Conceptos y ejemplos de "Polisacáridos"

 

Polisacáridos

Definición y concepto

    Para comprender su significado debemos conocer su origen etimológico. Esta es una palabra que deriva del griego, es fruto de la suma de tres componentes claramente delimitados:

1. El prefijo “poly-”, que es sinónimo de “muchos”.
2. El sustantivo “sakkhar”, que puede traducirse como “azúcar”.
3. El sufijo “-ido”, que se emplea para darle forma a derivados.

    Un polisacárido es un polímero que está compuesto por una extensa sucesión de monosacáridos, unidos entre sí a través de enlaces glucosídicos. Los polisacáridos pueden incluirse dentro del grupo de los hidratos de carbono, que también son conocidos como carbohidratos o glúcidos.

Hidratos de carbono de agua.

Fuente: crisderma

    Estos polisacáridos cumplen con diferentes funciones en el organismo: contribuyen al desarrollo de las estructuras orgánicas, permiten almacenar energía y actúan como un mecanismo de protección frente a ciertos fenómenos.

    La celulosa es el polisacárido más frecuente y la biomolécula natural que tiene mayor presencia en el planeta. Forma parte de las paredes de las células de tipo vegetal, tiene relevancia en la dieta del ser humano (contribuye a la digestión) y se emplea en la producción de papel, barniz, explosivos y otros productos.

    Otro polisacárido muy importante es la quitina, que está presente en el exoesqueleto de diversos insectos, en las paredes de las células de los hongos y en los órganos de ciertos animales. La quitina se emplea en la industria alimenticia y en la farmacéutica, entre otras.

    El glucógeno (de amplia presencia en el hígado) y el almidón (que aporta más del setenta por ciento de las calorías que ingerimos las personas en todo el planeta) son otros polisacáridos destacados.

Ejemplos de polisacáridos

Almidón y Glucógeno

    Tanto el almidón, que pertenece a las células vegetales, como el glicógeno, de la celulas animales, son polisacáridos de almacenamiento que se acumulan formando gránulos. Estos polisacáridos están altamente hidratados ya que tienen cientos o miles de grupos OH expuestos al medio acuoso. Ambos son polímeros de glucosa en distintas estructuras.

    El almidón se acumula principalmente en tubérculos y semillas de plantas, está compuesto por 2 tipos de polímeros de glucosa:

Amilasa (glc (alfa1-->4)glc)n polímero lineal (PM 500.000)

Amilopectína (glc (alfa 1-->4) glc), cada 24-30 residuos glc(alfa1-->6)glc (PM 1000000)

    El glicógeno es un polímero ramificado de glucosa como la amilopectina del almidón, salvo que las ramificaciones ocurren cada 8-12 residuos en la cadena lineal por lo que es un polímero más compacto que el almidón.

    En las células animales, el glicógeno se encuentra en forma de gránulos en ciertas celular como las hepáticas y musculares. Cada molécula de glicógeno tiene un peso de varios millones y tiene asociado a la molécula las enzimas de síntesis y degradación del polímero.

    Tanto para degradar la amilopectina como el glicógeno, muchas enzimas especificas se unen a los extremos no reductores y actúan al mismo tiempo.

    La glucosa es almacenada al interior de la célula vegetal y animal como un polímero de alto peso molecular, y no como glucosa libre, ya que de esta forma contribuye poco a generar diferencia osmolar entre el interior de la célula y el medio externo (la osmolaridad está dada por el número de moléculas en solución y su diferencia con el medio externo).

Fuente: crisderma

Celulosa y Quitina

    Tanto la celulosa como la quitina son homo polisacáridos estructurales. La celulosa es un polímero de D-glucosa unidas por enlace glicosídico B1-4 y la quitina un polímero de N-acetilglucosamina con el mismo enlace. el enlace glicosídico b1-4 genera polímeros lineales más rígidos que los de la amilosa que son A1-4 y permite que varios polímeros lineales interactúen entre ellos formando fibras que son más resistentes. La celulosa forma la parte leñosa y resistente de muchos vegetales, la quitina compone el caparazón de muchos artrópodos.

    Los animales pueden degradar la amilosa, amilopectina y glicógeno, ya que tienen enzima A-amilasa, que hidroliza el enlace A1-4, pero no pueden degradar celulosa o quitina porque no tienen enzimas para el enlace B1-4. Solo los rumiantes (vacas, ovejas, jirafas, etc), que tienen un estómago extra llamado Rumen, en el que viven bacterias y protozoos, pueden degradar la celulosa por la celulasa secretada por estos.

Los glicosaminoglicanes y protroglicanes de la matriz extracelular.

    Los glicosaminoglicanes y protroglicanes son heteropolisacáridos que conforman la matriz extracelulas que existe entre las células de los tejidos animales y que le atorga la consistencia de gel.

    Los glicosaminoglicanes son polímeros lineales compuestos por la repetición de un disacárido. el disacárido es N- acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina que está unida a un ácido urónico, muchas veces, ácido glucurónico. Los grupos OH de la N-acetilglucosamina o galactosamina están muchas veces esteficados con un grupo fosfato y sumado a los grupos carboxilo del ácido urónico le dan carga negativa al glicosaminoglicano (=forma extendida en solución). La forma extendida de los glicosaminoglicanes le da viscosidad a la matriz extracelular. Existen tres tipos principales de glicosaminoglicanes:

1. Ácido Hialurónico
2. Condroitinsulfato
3. Queratan Sulfato

    Los proteoglicanos están compuestos por una molécula central larga de ácido hialorónico a la que se unen de forma no covalente, pequeñas proteínas (20.000) y a las que se unen de forma covalente otros glicosaminoglicanos como el condratán sulfato, el queratín sulfato, hiparán sulfato y dermatán sulfato. Los glicosaminoglicanes antes mencionados están unidos covalentemente a una proteína a través de residuos de serina de las proteínas y tienen en genral forma de árbol cuando el conjunto de ellos se acopla a la forma central del ácido hialurónico.

    Los proteoglicanos pueden llegar a ser moléculas inmensas que se entremezclan con las fibras de colágeno y elastina para formar la matriz extracelular.Se unen a ciertas proteínas de membrana, y estas se unen a su vez a proteínas integrales de membrana llamadas integrinas. De esta forma se anclan los proteoglicanos de la matriz extracelular a la célula.

Las glicoproteínas

    La mayoría de las proteínas que son secretadas por las células eucariótica son glicoproteínas. En las glicoproteínas, la proporción de azúcares, comparado con la proteína, es de 1 a 70 (menos que en los protroglicanos). La cadena de azúcares unidos a una proteína le da una gran carga negativa en la razón de unión y la cadena de azúcares toma una forma más bien lineal y extendida que protege a la proteína del ataque de enzimas proteolítica.

    Los oligosacáridos unidos a proteínas son generalmente heterooligosacáridos, en los que se combinan diferentes monosacáridos con diferentes tipos de uniones (1-3, 1-4. 1-2, 1-6, 2-3) y en los que los monosacáridos están en conformación A o 2. Puede haber varias cadenas de oligosacáridos unidos a una misma proteína. Las cadenas pueden ser cortas o largas, y lineales o ramificadas. Los oligosacáridos se unen a la proteína a través de un enlace O-glicosídico cuando el azúcar terminal se une al OH de una serina o treonina, o a un enlace N-glicosídico cuando el azúcar se una a una asparagina.

    La enorme cantidad de azúcares que existen, le dan una variabilidad muy grande a las glicoproteínas. Estas cadenas de oligosacáridos deben también ser reconocidas por las enzimas y receptores que interactúan con la glicoproteína. Al parecer, estas complejas cadenas de oligosacáridos codifican para información que determina la estructura terciaria de la proteína, la ubicación de ella dentro d la´célula y la manera en que será reconocida por una enzima o receptor.

Enlace glucosídico

    Existen dos tipos de enlaces glucosídicos, el O y el N

    Enlace O-glucosídico:

    Los monosacáridos de unen a través de este enlace, que se realiza entre el grupo hidroxilo del monosacárido 1 y el carbono anomérico del monosacárido 2, deshidratandose ambos, al formar una molécula de agua.

    Las uniones glicosídicas pueden ser hidrolizadas por ácidos débiles en caliente. El C anomérico de un azúcar puede reaccionar con un átomo de N para formar un enlace N-glicóndico como en el caso de los nucleótidos.

    Enlace N-Glucosídico

    Realizado entre un grupo OH y un compuesto aminado, para formar aminoazúcares

Fuente: Bilogía II - Santillana

 

Conclusión

    Los polisacáridos están compuestos por cadenas largas de monosacáridos, de varios cientos o miles y que pueden ser ramificados o lineales. Los polisacáridos, a diferencia de las proteínas, no tienen un peso molecular definido, ya que no son sintetizadas a partir de un molde (RNAm) como las proteínas.

    Las que determinan el peso de un polisacárido son las enzimas responsables de todos los pasos de la síntesis que actúan secuencialmente. Existe una enzima para cada tipo de unión de cada monosacárido diferente.

   Los mecanismos que determinan el peso máximo de un polisacárido son desconocidos.

Referencias 

1. Berg, J. M., Tymoczsko, J. L., y Stryer, L. (2002). Aspartate transcarbamylase is allosterically inhibited by the end product of its pathway (La aspartato transcarbamilasa es inhibida alostéricamente por el producto final de su ruta). En Biochemistry (5a ed., sección 10.1). New York, NY: W. H. Freeman. Consultado en https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22460/#_A1336_.
2. Cofactor (bioquímica). (20 de octubre de 2016). Consultado el 6 de noviembre de 2016 en Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Cofactor_%28biochemistry%29.
3. Cooper, G. M. (2000). Lysosomes (Lisosomas). En The cell: A molecular approach (2a ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. Consultado en http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9953/.
4. Berg, J. M., Tymoczsko, J. L. y Stryer, L. (2002). Amino acid biosynthesis is regulated by feedback inhibition (La biosíntesis de aminoácidos está regulada por inhibición por retroalimentación). En Biochemistry (5a ed, sección 24,3). Nueva York, NY: W.H. Freeman. Consultado en http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22371/.
5. Berg, J. M., Tymoczsko, J. L. y Stryer, L. (2002). Amino acid biosynthesis is regulated by feedback inhibition (La biosíntesis de aminoácidos está regulada por inhibición por retroalimentación). En Biochemistry (Bioquímica) (5th ed, section 24,3). Nueva York, NY: W.H. Freeman. Tomado de http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22371/.
6. Berg, J. M., Tymoczsko, J. L., y Stryer, L. (2002). Aspartate transcarbamoylase is allosterically inhibited by the end product of its pathway (La aspartato transcarbamilasa es inhibida alostéricamente por el producto final de su ruta). En Biochemistry (5a ed., sección 10.1). New York, NY: W. H. Freeman. Consultado en https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22460/.
7. Berg, J. M., Tymoczsko, J. L. y Stryer, L. (2002). Entry to the citric acid cycle and metabolism through it are controlled (La entrada al ciclo del ácido cítrico y al metabolismo a través de él está regulada). En Biochemistry (5ta ed, sección 17.2). Nueva York, NY: W.H. Freeman. Consultado en http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22347/.
8. Berg, J. M., Tymoczsko, J. L. y Stryer, L. (2002). Enzymes can be inhibited by specific molecules (Las enzimas pueden ser inhibidas por moléculas específicas). En Biochemistry (Bioquímica) (5th ed, section 8,5). Nueva York, NY: W.H. Freeman. Tomado de http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22530/.