химический каталог




Химия биологически активных природных соединений

Автор Н.А.Преображенский, Р.П.Евстигнеева

, типы и число концевых восстанавливающих и невоостанавливающих звеньев и, та-

60

ким образом, приблизительное значение молекулярной массы. Применение этого метода для исследования гликопротеинов ограничено, однако он сохраняет свое значение для определения структур продуктов деградации этих биополимеров.

Анализ лакто-1^-тетраозы — олигосахарида, входящего в состав многих олигосахаридов женского молока, проведен на продукте его восстановления:

P-Galp-(l*3)-P-GIcNAcp-(l-^3)-P-Galp-(l-^4)-GIc

СН2ОН НО J—-О

ОН

NHAC

ОН

СН2ОН --ОН

ОН --ОН СН2ОН

СН2ОСН3

сн8о J—о

CH2OCHs

J—о

КоснЛ|н,он + |<он J\н,он + Т—f сн3о>—у

ОСН3

сн2осн3 CHsO J—о

+ \(он ^н,он +

но-

ОСН3

NHAC

сн2осн3

- -ОСН3

ОСН3 —OCHs CH2OCHs

Этим методом невозможно определить последовательность Сахаров, однако он дает сведения о концевых звеньях. В сочетании с другими методами, такими как периодатное окисление, ферментативный гидролиз, физико-химические методы идентификации, данный метод является важным источником информации о деталях структуры олиго-и полисахаридных цепей.

При использовании этого метода важно достичь полного метилирования всех гидроксильных групп. Существует несколько методов метилирования. Один из них — метод Хеуорса — заключается в обработке олигосахаридов диметилсульфоксидом в присутствии 30%-ного раствора NaOH при комнатной температуре или охлаждении. Для восстанавливающих олигосахаридов метилирование в этих условиях сопровождается щелочной деградацией, поэтому этот метод рекомендуется применять для соединений, устойчивых в щелочных растворах. Высокой эффективностью отличается метод Куна—обработка олигосахарида йодистым метилом или диметилсульфатом в присутствии окиси серебра или окиси бария в диметилформамиде или диметилсульфок-

6—2394

81

оиде. Метод Пурди — Ирвинга заключается в действии на иоли- или олигосахарид кипящего йодистого метила в присутствии окиси серебра (20—40 ч). Этот метод обычно используют для дометилирования частично метилированного олиго- или полисахарида, растворимого в йодистом метиле или в его смеси с органическими растворителями.

Из рассмотренных методов наиболее эффективным является метилирование по Куну. При проведении реакции для олигосахаридов, у которых восстанавливающее звено присоединено (1—*-3) -гликоэидной связью, происходит довольно заметная щелочная деградация, поэтому целесообразно осуществлять предварительное восстановление таких веществ.

Ряд трудностей возникает при метилировании высокополимерных фрагментов углевод-белковых полимеров, обладающих низкой растворимостью. Для повышения растворимости иногда используют предварительное ацетилирование. Для полного метилирования некоторых полимеров, например хондроитинсульфата, используют несколько последовательных обработок метилирующим реагентом.

Гидролиз метилированных олиго- и полисахаридов протекает труднее, чем исходных неметилированных веществ; в то же время проведение гидролиза в жестких условиях вызывает деструкцию моносахаридов. Более мягким методом является метанолиз, в результате которого образуются метилгликознды Сахаров.

Для разделения полученных после гидролиза или метанолиза метиловых эфиров моносахаридов или их метилгликозидов применяют различные виды хроматографии: распределительную хроматографию на бумаге и колонках с целлюлозой, тонкослойную хроматографию на си-ликагеле. Высокой разрешающей способностью при использовании небольших количеств веществ обладает газо-жидкостная хроматография. Перед анализом смесь, содержащую метиловые эфиры моносахаридов, дополнительно ацетилируют или метилируют для повышения летучести производных моносахаридов. Этим методом удается разделить не только метилированные сахара, но и а- и В-аномеры.

Для выделенных метиловых эфиров Сахаров можно определить степень метилирования и при помощи хроматографии осуществить их идентификацию со свидетелями известного строения. В ряде случаев метиловые эфиры можно идентифицировать по физико-химическим свойствам (температура плавления, ИК-спектры, рентгеноструктурный анализ, масс-спектрометрия). Возможно деметилирование полученного эфира треххлористым или трехбромистым бором и идентификация образовавшегося моносахарида.

Периодатное окисление

Метод периодатного окисления применяется для установления строения олигосахаридов, полисахаридов, гликопротеинов и гликопептидов. Преимуществом этого метода является то, что расщепление гликоль-иых группировок протекает количественно и анализ требует небольшого расхода вещества.

При окислении йодной кислотой или ее солями расщепляются а-гликольные или а-оксиаминогруппировки по С—С-связи с образованием альдегидных групп:

82

ch2or

Юл

OR ХЖ НС OR

II II

о о

Окисление вещества, содержащего а-гликольную группировку с первичной спиртовой группой, происходит с выделением формальдегида:

RCHOH—СН2ОН -*- RCHO + HCHO

Окисление 1,2,3-триольной группировки, содержащей вторичные спиртовые группы, протекает с выделением муравьиной кислоты:

СН2ОН СН2ОН

К^он |у>[ -к ОНС N + НСООН

1 Г OR ОНС OR

он

Окисление концевого восстанавливающего сахара сопровождается выделением 2 моль муравьиной кислоты:

СН2ОН

ко J—о

н,он

2Ю1

сн2он

RO J-о

-нсоон

но

»ю,

СНО

—НСООН

СООН СНО

НО ОН

Окисление проводят 0,005—1 М раствором периодата при 0—4 "С. После окончания реакции можно точно определить расход периодата. Разработаны и применяются метог ды количественного определения формальдегида и муравьиной кислоты.

Очень удобной модификацией периодатного окисления является метод Смита. Ои заключается в восстановлении окисленного олиго- или полисахарида натрийборгидридом и гидролизе полученного полиолш В зависимости от типа_ связи (1—>-2, 1—»-3, 1—»-4 или 1—ИЗ) получаются различные продукты распада. При этом гликозидные связи окисленных остатков становятся более лабильными (как ацетальные). Это делает возможным ступенчатую деградацию исследуемого олигосахарида.

Избирательное расщепление окисленного 'периодатом полисахарида может быть осуществлено действием фенилгидразина (деградация по Бэрри), который расщепляет не только ацетальные связи, но и гликозидные. По сравнению с методом Смита метод Бэрри имеет ряд недостатков. Так, реакция с фенилгидразином не проходит количественно, а разделение смеси озазонов очень сложно.

Периодатное окисление в сочетании с частичным гидролизом при» меняется для исследования структур гликопротеинов. Побочными реакциями при взаимодействии с периодатом являются окисление некото-

6*

S3

рых аминокислот — треонина до ацетальдегида, серина до формальдегида; окисляются также пролин, океипролин, триптофан, цистин, цистеин, метионин.

В настоящее время делаются попытки разработки автоматического анализа моносахаридов в полисахаридах и гликопротеинах [63] с использованием метода жидкостной хроматографии их боратных комп^ лексов.

ТИПЫ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ УГЛЕВОДАМИ И БЕЛКАМИ В УГЛЕВОД-БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСАХ

Углевод-белковые полимеры отличаются большим разнообразием структур. Это определяется составом и степенью полимеризации углеводных и пептидных компонентов, характером ковалентных связей между углеводными и пептидными цепями, числом и типом разветвлений. Нельзя не принимать во внимание вторичную и третичную структуры полимерных молекул, обусловленные внутримолекулярными, в том числе и гидрофобными, взаимодействиями, а также способность многих углевод-белковых полимеров к образованию нековалентных связей с" белками или гликопротеинами. Это особенно характерно для углевод-белковых комплексов, : имеющих большое число полярных группировок. Так, например, гепарин образует с белком плазмы крови комплекс, обладающий высокой антикоагулятивной активностью. Гиал-уроновая кислота выделена из ряда источников в виде комплекса с протеином, по-видимому с а-глобулином, который может быть отделен на ДЭАЭ-сефадексе; содержание его в комплексе 20—30%. Хондрому-копротеин, представляющий собой ковалентно связанные хондроитин-сульфат и белок, образует комплекс с кератосульфатом и сиалоглико-яротеином. В соединительной ткани хондроитинсульфат и гиалуроно-вая кислота связаны с коллагеном.

Гепарин и хондроитинсульфат, которые ранее считали полисахаридами, соединены с белками щелсчелабильными связями. В то же время многие углевод-пептидные полимеры имеют стабильную к щелочи связь углеводов с аминокислотами. Такого рода связь была обнаружена после того, как гликопротеины подвергали ферментативной деструкции {проназа).до гликопептидов, а затем пептидную цепь укорачивали до одной аминокислоты инкубацией с ферментами (пепсин или карбоксипептидаза). Подобной деструкцией яичного альбумина (овальбумина) {64] и овомукоида удалось получить гетеросахариды, соединенные только с одной аспарагиновой кислотой. Связь этой аминокислоты с остатком углевода устойчива в щелочной среде и более устойчива в Кислой среде, чем гликозидные связи. После частичного кислотного гидролиза такого гетеросахарида, связанного с остатком аминокислоты, удалось получить низкомолекулярный фрагмент, состоящий из аспарагиновой кислоты и N-ацетилглюкозамина. При кислотном гидролизе этого соединения выделяются аммиак, аспарагиновая кислота и 2-амиНО-2-дезоксиглюкопираноза. В данном 'Соединении углеводный остаток и аминокислота соединены амидной связью:

64

но

' сн2он ^нг j-о NHC0CH2chcooh

!S—f

NHAC

ch2oh

i л nh2-hci j-Q i

l,oh + hooc—сн2—ch—cooh + nh3

но l Г

NH2-HC1

Исследование щелочелабильных связей углеводных и пептидных цепей позволило установить наличие О-гликозидных связей аминосахара и оксиаминокислоты (серии, треонин):

о.

о—СН—СН—со— *¦ R NH—••

NHAc

Такой тип связей обнаружен в муцинах подчелюстных желез, в гепарине, хондронтинсульфатах, кератосульфате [65]. Связующим звеном между углеводными цепями и" пептидами являются ксилоза и сё' рия [66]. О-Гликозидные связи аминосахаров с оксиаминокислотамй имеются также в групповых веществах крови; в некоторых гликопро1 теинах они существуют наравне со щелочестабильными связями (гло;-булины молока) [67].

Наряду с широко распространенными амидной и О-гликозидной связями могут существовать и другие типы связей углевода с аминокислотой. Высказано предположение о существовании в гликопротеи-нах О-ацилгликозидной связи, в тейхоевых кислотах доказано наличие сложноэфирной связи аланина с остатками рибита.

ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ УГЛЕВОД-БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

Имеющиеся в настоящее время данные по структуре углевод-белковых комплексов не позволяют описать с исчерпывающей полнотой ни одно из соединений данной группы. В связи с этим ниже рассмотрены лишь наиболее изученные представители двух основных групп углевод-белковых комплексов, выполняющих важные биологические функции, — полисахарид-белковые биополимеры и гликопротеины.

Полисахарид-белковые комплексы

Полисахарид-белковые биополимеры широко представлены в соединительной ткани, которая обусловливает прочность и упругость органов, эластичность их соединения, является барьером для многих болезне: творных бактерий.

85

В соединительной ткани различают следующие компоненты: колла-геновые и элаетиновые волокна и так называемое основное вещество, содержащее комплексы структурно родственных полисахаридов с белками. Полисахаридные фрагменты этих соединений являются линейными, в основной своей части регулярно построенными гликуронилгли-козиламиногликанами. Из них довольно хорошо изучены: хондротин-сульфаты (кожа, сухожилия, хрящи), кератосульфат (роговица), гиал-уроновая кислота (хрящи, пуповина), гепарин (печень).

Некоторые из этих веществ сульфированы и представляют собой сильные кислоты. Их роль в регулировании солевого обмена отмечается многими исследователями. Эти вязкие полярные вещества придают соединительной ткани свойства молекулярного сита. Она проницаема для кислорода и двуокиси углерода и в то же время предохраняет органы от проникновения чужеродных тел и возбудителей болезней.

Особенности биологического действия полисахарид-белковых комплексов соединительной ткани связаны с их макромолекулярной структурой, наличием анионных групп, высокой гидрофильностью. Эти вещества участвуют в регулировании осмотического давления в соединительной ткани, содержащей около Vs всей воды организма, в регулировании обмена солей, в том числе кальциевых. По мере старения организма изменяется соотношение этих веществ в соединительной ткани. С этим связано усиление кальцификации тканей, приводящее к атеросклерозу.

Некоторые из полисахарид-протеинов соединительной ткани влияют на коагуляцию крови.

Гепарин. Одним из кислых полисахарид-белковых комплексов соединительной ткани является гепарин. Он вырабатывается печенью, в небольших количествах содержится в легких, селезенке, щитовидной железе, мышцах.

Гепарин обычно выделяют из легких и печени крупного рогатого скота в виде натриевой соли, представляющей собой аморфный порошок белого цвета, растворимый в воде и растворе щелочи и нерастворимый в органических растворителях.

Гепарин сульфирован, он содержит в среднем 5 остатков серной кислоты на 4 моносахаридных звена, причем в отличие от других му-кополисахаридов наряду с гидроксильными группами при С6 аминосахара и С2 уроновых кислот в гепарине сульфированы аминогруппы [68]. Гепарин может быть разрушен на олигосахариды только после десульфирования. Изучение строения этих олигосахаридов позволило сделать вывод, что структурной единицей этого полимера является дисахарид 4-0-а-Д-глюкопирануронозил-2-'амино-2-дезовсиглюкоп,ира-ноза:

..Молекула гепарина содержит цепь, состоящую примерно из 50 остатков этого дисахарида, соединенных <х-(1—>-4)-гликозидными связями. Молекулярная масса гепарина 16 000—20 000.

^СООН

СН2ОН

> он

nh2

вв

Гепарин в отличие от гиалуроновой кислоты и хондроитинсульфата устойчив к действию гиалуронидазы, расщепляющей В-гликозидные связи мукополисахаридов; это может быть использовано при его очистке от примесей.

Гепарин включает также пептидную компоненту, связанную с полисахаридом ковалентной щелочелабильной связью. Строение участков, содержащих эту связь, установлено анализом продуктов кислотного гидролиза, среди которых был обнаружен дисахарид B-Galp-(1—»4)-B-D-Xyl. При кислотном гидролизе гепарина и десульфировании продуктов гидролиза получены олигосахарнды, содержащие аминокислоту:

P-D-GlcAp-( 1—3)-P-D-Galp-(l—3)-p-D-Galp-( 1—4)-P-D-Xylp-L-Ser

В некоторых олигосахаридах, полученных гидролизом гепарина, обнаружена идуроновая кислота. Ее присутствие в гепарине подтверждено ЯМР-спектрами и выделением 1,6-ангидро-/,-идозы [69].

В гепарине, как и в других сульфированных полисахаридах, наблюдается ориентирование сульфогрупп на поверхности спирали, и вследствие этого высокий поверхностный заряд молекулы. Ранее предполагали, что сульфогруппы в гепарине частично связаны внутримолекулярными ковалентными связями, образуя эфирные мостики. Однако позднее было установлено, что конфигурация гепарина стабилизирует-.ся в основном не ковалентными, а водородными связями между N-сульфогруппами и гидроксилами при Сз соседних остатков

страница 11
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Скачать книгу "Химия биологически активных природных соединений" (6.60Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
цветочные композиции купить в москве
Компания Ренессанс лестницы фото из металла- быстро, качественно, недорого!
кресло ch 838
боксы для хранения вещей аренда

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)