Выделение и строение абиенана - пектина пихты сибирской (Abies sibirica L.) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат наук Макарова, Елена Николаевна

• Макарова, Елена Николаевна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Макарова, Елена Николаевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Клеточная стенка

1.1.1. Общая характеристика клеточной стенки

1.1.2. Строение клеточной стенки

1.1.3. Структура клеточной стенки

1.1.4. Первая сеть клеточной стенки

1.1.5. Вторая сеть клеточной стенки

1.1.6. Третья сеть клеточной стенки

1.2. Выделение пектинов из растительных клеток

1.3. Выделение связующих гликанов из растительных тканей

1.4. Особенности установления строения пектинов

1.5. Структура пектиновых веществ 3

1.5.1. Линейная область пектиновых полисахаридов

1.5.2. Разветвленные области пектиновых полисахаридов

1.6. Заключение

2.0. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

2.1. Выделение и общая характеристика полисахаридов пихты 41 сибирской (Abies sibirica Ledeb)

2.2. Исследование структуры абиенанов ASW и ASa

2.2.1. Общие принципы изучения строения абиенанов

2.2.2. Общая химическая характеристика

2.2.3. Спектроскопия ЯМР фракции ASw~D2 5

2.2.4. Спектроскопия ЯМР фракции ASa-D0

2.2.5. Частичный кислотный гидролиз абиенанов ASW и ASА

2.2.6. Спектроскопия ЯМР галактуронанов ASw-Нз и ASА-Н3

2.2.7. Спектроскопия ЯМР фрагмента ASa-Hi

2.2.8. Спектроскопия ЯМР фрагмента ASw~Hi

2.2.9. Получение полисахаридов АЗцгБ и А8а-8

2.2.10. Спектроскопия ЯМР полисахарида А Б м-Б

2.2.11. Спектроскопия ЯМР полисахарида АБа-Б

2.2.12. Ферментативный гидролиз фракций А8^-02 и А8а-02

2.2.13. Спектроскопия ЯМР фрагментов А8а-02-Р и А8ц^В2-Р

2.2.14. Ферментативный гидролиз абиенанов АБ^ и А8а

2.2.15. Спектроскопия ЯМР фрагмента А8угГг2

2.2.16. Спектроскопия ЯМР фрагмента А8А-р1

2.2.17. Спектроскопия ЯМР фрагмента А8ц>-Г3-2

2.2.18. Спектроскопия ЯМР фрагмента А8ц^Р3-5

2.2.19. Спектроскопия ЯМР фрагмента А8уг¥]-1

2.2.20. Спектроскопия ЯМР фрагмента А8а-РГ1

2.2.21. Распад по Смиту

2.2.22. Спектроскопия ЯМР фрагмента А8рг^Р8

2.2.23. Спектроскопия ЯМР фрагмента А8а-РР8

2.2.24. Спектроскопия ЯМР фрагментов А8уу-Р8 и А8а-Р8

2.3. О строении абиенана

2.4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

3.0. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Реактивы и материалы

3.2. Экспериментальные условия

3.2.1. Общие экспериментальные условия

3.2.2. Аналитические методы

3.3. Экстракция полисахаридов

3.4. Методы исследования

3.4.1. Ионообменная хроматография абиенана А8\у

3.4.2. Частичный кислотный гидролиз абиенана А8\у

3.4.3. Ионообменная хроматография абиенана А8а

3.4.4. Частичный кислотный гидролиз абиенана А8а

3.4.5. Частичный кислотный гидролиз полисахарида А8а-8

3.4.6. Ферментативный гидролиз фракции А8цг-02

3.4.7. Ферментативный гидролиз фракции А8а-02

3.4.8. Ферментативный гидролиз абиенана А8¡у

3.4.9. Ферментативный гидролиз абиенана АЗ а

3.4.10. Распад по Смиту абиенана АБцг

3.4.11. Распад по Смиту абиенана АБа

3.4.12. Распад по Смиту фрагмента А8ц>-Г]

3.4.13. Распад по Смиту фрагмента АБа-Р/ 127 3.5. Статистический анализ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

БХ - бумажная хроматография

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография

ГЖХ - газожидкостная хроматография

Оа\рА - галактопиранозилуроновая кислота

в1фА - глюкопиранозилуроновая кислота

Ага/ - арабинофураноза

ЯЬар - рамнопираноза

Ху1р - ксилопираноза

Мапр - маннопираноза

в1ср - глюкопираноза

Оа1р - галактопираноза

Мп - среднечисловая молекулярная масса

М\у - средневесовая молекулярная масса

М\у/Мп - степень полидисперсности

ЕЮ - рамногалактуронан

1Ю-1 - рамногалактуронан I

ИХл-П - рамногалактуронан II

Нв - галактопиранозилуронан

Ав - арабиногалактан

ХвА - ксилогалактуронан

ввМ - галактоглюкоманнан

вМ - глюкоманнан

ФГ - ферментативный гидролиз

СМ - степень метиэтерифицирования

СА - степень ацетилирования

ОМе - содержание метилэтерифицированных групп

ОЕАЕ - диэтиламиноэтил целлюлоза

ТФУ - трифторуксусная кислота

м.д. - миллионная доля

HSQC - гетероядерная корреляционная спектроскопия COSY - гомоядерная корреляционная спектроскопия TOC S Y - полная корреляционная спектроскопия

ROESY - двумерная корреляционная гомоядерная спектроскопия ядерного

эффекта Оверхаузера во вращающейся системе координат НМВС - вариант эксперимента HMQC для обнаружения дальних гетероядерных спин-спиновых взаимодействий

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выделение и строение абиенана - пектина пихты сибирской (Abies sibirica L.)»

ВЕДЕНИЕ

Пектины представляют собой сложные гетерополисахариды, относящиеся к классу гликаногалактуронанов - кислых растительных полисахаридов. Они входят в состав межклеточного пространства и первичных клеточных стенок молодых растительных клеток, где выполняют многочисленные жизненно важные функции, участвуя в росте, развитии и защите клеточной стенки, в клеточной адгезии, организации пористости стенки [1]. Несмотря на значительные успехи в области структурных исследований пектиновых полисахаридов, в настоящее время тонкая химическая структура и полифункциональные свойства пектинов остаются на стадии обсуждения. Хотя отдельные структурные элементы пектина достаточно хорошо описаны в литературе и их строение выявлено, знания о взаимосвязях различных структурных элементов друг с другом и с другими полисахаридами ограничены и находятся в стадии прений. Идентификация связей в различных структурных элементах пектиновой макромолекулы приведет к более глубокому всестороннему выяснению структуры пектина и, соответственно, к лучшему пониманию растительной клеточной стенки.

Главными объектами изучения полисахаридного состава хвойных растений являлись составляющие древесины ствола - флоэма и камбий (молодые слои древесины, содержащие живые клетки), заболонь и ядро (содержащие в основном отмершие клетки). Показано, что флоэма и камбий характеризуются высоким содержанием пектиновых веществ (4.4-18 %), в то время как заболонь и ядро - низким (0.5-3.8 %) [2, 3]. В то же время биологические процессы также активно протекают и в запасающих органах хвойных растений, в частности в древесной зелени, где происходит основное накопление метаболитов, в том числе пектинов, расходуемых в течение многолетних циклов на построение вегетативной массы растения [4]. Известно, что молодые побеги содержат гораздо больше уроновых кислот, чем старая древесина ствола. Пектиновые полисахариды обнаружены в

древесной зелени Picea obovata, Larix sibirica, Abies sibirica, Pinus sibirica [5].

Однако, к настоящему времени исследования пектиновых полисахаридов древесины и запасающих органов хвойных растений ограничиваются изучением моносахаридного состава [2-5].

Пихта сибирская Abies sibirica Ledeb. - крупное вечнозеленое хвойное дерево, является одной из главных лесообразующих пород таежной зоны европейской части России, Западной и Восточной Сибири. Возможность круглогодичного использования и достаточная обеспеченность сырьевой базой делает древесную зелень пихты перспективным сырьевым ресурсом для получения биологически активных полисахаридов. Эффективное использование древесной зелени пихты затрудняется недостатком сведений о динамике накопления, составе и строении водорастворимых полисахаридов.

Цель работы; Установление структуры абиенана - пектина древесной зелени A sibirica.

Задачи исследования: 1. Выделение, общая химическая характеристика, анализ динамики накопления и характера изменения моносахаридного состава пектиновых полисахаридов и связующих гликанов древесной зелени A. sibirica в течение года; 2. Установление общих закономерностей и особенностей строения углеводных цепей пектиновых полисахаридов древесной зелени с помощью методов химии углеводов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Изучена годичная динамика накопления и характер изменения моносахаридного состава полисахаридов древесной зелени пихты сибирской. Оптимальным временем сбора для выделения пектиновых полисахаридов является осенний период, связующих гликанов - зимне-весенний период.

2. Макромолекула абиенана состоит из линейной области, представленной участками частично метилэтерифицированного а-1,4-0-галактопиранозилуронана, и разветвленной области, представленной участками частично 2-О- и/или З-О-ацетилированного рамногалактуронана I.

3. Боковые углеводные цепи RG-I образованы, главным образом,

фрагментами высокоразветвленного 1,5-а-Ь-арабинана и AG-II, а также фрагментами AG-I (минорный компонент). Точками разветвления углеводных цепей AG-II являются остатки 1,3,6-Р-0-галактопиранозы, AG-I - 1,4,6-Р-0-галактопиранозы. Точками разветвления углеводных цепей 1,5-а-Ь-арабинана являются остатки 1,2,5-, 1,3,5- и 1,2,3,5-а-Ь-арабинофуранозы. Остатки T-a-L-арабинофуранозы и T-ß-D-галактопиранозы находятся на ^восстанавливающих концах боковых цепей. Особенностью данного полисахарида является наличие остатков T-ß-L-Araf, находящихся на невосстанавливающих концах боковых цепей 1,5-а-Ь-арабинана.

Научная новизна. Впервые изучена годичная динамика накопления и характер изменения моносахаридного состава пектинов и связующих гликанов древесной зелени А. sibirica. Впервые установлены структурные элементы пектина древесной зелени А. sibirica и показано, что линейная область главной углеводной цепи представлена участками частично метилэтерифицированного 1,4-а-0-галактопиранозилуронана, а

разветвленная область участками частично 2-О- и/или З-О-ацетилированного RG-I. Боковые цепи RG-I образованы фрагментами высокоразветвленного 1,5-а-Ь-арабинана, AG типа I и AG типа II.

Практическая и теоретическая значимость. Показано, что многотоннажный отход деревообрабатывающей промышленности -древесная зелень А. sibirica, является потенциальным источником отечественного пектина, который может быть использован в составе функциональных продуктов.

На примере А. sibirica разработан и запатентован эффективный способ получения пектиновых полисахаридов и связующих гликанов из древесной зелени хвойных растений. Данные о сезонных изменениях состава и содержания полисахаридов древесной зелени А. sibirica могут быть использованы при оценке качества и определении сроков заготовки древесной зелени, а также положены в основу разработки новых технологий комплексного использования данного сырья.

Результаты структурного исследования абиенана расширяют возможности для направленного изучения зависимости физиологической и биологической активностей от особенностей структуры макромолекулы. Исследование структуры полисахаридов древесной зелени пихты сибирской позволит расширить знания о структурных особенностях растительных полисахаридов. Данные о химическом строении абиенана могут быть использованы для выявления особенностей строения пектиновых полисахаридов других хвойных растений.

Данные по биологической и физиологической активностям указывают на перспективность использования древесной зелени пихты как источника биологически активных веществ, обладающих ростстимулирующим и иммуномодулирующим действием.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на VII международной научной конференции «Севергеоэкотех» (Ухта, 2006), IV Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Сыктывкар, 2006), научной конференции «Химия растительных веществ и органический синтез» (Сыктывкар, 2009), Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы химии природных соединений» (Ташкент, 2010), конференции «Химия и переработка биомассы леса» (Санкт-Петербург, 2010), Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2010» (Москва, 2010), Всероссийской молодёжной научной конференции «Химия и технология новых веществ и материалов» (Сыктывкар, 2011), VII Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Сыктывкар, 2011), конференции "Фундаментальная гликобиология" (Казань, 2012), VIII Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Калининград, 2013) II Всероссийской конференции «Фундаментальная гликобиология» (Саратов, 2014).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ: пять статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, один

патент и 10 тезисов.

Личный вклад автора. Выполнен анализ литературы по теме исследования, проведено планирование экспериментов, получена основная часть результатов, проведена интерпретация и систематизация полученных результатов, написаны статьи и подготовлены доклады на конференциях. На защиту вынесены только те положения и результаты экспериментов, в получении которых роль автора была определяющей.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 147 страницах, содержит 27 таблиц и 27 рисунков. Работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 159 источников, в том числе 119 на английском языке.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института химии Коми НЦ УрО РАН (№ ГР 01201255402); при финансовой поддержке Программы ОХНМ РАН № 7, проект 12-Т-3-1018; Программы фундаментальных исследований, выполняемых УрО РАН совместно с организациями СО РАН, проект № 12-С-3-1007; Программы Президиума РАН № 9, проект №12-П-3-1024.

Глава 1. Современные представления о пектиновых полисахаридах (обзор литературы)

Клеточные стенки растений состоят из различных полимеров, которые включают, главным образом, целлюлозу, связующие гликаны (гемицеллюлозы), пектины и структурные белки. Пектиновые вещества присутствуют практически во всех высших наземных растениях, в ряде морских и пресноводных трав и отличаются большим структурным разнообразием [1]. Составляющими структурными компонентами пектинов из различных растительных материалов являются линейный галактуронан и/или рамногалактуронан, а также рамногалактуронан-1, рамногалактуронан-П, арабиногалактан-1, арабиногалактан-П, ксилогалактуронан и апиогалактуронан, что позволяет рассматривать пектиновые вещества как группу чрезвычайно сложных и структурно диверсифицированных полисахаридов клеточной стенки [1].

Несмотря на значительные успехи в области структурных исследований пектиновых полисахаридов, структурные особенности этих биоактивных макромолекул остаются на сегодняшний день спорными. Это, отчасти, обусловлено их высокой молекулярной массой, нерегулярным характером построения углеводных цепей и отсутствием повторяющихся единиц, а также отсутствием методов извлечения нативного пектина, не вызывающих его деструкции, и неспособностью существующих аналитических методов проводить структурные исследования пектинов в клеточной стенке напрямую.

Сырьем для промышленного получения пектинов служат выжимки плодов и корочки цитрусовых: грейпфрутов, лимонов, апельсинов, мандаринов (содержание пектинов в свежей корочке цитрусовых ~ 4-6%, в сухой ~ 9-30%), яблочные выжимки (5-15%), жом сахарной свеклы (14-25%), корзинки подсолнечника (18%) [6-8].

Климатические условия России не позволяют заготовить такое сырье в

количестве достаточном, чтобы покрыть потребности в качественном пектине. В этой связи актуальным является поиск сырья и технологии для получения отечественного пектина хорошего качества.

В настоящее время особое значение приобретает задача более полного использования местных растительных ресурсов. Лес в России является одним из основных природоформирующих факторов и позволяет получать различные виды полезной продукции. Комплексное использование лесных ресурсов предусматривает использование всей биомассы дерева, переработку древесных отходов, образующихся в процессе заготовки древесины и переработки ее на лесозаготовительных предприятиях. При лесоразработках вершинные ветки, сучья и кора практически не используются. Из коры различных хвойных пород деревьев выделены пектины, которые не имеют постороннего вкуса и запаха, обладают хорошими органолептическими показателями, необходимыми для применения пектина в пищевой промышленности [9-12].

При рассмотрении разрезов ствола дерева можно различить следующие основные его части: кору, камбий, древесину и сердцевину (рис. 1).

Строение ствола

3 - камбий

4 • внутренняя кора(луб)

5 • внешняя кора

Рис. 1. Строение ствола

Кора, защищающая дерево от механических повреждений, состоит из

двух слоев - наружного (корки) и внутреннего (луба). Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни. Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тонкий кольцевой слой живых клеток -камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба, а к центру дерева - в значительно большом объеме, клетки древесины. Толстый слой древесины, находящийся за камбием, состоит из ряда тонких концентрических слоев; наружная часть их называется заболонью и внутренняя часть - ядром [13].

Работы по исследованию структуры пектиновых полисахаридов древесины ограничиваются изучением моносахаридного состава. Имеются исследования моносахаридного состава и содержания водорастворимых полисахаридов в заболони и ядровой древесине Abies balsamea, Abies sibirica, Larix sibirica, Larix lariciana, Larix decidua, Pinus banksiana, Pinus resinosa, Pinus silvestris, Picea abies. Наибольшее количество пектиновых полисахаридов найдено в древесине Abies balsamea и Abies sibirica [14]. Согласно моносахаридному составу можно предположить, что главными нецеллюлозными полисахаридами заболони и ядровой древесины большинства деревьев являются галактоглюкоманнаны. Ядровая древесина L. lariciana, L. decidua, P. banksiana, P. resinosa содержит значительное количество кислых арабиногалактанов. Thuja occidentalis содержит главным образом, арабиногалактаны и пектины [14].

Исследован моносахаридный состав и содержание водорастворимых полисахаридов во флоэме, камбии, заболони и ядровой древесине клена ложноплатанового Acer pseudoplatanus, березы плосколистной Betula platyphylla, ясеня обыкновенного Fraxinus elatior, сосны желтой Pinus ponderosa [2, 3]. Показано, что флоэма и камбий характеризуются высоким содержанием пектиновых веществ (4.4 -18%), в то время как заболонь и ядро - низким (0.5-3.8%). Главными компонентами углеводной цепи пектинов, выделенных из флоэмы, заболони и ядровой древесины Pinus ponderosa, являются остатки галактуроновой кислоты (62-68%), арабинозы (10-18%),

галактозы (~7%) и глюкозы (11-13%). Содержание остатков арабинозы (22%) и галактозы (23%) в пектинах, выделенных из клеток камбия, выше, чем в других составных частях дерева, а содержание остатков галактуроновой кислоты ниже (38%) [2, 3].

Пектиновые полисахариды также были ранее выделены из коры пихты миловидной Abies amabilis с выходом 2.0%. Установлено, что в состав углеводной цепи полисахаридов коры пихты A. amabilis входят остатки D-галактуроновой кислоты, D-галактозы, L-арабинозы в соотношении 85:4:11, а также следы рамнозы [15].

Пектиновые полисахариды обнаружены в древесной зелени ели сибирской Picea obovata, лиственницы сибирской L. sibirica, пихты сибирской А. sibirica и сосны сибирской Pinus sibirica. Методом бумажной хроматографии показано, что преобладающими нейтральными компонентами углеводной цепи выделенных пектинов, являются остатки арабинозы и галактозы, а остатки ксилозы, глюкозы и рамнозы присутствуют в следовых количествах. Содержание остатков уроновых кислот для фракции экстрагируемой водным раствором соляной кислоты составило для Р. obovata 26%, А. sibirica 59%, Р. sibirica 28% и для L. sibirica 30%. Таким образом, можно предположить, что наибольшее количество пектиновых полисахаридов содержится в древесной зелени А sibirica [5].

В вышеуказанной работе было проведено исследование влияния полисахаридов, выделенных из древесной зелени пихты А. sibirica, на связывание атерогенных липопротеидов сыворотки крови человека и влияние на фагоцитарную активность нейтрофильных гранулоцитов периферической крови человека in vitro. Полученные данные указывают на перспективность использования древесной зелени пихты как источника биологически активных веществ, обладающих иммуномодулирующим действием [5].

Изучена динамика накопления и расходования углеводов в хвое ели сибирской в зависимости от экологических факторов в формирующейся и в разновозрастной хвое ели [4, 16]. Выявлено, что концентрация

водорастворимых полисахаридов в хвое текущей вегетации составляет 0.5%. В двух-трехлетней хвое их содержание незначительно меньше. В хвое более старших лет количество водорастворимых полисахаридов выше и изменяется в пределах 0.62 - 0.78%.

Кроме того, известны работы по структурному исследованию полисахаридов родственных пектинам - кислых арабиногалактанов древесины лиственницы L. sibirica, L. lariciana, L. decidua, L. occidentalis, ели Р. abies, Р. glauca, Р. rubens и сосны Р. banksiana, Р. resinosa, Р. silvestris, Р. taeda [17-25].

Было установлено, что выход водоэкстрагируемых полисахаридов ядровой древесины Р. abies и Р. sylvestris составил ~ 0.5% и 0.8% сухого вещества, соответственно, в то время как L. sibirica содержала ~ 15%. Выделенные полисахариды Р. abies включали ~ 45% арабиногалактана, 45-50% галактоглюкоманнана и 5-10% других полисахаридов, в то время как Р. sylvestris содержала ~ 80% AG, 10% GGM и меньше чем 10% других полисахаридов. Полисахариды L. sibirica на 97% были представлены AG [18].

Среднее соотношение Gal:Ara:GlcA в водорастворимых AG ядровой древесины Р. abies составило ~ 4.3:1:1, Р. sylvestris 4.5:1:0.2, L. sibirica 6.7:1:0.1. Таким образом, структура AG из древесины Р. abies, Р. sylvestris и L. sibirica несколько отличалась между собой. В AG из ядровой древесины Р. abies и Р. sylvestris содержание остатков арабинозы и глюкуроновой кислоты, образующих боковые углеводные цепи, выше, в сравнении L. sibirica [18]. Содержание остатков глюкуроновой кислоты было выше в древесине Р. abies, в сравнении с Р. sylvestris. Арабиногалактан Р. sylvestris содержал большее количество боковых цепей, с более чем двумя моносахаридными остатками, чем Р. abies [18]. Согласно структурному анализу в AG вышеуказанной древесины присутствуют остатки терминальной ß-D-Gal/?, ß-1,3-, ß-1,6-, ß-l,3,6-cBfl3aHHofi D-Galp и терминальной a-L-Ara^ 1,3-связанной a-L-Araf[\l, 18].

1.1. Клеточная стенка

1.1.1. Общая характеристика клеточной стенки

Стенка растительной клетки представляет собой сложный внеклеточный матрикс, окружающий каждую клетку. Это — тонко организованный сложный комплекс многих разнообразных полисахаридов, белков и ароматических веществ [26]. Растительная клеточная стенка сложная многокомпонентная система, состав которой может меняться в ходе клеточного цикла, роста и развития. Клеточная стенка растений - динамичная система, где происходит скоординированный ряд биохимических процессов, включая биосинтез, изменения и деградацию макромолекулярных компонентов. Например, в ней протекают такие разнообразные процессы, как деполимеризация полигалактуронана, отщепление боковых цепей полисахаридов, деметилэтерефикация пектинов, уменьшение молекулярной массы связующих гликанов [26].

Клеточная стенка составляет весьма значительную часть растительного организма: ее содержание достигает 80-90% сухой массы. Объем клеточной стенки в растущих клетках с тонкой клеточной стенкой составляет до 10% объема клетки, а в сформированных тканях - до 90%. Она придает клеткам механическую прочность, защищает их содержимое от повреждений и избыточной потери воды, поддерживает форму клеток и их размер, а также препятствует разрыву клеток в гипотонической среде [26].

1.1.2. Строение клеточной стенки

Клеточная стенка, формирующаяся во время деления клеток и их роста путем растяжения, называется первичной. После прекращения роста клетки на первичную клеточную стенку изнутри откладываются новые слои, и образуется прочная вторичная клеточная стенка. Вполне сформировавшаяся клеточная оболочка включает первичную Р и вторичную 8 стенки. Вторичная оболочка в свою очередь делится на три слоя: внешний - 81, центральный -

S2, внутренний - S3 (рис. 2) [31].

% «г я, Р Н

Рис. 2. а — поперечный разрез; б — модель строения оболочки: М — межклеточное вещество: Р — первичная стенка; 8 — вторичная стенка; Б] — внешний слой; 8г — центральный слой; 8з — внутренний слой.

Между соседними клетками находится межклеточное вещество (рис. 2). Первичные оболочки соседних клеток вместе с межклеточным веществом называют срединной пластинкой, либо сложной срединной пластинкой [27].

Полисахариды клеточной стенки подразделяют на три класса: 1) целлюлоза; 2) связующие гликаны; 3) пектиновые вещества.

В целом, на долю связующих гликанов и пектиновых веществ приходится 50-60% сухого веса первичной оболочки, содержание целлюлозы не превышает 30%, лигнин, как правило, отсутствует [27-29]. В соответствие с механической функцией строение и химический состав вторичной оболочки сильно отличается от первичной. В ней значительно меньше воды и преобладают плотно сомкнутые микрофибриллы целлюлозы (40-50%), в первичной оболочке - они расположены рыхло. Много во вторичных оболочках и лигнина - 25-30%, он придаёт оболочкам дополнительную жёсткость и прочность; связующие гликаны составлют 20-30% и практически нет пектиновых веществ. Высокое содержание микрофибрилл обуславливает высокую прочность вторичной оболочки, которая несет основные механические функции растения [27-29].

Например, в ели обыкновенной (Pices abies) первичная стенка

составляет ~ 3% клеточной стенки, в то время как слой S1 составляет около ~ 10%, S2 ~ 80%, а слой S3 ~ 4% [29].

В среднем можно принять, что в древесине хвойных пород содержится (48-56)% целлюлозы, (26-30)% лигнина, (23-26)% гемицеллюлоз содержащих (10—12)% пентозанов и около 13% гексозанов. Известно, что наибольшее количество целлюлозы содержится в древесине ствола, в то время как в древесной зелени ее почти в три раза меньше. Например, содержание целлюлозы в хвое сосны в течении вегетации колеблется от 15.7 до 22%. Содержание лигнина в хвое сосны, кедра и пихты варьирует от 19.1 до 25.1% [27, 28, 32].

1.1.3. Структура клеточной стенки

По современным представлениям клеточная стенка высших растений представляет собой сложную многокомпонентную систему, основу которой составляют три переплетенные, но относительно независимые сети полимеров: 1) Основная сеть, образующая каркас клеточной стенки, построена из линейных микрофибрилл целлюлозы и соединяющих их связующих гликанов, также имеется гипотеза, что связующие гликаны служат не для соединения, а для разделения микрофибрилл; 2) гелеобразная сеть пектинов, соединенных ионными кальциевыми мостиками; 3) сеть структурных белков, ковалентно связанных друг с другом и, возможно с другими компонентами клеточной стенки [26, 29, 30].

Предположения об относительной независимости трех сетей полимеров основываются на возможности их разделения при различной экстракции, хотя ранее считалось что полимеры матрикса ковалентно связаны между собой [26].

1.1.4. Первая сеть клеточной стенки

Целлюлоза является основным строительным компонентом клеточной стенки высших растений и играет роль механического каркаса. Она

обуславливает механическую прочность и эластичность растительных тканей, ее содержание в клеточных стенках высших растений варьирует в пределах 32-56 % общей массы. Целлюлоза представляет собой высокомолекулярный линейный полисахарид, построенный из Р-Э-глюкопиранозных остатков, соединенных 1,4-гликозидными связями. Степень полимеризации молекул целлюлозы составляет порядка 10000, и варьирует в пределах 300 - 15000. Надмолекулярная организация целлюлозы характеризуется наличием кристаллических и аморфных участков агрегации макромолекул, объединяющихся в фибриллы [26-33].

Связующие гликаны (связывают между собой микрофибриллы целлюлозы) - класс полисахаридов, которые могут образовывать водородные связи с микрофибриллами целлюлозы. Они имеют достаточную длину углеводных цепей, чтобы одновременно связываться с несколькими микрофибриллами целлюлозы, при этом образуется сеть углеводных полимеров клеточной стенки. В отличие от целлюлозы связующие гликаны имеют, за редким исключением, разветвленную структуру, что способствует их «сшивочной» функции в клеточной стенке. Главная функция целлюлозы и связующих гликанов - формирование основной структурной сети клеточной стенки [26-31, 34].

Связующими гликанами называют группу полисахаридов, образующих клеточные стенки растений, которые можно экстрагировать водными растворами щелочей. Подобно целлюлозе они придают прочность растениям, выполняя механическую роль. Помимо структурной функции связующие гликаны, возможно, выполняют и функцию запасных соединений [27-31]. Они включают в себя ксилоглюканы, ксиланы, глюкоманнаны и галактоглюкоманнаны. Их состав и структура подробно обсуждены в ЕЬпг^егоуа с соавт. [35].

Для древесины хвойных пород характерным является присутствие значительных количеств (до 12 %) маннанов. В наибольшем количестве в мягких породах (ель, кедр) содержатся глюкоманнаны, в твердых (сосна,

лиственница, пихта) — галактоглюкоманнаны. Галактоглюкоманнаны - это разветвленные полисахариды, главные цепи которых построены из остатков 1,4-0-маннопиранозы и 1,4-О-глюкопиранозы. В качестве боковых ответвлений присутствуют остатки 1,6-а-0-галактопиранозы [28].

Известно, что в древесине хвойных растений содержится как водорастворимый, так и щелочерастворимый галактоглюкоманнан [28]. Например, из древесины норвежской ели экстракцией горячей водой выделены глюкоманнаны с соотношением манноза/глюкоза (3.5-4.1):1 [28]. Вся сеть микрофибрилл целлюлозы и связующих их гликанов погружена в матрикс из пектиновых веществ [26].

1.1.5. Вторая сеть клеточной стенки

Пектиновые полисахариды играют важную роль в клеточном делении и росте молодых клеток. Все клеточные стенки на ранней стадии развития почти нацело состоят из пектиновых веществ и углеводов, а по мере старения древеснеют в результате накопления лигнина, что делает их более гидрофобными. В зрелой древесине межклеточное вещество и первичная оболочка сильно лигнифицированы. Следовательно, пектиновые вещества играют очень важную роль в процессах, протекающих в клетке при ее формировании [36, 37]. Пектиновые вещества традиционно считались компонентами срединной пластинки и первичной клеточной стенки, однако недавно, обнаружены и во вторичных клеточных стенках [26].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Макарова, Елена Николаевна, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Оводов Ю. С. Полисахариды цветковых растений: структура и физиологическая активность // Биоорган, химия. 1998. Т. 24. С. 483-501.

2. Thornber J. Р, Northcote D. Н. Changes in the Chemical Composition of a Cambial Cell during its Differentiation into Xylem and Phloem Tissue in Trees.

1. Main components // Biochem. J. 1961a. Vol. 81. P. 449-455.

3. Thornber J. P, Northcote, D. H. Changes in the Chemical Composition of a Cambial Cell during its Differentiation into Xylem and Phloem Tissue in Trees.

2. Carbonydrate constituents of each main component // Biochem. J. 1961b. Vol. 81. P. 455-464.

4. Робакидзе E. А, Бобкова К. С. Накопление углеводов в разновозрастной хвое ели сибирской // Физиология растений. 2003. № 4. С. 1-8.

5. Оводова Р. Г, Кушникова Е. А, Попов С. В, Бушнева О. А. Проблемы химии древесины и лесохимии // Тр. Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, 1997. С. 15-21.

6. Prabasari I, Pettolino F, Liao M. L, Bacic A. Pectic polysaccharides from mature orange (Citrus sinensis) fruit albedo cell walls: Sequential extraction and chemical characterization // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 84. P. 484-494.

7. Pilgrim, G. W, Walter, R. H, Oakenfull. Jams, Jellies and Preserves. In R. H. Walter // The Chemistry and Technology of Pectin. San Diego: Academic Press Inc., 1991. P. 23-50.

8. Минзанова С. T, Миронов В. Ф, Коновалов А. И, Выштакалюк А. Б, Цепаева О. В, Миндубаев А. 3, Миронова JI. Г, Зобов В. В. Пектины из нетрадиционных источников: технология, структура, свойства и биологическая активность. Казань, Изд-во «Печать-Сервис-XXI век», 2011. 224 с.

9. Ушанова В. М, Батура Н. Г, Воробьева 3. К. Изучение влияния функциональных групп пектинов из коры хвойных пород деревьев на их студнеобразующие свойства // Хвойные бореальной зоны. 2008. №3-4, С.

362-364.

10. Дадашев М. Н. Перспективы производства и применения пектиновых веществ // Хранение и переработка сельхозсырья. 2000. № 9. С. 46-50.

11. Донченко JI. В. Технология пектина и пектинопродуктов. М.: ДеЛи, 2000. 255 с.

12. Дубители, пектиновые вещества и пищевые красители в коре сосны / Институт леса и древесины им. В.Н. Сукачева Сибирского отделения АН СССР. Лесные растительные ресурсы Сибири : методич. разработки. Красноярск, 1975. 16 с.

13. Никитин В. М., Оболенская А. В., Щеголев В. П. Химия древесины и целлюлозы. М.: Лесная промышленность, 1978. 368 с.

14. Willfor S., Sundberg, A., Hemming, J., Holmbom, В. Polysaccharides in some industrially important softwood species // Wood Sci. and Technol. 2005. Vol. 39. P. 245-258.

15. Bhattacharjee S. S., Timell Т. E. A study of the pectin present in the bark of Amabilis fir (Abies Amabilis) II Can. J. Chem. 1965. Vol. 43. P. 9.

16. Робакидзе E. А., Патов А. И. Качественный и количественный состав углеводов в формирующейся хвое ели сибирской // Физиология растений. 2000. № 2. С. 248-254.

17. Willfor S., Sjoholm R., Laine С., Holmbom В. Structural features of water-soluble arabinogalactans from Norway spruce and Scots pine heartwood // Wood Sci. and Technol. 2002. Vol. 36. P. 101-110.

18. Willfor S., Holmbom B. Isolation and characterisation of water-soluble polysaccharides from Norway spruce and Scots pine // Wood Sci. and Technol. 2004. Vol. 38. P. 173-179.

19. Sundberg К. E., Sundberg A. C., Thornton J. W., Holmbom B. R. Pectic acids in the production of wood-containing paper // Tappi J. 1998. Vol. 81. P. 131136.

20. Orsa F., Holmbom В., Thornton J. Dissolution and dispersion of spruce wood components into hot water // Wood Sci. Technol. 1997. Vol. 31. P. 279-290.

21. Pranovich A. V, Sundberg К. E, Holmbom B. R. Chemical changes in thermomechanical pulp at alkaline conditions // Wood Chem. Technol. 2003. Vol. 23. P. 87-110.

22. Holmbom B, Sundberg A. Dissolved and colloidal substances accumulating in papermaking process waters // Wochenbl Papierfabr. 2003. Vol. 21. P. 1305-1311.

23. Медведева E. H, Федорова Т. E, Ванина А. С, Рохин А. В, Еськова JI. А, Бабкин В. А. // Химия раст. сырья. 2006. № 1. С. 25-32.

24. Ponder G. R, Richards G. N. Arabinogalactan from Western larch, Part I; effect of uronic acid groups on size exclusion chromatography // Carbohydr. Chem. 1997. Vol. 16. P. 181-193.

25. Odonmazig P, Ebringerova A, Machova E, Alfoldi J. Structural and molecular properties of the arabinogalactan isolated from Mongolian larchwood (Larix dahurica L.) // Carbohydr. Res. 1994. Vol. 254. P. 317-324.

26. Горшкова Т. А. Растительная клеточная стенка как динамичная система / Т. А. Горшкова. М.: Наука, 2007. 426 с.

27. Фенгел Д, Вегенер Г. Древесина. Химия, ультраструктура, реакции. Пер. с англ. М.: Лесная промышленность, 1988. 512 с.

28. Дудкин М. С, Громов В. С, Ведерников Н. А, Каткевич Р. Г, Черно Н. К. Гемицеллюлозы. Рига: Зинатне, 1991. 488 с.

29. Gibson L. J. The hierarchical structure and mechanics of plant materials // J. R. Soc. Interface. 2012. Vol. 9. P. 2749-2766.

30. Fangel J. U, Ulvskov P, Knox J. P, Mikkelsen M. D, Harholt J, Popper Z. A, Willats W. G. T. Cell wall evolution and diversity // Front Plant Sci. 2012. Vol. 3.P. 152.

31. Богомолов Б. Д. Химия древесины и основы химии высокомолекулярных соединений. М.: Лесная промышленность, 1973.

32. Левин Э. Д, Репях С.М. Переработка древесной зелени. - М.: Лесн. Пром-сть, 1984. - 120 с.

33. Somerville С. Cellulose synthesis in higher plants // Annu. Rev. Cell Dev.

Biol. 2006. Vol. 22. P. 53-78.

34. Scheller H. V, Ulvskov P. Hemicelluloses // Annu. Rev. of Plant Biol. 2010. Vol. 61. P. 263-289.

35. Ebringerova A., Hromadkova Z., Heinze T. Hemicellulose // Adv. Polym. Sci. 2005. Vol. 186. P. 1-67.

36. Willats W. G. Т., McCartney L., Mackie W., Knox J. P. Pectin: cell biology and prospects for functional analysis // Plant Mol. Biol. 2001. Vol. 47. P. 9-27.

37. Mohnen D. Biosynthesis of pectins // In G. B. Seymour, & J. P. Knox. Pectins and their manipulation. Oxford: Blackwell Publishing, Ltd. 2002. P. 52-98.

38. Оводов Ю. С. Современные представления о пектиновых веществах // Биоорган, химия. 2009. №3. С. 293-310.

39. Atmodjo, М. А., Нао, Z., & Mohnen, D. Evolving Views of Pectin Biosynthesis // Annu. Rev. Plant Biol. 2013. Vol. 64. P. 747-779.

40. Оболенская А. В., Ельницкая 3. П., Леонович А. А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы: учеб. пособие для вузов по спец. "Хим.-мех. технология древесины и древес, материалов. М.: Экология, 1991.

41. Кочетков Н. К., Бочков А. Ф., Дмитриев Б. А., Усов А. И., Чижов О. С, Шибаев В. Н. Химия углеводов. М.: Химия, 1967. 672 с.

42. Оводов Ю. С. Избранные главы биоорганической химии. Сыктывкар: СГУ, 1998. 222 с.

43. Zykwinska A., Rondeau-Mouro С., Gamier С., Thibault J. F., Ralet M. С. Alkaline extractability of pectic arabinan and galactan and their mobility in sugar beet and potato cell walls // Carbohydr. Polym. 2006. Vol 65. P. 510520.

44. Речкина E. А., Губаненко Г. А., Рубчевская Л. П. Выделения пектиновых веществ из древесной зелени сосны обыкновенной // Химия раст. сырья. 2010. №4. С. 189-190.

45. Иванова Н. В., Оводова Р. Г., Бабкин В. А. Общая характеристика

полисахаридов коры лиственницы // Химия раст. сырья. 2006. № 1. С. 1520.

46. Ефремов А. А, Кондратюк Т. А. Выделение пектина из нетрадиционного растительного сырья и применение его в кондитерском производстве // Химия раст. сырья. 2008. № 4. С. 171-176.

47. Parenicova L, Benen J. A, Kester Н. С. Visser J. pgaA and pgaB encode two constitutively expressed endopolygalacturonases of Aspergillus niger. Biochem. J. 2000. Vol. 345. P. 637-644.

48. Schols H. A, Gereads С. C. J. M, Searle-van Leeuwen M. F, Kormelink F. J. M, Voragen A. G. J. Rhamnogalacturonase: a novel enzyme that degrades the hairy regions of pectins // Carbohydr. Res. 1990a. Vol. 206. P. 105-115.

49. Renard С. M. G. C, Thibault J. -F, Voragen A. G. J, Pilnik W. Studies on apple protopectin. V: Structural studies on enzymatically extracted pectins // Carbohydr. Polym. 1991. Vol. 16. P. 137-154.

50. Daas P. J. H, Meyer-Hansen K, Schols H. A, de Ruiter G. A, Voragen A. G. J. Investigation of the non-esterified galacturonic acid distribution in pectin with endopolygalacturonase // Carbohydr. Res. 1999. Vol. 318. P. 135-145.

51. Voragen A. G. J, Schols H. A, Gruppen H. (1993) Structural studies of plant cell-wall polysaccharides using enzymes. In F Meuser, DJ Manners, W Siebel, eds, The Proceedings of the International Symposium on Plant Polymeric Carbohydrates, Berlin, July 1-3 1992. The Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, P. 1-15.

52. Azadi P, O'Neill M. A, Bergmann C, Darvill A. G, Albersheim P. The backbone of the pectic polysaccharide rhamnogalacturonan I is cleaved by an endohydrolase and an endolyase // Glycobiology. 1995. Vol. 5. P. 783-789.

53. Mutter M, Renard С. M. G. C, Beldman G, Schols H. A, Voragen A. G. J. Mode of action of RG-hydrolase and RG-lyase toward rhamnogalacturonan oligomers. Characterization of degradation products using RG-rhamnohydrolase and RG-galacturonohydrolase // Carbohydr. Res. 1998c. Vol. 311. P. 155-164.

54. Searle-van Leeuwen M. J. F., Vincken J. P., Schipper D., Voragen A. G. J., Beldman G. Acetyl esterases of Aspergillus niger: Purification and mode of action on pectins. In J. Visser, & A. G. J. Voragen. Pectins and Pectinases. Amsterdam: Elsevier Science. 1996. P. 793-798.

55. Kauppinen S., Christgau S., Kofod L. V., Halkier Т., Dorreich K., Dalboge H. Molecular Cloning and Characterization of a Rhamnogalacturonan Acetylesterase from Aspergillus aculeatus // J. Biol. Chem. 1995. Vol. 270. P. 27172-27178.

56. van der Vlugt-Bergmans C. J. В., Meeuwsen P. J. A., Voragen A. G. J., van Ooyen A. J. J. Endo-Xylogalacturonan Hydrolase, a Novel Pectinolytic Enzyme // Appl. Environ. Microb. 2000. Vol. 66. P. 36-41.

57. Шашков А. С., Чижов О. С. Спектроскопия 13С-ЯМР в химии углеводов и родственных соединений // Биоорган, химия. 1976. № 4. С. 437-497.

58. Браун Д., Флойд Ф., Сейнзбери М. Спектроскопия органических веществ. М. "Мир", 1992.

59. Дероум Э. Современные методы ЯМР для химических исследований. М., "Мир", 1992.

60. Арифходжаев А. О. Галактаны и галактансодержащие полисахариды высших растений // Химия природных соединений. 2000. № 3. С. 185-197.

61. Ridley В. L., O'Neill М. A., Mohnen D. A. Pectins: structure, biosynthesis, and oligogalacturonide-related signaling // Phytochemistry. 2001. Vol. 57(6). P. 929-967.

62. Round A. N., Rigby N. M., MacDougal A. J., Morris V. J. A new view of pectin structure revealed by acid hydrolysis and atomic force microscopy // Carbohydr. Res. 2010. Vol. 345. P. 487-497.

63. Mohnen D. Pectin structure and biosynthesis // Curr Opin. Plant. Biol. 2008. Vol. 11. P. 266-277.

64. Liepman A. H., Wightman R., Geshi N., Turner S. R., Scheller H. V. Arabidopsis: a powerful model system for plant cell wall research // Plant J. 2010. Vol. 61. P. 1107-1121.

65. Verhertbruggen Y, Knox J. P. Pectic polysaccharides and expanding cell walls. In: Verbelen JP, Vissenberg K (eds) // Plant cell monographs. 2007. Vol. 6. P. 139-158.

66. Scheller H. V, Jensen J. K, Sorensen S. O, Harholt J, Geshi N. Biosynthesis of pectin // Physiol. Plant. 2007. Vol. 129. P. 283-295.

67. Caffall K. H, Mohnen D. The structure, function, and biosynthesis of plant cell wall pectic polysaccharides // Carbohydr. Res. 2009. Vol. 344. P. 18791900.

68. Harholt J, Suttangkakul A, Scheller H. V. Biosynthesis of pectin // Plant Physiol, 2010. Vol. 153. P. 384-395.

69. Braconnot H. Recherches sur un nouvel Acide universellement répadu dans tous les végétaux // Ann. chim. phy. 1825. Vol. 28. P. 173-178.

70. Vincken J. P, Schols H. A, Oomen R. J. F. J, Beldman G, Visser R. G. F, Voragen A. G. J. Pectin the hairy thing: evidence that homogalacturonan is a side chain of rhamnogalacturonan I. In A. G. J. Voragen, H. A. Schols, R. G. F. Visser. Advances in pectin and pectinase research. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. 2003a. P. 47-60.

71. Vincken J. P, Schols H. A, Oomen R. J. F. J, McCann M. C, Ulvskov P, Voragen A. G. J, Visser, R. G. F. If homogalacturonan Were a side chain of rhamnogalacturonan I. Implications for cell wall architecture // Plant Physiol. 2003b. Vol. 132. P. 1781-1789.

72. Schols H. A, Voragen A. G. J. Complex pectins: structure elucidation using enzymes // Pectins and Pectinases / Eds. Visser J, Voragen A.G.J, Vol. V.: Elsevier Science 1996. P. 3-19.

73. Yapo B. M. Pectic substances: From simple pectic polysaccharides to complex pectins—A new hypothetical model // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 86. P. 373-385.

74. Voragen A. G. J, Coenen G. J, Verhoef R. P, Schols H. A. Pectin, a versatile polysaccharide present in plant cell walls // Struct. Chem. 2009. Vol. 20. P. 263-275.

75. Wolf S., Mouille G., Pelloux J. Homogalacturonan methyl-esterification and plant development // Molecular Plant. 2009. Vol. 2. P. 851-860.

76. Yapo B. M. Etude de la variabilité structurale des pectines (Study of the structural variability of pectins) Ph.D. Thesis. Nantes, France: Université de Nantes. 2007. P. 163.

77. Jackson C. L., Dreaden T. M., Theobald L. K., Tran N. M., Beal T. L., Eid M. Pectin induces apoptosis in human prostate cancer cells: Correlation of apoptotic function with pectin structure // Glycobiology. 2007. Vol. 17. P. 805-819.

78. Dong C. X., Hayashi K., Mizukoshi Y., Lee J. B., Hayashi T. Structures of acidic polysaccharides from Basella rubra L. and their antiviral effects // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 84. P. 1084-1092.

79. Ele-Ekouna J. P., Pau-Roblot C., Courtois C., Courtois J. Chemical characterization of pectin from green tea (Camellia sinensis) II Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 83. P. 1232-1239.

80. Khramova D. S., Golovchenko V. V., Shashkov A. S., Otgonbayar D., Chimidsogzol A. Ch., Ovodov Yu. S. Chemical composition and immunomodulatory activity of a pectic polysaccharide from the ground thistle Cirsium esculentum Siev // Food Chem. 2011. Vol. 126. P. 870-877.

81. Vriesmann L. C., Teófilo R. F., Petkowicz C. L. O. Optimization of nitric acid-mediated extraction of pectin from cacao pod huks (Theobroma cacao L.) using response surface methodology // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 84. P. 1230-1236.

82. Yapo B. M. Improvement of the compositional quality of monocot pectin extracts contaminated with glucuronic acid-containing components using a step-wise purification procedure // Food Bioprod. Process. 2010. Vol. 88. P. 283-290.

83. Thibault J. F., Renard C. M. G. C., Axelos M. A. V., Roger P., Crepeau M. J. Studies of the length of homogalacturonic regions in pectins by acid hydrolysis // Carbohydr. Res. 1993. Vol. 238. P. 271-286.

84. Ralet M. C, Crepeau M. J, Lefebvre J, Mouille G, Hofte H, Thibault J. F. Reduced number of homogalacturonan domains in pectins of an Arabidopsis mutant enhances the flexibility of the polymer // Biomacromolecules. 2008. Vol. 9. P. 454-460.

85. Yapo B. M, Lerouge P, Thibault J. F, Ralet M. C. Pectins from citrus peel cell walls contain homogalacturonans homogenous with respect to molar mass, rhamnogalacturonan I and rhamnogalacturonan II // Carbohydr. Polym. 2007. Vol. 69. P. 426-435.

86. Yapo B. M. Pineapple and banana pectins comprise fewer homogalacturonan building blocks with a smaller degree of polymerisation as compared with yellow passion fruit and lemon pectins: Implication for gelling properties // Biomacromolecules. 2009. Vol 10(4). P. 717-721.

87. Mort A. J, Qiu F, Maness N. O. Determination of the pattern of methyl esterification in pectin. Distribution of contiguous nonesterified residues // Carbohydr. Res. 1993. Vol. 247. P. 21-35.

88. Ralet M. C, Crepeau M. J, Bonnin E. Evidence for a blockwise distribution of acetyl groups onto homogalacturonans from commercial sugar beet (Beta vulgaris) pectin // Phytochemistry. 2008. Vol. 69. P. 1903-1909.

89. Perrone P, Hewage C. M, Thomson A. R, Bailey K, Sadler I. H, Fry S. C. Patterns of methyl and O-acetyl esterification in spinach pectins: new complexity // Phytochemistry. 2002. Vol. 60. P. 67-77.

90. Ishii T. O-Acetylated oligosaccharides from pectins of potato tuber cell walls //Plant Physiol. 1997. Vol. 1 13. P. 1265-1272.

91. Komalavilas P, Mort A. J. The acetylation of 0-3 of galacturonic acid in the rhamnose-rich portion of pectin // Carbohydr. Res. 1989. Vol. 189. P. 261-272.

92. Yapo B. M. Rhamnogalacturonan-I: A Structurally Puzzling and Functionally Versatile Polysaccharide from Plant Cell Walls and Mucilages // Polym. Rev. 2011. Vol. 51. P. 391-413.

93. O'Neill M. A, York W. S. The composition and structure of plant primary cell walls. In J. K. C. Rose. The plant cell wall // Oxford: Blackwell Publishing.

2003. P. 1-54.

94. Kuhnel S., Hinz S. W. A., Pouvreau L., Wery J., Schols H. A., Gruppen H. Chrysosporium lucknowense arabinohydrolases effectively degrade sugar beet arabinan // Bioresource. Technol. 2010. Vol. 101. P. 8300-8307.

95. Nunes F. M., Reis A., Silva A. M. S., Rosario M., Domingues M., Coimbra M. A. Rhamnoarabinosyl and rhamnoarabinoarabinosyl side chains as structural features of coffee arabinogalactans // Phytochemistry. 2008. Vol. 69. P. 15731585.

96. Westphal Y., Kuhnel S., Waard P., Hinz S. W. A., Schols H. A., Voragen A. G. J. Branched arabino-oligosaccharides isolated from sugar beet arabinan // Carbohydr. Res. 2010. Vol. 345. P. 1180-1189.

97. Lerouge P., O'Neill M. A., Darvill A. G., Albersheim P. Structural characterization of endoglycanase-generated oligoglycosyl side chains of rhamnogalacturonan I // Carbohydr. Res. 1993. Vol. 243. P. 359-371.

98. Oosterveld A., Beldman G., Schols H. A., Voragen A. G. J. Characterization of arabinose and ferulic acid rich pectic polysaccharides and hemicelluloses from sugar beet pulp // Carbohydr. Res. 2000. Vol. 328. P. 185-197.

99. Yapo B. M. Pineapple and banana pectins comprise fewer homogalacturonan building blocks with a smaller degree of polymerization as compared with yellow passion fruit and lemon pectins: Implication for gelling properties. // Biomacromolecules. 2009. Vol. 10. P. 717-721.

100. Naran R., Chen G., Carpita N. C. Novel rhamnogalacturonan-I and arabinoxylan polysaccharides of flax seed mucilage // Plant Physiol. 2008. Vol. 148. P. 132-141.

101. Prabasari I., Pettolino F. F., Ming-Long Liao M. L, Bacic A. Pectic polysaccharides from mature orange (Citrus sinensis) fruit albedo cell walls: Sequential extraction and chemical characterization // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 84. P. 484-494.

102. Ishii T., Matsunaga T., Pellerin P., O'Neill M. A., Darvill A., Albersheim P. The Plant Cell Wall Polysaccharide Rhamnogalacturonan II Self-assembles

into a Covalently Cross-linked Dimer // J. Biol. Chem. 1999. Vol. 274. P. 13098-13104.

103. Hilz H, Вакх E. J, Schols H. A, Voragen A. G. J. Cell wall polysaccharides in black currants and bilberries-characterisation in berries, juice, and press cake // Carbohydr. Polym. 2005. Vol. 59. P. 477-483.

104. Matsunaga T, Ishii T, Matsumoto S, Higuchi M, Darvill A, Albersheim P, O'Neill M. A. Occurrence of the primary cell wall polysaccharide rhamnogalacturonan II in pteridophytes, lycophytes, and bryophytes: implications for the evolution of vascular plants // Plant Physiol. 2004. Vol. 134. P. 339-351.

105. O'Neill M. A, Eberhard S, Albersheim P, Darvill A. G. Requirement of Borate Cross-Linking of Cell Wall Rhamnogalacturonan II for Arabidopsis // Growth Sci. 2001. Vol. 294. P. 846-849.

106. O'Neill M. A, Ishii T, Albersheim P, Darvill A. G. Rhamnogalacturonan II: Structure and Function of a Borate Cross-Linked Cell Wall Pectic Polysaccharide // Annu. Rev. Plant Biol. 2004. Vol. 55. P. 109-139.

107. Vidal S, Doco T, Williams P, Pellerin P, York W. S, O'Neill M. A, Glushka J, Darvill A. G, Albersheim P. Structural characterization of the pectic polysaccharide rhamnogalacturonan II: evidence for the backbone location of the aceric acid-containing oligoglycosyl side chain // Carbohydr. Res. 2000. Vol. 326. P. 277.

108. Материал из Википедии — свободной энциклопедии [Электронный ресурс] // Пихта сибирская: [сайт], http://ru.wikipedia.org/wiki (дата обращения: 15.05.13).

109. Козлова JI. П, Кукина Т. П, Малыхин Е. В, Покровский JI. М, Попов С. А, Сальникова О. И, Чибиряев А. М. Фракционирование и химический состав легколетучих соединений эфирного экстракта древесной зелени пихты // Химия раст. сырья. 2005. №1. С. 19-24.

110. Basanta, М. F, de Escalada, Pla М. F, Stortz, С. A, Rojas, A. M. Chemical and functional properties of cell wall polymers from two cherry varieties at

two developmental stages // Carbohydr. Polym. 2013. Vol. 92. P. 830-841.

111. Carek P., Kubackova M., Alfoldi J., Bilisics L., Liskova D., Kakoniova D. Galactoglucomannan from the secondary cell wall of Picea abies L. Karst // Carbohydr. Res. 2000. Vol. 329. P. 635-645.

112. Козина JI. В. Метаболизм фотоассимилятов и передвижение веществ у хвойных. Владивосток: Дальнаука, 1995. 126 с.

113. Новицкая Ю. Е., Чикина П. Ф., Софронова Г. И., Габукова В. В., Макаревский М. Ф. Физиолого-биохимические основы роста и адаптации сосны на Севере. Л., 1985. 156 с.

114. Судачкова Н. Е. Метаболизм хвойных и формирование древесины, Изд. Наука, СО РАН, Новосибирск, 1977. 228 с.

115. Пелевина Н. И. Особенности углеводного обмена в культурах ели // Восстановление и защита леса на площадях избыточного увлажнения / под ред. А.И. Стратонович и др. Л., 1974. С. 139-145.

116. Васильев С. Н., Кушникова Е. А., Артемина Н. А. Динамика содержания экстрактивных веществ в древесной зелени Picea abies L. Karst // Раст. ресурсы. 2001. №. 1. С. 49-59.

117. Nelson N. A photometric adaptation of the Somogyi method for the determination of glucose // J. Biol. Chem. 1944. V. 153. P. 375-380.

118. Новицкая Ю. E. Физиолого-биохимические исследования сосны на Севере, Изд. Карельского филиала АН СССР, Петрозаводск, 1978. 135 с.

119. Софронова Г. И. Углеводный обмен // Физиолого-биохимические основы роста и адаптации сосны на Севере. Л.: Наука. Ленингр. отд-ие, 1985.-С. 30-56.

120. Каверзина Л. Н. Динамика углеводов в хвое пихты сибирской, поврежденной сибирским шелкопрядом и большим черным усачом // Метаболизм хвойных в связи с периодичностью их роста. Красноярск, 1973. 169 с.

121. Осетрова Г. В. Годичная динамика углеводов у сосны обыкновенной в

различных условиях произрастания // Метаболизм хвойных в связи с периодичностью их роста. Красноярск, 1973. 169 с.

122. Хлебникова Н. А, Гире Г. И., Коловский Р. А. Физиологическая характеристика хвойных растений Сибири в зимний период / Тр. ин-та леса и древесины, 1963. т. 60. С.5-16.

123. Makarova Е. N, Patova О. A, Mikhailova Е. A, Demin V. A. Seasonal abundance and biological activity of wood greenery of Siberian fir Abies sibirica Ledeb // [in Russian] Himija rastitel'nogo syr'ja (Chemistry of plant raw material)/ 2011. Vol. 2. P. 35-42.

124. Makarova E. N, Patova O. A, Shakhmatov E. G, Kuznetsov S. P, Ovodov Y. S. Structural studies of the pectic polysaccharide from Siberian fir (Abies sibirica Ledeb.) // Carbohydr. Polym. 2013. Vol. 92. P. 1817-1826.

125. Petersen В. O, Meier S, Duus J. 0, Clausen M. H. Structural characterization of homogalacturonan by NMR spectroscopy-assignment of reference compounds // Carbohydr. Res. 2008. Vol. 343. P. 2830-2833.

126. Taboada E, Fisher P, Jara R, Zuniga E, Gidekel M, Cabrera J. C. Isolation and characterisation of pectic substances from murta (Ugni molinae Turcz) fruits // Food Chem. 2010. Vol. 123. P. 66-77.

127. Ghotra B. S, Vasanthan T, Temelli F. Structural characterization of barley (3-glucan extracted using a novel fractionation technique // Food Res. Int. 2008. Vol. 41. P. 957-963.

128. Hannuksela T, Penhoat С. H. NMR structural determination of dissolved O-acetylated galactoglucomannan isolated from spruce thermomechanical pulp // Carbohydr. Res. 2004. Vol. 339. P. 301-312.

129. Teleman A, Nordstrom M, Tenkanen M, Jacobs A, Dahlman O. Isolation and characterization of O-acetylated glucomannans from aspen and birch wood // Carbohydr. Res. 2003. Vol. 338. P. 525-534.

130. Mandal E. K, Maity K, Maity S, Gantait S. K, Behera B, Maiti Т. K, Sikdar S. R, Islam S. S. Chemical analysis of an immunostimulating (1—>4)-, (1—>6)-branched glucan from an edible mushroom, Calocybe indica II

Carbohydr. Res. 2012. Vol. 347. P. 172-177.

131. Zheng Y., Mort A. Isolation and structural characterization of a novel oligosaccharide from the rhamnogalacturonan of Gossypium hirsutum L // Carbohydr. Res. 2008. Vol. 343. P. 1041-1049.

132. Mikshina P. V., Gurjanov O. P., Mukhitova F. K., Petrova A. A., Shashkov A. S., Gorshkova T. A. Structural details of pectic galactan from the secondary cell walls of flax (Linurn usitatissimum L.) phloem fibres // Carbohydr. Polym. 2012. Vol. 87. P. 853-861.

133. Головченко В. В., Бушнева О. А., Оводова Р. Г., Шашков А. С., Чижов А. О., Оводов Ю. С. Структурное исследование бергенана, пектина из бадана толстолистного Bergenia crassifolia II Биоорган, химия. 2007. №1. С. 54-63.

134. Golovchenko V. V., Khramova D. S., Ovodova R. G., Shashkov A. S., Ovodov Yu. S. Structure of pectic polysaccharides isolated from onion Allium сера L. using a simulated gastric medium and their effect on intestinal absorption // Food Chemistry. 2012. Vol. 134. P. 1813-1822.

135. Ovodova R. G., Bushneva O. A., Shashkov A. S., Chizhov A. O., Ovodov Yu. S. Structural Studies on Pectin from Marsh Cinquefoil Comarum palustre L. // Biochemistry. 2005. Vol. 70. P. 867-877.

136. Capek P., Matulova M., Navarini L., Suggi-Liverani, F. Structural features of anarabinogalactan-protein isolated from instant coffee powder of Coffea arabica beans // Carbohydr. Polym. 2010. Vol. 80. P. 180-185.

137. Dourado F., Cardoso S. M., Silva A. M. S., Gama F. M., Coimbra M. A. NMR structural elucidation of the arabinan from Prunus dulcis immunobiological active pectic polysaccharides // Carbohydr. Polym. 2006. Vol. 66. P. 27-33.

138. Matulova M., Capek P., Kaneko S., Navarinic L., Liveranic F. S. Structure of arabinogalactan oligosaccharides derived from arabinogalactan-protein of Coffea arabica instant coffee powder // Carbohydr. Res. 2011. Vol. 346. P. 1029-1036.

139. Redgwell R. J, Curti D, Wang J, Dobruchowska J. M, Gerwig G. J, Kamerling J. P, Bucheli P. Cell wall polysaccharides of Chinese Wolfberry (Lycium barbarum): Part 2. Characterisation of arabinogalactan-proteins // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 84. P. 1075-1083.

140. Cardoso S. M, Ferreira J. A, Mafra I, Silva A. M. S, Coimbra M. A. Structural ripening-related changes of the arabinan-rich pectic polysaccharides from olive pulp cell walls // J. Agr. Food Chem. 2007. Vol. 55. P. 7124-7130.

141. Coimbra M. A, Cardoso S. M, Lopes-da-Silva J. A. Olive pomace, a source for valuable arabinan-rich pectic polysaccharides // Chem. Mater. Sci. 2010. Vol. 294. P. 129-141.

142. Kim H, Ralph J. Solution-state 2D NMR of ball-milled plant cell wall gels in DMSO-d6/pyridine-d5 // Org. Biomolecular Chem. 2010. Vol. 8. P. 576591.

143. Pastell H, Tuomainen P, Virkki L, Tenkanen M. Step-wise enzymatic preparation and structural characterization of singly and doubly substituted arabinoxylo-oligosaccharides with non-reducing end terminal branches // Carbohydr. Res. 2008. Vol. 343. P. 49-57.

144. Coenen G. J, Вакх E. J, Verhoef R. P, Schols H. A, Voragen A. G. J. Identification of the connecting linkage between homo- or xylogalacturonan and rhamnogalacturonan type I // Carbohydr. Polym. 2007. Vol. 70. P. 224235.

145. Оводов Ю. С, Оводова P. Г, Попов С. В. Биогликаны-имммуномодуляторы. Строение и свойства // Фитотерапия, биологически активные вещества естественного происхождения. ЗАО «Биопрогресс». Черноголовка, 2004. С. 348-363.

146. Leontein К, Lonngren J. Determination of the absolute configuration of sugars by gas-liquid chromatography of their acetylated 2-octyl glycosides // Methods in Carbohydr. Chem. 1993. Vol. 9. P. 87-89.

147. Cordeiro L. M. C, de Fatima Reinhardt V, Baggio С. H, de Paula Werner

M. F., Burci L. M., Sassaki G. L., Iacomini M. Arabinan and arabinan-rich pectic polysaccharides from quinoa (Chenopodium quinoa) seeds: Structure and gastroprotective activity // Food Chem. 2012. Vol. 130. P. 937-944.

148. Mandal, S., Patra, S., Dey, B., Bhunia, S. K., Maity, K. K., & Islam, S. S. Structural analysis of an arabinan isolated from alkaline extract of the endosperm of seeds of Caesalpinia bonduc (Nata Karanja) // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 84. P. 471-476.

149. Nie S. P., Wang C., Cui S. W., Wang Q, Xie M. Y., Phillips G. O. A further amendment to the classical core structure of gum arabic (Acacia Senegal) II Food Hydrocolloid. 2013. Vol. 31. P. 42-48.

150. Simkovic I., Uhliarikova I., Yadav M. P., Mendichi R. Branched arabinan obtained from sugar beet pulp by quaternization under acidic conditions // Carbohydr. Polym. 2010. Vol. 82. P. 815-821.

151. Shakhmatov E. G., Toukach P. V., Kuznetsov S. P., Makarova, E. N. Structural characteristics of water-soluble polysaccharides from Heracleum sosnowskyi Manden // Carbohydr. Polym. 2014. Vol. 102. P. 521-528.

152. Paulsen B. S., Barsett H. Bioactive pectic polysaccharides // Adv. Polym. Sci. 2005. Vol. 186. P. 69-101.

153. Polle A. Ya., Ovodova R. G., Shashkov A. S., Ovodov Yu. S. Some structural features of pectic polysaccharide from tansy, Tanacetum vulgare L. // Carbohydr. Polym. 2002. Vol. 49. P. 337-344.

154. Dubois M., Gilles K. A., Hamilton J. K., Rebers P. A., Smith F. Colorimetric Method for determination of sugar sandrelated substances // Analyt. Chem. 1956. Vol. 28. P. 350-356.

155. York W. S., Darvill A. G., McNeil M. A., Stevenson T. T., Albersheim P. Isolation and characterization of plant cell walls and cell-wall components // Meth. Enzymol. 1985. Vol. 118. P. 3-40.

156. Usov A. I., Bilan M. I., Klochkova N. G. Polysaccharide of algae 48. Polysaccharide composition of several calcareous red algae: Isolation of alginate from Corallina pilutitara P. et R. (Rhodophyta, Corallinaceae) //

Bot. Marina. 1995. Vol. 38. P. 43-51.

157. Lowry O. H, Rosebrough N. J, Farr A. L, Randall R. J. Protein measurement with the Folin phenol reagent // J. Biol. Chem. 1951. Vol. 193. P. 265-275.

158. Bradford H. M. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principal of protein-dye-binding // Anal. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248-254.

159. Wood P. J, Siddiqui I. R. Determination of methanol and its application to measurement of pectin ester content and pectin methyl esterase activity // Anal. Biochem. 1971. Vol. 39. P. 418-423.

Благодарности

Автор выражает искреннюю огромную благодарность академику [Юрию Семеновичу Оводову], сотрудникам лаборатории гликологии Института физиологии: научному руководителю к.х.н, доценту Ольге Андреевне Патовой, вед. н.с, к.х.н, Раисе Григорьевне Оводовой, вед. н.с, д.х.н, доценту Виктории Владимировне Головченко, м.н.с, к.х.н. Федору Васильевичу Витязеву за ценные советы, консультации и помощь в выполнении работы. Особую признательность автор выражает сотрудникам Института химии Коми НЦ УрО РАН: зав. лаб. Елене Васильевне Удоратиной, м.н.с. Евгению Геннадьевичу Шахматову за ценные советы и помощь в выполнении работы, Сергею Петровичу Кузнецову, Игорю Николаевичу Алексееву за снятие ЯМР спектров, а также всем сотрудникам лаборатории химии растительных полимеров, лаборатории физико-химических методов исследования Института химии Коми НЦ УрО РАН за ценные советы и помощь в выполнении работы.