Polysaccharide

Durch glycosidische Verknüpfung vieler Monosaccharide entstehen Oligo- bzw. Polysaccharide.

Polysaccharide haben sehr unterschiedliche Funktionen:

• Glycogen und Stärke sind Speicherformen der Glucose
   
• Cellulose ist ein wesentlicher Bestandteil der Pflanzenzellwände
   
• Proteoglycane bilden die Grundsubstanz des Interzellularraums
   
• Glycoproteine sind zusammen mit den Glycolipiden wichtige Bestandteile der Zellmembranen.

 

Stärke

Stärke besteht aus unverzweigter Amylose und aus verzweigtem Amylopectin.

Amylose ist poly-α-1,4-Glucose: 

Abb.1: Die in der Stärke vorkommenden Amylose besteht aus linearen Ketten von α-1-4 verknüpften Glucosemolekülen.

Amylopectin ist poly-α1,4-α1,6-Glucose. durch die Verbindung zwischen den C1- und C6-Atomen entstehen Verzweigungen. 

Abb.2: Amylopectin

Im Mittel verzweigt sich die Kette jeweils nach 25 Glucosemolekülen.

 

Glycogen

Glykogen ist eine verzweigte Kette, aufgebaut aus bis zu 100’000 Glucosemolekülen. Glykogen ist die Kohlenhydratreserve des Menschen und wird vorallem in Leber und Muskulatur gespeichert.

Abb.3: Schematische Darstellung eines Glycogenmoleküls. Durch α-1,4-glycosidische Bindungen entstehen lineare Ketten, α-1,6-glycosidische Bindungen führen zu Verzweigungen. 

Glycogen ist wesentlich stärker verzweigt als Amylopectin, nach jedem 8. bis 12. Glucosemolekül tritt eine Verzweigung auf. 

 

Cellulose

Cellulose bildet ein lineares, unverzweigtes Molekül aus β-1-4 verknüpften Glucosemolekülen.
Cellulosemoleküle können mehr als 10’000 Glucosereste enthalten und eine Länge von 6-8 mm erreichen. Sie sind mechanisch stabil, wasserunlöslich und gegenüber chemischer und enzymatischer Hydrolyse sehr widerstandsfähig. Im menschlichen Darmtrakt kann Cellulose nicht abgebaut werden. 

Pflanzliche Zellwände bestehen fast zur Hälfte aus Cellulose, bei Baumwollfasern liegt der Celluloseanteil sogar bei 98%. 

 

Mucopolysaccharide

Die sauren Mucopolysaccharide, auch als Glykosaminglykane bezeichnet, bestehen aus Disaccharideinheiten, welche 1-4-glykosidisch zu linearen Polysacchariden verbunden sind. 

Diese Disaccharideinheiten bestehen aus Glucuronsäure und Aminozuckern, die 1-3-glykosidisch verbunden sind. Diese Einheiten können zudem noch sulfatiert oder acetyliert sein.

Hyaluronsäure 

Abb.4: Hyaluronsäure: Glucuronsäure-β-1-3-N-Acetyl-Glucosamin.

Hyaluronsäure ist ein wichtiger Bestandteil verschiedener Gewebe:

• Bindegewebsgrundsubstanz
• Synovialflüssigkeit
• Glaskörper des Auges
• Haut
• Knorpel

Hyaluronsäure ist in der Lage Wasser bis zum 10’000-fachen des Eigenvolumens gelartig zu fixieren. So enthält der Glaskörper des Auges ca. 1% Hyaluronsäure und 98% Wasser.

Hyaluronidasen können Hyalinsäure rasch spalten, wodurch Fremdsubstanzen sowie Bakterien leicht in das Gewebe eindringen können.

Chondroitinsulfat C 
(Glucuronsäure-N-Acetyl-Sulfo-Galactosamin)
Chondroitinsulfat kommt vorallem vor in Bindegewebe, Knochen und Haut. 

Keratansulfat 
(D-Galactose-N-Acetyl-Glucosamin-6-sulfat)
Keratansulfat spielt eine Rolle als Bestandteil der Kornea und des Knorpels.

 

Proteoglycane

Werden Mucopolysaccharide im Gewebe kovalent über die Aminosäuren Serin oder Threonin an Proteine geknüpft, entstehen Proteoglykane. Sie sind durch einen grossen Glykananteil (=Polysaccharidanteil) von 80-94% und einen kleinen Proteinanteil (6-20%) gekennzeichnet.
Proteoglykane sind am Aufbau der extrazellulären Bindegewebsmatrix beteiligt und besitzen ein hohes Wasserbindungsvermögen. 

Anmerkung: im Gegensatz dazu bestehen Glykoproteine vorwiegend aus Proteinen, wobei der Kohlenhydratanteil in Form von Oligosaccharidketten vorliegt. Glycoproteine findet man vorallem an der Aussenseite von Zellmembranen als "Erkennungsmoleküle".