010 apostila polissac_2011_2_002
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Polissacarídeos e Glicobiologia
PolissacarídeosRamificado
Homopolissacarídeos
Não ramificado
Não ramificado, dois monômeros
Heteropolissacarídeos
Ramificado, múltiplos monômeros
Diferem:a) na identidade de seus monossacarídeosb) no comprimento de suas cadeiasc) nos tipos de ligação entre suas unidadesd) no grau de ramificação
Homopolissacarídeos contem apenas um único tipo de monômero, servem como:
•formas de armazenamento de monossacarídeos que são utilizados como combustíveis (amido e glicogênio)•elementos estruturais das paredes das célula vegetais e dos exoesqueletos de animais. (celulose e quitina, ex.)
Heteropolissacarídeos contêm dois ou mais tipos diferentes
•Presentes em:o Paredes celulares das bactériaso Exoesqueletos de insetos
•Em tecidos animais, o espaço extracelular é ocupado por vários tipos de Heteropolissacarídeo, que formam uma matriz que mantém as células juntas e fornece proteção, forma e suporte para células, tecidos e órgãos.
Homopolissacarídeos utilizados como reservas de combustível
(armazenamento energético)Grânulos de amido
Grandes grânulos de amido em umúnico cloroplasto. O amido é feito nocloroplasto à partir de D-glicoseformada fotossinteticamente
Grânulos de glicogênio em hepatócitos (manchas escuras).
Eletromicrografias de grânulos de amido e de glicogênio
Os polissacarídeos armazenamento de mais importantes são:
• o amido em células vegetais •o glicogênio em células animais
Celulose Homopolissacarídeo estrutural
linear,fibrosa, resistente, insolúvel em águaencontrada nas paredes celulares das plantas, constitui grande parte da massa de madeiraalgodão é quase celulose puraligação 14).Estabilizada por pontes de hidrogênio
resíduos de D-glicose apresentam ligação 14).
Estrutura molecular da celulose
Flor do algodão Fibra de algodão vista ao MEV
Glicogênio
(α1→4)
(α1→6)
Ligaçõesα1→4α1→6 (ramificações)
Unidade monoméricaGlicose
Tecidos onde é encontradoFígadoMúsculo
Glicogenina(proteína)
glicose
Conformação das ligações glicosídicas da celulose, amilose e dextran.
Celulose( 14)Glc
Amilose( 1 4)Glc
Dextran( 1 6)Glc, com ramificações( 1 3)
Formas de amido
Não ramificados
Ramificado
A quitina é um homopolissacarídeo linear composto por resíduos N-acetilglucosamina unidos por ligação A diferença da celulose é a substituiçãodo grupo hidroxila em C-2, por um grupo amino acetiladoQuitina forma fibras estendidas semelhantes às da celulose Não pode ser digerida por vertebrados A quitina é o componente principal do exoesqueleto cerca de um milhão de espécies de artrópodes (insetos, lagostas e caranguejos... ) e é provavelmente o segundo polissacarídeo mais abundante, depois da celulose, na natureza.
Quitina
NAcGlc NAcGlc NAcGlc NAcGlc
AmidoHelicóide (em hélice)As ligações -14 faz com que o polissacarídeo assuma conformações helicoidais (amido, amilose, amilopectina e glicogênio)Estrutura curvaCompactaArmazenamento
Grânulos de amido
Unidades de celulose ligadas por ligação 14
PeptídeoglicanosStaphylococcus
aureus
Local de clivagem da lisozima
L-AlaD-GluL-LysD-Ala
Pentapeptídeo de Gly(ligação cruzada)
Extremidade redutora
(b14)
N acetilmurâmicoácido (Mur2Ac)
N-acetilglicosamina(GlcNAc)
Parede celular de bactériasExemplo ao lado gram+3 unidades estruturais:
1. Cadeias NAM-NAG2. Tetrapeptídeos3. Pontes de pentaglicina
(Gram- não tem pentaglicina)Podem ser destruídos pela enzima lisozima (lágrima, saliva)Bacteriófagos também expressam lisozimaTem síntese inibida por penicilina
Agarose
Agarose3) D-Gal ( 1 4) 3,6-anidro-L-Gal2S (1
D-Gal 3,6-anidro-L-Gal2S
( 1 4)
Presente nas paredes celulares de algas do marCopolímero de:
•D-Gal•3,6-anidro-L-Gal2S
Usado na industria de alimentos como espessante(não digerível em humanos, diet!!!)Forma géisUtilizado no laboratório Para separar moléculas de DNA
GlicosaminoglicanosComponentes da matriz extracelularSustentação mecânicaDifusão de moléculasPolímeros lineares unidades repetitivas de dissacaródeosSempre contém
•N-acetil glicosamina•N-acetil galactosamina
Açucares sulfatadosAcúcares com grupamentos de carboxilato (ác carboxílico)Iduronatoglucuronato
GlcA ác. GlicurônicoGlcA2S ác. Glicurônico 2-sulfatoGlcNAc N-acetil glicosaminaGlcNAc6S N-acetil glicosamina 6-sulfatoGalNAc4S N-acetil galactosamina 4-sulfatoGal GalactoseIdoA2S Iduronato 2-sulfato GlcA2S
ou IdoA2SGlcNS3S6S
Heparina15–90 X
Gal GlcNAc6S
KeratanSulfato~25 X
GlcA GalNAc4S
Chondroitina4-sulfato
20-60 X
GlcA GlcNAc
Hialuronato50000 X
glic
osa
min
ogl
ican
os
13
14
13
14
14
13
14
14
GlicoconjugadosFUNÇÕES•Etiquetas de endereçamento; interações célula-célula•Interações célula-matriz•Migração celular coagulação; resposta imune
GlicolipídeosLipídeos onde o grupo-cabeça é um oligossacarídeoAgem como sítios de reconhecimento em interações celulares
ProteoglicanosPresentes na:
•Superfície celular•Matriz extracelular
Contém glicosaminoglicanosOrganizadores dos tecidosMediam atividades de fatores de crescimentoProteína central ligada a glicosaminoglicanos (GAGs)Açúcares são predominantesMoléculas principais da cartilagem
Estrutura geral de um proteoglicano
GlicoproteínasAssociada a oligossacarídeos de complexidade variadaEncontrados:Face externa da membrana plasmáticaVesículas especializadasFormam sitos específicos de reconhecimento onde se ligam proteínas
Proteoglicano de membrana
Heparan sulfato
Condroitinasulfato
Dentro
Fora
domínio NAdomínio S
Sindecana
SindecanaProteína da membrana plasmática
Domínios NA e dominios SS – sulfatados (alta densidade de sulfatos)NA – não modificados
Se alternam ao longo do polissacrídeo
GlcNAc N-acetil glicosaminaGlcA ác. GlicurônicoGlcNS N-acetil sulfatoIdoA Iduronato (ác. Idurônico)
Proteoglicano de tecido conjuntivo
Trissacarídeo de conexão
Condroitina sulfato
N=20-60
O- ligado em resíduo de serina
Proteína central C-terminal
N-terminalHialuronatoMais de 50.000 repetições de dissacarídeos
Queratansulfato
Chondroitinsulfato
Agrecanaproteína cerne
Proteínas de ligação
Interações entre a célula e a matriz extracelular
Filamentos de actina(citoesqueleto)
Integrina
Proteoglicano
Fibronectina
Fibras de colágeno com ligações cruzadas
Membrana plasmáica
Integrinas conectam a matriz extracelular ao citoesqueletomediar a sinalização entre o interior da célulae da matriz extracelularColágeno fibronectina e proteoglicanos compõe a matriz extracelularFilamentos de actina compõe o citoesqueleto da membrana
Como os açúcares se ligam às proteínas
O- ligado N-ligadoOs açúcares se ligam covalentemente às cadeias laterais de aminoácidoLigação a serina ou treonina(OH) O- ligadosLigação à asparagina(C=O.NH2; amida) N-ligados
Lipopolissacarídeo bacteriano (LPS)
Lipidio AEstrutura comumum a maioria das bactérias
Porção centralEstrutura comum a muitas bactérias
Cadeia específicaVáriavel entre diferentes bactérias, é um dos principais determinantes do sorotipo (reatividade imunológica) da bactéria
Kdo -- ác. 3-desoxi-D-manno-octulosonicHep -- é L-D-glicero manoheptoseAbeOAc (abequose) -- 3,6 dideoxyhexose acetilada
Seis ácidos graxos
Alvos primários dos anticorpos produzidos pela resposta imuneSistema imune tem receptor de LPS – resposta imune inataExtremamente pró-inflamatórios
Resumo de polissacarídeos e glicoconjugados
Polissacarídeos
Reserva energética
Estruturais
Homopolissacarídos
Heteropolissacarídos
Paredevegetal
Parede bacteriana
Parede de algas
Exoesqueletos
Glicogênio Amido
Quitina
Matriz extracelular
Glicosaminoglicans (GAGs)
Proteoglicanos
Glicoproteínas
Celulose
Peptídeoglicano
Agarose
Membrana bacterianaLilopolossacarídeo
Copolimeros
Local da inflamação
Fluxo do
sangue
Rolamento
Adesão
Passagem
Linfócito T
Célula do endotélio
Selectina P
Integrina
Glicoproteína ligante de
integrina
Glicoproteína ligante de selectina
Glicídios de superfície na inflamaçãoDiapedese
Diapedese é a passagem de linfócitos da circulação para o tecido conjuntivo frouxo subjacente ao endotélioA inflamação faz com que o endotélio expresse mais integrinas e selectinasA ligação de integrinas e selectinas a glicoproteínas de superfície do linfócito faz com este role sobre o endotélio O passo seguinte é atravessar o endotélio alcançando o tecido conjuntivo
Selectinas são uma família de lectinas membrana plasmática que mediam o reconhecimento e adesão celular- em uma ampla variedade de processos.
Deficiência adesão de leucócitos em seres humanos
Mutação no gene que codifica subunidade da integrinaa conhecida como CD18 é a causa da deficiência adesãode leucócitos em seres humanos, uma doença genéticarara em que os leucócitos não passam para fora dos vasossanguíneos e não chegam aos locais de infecção.Crianças com defeito grave no CD18 normalmentemorrem de infecções antes dois anos de idade.
Funções de oligossacarídeos no reconhecimento e adesão à superfície da célula
Vírus Bactéria Linfócito
Oligossacarídeo
Proteína
Lectina receptora de manose 6-P
Resíduo de Manose 6-P
Golgi TransLisossomo
Oligossacarideos interagem com altaafinidade e especificidade com lectinas
(b) Muitos vírus se ligam a superfície dacélula hospedeira através deoligossacarídeos de membrana comoprimeira etapa da infecção(c) Toxinas bacterianas, como a toxinapertussis, se liga a oligossacarídeos demembrana antes de se entrar na célula(d) Algumas bactérias aderem a célulasanimais atraves dos oligossacarídeospara então infectá-las(e) Selectinas mediam interações célula-célula(f) Manose 6-P é uma etiqueta para oendereçamento de proteínas para olisossomo