Полисахариды спираль

Макромолекулы некоторых полисахаридов находятся в конформации, прн которой главная цепь лежит в плоскости (целлюлоза), для других — закручена в спираль (амилоза). [c.213]

Действительно, в таком случае спирализация приводила бы к ассоциированию каждой молекулы только с одной другой молекулой (образовывалась бы непрерывная двойная спираль) и сетка не могла бы образовываться. Макроскопически это привело бы лишь к повышению кажущейся молекулярной массы полисахарида в растворе или к дальнейшей ассоциации с выпадением осадка, но не к гелеобразованию. В то же время регулярные участки не должны быть и слишком короткими, так как в этом случае двуспиральные связки (узлы сетки) оказались бы чересчур слабыми или не образовывались бы совсем. [c.167]

Важно отметить, что увеличение концентрации малых молекул в окружении структуры ДНК (хроматина) приводит к увеличению 7 , если эти молекулы предпочтительно связываются с двойной спиралью, а не с одиночными цепями. Когда малые молекулы предпочтительно связываются с одиночным , цепями, наблюдается уменьшение. Сделанное заключение, в принципе, относится к любым супрамолекулярным структурам, содержащим ДНК, РНК, белки, полисахариды и многие другие молекулы [19]. На отдельные прикладные аспекты взаимодействия генетических структур с малыми молекулами указано в заметке, касающейся термодинамики генов и старения [21]. [c.14]

Биополимеры, образующие эти винтовые структуры, очень разнообразны. В стенках растительных клеток и в покровах некоторых морских животных (оболочников) в основном содержится целлюлоза. Другой полисахарид, хитин, образует винтовые волокна покровов членистоногих. Иную винтовую организацию дают белки, находящиеся, вероятно, в форме а-спиралей. К смектическим аналогам в живых системах относятся- главным образом пачечные клеточные мембраны (миелин) и мембраны зрительных клеток (колбочек и палочек). Удлиненные надмолекулярные структуры, наблюдаемые в мышечных волокнах и некоторых вирусах, также образуют нематические и смектические фазы. [c.307]

В следующих сборниках будут опубликованы обзоры, в которых за основу обсуждения конформаций приняты не только взаимодействия отдельных атомов, но и взаимодействия многоатомных групп, а также модели, служащие для описания влияния растворителя. Предполагаемые темы обзоров Г. Конформации сахаров и полисахаридов 2. Потенциальные функции и гибкость полимеров 3. Критический анализ потенциальных функций 4. Пространственная структура белков 5. Конформации нуклеиновых кислот 6. Модели структуры т-РНК 7. Теория перехода спираль —клубок в синтетических и биологических макромолекулах. [c.5]

Образование комплексов крахмала и других полисахаридов с иодом сопровождается появлением окраски, которое было приписано взаимному обмену электронов между компонентами типа переноса заряда [117]. В выяснении структуры окрашенных аддуктов достигнут некоторый успех, хотя необходимо сделать еще весьма многое, чтобы полностью понять эти взаимодействия. Совершенно очевидно, что образование комплексов с крахмалом и другими соединениями приводит к внедрению галогена в спираль полисахаридов. По-видимому, при этих [c.91]

Оттенок окрашивания полисахарида с иодом зависит от строения полисахарида, в частности — от степени его ветвления (К. Мейер). Особенное значение имеет длина периферических цепей при их укорочении уменьшается число определенным образом ориентированных молекул иода в спиралях и наблюдается изменение окраски с иодом (Б. Н. Степаненко и Е. М. Афанасьева). [c.619]

Сравнительно мало используют метод ДОВ для изучения других биоколлоидов. Что касается нуклеиновых кислот, то текущие исследования, по-видимому, сосредоточены на изучении конформационных переходов, например переходов спираль — клубок, происходящих под влиянием различных условий. Исследования компонентов крахмала, производных целлюлозы и других полисахаридов еще более спорадичны, но это положение, несомненно, изменит- [c.126]

Однако, чем дальше человек углубляется в познание процессов жизнедеятельности, тем более сложные вопросы возникают перед ним. Достаточно вспомнить, что несколько лет назад готово было утвердиться мнение, что строение ДНК установлено (двойная спираль Уотсона — Крика). Теперь же выяснено, что двухспиральная модель далеко не полностью описывает строение ДНК, поскольку полинуклеотиды связаны с белками. Следовательно, предстоит еще очень сложная работа, в которой придется иметь дело с двумя различными типами полимеров. Однако вполне вероятно, что и после выяснения характера нуклеотид-белковых структур проблема снова будет весьма далека от разрешения, так как потребуется установить связь этих веществ с другими компонентами клетки, например с липидами или полисахаридами. [c.5]

Двойная спираль полисахарида А [c.236]

В настоящей работе мы будем придерживаться классического подразделения уровней организации биоструктур [28]. Первичной структурой является последовательность звеньев (биомолекул), входящих в макромолекулы (аминокислот в белках, нуклеотидов в нуклеиновых кислотах, углеводных остатков в полисахаридах). Вторичная структура — упорядоченное расположение основной цепи макромолекулы (а-спираль или р-структура в белках, характер спаривания азотистых оснований в спиральных участках нуклеиновых кислот). [c.34]

Волокнистые полисахариды, например хитин и целлюлоза, имеют очень жесткую вторичную структуру. Стерические препятствия, возникающие при взаимодействии громоздких сахарных групп, сильно ограничивают число допустимых конформаций. Волокна в достаточной степени упорядочены, что позволяет получить детальную рентгеновскую дифракционную картину, но лишь некоторые из рентгенограмм удалось расшифровать и построить однозначные структурные модели. Некоторые полисахаридные волокна составлены из лент, содержащих две цепи, которые стабилизированы водородными связями между остатками. Другой тип вторичной структуры полисахаридов представляют спирали. Например, в клеточных стенках некоторых морских водорослей вместо целлюлозы или хитина содержится ксилан ( 8-1,3-полимер ксилозы). Он образует трехцепочечную спираль, у которой все три цепи параллельны (рис. 4.3, А). На один виток спирали приходится шесть остатков, структура стабилизирована центральным ядром межцепочечных водородных связей между гидроксильными группами сахаров (рис. 4.3, . Таким образом, в общих чертах организация ксилана такая же, как у коллагена. [c.198]

Следовательно, в структуре гелеобразующего полисахарида должны быть и регулярные последовательности типа 19, и нарушения регулярности, места, где конформация цепи резко меняется. Такую роль играют варианты звеньев типа А — сульфаты 14 и 15. Действительно, конформация дисахаридного блока —А—В— с их участием (21) резко отличается от таковой для блока с 3,6-ангидрозве-ном (19). Поэтому в тех точках цепи, где звено типа 12 или 13 заменено на сульфатированное звено типа 14 или 15, правильная спираль претерпевает излом (22) и связка цепей в виде двойной спирали в этом месте нарушается. Отсюда видно, что отклонения от регулярности, дефекты правильной структуры, суть не ошибки биосинтеза, как может показаться на первый взгляд, а биологически осмысленный, функционально необходимый элемент структуры. [c.168]

В полисахаридах (целлюлоза и крахмал, состоящий из амилозы и амилопсктина) макромолекулы, свернутые в спираль. плотно уложены в лучкн Такая структура вследствие большого межмолскулярного взаимодействия является довольно устойчивой [c.51]

Важную группу полисахаридов составляют гликозаминогликаны, к которым относятся гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты и кератансульфат. Было показано, что в ориентированных пленках молекулы этих соединений в зависимости от типа присутствующих катионов могут принимать целый ряд взаимо-превращаемых конформаций [12]. Эти конформации представляют собой группу левых спиралей, упакованных антипараллельно и отличающихся в основном степенью растянутости. Наиболее сжатой является одна из конформаций гиалуроновой кислоты, в которой одна молекула закручена вокруг другой с образованием двойной спирали [13] во всех остальных случаях молекулы упакованы бок о бок . В некоторых случаях удалось детально выяснить строение молекул, что для волокнистых веществ, в отличие от кристаллических, очень трудно сделать удалось даже выявить положение молекул воды и геометрию участков молекул, координированных вокруг катионов [14]. Важными вехами на пути понимания конформационных принципов строения полисахаридных цепей стали а) первый пример установления с помощью, рентгеноструктурного анализа упорядоченной конформации разветвленного полисахарида (внеклеточного полисахарида Е. oli) это позволило предположить, что наличие ветвлений играет важную роль при ориентации боковых цепей антипараллельно основной цепи и стабилизации таким образом конформации молекул полисахарида посредством нековалентных взаимодействий [15] б) первое изучение этим же методом структуры кристаллического гликопротеина, которое показало упорядоченность конформации его углеводной части [16]. Ко времени опубликования работы [16] определение строения (F -фрагмента иммуноглобулина G) не было доведено до конца, однако уже можно было сделать ряд важных выводов, которые будут рассмотрены ниже. [c.283]

Гетеропериодичные последовательности образуют подобным же образом спиральные или лентообразные конформации, однако предсказать их вид только на основании расчетов труднее. Ценную информацию в этом случае дает построение моделей. Стерические ограничения внутри таких цепей позволяют проводить аналогии между родственными ковалентными последовательностями. Например, молекулы довольно большой группы полисахаридов с чередующимися последовательностями углеводных звеньев [х-каррагинан (7), 1-каррагинан (7а), агароза (8), гиалуронат (9), хондроитин-4-сульфат (10), хондроитин-6-сульфат (10а), дерматансульфат (106), кератансульфат (И)] существуют в виде растянутых полых спиралей некоторые из этих спиралей состоят [c.286]

Ацетильные группы маннана, которые размещены нерегулярно, способствуют растворению полисахарида, но ограничивают его -способность к кристаллизации. Однако полностью ацетилирован-ный маннан, т. е. триацетат, способен кристаллизоваться с образованием трехшаговой спирали. Незамещенный маннан образует двухшаговую спираль [10]. Влияние ацетильных групп на изменение конформации Ь-маннана иное, чем это имеет место в других случаях полисахаридов. Например, незамещенный О-кси-лан организован в трехшаговую, а диацетат ксилана — в двухшаговую спираль. Целлюлоза и триацетат целлюлозы имеют двухшаговую спираль. [c.158]

Из этого следует, что природный ь-каррагинин, содержащий участки цепи, подобные Я-каррагинину (рис. 3.46), должен состоять из несколько перекрученных спиралей. Поэтому в водном растворе такие полисахаридные цепи принимают, вероятно, вторичные структуры, которые колеблются относительно минимума потенциальной энергии. При этом две цепи могут легко взаимодействовать с образованием отрезков двойных спиралей, как показано на рис, 3.49. В результате такой ассрциации цепи полисахаридов образуют трехмерные сетки. Ряд исследователей полагает [135, 136, 145, 150], что именно этот процесс обусловливает образование гелей при охлаждении водных растворов каррагининов. При дальнейшем охлаждении двойные спирали могут ассоциировать с образованием агрегатов, напоминающих упаковку ориентированных волокон. Эта теория гелеобразова-ния подтверждается и экспериментально. Так, требования к катионам и при гелеобразовании, и при ориентации волокон оказываются сходными, Интересен в этом смысле и характер изменений оптического вращения в зависимости от температуры 136, 145, 151]. [c.151]

Другим полисахаридом, при гидратации которого обнаруживаются интересные процессы, является (1 —>-3)- р-В-глюкан, часто называемый парамилоно м [20], курдланом [21] или лами-нараном [16]. Молекулярная организация кристаллов этих полисахаридов характеризуется тройной спиралью, образованной тремя переплетенными брспиралями [22,23]. На рентгенограммах, снятых ДЛЯ волокон с высокой кристалличностью при различных значениях относительной влажности, идентифицируются две полиморфные модификации [22]. Для образца, помещенного в вакуум, получают сухую модификацию. Гидратированную модификацию получают при 75%-ной относительной влажности эта модификация содержит две молекулы воды на остаток глюкозы. Взаимопревращения двух модификаций обратимы критическое (для их взаимных переходов) значение относительной влажности находится около 20% и зависит от предыстории образца. [c.268]

Несмотря на отсутствие СНгОН-группы при С5, (1—>-3)-р-0-ксилан ведет себя аналогично глюкану. Кристаллическая структура этих двух полисахаридов весьма сходна, а у ксилана также построена из тройных спиралей [24]. Элементарная ячейка ксилана гексагональна ее параметры приведены в табл. 15.4. Влияние гидратации также аналогично тому, которое наблюдается для глюкана. Однако у ксилана при гидратации не происходит потери симметрии третьего порядка. Представляется очевидной связь этой особенности с отсутствием оксиметильной группы. Наличие симметрии третьего порядка указывает на то, что молекулы воды не могут располагаться внутри тройной спирали. Действительно, невозможно ввести компланарно три молекулы воды в полость диаметром около ЗА и сохранить при этом симметрию третьего порядка. [c.270]

Приведенные выше данные были сознательно ограничены нейтральными гликанами с тем, чтобы избежать обсуждения специфических явлений, возникающих при гидратации полиэлектролитов. Такие явления наблюдаются в мукополисахари-дах [25] и в сульфатированных полисахаридах водорослей [26]. Рассмотренные в этом обзоре гликаны содержатся в цветковых растениях, водорослях и грибах. Их биологическая роль ясна это структурирующие полисахариды, полисахариды матриц и резервные полисахариды (табл. 15.5). Современное понимание несвязанных ближних взаимодействий позволяет предсказать общие особенности конформации отдельной цепи (вторичную структуру) но такие подробности, как образование множественных спиралей или особенности гидратации, лежат за пределами возможностей теоретического предвидения. [c.271]

В разделе, посвященном галактанам, указывалось, что карраге-наны дают третичные структуры в виде двойных спиралей, а последние образуют при желировании четвертичные структуры (см. с. 149, рис. 37). Не останавливаясь на подробностях, укажем, что по имеющимся данным третичные структуры каррагенана могут давать ассоциации с галактоманнанами, по-видимому, с участками, свободными от боковых галактозильных ветвей, как это показано на рис. 38. Такие ассоциации облегчают желирование и создают дополнительные положительные качества гелей [129]. Многие другие полисахариды, как, например, глюкоманнаны, реагируют с агарозой подобным образом. [c.154]

Таким образом, как атом-атом потенциалы, так и более грубый критерий допустимых контактов, дают очень много для понимания конформаций ди- и полисахаридов,а в некоторых случаях они просто необходимы при интерпретации рентгеноструктурного эксперимента. Внутримолекулярные взаимодействия (ван-дер-ваальсовы и водородные связи) играют первостепенную роль в определении оптимальных конформаций, однако в тех случаях, когда возможны межцепные водородные связи, приводящие либо к многотяжевым спиралям, либо к различным полиморфным модификациям, имеет смысл учитывать и межмолекулярные взаимодействия. [c.353]

Оптическая активность белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот обусловлена их оптически активными компонентами — аминокислотами и сахарами, а также асимметрией их вторичной структуры, имеющей форму право- или левовинтовых спиралей. Денатурированный белок имеет конформацию беспорядочного клубка и поэтому дает оптическое вращение, отличное от того, которое дает соответствующий нативный белок, содержащий спиральные участки. Оптическое вращение растворов амилопектина, имеющего в основном неспиральное строение, отличается от оптического вращения свежеприготовленной спиральной амилозы, если проводить сравнение в пересчете на один и тот же вес глюкозы. Изменения во вторичной структуре макромолекул удается регистрировать путем измерения удельного вращения не только по всему спектру, но и при одной длине волны. Уже с давних пор известно, что белок по мере денатурации приобретает все более и более отрицательное удельное вращение. Величины [а]п для полностью денатурированных белков и беспорядочно свернутых полипептидов лелсат в интервале от —90 до —125°, тогда как удельное вращение белков в нативном состоянии составляет - -100° и больше. Изменения конформации белков, обусловленные изменением pH, также отражаются на величине удельного вращения. Все эти свойства белковых растворов известны по наблюдениям их удельного вращения при одной длине волны — как правило, при длине волны D-линии натрия. [c.435]

При кипячении зерен крахмала в большом количестве воды в молекулах происходит необратимое расщепление цепочек а-глюкана и разрыв межмолекулярных водородных связей. Этот процесс гидратации сопровождается набуханием зерен крахмала (желатини-зацией или клейстеризацией), имеющим очень большое значение для образования сбраживаемых углеводов и без которого большая часть полисахаридов была бы утрачена. Набухание зерен крахмала начинается в аморфной области и распространяется от центра к краям. Аморфная область проникает в кристаллическую — или путем отделения цепочек глюкана от двойных спиралей амилопектина [ 13], или путем растапливания этой области [29]. Таким образом, в процессе желатинизации аморфные обла-сти ведут себя совершенно иначе, чем кристаллические, и проходят через стадию стеклования. У разных видов крахмала разная температура желатинизации, которой называют температуру, при которой исчезают дифракция рентгеновских лучей и их преломление. У одних сортов крахмала в процессе желатинизации увеличение объема крахмаль- [c.20]

Молекулярная масса гиалуроновой кислоты, полученной из различных источииков, составляет (2,0—2,8) 10 . Данные светорассеяния показали, что молекула гиалуроновой кислоты образует спираль с радиусом 150—400 нм. Ее комплексы с протеинами, выделенные ультрацентрифугированием или электродиализом, имеют молекулярную массу порядка (8—10)-10 . Эти комплексы сильно гидратированы. Содержание протеина в комплексе достигает 20—30%. Он может быть отделен от полисахарида на ДЭАЭ-сефадексе или разрушением полисахарида гиалуронидазой. По иммунологическому и электрофоретическому поведению протеиновый компонент комплекса близок к а-глобулинам и содержит, по-в идимому, примеси р- и у-глобулинов, однако он отличается от глобулинов плазмы крови. О комплексах гиалуроновой кислоты с альбуминами см. [70]. [c.88]

Возрастание (а )к для ДНК может характеризовать сильную анизотропию движения вдоль оси двойной спирали и перпендикулярной ей. Этот факт должен приводить к суммарному увеличению (a >R для некогерентного варианта РРМИ. В случае же когерентного варианта подобная анизотропия бьша найдена для другого биополимера — полисахарида, который также обладает двойной спиралью. [c.477]

Краткая характеристика проблемы. Вопрос о причинах хиральности биомолекул, то есть существования в надмолекулярных структурах лишь одной из двух возможных стереоконфигураций элементов, например Ь-аминокислот в белках или Ь-са-харов в полисахаридах и нуклеиновых кислотах, относится к числу нерешенных современной наукой [13, 26, 124]. Значение хиральности молекул для биоструктур сводят к таким факторам как упрощение процессов молекулярного узнавания, инструктирования информационных молекул, обеспечения однозначности протекания химических реакций [13]. Благодаря хиральности создается большая прочность конструкции полимеров, например, образование а-спиралей и р-структур из полипептидов, а также возможность возникновения кооперативных эффектов. Проблема происхождения хиральности имеет два аспекта установления казуального, причинного фактора, приведшего к хиральности элементов структур, и выяснение причины предпочтения того или иного знака хиральности. Что касается первого аспекта, то большая часть существующих подходов, обобщенных в работах [13, 26, 124], сводится к следующим типам объяснений гипотезы о космическом происхождении хиральности воздействие гиротропических минералов одного знака циркулярная поляризация солнечного света, нарушение чет-10СТИ в слабых взаимодействиях и ряд других. На второй вопрос обычно отвечают, что это связано со случайной флуктуа- [c.116]

Первые опыты успешного предсказания конформаций биомакромолекул имеют уже более чем 30-летнюю историю. Каков главный урок, полученный за это время По-видимому, будет справедливо сказать, что иа основе одних только теоретических представлений невозможно выполнить предсказание с абсолютной уверенностью. Требуется множество допущений для получения результата за разумное время при вычислениях, иевоз мож11ых без применения ЭВМ. В связи с этим возникает свое-образная неопределенность структура А предпочтительнее структуры Б, которая, однако, также считается вполне вероятной до тех пор, пока не появится серьезное возражение. Поэтому весь смысл применения теоретического подхода состоит в том, чтобы при учете экспериментальных данных можно было сделать конкретный вывод о предпочтении той или иной конформации. Именно благодаря привлечению экспериментальных данных в молекулярной биологии были сделаны важнейшие открытия доказано существование ос-спиралей и -структуры в белках и двойной спирали в ДНК. В последнее время успеш-1Ю решены и некоторые другие проблемы направленный синтез лекарств и определение пространственного строения полисахаридов— это только два примера таких удач. В иекоторых случаях, иапример при уточнении кристаллографических данных [c.559]

Структура полисахаридов, образующих матрикс, существенно более лабильна.Карра-генаны представляют собой двойные спирали, при этом на один виток каждой цепи приходятся три дисахаридных остатка. Молекула гиалуроновой кислоты образует левую одиночную спираль с четырьмя дисахаридными остатками на один виток. На рис. 4.3,5 одна цепь изображена в цвете. Структура стабилизирована водородными связями, образующимися между цепочками. В волокне гиалуроновой кислоты соседние спирали связаны между собой солевыми мостиками и водородными связями. Нарушения регулярности в такой структуре, вызванные либо встраиванием каких-либо других сахаридов, либо ветвлением, существенно влияют на всю конформацию полисахарида. По-видимому, именно эти нарушения обусловливают механическую податливость волокон или гелей, которые образует гиалуроновая кислота. [c.198]

Под третичной структурой полисахаридов понимают характер укладки спиралей. Четвертичная структура образуется в результате объединения нескольких полисахаридных молекул. Например, целлюлоза — это, по-видимому, двухцепочечная лента. Последняя может быть свернута в устойчивую регулярную структуру. Упорядоченный ансамбль из свернутых целлюлозных лент, охватывающий иногда всю поверхность растительной клетки, образует четвертичную структуру. Для других полисахаридов характерны желеобразные структуры (гели). Гели, образованные каррагенанами, представляют собой сеть из полисахаридных цепей, соединенных во многих местах двухцепочечными мостиками. [c.200]

Полисахариды существуют в виде как линейных, так и разветвленных структур. Нередко они представляют собой гомополимеры или чередующиеся сополимеры. На уровне вторичной структуры они являются одно- и многоцепочечными спиралями. Далее эти спирали организованы в фибриллярные и гелеобразные (третичную и четвертичную) структуры. Сахариды являются также компонентами других биологических комплексов, таких, как пептидогликан клеточных стенок бактерий и гликопротеиды эукариотических клеток. [c.234]

Лодкообразная конформация а-О-глюкопиранозных остатков в молекуле амилозы способствует спирализации полигликозидной цепи. При этом один виток спирали включает 6—7 остатков глюкозы. При длине каждого остатка глюкозы, равной 0,5 нм, возникает спираль диаметром около 1 нм (рис. 103). Допускают, что молекулы амилозы, как и других линейных полисахаридов, [c.319]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология