeel (gevonden in planten). Het is een polymeer van Glc verbonden in een hoofdketen door een 1->4 schakels met een 1->6 takken. Amylose is zetmeel zonder vertakkingen, terwijl amylopectine wel vertakkingen heeft. Zetmeelkorrels bestaan uit ongeveer 20% amylose en 80% amylopectine.
• glycogeen, de belangrijkste opslagplaats van CHO bij dieren. Spier- en leverglycogeen bestaat uit Glc-residuen in a 1->4 verbindingen met veel a 1->6 vertakkingen (veel meer vertakkingen dan in zetmeel). Het polymeer wordt gesynthetiseerd op een eiwitprimer die glycogenine (G) wordt genoemd, en heeft een structuur die hieronder is afgebeeld (waarin slechts 5 ringen van de structuur zijn afgebeeld in plaats van de eigenlijke 12. (Mel�ndez-Hevia et al. )
• dextran is een vertakt polymeer van glucose in een 1->6-verbinding met een 1->4-tak en wordt gebruikt in Sephadex chromatografie korrels.

• celluose, een structureel Glc-polymeer in planten, bestaat uit b 1->4 schakels. Het wordt bijeengehouden door H-bindingen binnen en tussen de ketens. Het is de meest voorkomende biologische molecule in de natuur.
• chitine, de belangrijkste stof in exoskeletten van mensachtigen en weekdieren, is een b 1->4 gekoppeld polymeer van GlcNAc.

De chemische basisstructuren van deze homopolymeren zijn hieronder weergegeven.

Homopolysacchariden in stoelconformaties

Glc b (1-4) Glc link

Het is chemisch zeer zinvol om Glc-residuen op te slaan als glycogeen of zetmeel, dat één grote molecule is. Een overzicht van colligatieve eigenschappen zou u vertellen dat als alle Glc werd opgeslagen als de monosaccharide, er een groot osmotisch drukverschil zou ontstaan tussen de buitenkant en de binnenkant van de cel. Het is zinvoller om glycogeen te laten bestaan als een veelvertakt lineair polymeer. Wanneer Glc nodig is, wordt het één residu tegelijk van alle takken gesplitst (aan de niet-reducerende uiteinden), waardoor in korte tijd een grote hoeveelheid vrij Glc ontstaat.

Phi/Psi hoeken kunnen ook worden beschreven voor de zetmeel/glycogeen hoofdketen (rond de acetal O) op een manier die vergelijkbaar is met die voor eiwitten (rond de alpha koolstof). De phi-torsiehoek beschrijft de rotatie rond de C1-O binding van de acetal-link, terwijl de psi-hoek de rotatie rond de O-C4 binding van dezelfde acetal-link beschrijft, waarbij de glucopyranose ring als een starre rotator wordt beschouwd (net als de 6 atomen in de planaire peptide bindingseenheid). De meest uitgebreide vorm van een Glcn-polymeer komt voor wanneer de glycosidebinding b1->4 is (zoals in cellulose), die lineaire ketens vormt. De a 1->4 gekoppelde hoofdketen van glycogeen en zetmeel zorgt ervoor dat de keten draait en een grote helix vormt, waarin jodium (of I3-) kan passen, dat zetmeel paars kleurt.

Jsmols:

Jsmol: Glycogeen | Jsmol: Amylose | Jsmol: Amylose-2 | Jsmol: Amylopectine met I3- | Jsmol: Amylopectine | Jsmol: cellulose

Vele polysacchariden bestaan uit zich herhalende dissachariden eenheden. Agarose, een polymeer van een disacharide-herhaling van (1–>3)-β-D-galactopyranose-(1 –> 4)-3,6-anhydro-α-L-galactopyranose, wordt vaak gebruikt als geleerbare vaste fase voor elektroforese van nucleïnezuur en als bestanddeel van chromatografiekorrels. Een belangrijke klasse polysachariden met dissacharideherhalingen omvat de volgende glycosaminoglycanen (GAG’s), die alle één aminosuiker in de herhaling bevatten en waarin één of beide suikers negatief geladen sulfaat- of carboxylgroepen bevatten. De mate en plaats van sulfering varieert sterk tussen en binnen GAG’s.

hyaluronzuur, een polymeer van glucuronaat (b 1->3) GlcNAc: oplosbaar in water, in synoviale vloeistof; ruggengraat voor aanhechtingseiwitten, en GAG’s

dermatansulfaat, L-iduronaat (b 1->3 ) GalNAc-4-sulfaat

keratansulfaat, D-Gal (b 1->4) GlcNAc-6-sulfaat

chondrotinesulfaat, D-glucuronaat (b 1->3) GalNAc-4 of 6-sulfaat

heparine – D-glucuronaat-2-sulfaat (a 1->4) GlcNSulfo-6-sulfaat

GAG’s worden aangetroffen in het glasvocht van het oog en in de gewrichtsvloeistof, en in bindweefsel zoals pezen, kraakbeen, enzovoort, en ook in de huid. Zij worden aangetroffen in de extracellulaire matrix en zijn vaak covalent gebonden aan eiwitten om proteoglycanen te vormen.

Figuur: Glycosaminoglycanen

Jmol: Heparine