B1. Polysaccharides

Te zawierają wiele monosacharydów w połączeniach glikozydowych, i mogą zawierać wiele rozgałęzień. Służą one albo jako składniki strukturalne, albo jako cząsteczki magazynujące energię. Najbardziej powszechne polisacharydy składające się z pojedynczych monosacharydów to:

• skrobia (występująca u roślin). Jest to polimer Glc połączony w łańcuchu głównym poprzez 1->4 ogniwa z 1->6 rozgałęzieniami. Amyloza to skrobia bez rozgałęzień, natomiast amylopektyna ma rozgałęzienia. Granulki skrobi składają się z około 20% amylozy i 80% amylopektyny.
• glikogen, główny magazyn CHO u zwierząt. Glikogen mięśniowy i wątrobowy składa się z reszt Glc w połączeniach a 1->4 z dużą ilością rozgałęzień a 1->6 (dużo więcej rozgałęzień niż w skrobi). Polimer ten jest syntetyzowany na starterze białkowym zwanym glikogeniną (G) i ma strukturę przedstawioną poniżej (w której pokazano tylko 5 pierścieni struktury zamiast rzeczywistych 12. (Mel�ndez-Hevia et al. )
• dekstran jest rozgałęzionym polimerem glukozy w połączeniach 1->6 z rozgałęzieniami 1->4 i jest stosowany w kulkach do chromatografii Sephadex.

• celuoza, strukturalny polimer Glc u roślin, składa się z b 1->4 ogniw. Jest ona utrzymywana razem przez wewnątrz- i międzyłańcuchowe wiązania H. Jest to najobficiej występująca biologiczna cząsteczka w przyrodzie.
• chityna, główna substancja w egzoszkieletach antropodów i mięczaków jest b 1->4 połączonym polimerem GlcNAc.

Podstawowe struktury chemiczne tych homopolimerów są przedstawione poniżej.

Homopolisacharydy w konformacjach krzesła

Glc b (1-4) Glc link

Ma to wielki sens chemiczny, aby przechowywać reszty Glc jako albo glikogen albo skrobię, która jest jedną dużą cząsteczką. Przegląd właściwości koligatywnych poinformowałby cię, że jeśli cały Glc był przechowywany jako monosacharyd, wielka różnica ciśnienia osmotycznego zostałaby znaleziona pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną częścią komórki. Bardziej sensowne jest, aby glikogen istniał jako wielorozgałęziony liniowy polimer. Kiedy Glc jest potrzebny, jest on rozszczepiany po jednej reszcie ze wszystkich gałęzi (na nieredukujących końcach), wytwarzając dużą ilość wolnego Glc w krótkim czasie.

Kąty Phi/Psi mogą być również opisane dla łańcucha głównego skrobi/glikogenu (wokół acetalu O) w sposób porównywalny do tego dla białek (wokół węgla alfa). Kąt skręcenia phi opisuje rotację wokół wiązania C1-O ogniwa acetalowego, podczas gdy kąt psi opisuje rotację wokół wiązania O-C4 tego samego ogniwa acetalowego, przy czym pierścień glukopiranozowy uważa się za sztywny rotator (podobnie jak 6 atomów w planarnej jednostce wiązania peptydowego). Najbardziej rozbudowana postać polimeru Glcn występuje, gdy ogniwo glikozydowe jest b1->4 (jak w celulozie), co tworzy łańcuchy liniowe. Łańcuch główny glikogenu i skrobi połączony a1->4 powoduje, że łańcuch skręca się i tworzy dużą helisę, w której może zmieścić się jod (lub I3-), który zmienia barwę skrobi na purpurową.

Jsmol:

Jsmol: Glikogen | Jsmol: Amyloza | Jsmol: Amyloza-2 | Jsmol: Amylopektyna z I3- | Jsmol: Amylopektyna | Jsmol: celuloza

Wiele polisacharydów składa się z powtarzających się jednostek dysacharydów. Agaroza, polimer disacharydowego powtórzenia (1–>3)-β-D-galaktopiranozy-(1 –> 4)-3,6-anhydro-α-L-galaktopiranozy, jest często stosowana jako żelowalna faza stała do elektroforezy kwasu nukleinowego oraz jako składnik kulek chromatograficznych. Do głównej klasy polisacharydów z powtórzeniami dysacharydów należą następujące glikozaminoglikany (GAG), z których wszystkie zawierają jeden cukier aminowy w powtórzeniu i w których jeden lub oba cukry zawierają ujemnie naładowane grupy siarczanowe lub karboksylowe. Stopień i położenie sulfacji różni się znacznie między GAG i w obrębie GAG.

Kwas hialuronowy, polimer glukuronianu (b 1->3) GlcNAc: rozpuszczalny w wodzie, w płynie maziowym; szkielet dla białka przyłączeniowego i GAG

siarczan dermatanu, L-iduronian (b 1->3 ) siarczan GalNAc-4

siarczankeratanu, D-Gal (b 1->4) siarczan GlcNAc-6

siarczan chondrotyny, D-glukuronian (b 1->3) GalNAc-4 lub 6-siarczan

heparyna – D-glukuronian-2-siarczan (a 1->4) GlcNSulfo-6-siarczan

GAG znajdują się w szklistym płynie oka i płynie maziowym stawów, a także w tkance łącznej, takiej jak ścięgna, chrząstki, itp. oraz w skórze. Znajdują się w macierzy pozakomórkowej i często są kowalencyjnie połączone z białkami, tworząc proteoglikany.

Figura: Glikozaminoglikany

Jmol: Heparyna

.