Heteropolissacarídeos: características, estrutura, funções

Os heteropolissacarídeos ou heteroglycans são um grupo de hidratos de carbono complexos classificados dentro do grupo dos polissacáridos, o que inclui todos os hidratos de carbono que são compostas de mais de 10 unidades de monossacárido de tipos diferentes de açúcares.

A maioria dos heteropolissacarídeos sintetizados na natureza geralmente contém apenas dois monossacarídeos diferentes. Enquanto isso, heteropolissacarídeos sintéticos geralmente têm três ou mais unidades monossacarídicas diferentes.

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Exemplo da unidade básica de um heteropolissacarídeo (Fonte: Ccostell [domínio público] via Wikimedia Commons)

Os heteropolissacarídeos são macromoléculas que cumprem funções essenciais para a vida. Eles consistem em múltiplos monômeros de açúcares diferentes (monossacarídeos), repetidamente ligados entre si por ligações glicosídicas de vários tipos.

Entre os carboidratos complexos mais frequentemente encontrados na natureza estão a hemicelulose, pectinas e ágar-ágar e a maioria destes são polissacarídeos disponíveis comercialmente para as indústrias de alimentos.

No contexto médico, os heteropolissacarídeos mais estudados foram os do tecido conjuntivo, os dos grupos sanguíneos e os associados às glicoproteínas, como a globulina γ e os glicolipídios, que cobrem os neurônios no sistema nervoso central.

Ao longo dos anos e avanços científicos, diferentes técnicas foram desenvolvidas para o estudo de heteropolissacarídeos que geralmente implicam sua decomposição em seus monossacarídeos constituintes e sua análise individual.

Essas técnicas de separação são diferentes para cada carboidrato e dependem das características físicas e químicas de cada carboidrato. No entanto, as cromatografias são as técnicas mais usadas para a análise de heteropolissacarídeos.

Características e estrutura

Os heteropolissacarídeos são polímeros lineares ou ramificados compostos por unidades repetidas de dois ou mais monossacarídeos diferentes. Lembre-se de que esses monossacarídeos podem ou não estar na mesma proporção.

Os heteropolissacarídeos têm estruturas complexas, com uma topologia geralmente ramificada e, em seu estado nativo, possuem uma morfologia assimétrica e um tanto amorfa.

As unidades repetitivas que compõem os heteropolissacarídeos (monossacarídeos, dissacarídeos ou oligossacarídeos) estão ligadas entre si por ligações α- ou β-glucosídicas. Nessas unidades, é comum observar modificações ou substituições, como grupos metil e acetil e outros, principalmente nos ramos.

Além disso, a associação de certas moléculas com heteropolissacarídeos pode fornecer a este último uma carga líquida, que possui importantes funções fisiológicas em vários tipos de células.

Carboidratos bacterianos

Os heteropolissacarídeos microbianos são compostos de unidades repetidas de três a oito monossacarídeos que podem ser lineares ou ramificados. Eles geralmente são compostos de monossacarídeos D-glicose, D-galactose e L-ramnose em diferentes proporções.

Podem ser obtidos, embora em menor grau, fucose, manose, ribose, frutose, monossacarídeos e monossacarídeos substituídos por glicerol e outros.

Funções

Normalmente, os heteropolissacarídeos funcionam como suportes extracelulares para organismos em todos os reinos, de bactérias a seres humanos. Esses açúcares, juntamente com as proteínas fibrosas, são os componentes mais importantes da matriz extracelular nos animais e da folha intermediária nas plantas.

Os heteropolissacarídeos associados às proteínas são freqüentemente encontrados para formar proteoglicanos, glicosaminoglicanos e até mucopolissacarídeos. Eles cumprem diversas funções, desde regular a absorção de água, atuar como uma espécie de “cimento” celular e funcionar como um lubrificante biológico, entre muitos outros.

Os heteropolissacarídeos dos tecidos conjuntivos têm grupos ácidos em suas estruturas. Estes atuam como pontes entre moléculas de água e íons metálicos. O heteropolissacarídeo mais comum nesses tecidos é o ácido urônico com substituições sulfatadas.

Os proteoglicanos podem ser encontrados como elementos estruturais da membrana plasmática, atuando como co-receptores no recebimento de estímulos na superfície da membrana celular e no estímulo de mecanismos de resposta interna.

Globulinas são glicoproteínas que fazem parte do sistema imunológico de muitos animais e baseiam seu sistema de reconhecimento na porção dos heteropolissacarídeos que possuem em sua camada mais externa.

As heparinas têm funções anticoagulantes e são mucoglacanos que usam dissacarídeos com substituintes sulfatados para diminuir sua carga negativa e interferir na união entre trombina e plaquetas, favorecendo, por sua vez, a ligação de antitrombinas e pró-trombinas inativadoras.

Exemplos

Hemicelulose

Este termo abrange um grupo de heteropolissacarídeos que incluem em sua estrutura monossacarídeos como glicose, xilose, manose, arabinose, galactose e vários ácidos urônicos. No entanto, as estruturas mais comuns são polímeros lineares de xilanos e xiloglicanos ligados por ligações β-1,4.

Esses heteropolissacarídeos são muito abundantes na parede celular dos vegetais. Eles também são solúveis em soluções alcalinas concentradas e alguns tipos desenvolvem uma forma fibrilar, onde atuam como agentes cimentantes no tecido da planta.

Pectina

As pectinas são polissacarídeos típicos da lâmina média entre as paredes celulares de origem primária nas plantas. Seu principal componente é o ácido D-galacturônico, ligado por uma ligação α-D-1,4, na qual alguns carboxilos podem ser esterificados com grupos metil.

Este tipo de açúcar tem a capacidade de polimerizar facilmente em contato com ésteres metílicos e outros açúcares, como galactose, rabbinose e ramnose. Eles são amplamente utilizados na indústria de alimentos para conferir firmeza a alguns produtos, como compotas, compotas e gomas açucaradas.

Heparina

É um anticoagulante produzido no sangue e em vários órgãos, como pulmões, rins, fígado e baço de animais. Consiste em 12 a 50 repetições de ácido D-glucurônico ou ácido L-idurônico e N -acetil-D-glucosamina. As heparinas são polissacarídeos do tipo glicosaminoglicano com forte carga negativa.

As heparinas são de grande importância industrial e são obtidas artificialmente por engenharia genética em bactérias ou naturalmente nos pulmões dos bovinos ou nas membranas mucosas intestinais dos porcos.

Ácido hialuronico

Este é um dos medicamentos mais utilizados na indústria estética como lubrificante, devido às suas propriedades viscosas, elásticas e reológicas. É usado como um lubrificante para os olhos, um amortecedor nas articulações e para atrasar o processo de envelhecimento, pois diminui a atividade das células no ciclo celular.

É um polímero pertencente ao grupo dos glicosaminoglicanos e é composto de ácido D-glucurônico e N -acetil-D-glucosamina, ligados entre si por uma ligação β-1,3. É encontrado em quase todas as células procarióticas e eucarióticas, especialmente em tecidos conjuntivos e pele de animais.

Referências

  1. Delgado, LL, & Masuelli, M. (2019). Polissacarídeos: Conceitos e Classificação. Revista Evolution in Polymer Technology , 2 (2), 2–7.
  2. Huber, KC e BeMiller, JN (2018). Carboidratos Em Química Orgânica (pp. 888–928). Elsevier Inc.
  3. Davison, E. (1999). Encyclopaedia Britannica. Recuperado em 14 de agosto de 2019, em www.britannica.com/science/carbohydrate/
  4. Huber, KC e BeMiller, JN (2018). Carboidratos Em Química Orgânica (pp. 888–928). Elsevier Inc.
  5. Universidade do Maine (nd) Retirado em 14 de agosto de 2019, de www.umaine.edu

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