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.