Полисахариды представляют собой высокомолекулярные углеводы, состоящие из множества остатков моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Они выполняют две основные биологические функции: структурную и энергетическую. В зависимости от природы исходных моносахаридов и типа связей полисахариды делятся на гомополисахариды и гетерополисахариды.
Полисахариды могут иметь линейную или разветвлённую структуру. Линейные цепи формируют устойчивые волокнистые структуры (целлюлоза), в то время как разветвлённые цепи обеспечивают компактное хранение энергии (гликоген, крахмал).
Гликозидные связи — это ковалентные связи между аномерным углеродом одного моносахарида и гидроксильной группой другого. Их тип (α- или β-) определяет физико-химические свойства полисахарида и его биологическую роль.
Энергетическая функция реализуется через полисахариды, служащие источником глюкозы при гидролизе. Крахмал у растений и гликоген у животных являются основными формами хранения энергии.
Структурная функция обеспечивается полисахаридами, формирующими механическую прочность клеточных стенок и соединительных тканей. Целлюлоза придаёт жесткость растительным клеточным стенкам, хитин — экзоскелету членистоногих. Гетерополисахариды соединительных тканей (гепаран, хондроитинсульфаты) обеспечивают эластичность и прочность межклеточного матрикса.
Полисахариды характеризуются высокой гидрофильностью, образованием коллоидных растворов и гелей. Их растворимость зависит от природы моносахаридов и структуры цепей.
Крахмал — растительный энергетический полисахарид, состоит из амилозы (линейная α-1,4-глюкоза) и амилопектина (разветвлённая α-1,4- и α-1,6-глюкоза).
Гликоген — аналог крахмала у животных, более разветвлённый, чем амилопектин, обеспечивает быструю мобилизацию глюкозы.
Целлюлоза — основной структурный компонент растительных клеточных стенок, представляет собой линейный β-1,4-глюкан с обширной системой водородных связей между цепями.
Хитин — β-1,4-N-ацетилглюкозамин, образует прочные структуры экзоскелета членистоногих и клеточных стенок грибов.
Гетерополисахариды соединительной ткани (гепаран, гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты) выполняют механическую, смазочную и барьерную функции в организме, участвуют в межклеточных взаимодействиях.
Для изучения полисахаридов применяются методы:
Полисахариды находят широкое применение:
Полисахариды обладают уникальной комбинацией физико-химических свойств и биологической активности, что делает их ключевыми молекулами в биосинтезе, метаболизме и технологических процессах. Их структура и функции тесно связаны с природой гликозидных связей, степенью разветвления и химическими модификациями, что позволяет адаптировать их к специфическим биологических и промышленных задачам.