Классификация и химическое строение олигосахаридов в растительных организмах

Олигосахариды представляют собой олигомеры моносахаридов, связанных между собой посредством гликозидных связей. В эту категорию включают углеводы, содержащие от двух до десяти мономерных звеньев. Гликозидная связь – это эфирная связь, формирование которой сопровождается высвобождением молекулы воды.

Рис. 22. Образование олиго- и полисахаридов

Существуют разные способы образования гликозидных связей. В линейных олиго- и полисахаридах она создается между атомом С1 одного сахарного остатка и либо третьим, либо четвертым углеродным атомом следующего остатка; при этом оба сахара, как правило находятся в С1 (экваториальной) конформации, т. е. массивные ОН-группы параллельны плоскости сахарного кольца и направлены в стороны. Гликозидные связи обозначаются следующим образом: β (1→n) – это связь между атомом кислорода при атоме С 1 в β-положении и углеродом n следующего сахара; в образовании связи α (1→n) участвуют те же углеродные атомы, но теперь атом кислорода при С 1 занимает α-положение. Наиболее часто встречаются гликозидные связи β (1→4) и β (1→3), например, – целлюлоза и гемицеллюлоза растений, а также α (1→4) и α (1→6), например, крахмал растения и гликоген животных. Довольно редки связи типов 2→1 и 2→6; они обнаружены в таких соединениях, как фруктаны, содержащиеся в некоторых растениях.

В зависимости от числа молекул моносахаридов, входящих в состав олигосахарида, различают дисахариды, три-, тетра- пента-, гексо-, гепто-, окто-, ноно-. По составу моносахаридных остатков их делят на: 1) гомоолигосахариды – содержащие одинаковые мономеры и 2) гетероолигосахариды – содержащие разные звенья моносахаридов. По строению молекулы олигосахаридов могут быть разветвленными или линейными.

Единого подхода к построению номенклатуры олигосахаридов не существует. Для восстанавливающих олигосахаридов за основу названия принимается моносахаридный остаток со свободным полуацетальным гидроксилом, а все связанные с ним звенья считаются заместителями. Места замещения и конфигурация связанных моносахаридов указываются. У невосстанавливающих сахаров все соединения рассматриваются как гликозиды. Существует и другая номенклатура, согласно которой названия звеньев записывают подряд. Между звеньями ставят стрелку и цифры, указывающие, какие именно атомы соседних остатков соединены. И в том, и в другом случае окончание -оза в названиях моносахаридов меняется у моносахаридовзаместителей на -ил, а у моносахаридов, принятых за основу названия, – на -ид, если остаток не содержит свободного полуацетального гидроксила. Если же таковой имеется, то остается окончание -оза. Существует и краткая система обозначения строения олигосахаридов. Каждый моносахаридный остаток обозначают двумя–тремя латинскими буквами. Конфигурацию (D или L) и характер кольца также обозначают буквами (p-пираноза, f-фураноза). Цифрами указывают атомы, через которые осуществляется связь, а стрелкой – направление этой связи. На практике чаще употребляют тривиальные названия олигосахаридов, указывающие происхождение и свойство данного олигосахарида, с окончанием -оза.

Ниже приводятся тривиальные названия некоторых олигосахаридов и их наименования по трем перечисленным номенклатурам: