Полисахариды и методы установления их структуры

Оглавление

Введение

Глава1. Литературный обзор «Полисахариды и методы установления их структуры»……………………………………………….………………………..5

1. Общая характеристика полисахаридов растительного происхождения .5
2. Классификация полисахаридов и их структура……………………….....9
3. Медико-биологические свойства полисахаридов………………………20
4. Физико-химические и химические свойства полисахаридов………….27
5. Способы выделения полисахаридов…………………………………….29.
6. Водорастворимые полисахариды………………………………………..31

Глава2. Экспериментальная часть………………………………………….…35

 2.1. Описание объектов изучения……………………………………………...41

2.2. Свойства исследуемого  сырья………………………………………….…43

2.3. Материалы и методы  исследования……………………………………...45.

2.4. Методика определения  содержания полисахаридов…………………….46

Глава3. Обсуждение результатов……………………………………………..48

Выводы

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

    На сегодняшний день химиотерапия является одним из основных способов лечения болезней [1].

Двадцать первый век характеризуется бурным развитием всех отраслей науки. Прочно вошли в нашу жизнь новые химические соединения - материалы, полученные путем синтеза на основе изучения природных биологически активных соединений. Среди фармакологически активных соединений, синтезируемых растениями, своеобразную группу представляют собой полисахариды [2]. В настоящее время интерес к полисахаридам весьма актуален. Если ранее полисахариды применялись в качестве вспомогательных веществ в производстве различных лекарственных форм, то в последние годы их в большей степени рассматривают как биологически активные вещества, используемые для создания фармпрепаоратов нового поколения. В технологии лекарственных средств полисахариды природного и синтетического происхождения применяются преимущественно в качестве формообразователей, загустителей и стабилизаторов в мазях и линиментах.

Применение целебных трав в традиционной медицине в настоящее  время возросло. У растений есть масса преимуществ по сравнению  с химическими медикаментозными препаратами. Основные плюсы их применения - отсутствие побочных эффектов и комплексное  воздействие на организм [3].

В настоящее время, в медицине , широкое применение находят препараты на основе полисахаридов, полученных из высших (пектины) и низших растений (альгинаты, каррагинаны), вторичного сырья животного происхождения (хитозан), грибов (крестин) и др. Полисахариды оказывают самое разнообразное действие на организм человека. За последние годы во многих лабораториях мира из состава различных растений стали выделять весьма ценные полисахариды, обладающие противоядными, ранозаживляющими, иммуностимулирующими, общеукрепляющими, противомикробными, а также противоопухолевыми свойствами.

В связи с этими проблемами уровень накопления полисахаридов и их состав у различных видов растений представляет интерес с целью выявления сырьевых источников фармакологически ценных полисахаридов.

Целью данной курсовой работы является определение содержания полисахаридов в лекарственном растении - лапчатке прямостоячей Potentilla erecta(L.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Литературный обзор

 

Полисахариды и методы установления их структуры

 

1.1.Общая характеристика полисахаридов растительного происхождения

 

      Установлена многообразная биологическая активность полисахаридов растительного происхождения[4]. Они обладают антибиотической, противовирусной, противоопухолевой, противоядной,  антилипемической и антисклеротической активностью. Антилипемическая и антисклеротическая роль растительных полисахаридов обусловлена их способностью, образовывать комплексы с белками и липопротеидами плазмы крови. Некоторые советские фармакологи (А.Д. Турован, А.С. Гладких) считают, что наиболее перспективным направлением в изучении полисахаридов является исследование их влияния на вирусные заболевания, на течение язвенной болезни и гастрита [5].

  К полисахаридам относятся камеди, слизи, пектиновые вещества, инулин, крахмал, клетчатка [6].

     Камеди - это густой слизистый сок, выступающий или произвольно или из надрезов и поранений на коре многих деревьев. В живом растении камеди образуются путем особого слизевого перерождения клетчатки оболочек клеток паренхимы, а также и крахмала, находящегося внутри клеток.

     Во многих растениях камеди образуются в небольших количествах. Но обильное образование камеди рассматривается как процесс патологический, возникающий вследствие поранения и ведущий к заполнению слизью образовавшейся раны. В общий обмен веществ растений образовавшиеся камеди не вовлекаются. По внешнему виду препараты камеди представляют обычно округлые или плоские куски, для некоторых видов камеди весьма характерные, прозрачные или только просвечивающие, бесцветные или окрашенные до бурого цвета; запаха не имеют, без вкуса или слабого сладковато-слизистого.

     Некоторые камеди растворяются в воде, образуя коллоидные растворы, другие лишь набухают. В спирте, эфире и других органических растворителях камеди нерастворимы. Химически они исследованы недостаточно. Состоят из полисахаридов с кальциевыми, магниевыми и калиевыми солями сахарокамедиевых кислот. Это - вишневый, абрикосовый, миндальный, сливовый клей, аравийская камедь, или гуммиарабик. Аравийская камедь обладает активностью, подобной АКТГ. Механизм их действия различен.

 Слизи- это безазотистые вещества, близкие по химическому составу к пектинам и целлюлозе. Это вязкая жидкость, продуцируемая слизистыми железами растений и представляющая собой раствор гликопротеинов. Слизи образуются в растениях в результате физиологических нарушений или при различных болезнях, вследствие чего оболочки и клеточное содержимое отмирают. К ослизнению способны наружные слои клеток водорослей, семена подорожника, айвы, льна, горчицы, а также внутренние слои подземных органов - алтея, ятрышника (салеп). Полезное действие слизей состоит в том, что они предохраняют растение от пересыхания, способствуют прорастанию семян и их распространению. Слизи имеют полужидкую консистенцию, извлекаются из сырья водой. Они относятся к группе нейтральных полисахаридов и представляют собой сложную смесь различного химического состава. Основу их составляют производные сахаров и частично калиевые, магниевые, кальциевые соли уроновых кислот.

….Слизи и камеди настолько похожи, что не всегда удается их разграничить. Слизи в отличие от камеди получают не в твердом виде, а путем извлечения водой.

     Пектины(от греч. pectos - сгущенный, свернувшийся) близки к камедям и слизям, входят в состав межклеточного склеивающего вещества. Широко распространены в растительном мире. Особую ценность представляют растворимые в воде пектины. Их водные растворы с сахаром в присутствии органических кислот образуют студни, обладающие адсорбирующим и противовоспалительным действием.

     Пектиновые вещества - это группа высокомолекулярных соединений, входящих в состав клеточных стенок и межуточного вещества высших растений. Максимальное количество пектинов содержится в плодах и корнеплодах [3].

     До XX в. считалось, что нейтральные сахара арабиноза и галактоза принимают участие в построении цепи пектиновых веществ, но в 1917 г. было установлено, что они имеют строение, подобное целлюлозе, то есть состоят из остатков галактуроновой кислоты, соединенных в длинные цепи при помощи гликозидных связей. C 1970-х гг. многие зарубежные ученые на основании проведенных исследований сделали вывод, что пектиновые вещества являются комплексной группой кислых полисахаридов, которые могут содержать значительное количество нейтральных сахарных компонентов (L-арабинозу, D-галактозу, L--рамнозу).

     Применение пектинов в медицине является чрезвычайно перспективным. Пектиновые (студенистые вещества растений) связывают стронций, кобальт, радиоактивные изотопы.

     Инулин - полисахарид, образованный остатками фруктозы. Является запасным углеводом многих растений, главным образом сложноцветных (цикория, артишока и др.). Используется как заменитель крахмала и сахара при сахарном диабете, природный компонент, который получают из корней растений.

     Инулин применяется в виде биологически активных добавок (капли, таблетки) для профилактики и лечения различных заболеваний. Он не имеет противопоказаний. Особенно ценны препараты с содержанием инулина для диабетиков. Природная фруктоза, которую содержит инулин, является уникальным сахаром, который полностью заменяет глюкозу в случаях, когда глюкоза не усваивается. Поэтому диетическая ценность инулина велика.

 

     Крахмал - конечный продукт ассимиляции углекислоты растениями. Откладывается преимущественно в клубнях, плодах, семенах и сердцевине стебля. В организме из крахмала образуется глюкоза. Растения накапливают крахмал маленькими крупинками в стволах и стеблях, корнях, листьях, плодах и семенах. Картофель, маис, рис и пшеница содержат большие количества крахмала

     Клетчатка  или целлюлоза, является основной составной частью оболочек растительных клеток и представляет собой сложный углевод из группы несахароподобных полисахаридов. Прежде считалось, что клетчатка не переваривается в кишечнике. В последнее время установлено, что некоторые виды клетчатки частично усваиваются. Клетчатка - это самая грубая часть растения. Это сплетение растительных волокон, из которых состоят листья капусты, кожура бобовых, фруктов, овощей, а также семян. Диетическая клетчатка - сложная форма углеводов, расщепить которую наша пищеварительная система не в состоянии. Но это один из важнейших элементов питания человека. Диетическая клетчатка сокращает время пребывания пищи в желудочно-кишечном тракте. Чем дольше пища задерживается в пищеводе, тем больше времени требуется для ее выведения. Диетическая клетчатка ускоряет этот процесс и одновременно способствует очищению организма. Потребление достаточного количества клетчатки нормализует работу кишечника.

 

   

    1.2. Классификация и структура полисахаридов

 

Полисахариды могут быть разветвлёнными и неразветвлёнными (линейными).

Все полисахариды делятся на два  больших класса:

1. Гомополисахариды построены из остатков только одного вида моносахаридов. Среди них в зависимости от названия моносахарида, являющегося мономерной единицей, различают глюканы, маннаны, галактаны, ксиланы и т. д.

2.  Гетерополисахариды построены из остатков двух и более различных моносахаридов. Иногда для гетерополисахаридов, построенных из двух типов мономеров, названия составляют смешением имен исходных моносахаридов. Например, продуктом конденсации арабинозы и галактозы будут арабиногалактаны, глюкозы и маннозы – глюкоманнаны и т. д.

 

Гомополисахариды.

     Методы определения строения данного вида полисахаридов аналогичны методам установления строения олигосахаридов. Рассмотрим их на примере неразветвленного полисахарида – целлюлозы. Ферментативный и кислотный гидролиз целлюлозы приводит к образованию глюкозы. На основании этих данных можно сделать вывод, что целлюлоза – глюкан, содержащий β-глюкозидную связь.

     Для определения места связи моносахаридов между собой можно использовать метод метилирования. Он состоит в превращении всех свободных гидроксильных групп полисахаридов в метиловые эфиры. Эти группировки устойчивы в условиях кислотного гидролиза гликозидных связей, и гидролиз метилированного полисахарида дает набор метиловых эфиров моносахаридов. Они различаются числом групп СН₃ в зависимости от положения моносахаридного остатка в полимерной молекуле. Так, концевые невосстанавливающие остатки гексоз дают тетра-О-метилпроизводные, остатки гексоз из линейных участков цепей – три-О-метилпроизводные. Наличие свободных гидроксильных групп в метилированных моносахаридах обусловлено тем, что в исходном полисахариде эти гидроксилы участвовали в образовании гликозидных связей. Анализ продуктов метилирования проводится с применением хромато-масс-спектрометрии и дает надежные сведения о положении групп СН₃ в производных моносахаридов. В результате такой обработки целлюлозы преимущественно образуется 2,3,6-O-триметилглюкоза. Поэтому, можно сделать выводы, что данный полисахарид построен однотипно, и что свободные гидроксильные группы располагаются у второго, третьего и шестого атомов углерода. Из этого следует, что глюкозные остатки находятся в фуранозной форме и связаны с глюкозидным атомом соседнего звена через атом кислорода у C(5)-атома, или же они имеют пиранозную структуру, и связь с соседним мономером находится у C(4)-атома.

       При обработке целлюлозы уксусной кислотой в присутствии небольшого количества серной кислоты (ацетолиз) образуется ацетат дисахарида, а именно октаацетилцеллобиоза, для которой доказано строение 4-β-глюкопиранозидо-глюкопиранозы. Это подтверждает наличие пиранозных колец глюкозы, связанных между собой через C(4)-атом.

Строение целлюлозы можно представить: