EL ENLACE GLICOSÍDICO Compuestos con grupos OH, NH 2 y SH pueden reaccionar con el OH hemiacetálico del carbono anomérico de un monosacárido, con pérdida de una molécula de agua para formar los compuestos llamados generalmente glicósidos. El enlace acetálico establecido se llama enlace glicosídico . La figura inferior muestra la formación de etilglucósido (un O-glicósido) a partir de glucosa y etanol.
Según la naturaleza del grupo reaccionante se distinguen O-glicósidos (a partir de un OH, figura superior), N-glicósidos (a partir de un NH 2) y S-glicósidos (a partir de un SH) (figuras de la tabla inferior).
El nucleósido guanosinaes un N-glicósido
La sinigrina (obtenida de la mostaza negra) es un S-glicósido
el antibiótico aquayamicina es un Cglicósido
Hay una serie de compuestos naturales denominados C-glicósidos. El antibiótico aquayamicina (tabla superior) pertenece a este grupo. Estrictamente hablando, no poseen un enlace glicosídico, ya que la sustitución del oxígeno del carbono anomérico elimina el grupo acetal del carbono anomérico y la molécula se hace resistente a los ácidos, lo que la diferencia del resto de glicósidos. Desde el punto de vista químico, el glicósido consta de:
glicona: es el componente glicídico, que normalmente aporta solubilidad a la molécula aglicona o genina : es el componente que reacciona con el OH anomérico de la glicona y que suele ser r esponsable esponsable de su actividad
La glicona no tiene que ser necesariamente un monosacárido. En muchos casos es un disacárido o un
trisacárido. Cuando la aglicona es otro monosacárido, se trata de un distinto, es un glicósido heterósido .
glicósido holósido, y si es un compuesto
Al formarse un enlace glicosídico:
el carbono anomérico pierde su carácter reductor se estabiliza la forma anomérica ( ( o ) del monosacárido en la forma en que reaccionó y ya no se puede observar el fenómeno de mutarrotación. Se puede hablar por tanto de -glicósidos y-glicósidos. aumenta la solubilidad de la aglicona , facilitando así la eliminación por la orina de compuestos poco solubles en agua El enlace glicosídico es susceptible a la hidrólisis ácida y a la acción de las enzimas llamadas glicosidasas.
DISACÁRIDOS Cuando el enlace glicosídico se forma entre dos monosacáridos, el holósido resultante recibe el nombre de disacárido. Esta unión puede tener lugar de dos formas distintas.
En el primer caso, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con un OH alcohólico de otro . Así, el segundo azúcar presenta libre su carbono anomérico, y por lo tanto seguirá teniendo propiedades reductoras, y podrá presentar el fenómeno de la mutarrotación. Los disacáridos así formados se llaman disacáridos reductores . En el segundo caso, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con el carbono anomérico del otro monosacárido . Así se forma un disacárido no reductor , donde no queda ningún carbono anomérico libre y que tampoco podrá presentar mutarrotación. En este caso, el enlace no es, estrictamente e strictamente hablando, acetálico.
DISACÁRIDOS REDUCTORES En ellos, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con un OH alcohólico de otro . La Figura de la izquierda representa a la lactosa, cuyo segundo azúcar (la glucosa) presenta libre su carbono anomérico, y por lo tanto seguirá teniendo propiedades reductoras, y podrá presentar el fenómeno de la mutarrotación. A la hora de nombrarlos no mbrarlos sistemáticamente, se considera monosacárido principal al que conserva su carbono anomérico anomérico libre, y se le antepone como sustituyente sustituyente (entre paréntesis) el monosacárido que aporta su su carbono anomérico al enlace glicosídico. glicosídico.
A este grupo pertenecen la maltosa, la isomaltosa, la gentibiosa , la celobiosa y la lactosa: La maltosa (molécula de la tabla inferior) está formada por dos glucosas unidas por el OH del C1 en posición de una y el OH del C4 de otra. Su nombre sistemático es 4-O-( -D-glucopiranosil)-Dglucopiranosa, o abreviado, G(1 4)G. No existe como tal en la Naturaleza, y se obtiene a partir de la hidrólisis del almidón (un polisacárido de reserva en vegetales).
maltosa (2D)
maltosa (3D)
gentibiosa (2D)
La isomaltosa también está formada por dos glucosas, y difiere de la anterior en que el enlace glicosídico se forma entre el OH del C1 en posición de una y el OH del C6 de la otra. Su nombre sistemático es 6-O-( -D-glucopiranosil)-D-glucopiranosa, o abreviado, G (1 6)G. La gentibiosa (figura derecha de la tabla superior) está formada por dos glucosas unidas por el OH del C1 en posición de una y el OH del C6 de otra. Su nombre sistemático es 6-O-( -D-glucopiranosil)D-glucopiranosa, o abreviado, G (1 6)G. La celobiosa no existe como tal en la Naturaleza y se obtiene a partir de la hidrólisis de la celulosa, un polisacárido que forma parte de la pared celular celular en las plantas superiores. Está formada por dos glucosas unidas por el OH del C1 en posición de una y el OH del C4 de otra. Su nombre sistemático 4)G. es 4-O-( -D-glucopiranosil)-D-glucopiranosa, o abreviado, G(1 La lactosa está formada por glucosa y galactosa. El OH del C1 en posición de la galactosa está unido al OH del C4 de la glucosa. Su nombre sistemático es 4-O-( -D-galactopiranosil)-D-glucopiranosa, o abreviado, Ga(1 4)G. Este azúcar se encuentra como tal en la leche.
DISACÁRIDOS NO REDUCTORES
En ellos, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con el carbono anomérico del otro monosacárido. El ejemplo representado en la figura de la izquierda corresponde a la sacarosa . En este caso, el enlace no es, estrictamente hablando, acetálico, ya que están reaccionando dos OH hemiacetálicos. Como no queda ningún carbono anomérico libre, estos disacáridos no podrán presentar mutarrotación. A la hora de nombrarlos sistemáticamente hay dos opciones, ya que podemos considerar cualquiera de los dos monosacáridos como principal. A este grupo pertenecen los disacáridos
sacarosa y trehalosa:
La sacarosa (a la derecha) es el azúcar común o azúcar de caña. Es la forma usual de reserva hidrocarbonada de muchas plantas y se encuentra en el néctar de las flores, de forma que es un componente básico para la elaboración de la miel. Está formada por glucosa y fructosa unidas ambas por sus carbonos anoméricos. En forma abreviada se expresa como G(1 2 )F. Para nombrarlo sistemáticamente hay dos opciones:
-D-glucopiranosil- -D-fructofuranósido (considerando la fructosa como monosacárido principal)
-D-fructofuranosil)- -D-glucopiranósido (si consideramos la glucosa como monosacárido principal).
La trehalosa es un disacárido no reductor de -D-glucopiranosa: G(1
OLIGOSACÁRIDOS
1 )G.
Los oligosacáridos son polímeros de hasta 20 unidades de monosacáridos. La unión de los monosacáridos tiene lugar mediante enlaces glicosídicos , un tipo concreto de enlace acetálico. Los más abundantes son los disacáridos, oligosacáridos formados por dos monosacáridos, iguales o distintos. Los disacáridos pueden seguir uniéndose a otros monosacáridos por medio de enlaces glicosídicos: 1. si el disacárido es reductor, se unirá a otros monosacáridos
por medio del OH de su carbono anomérico o de cualquier OH alcohólico 2. si no es reductor, se unirá únicamente por medio de grupos OH alcohólicos Así se forman los trisacáridos, tetrasacáridos, o en general,oligosacáridos. La cadena de oligosacáridos no tiene que ser necesariamente lineal, y de hecho, con mucha frecuencia se encuentran en la Naturaleza oligosacáridos y polisacáridos ramificados. Se ha establecido arbitrariamente un límite de 20 unidades para definir a los oligosacáridos. Por encima de este valor se habla de polisacáridos.
Los oligosacáridos suelen estar unidos covalentemente a proteínas o a lípidos formando glicoproteínas yglicolípidos.
Los oligosacáridos pueden unirse a las proteínas de dos formas:
mediante un enlace N-glicosídico a un grupo amida de la cadena lateral del aminoácido asparagina mediante un enlace O-glicosídico a un grupo OH de la cadena lateral de los aminoácidos serina o treonina.
Unión N-glicosídica a una proteína
Unión O-glicosídica a una proteína
Los oligosacáridos se unen a los lípidos mediante un enlace O-glicosídico a un grupo OH del lípido. La figura izquierda de la tabla inferior muestra un oligosacárido unido a un fosfolípido. La unión y la estructura del oligosacárido son de tal manera que éste no presenta ningún grupo reductor libre. En la composición del oligosacárido suelen formar parte monosacáridos como: D -glucosa, D-galactosa, Dmanosa, N-acetil-D-glucosamina, N-acetil-D-galactosamina, ácido siálico y fucosa.
Estructura de un glicolípido
La membrana plasmática
glicolípidos y glicoproteínas que se encuentran en la superficie externa de la membrana plasmática ( figura derecha de la tabla superior ) tienen una gran importancia en las funciones de reconocimiento en superficie . Los oligosacáridos que forman parte de los
Los oligosacáridos también cumplen funciones importantes cuando forman parte de las glicoproteínas solubles del citoplasma .
FUNCIONES DE LOS OLIGOSÁCARIDOS EN DISOLUCIÓN La molécula representada en la figura izquierda de la tabla inferior corresponde a una proteína soluble, la glucoamilasa de Aspergillus awamorii (código PDB = 3GLY). Presenta azúcares O-glicosiladas a residuos de Ser o Thr (resaltados en color verde) y oligosacáridos N-glicosilados a residuos de Asn (resaltados en color azul).
Proteína soluble Proteína anticongelante glicosilada
Inmunoglobulina G
Entre las funciones que llevan a cabo los oligosacáridos unidos a proteínas que se encuentran disueltas
en el citoplasma celular caben destacar: 1.
Función estructural : La presencia del oligosacárido puede participar en el proceso de plegamiento correcto de la molécula, como en el caso de la inmunoglobulina G (Figura derecha de la tabla superior). Además, confiere mayor estabilidad a las proteínas de membrana, ya que al ser muy polares, facilitan su interacción con el medio (Figura izquierda de la tabla superior).
2. En muchos casos, el oligosacárido que se une a la estructura de la proteína
determina el
destino de la proteína sintetizada (targeting ): glicoproteína de la membrana, proteína de secreción o proteína específica de un orgánulo determinado (figura inferior). 3. Los residuos de ácido siálico, además de aportar numerosas
cargas negativas a las proteínas,
también las protegen de la acción de proteasas (proteínas que destruyen otras proteínas).
4. En los peces que habitan en latitudes polares, existe una
proteína anticongelante (Figura
central de la tabla superior), presente en elevada concentración en los líquidos corporales de estos animales, y que se une a una gran cantidad de residuos de carbohidrato.
FUNCIONES DE LOS OLIGOSÁCARIDOS DE SUPERFICIE
La cadena de oligosacáridos no tiene que ser necesariamente lineal, y de hecho, con mucha frecuencia se encuentran en la Naturaleza oligosacáridos y polisacáridos ramificados. Los oligosacáridos tienen gran importancia en las funciones de reconocimiento en superficie, ya queson
parte integrante de los glicolípidos y glicoproteínas que se encuentran en la membrana plasmática.
Entre las funciones que llevan a cabo los oligosacáridos unidos a lípidos o a proteínas de la superficie celular caben destacar: 1. Los oligosacáridos unidos a lípidos o a proteínas de la superficie celular determinan muchas
veces la individualidad antigénica tanto del tipo de tejido como del propio individuo. Así, las sustancias que determinan la especificidad del grupo sanguíneo de la superficie del hematíe son oligosacáridos complejos. Muchos antígenos tumorales son oligosacáridos de la superficie celular.
2. El complemento glicídico de las glicoproteínas varía también
en función del desarrollo
ontogénico de los tejidos. 3. La interacción de ciertos
agentes patógenos (bacterias y virus) con las células huésped tiene
lugar a través de las glicoproteínas (pincha ENTER/Replay en la animación inferior, extraída de la página del Dr. Edward K. Wagner ).
POLISACÁRIDOS SIMPLES Están formados por la unión de más de 20 monosacáridos simples. Según su función, se dividen en dos grupos:
los que tienen función de reserva: almidón, glucógeno y dextranos los que tienen función estructural: celulosa y xilanos
ALMIDÓN
Constituye la forma más generalizada, aunque no la única, de reserva energética en vegetales. Se almacena en forma de gránulos, y puede llegar a constituir hasta el 70% del peso de granos (maíz y trigo) o de tubérculos (patata). El análisis minucioso de la estructura del almidón demuestra que es una mezcla de otros dos polisacáridos: la amilosa y la amilopectina. La proporción de ambos polisacáridos varía según la procedencia del almidón, pero por lo general, la amilopectina es la más abundante. Los almidones constituyen la principal fuente de nutrición glicídica para la humanidad. El almidón puede ser degradado por muchas enzimas. En los mamíferos, estas enzimas se llaman amilasas, y se producen sobre todo en las glándulas salivares y en el páncreas. La amilosa es un polímero lineal formado por unidades de -D-glucopiranosa, unidas exclusivamente por enlaces (14). El número de monómeros de la molécula depende de la procedencia del almidón: alrededor de 1000 en el caso de la patata y 4000 en el caso del trigo. La amilosa se disuelve fácilmente en agua, adquiriendo una estructura secundaria característica, de forma helicoidal, en la que cada vuelta de la hélice comprende 6 unidades de glucosa. El iodo se une a esta hélice y permite teñir el almidón de un color azul muy intenso.
Amilosa (en 2 y en tres dimensiones)
La amilopectina tiene un peso molecular mucho mayor que la amilosa y puede contener cientos de miles o millones de monómeros de -Dglucopiranosa. Es un polímero ramificado, en el que las cadenas principales están formadas por mosacáridos unidos mediante enlaces glicosídicos (14) y donde cada rama se une a la cadena principal mediante enlaces glicosídicos (16) (Ver figura de la derecha). Estas ramificaciones están regularmente espaciadas (cada 25-30 residuos de glucosa) y cada rama contiene únicamente uniones (14) (Ver figura inferior):
GLUCÓGENO
Es el polisacárido de reserva propio de los tejidos animales. Se encuentra en casi todas las células, pero en los hepatocitos y en las células musculares su concentración es muy elevada. Su estructura es similar a la de la amilopeptina, pero con ramificaciones más frecuentes (cada 8-12 monómeros de glucosa), y su peso molecular es mucho más elevado (de hasta varios millones de dalton):
glucógeno (2-D)
glucógeno (3-D)
El mayor grado de ramificación del glucógeno (figura de la derecha) es una adaptación a su función biológica. El enzima encargado de la degradación del glucógeno es la glucógeno fosforilasa , que empieza a degradar el glucógeno a partir de sus extremos no reductores, atacando las uniones (14). Así, cuantas más ramificaciones haya en la molécula, mayor será el número de puntos posibles de ataque por parte del enzima, y la movilización de las reservas energéticas será más rápida.
DEXTRANOS n polisacáridos de reserva producidos por ciertas bacteria s. Consisten en cadenas de glucosa muy ramificadas yo enlace predominante es (1 6), pero que presenta ramificaciones (12), (13) y (14), según las pecies (Ver figura inferior). El crecimiento de bacterias en la superficie de los dientes da lugar a la acumulación xtranos, que constituyen una parte importante de la placa dental. En el laboratorio se utilizan frecuentemente mo soportes para medios cromatográficos, como el Sephadex, que son cadenas de dextranos entrecruzadas con iclorhidrina.
Dextrano
Sephadex
CELULOSA Se puede considerar como la molécula orgánica más abundante en la Naturaleza. Es un 4). Es muy estable polímerolineal de varios miles de glucosas unidas por enlaces (1 químicamente e insoluble en agua. Las cadenas lineales de celulosa forman unas estructuras cristalinas denominadas microfibrillas , con un diámetro de entre 20 y 30 nm y formadas por unas 2000 moléculas de celulosa entre las cuales se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de cadenas de celulosa yuxtapuestas, haciéndolas impenetrables al agua, y originando unas fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales.
Celulosa (en 2 dimensiones)
Celulosa (en tres dimensiones)
Estructura de las fibras de celulosa en vegetales
Fibras de celulosa en el papel
XILANOS Están formados por unidades de D-xilosa (figura de la izquierda) y son componentes de la madera . La D-xilosa es una aldopentosa, que cuando adopta su forma cerrada da lugar a un anillo piranósico. Los xilanos están formados por la unión de residuos de D-xilopiranosas mediante enlaces (1 4).
Con frecuencia, los xilanos contienen ramificaciones en forma de monosacáridos (L-arabinosa o ácido 4-O-metil--glucurónico) que se unen a la xilosa mediante enlaces (12) ó (13). Estas modificaciones son características para cada tipo de madera y todas estas variantes se agrupan bajo el término de hemicelulosas . En la figura de la derecha se representa una hemicelulosa característica de maderas duras, elglucuronoxilano: -D-xilopiranosas unidas entre sí mediante enlaces (1 4), y con residuos de 4O-metil- -glucurónico unidos a la cadena principal mediante un enlace (1 2).
POLISACÁRIDOS DERIVADOS Son polímeros de elevada masa molecular, formados por la condensación acetálica de monosacáridos derivados. Forman un grupo bastante heterogéneo de polímeros. Atendiendo a criterios estructurales pueden dividirse en tres clases:
Polímeros lineales formados por un sólo monómero Polímeros lineales formados por dos monómeros, en secuencia alternante Polímeros ramificados, de estructura compleja
POLÍMEROS LINEALES FORMADOS POR UN MONÓMERO
En esta categoría de polisacáridos derivados podemos citar:
QUITINA PECTINAS
QUITINA
egundo polisacárido más abundante de la biosfera. Es muy parecido a la celulosa, aunque menos reactivo. La qui rmada por unas 120 unidades de N-acetilglucosamina en enlaces (1 4)(Figura inferior derecha). Su función e tural, ya que forma parte del exoesqueleto de los artrópodos (crustáceos, insectos, etc.) y de las paredes celulares ngos.
Exoesqueleto de artópodos
Composición química de la quitina
nuron (Figura inferior izquierda) es una molécula que inhibe la síntesis de quitina y se utiliza como antipulgas p imales domésticos. inistra una vez al mes por vía oral y se acumula en la grasa del animal. Las pulgas lo ingieren cuando pican al a ansmiten a sus huevos, que serán incapaces de desarrollar el exoesqueleto. ir de la quitina, por deacetilación en medio básico, se puede obtener el quitosán (Figura inferior derecha). El gra ilación oscila entre el 60 y el 100%. Este polímero tiene numerosas aplicaciones industriales y medicinales.
Lufenuron
Quitosán
CTINAS
cuentran en las paredes de las células vegetales, aunque en menor proporción que la celulosa y contribuyen a q s vegetales se mantengan unidas. Son muy abundantes en la pulpa de la manzana y en la cáscara de los cítricos (l blanca). A este grupo de compuestos pertenecen elácido péctico y el ácido pectínico (Tabla inferior).
Ácido péctico y ácido pectínico
Pectina
ectinas son polímeros lineales formados por varios cientos de unidades de ácido D-galacturónico, parcialmente icado con metanol (metoxilados) y unidas por enlaces (1 4) (Tabla inferior). Según el grado de esterificación guen las pectinas "de alto metoxilo" y las pectinas "de bajo metoxilo". Cuando están formadas únicamente por ác acturónico se habla dehomogalacturonano.
Ácido galacturónico
Pectina
unos casos, la cadena lineal de ácido D-galacturónico se interrumpe por la presencia de L-ramnosa (unida medi s 12) y de la que surgen ramificaciones con una longitud de entre 1 y 20 monosacáridos neutros amentalmente D-galactosa, L-arabinosa y D-xilosa). En este caso se trata de un ramnogalacturonano . ctina es parte de la dieta normal del ser humano, aunque carece de valor nutritivo. Atraviesa el intestino de forma camente intacta. Se trata, por tanto, de una fibra dietética soluble que da consistencia a las heces y también pare r a reducir los niveles de colesterol. También se utilizan mucho en la industria alimentaria (fabricación de eladas) y en la gastronomía por sus propiedades gelificantes.
ÍMEROS LINEALES FORMADOS POR DOS
NÓMEROS: GLICOSAMINOGLICANOS licosaminoglicanos son polisacáridos propios de los tejidos animales de origen mesodérmico (conjuntivo, óseo, ginoso), de los que forman parte importantísima la matriz extracelular. A diferencia de los polisacáridos vistos h , presentan una elevada densidad de carga eléctrica negativa. Normalmente forman un copolímero del tipo AB..., que puede considerarse como la repetición de un disacárido .
ECTOS GENERALES DE LOS GLICOSAMINOGLICANOS Su estructura química es muy variada, pero reúnen algunas destacar:
características comunes que conviene
1.- En casi todos, la unidad repetitiva básica es un disacárido , formado por un ácido urónico (Dglucurónico o L-idurónico) unido por un enlace (13) a un aminoazúcar (N-acetilglucosamina o Nacetilgalacatosamina). Este disacárido se une al siguiente por un enlace (14). Son, por tanto, cadenas lineales donde alternan enlaces (1 3) con enlaces (1 4).
2.- Los residuos monosacáridos presentan grados variables de sulfatación. El sulfato esterificado a los OH alcohólicos aumenta el carácter polianiónico de estos polisacáridos. 3.- Con la excepción del ácido hialurónico, se presentan unidos covalentemente a proteínas , formando los proteoglicanos (también llamados mucopolisacáridos). No hay que confundir proteoglicano con glicoproteína. En los primeros, el componente glicídico es superior al 90%, mientras que en las segundas oscila entre el 5 y el 70%. La unión a la proteína es normalmente del tipo Oglicosídico, y en ella interviene un trisacárido formado por dos galactosas y una xilosa (Ver figura inferior). Sólo en el caso del queratán sulfato, la unión es del tipo N-glicosídico a una residuo de asparagina.
4.- La configuración general de
los proteoglicanos admite tres tipos:
pequeño , donde una o dos cadenas de glicosaminoglicano se unen a una proteína de tipo globular grande, donde 10-20 cadenas de glicosaminoglicano se unen a una proteína de tipo fibroso con un dominio globular en el extremo muy grande, donde 100 cadenas polisacáridas se unen a una proteína de tipo fibroso con uno o dos dominios globulares en uno de sus ex tremos.
pequeño
grande
muy grande
COSAMINOGLICANOS DE INTERÉS BIOLÓGICO
IDO HIALURÓNICO También se le llama hialuronano. Se encuentra en abundancia en el humor vítreo del ojo, en el líquido sinovial de las articulaciones y en la matriz extracelular de los tejidos de origen mesodérmico. Está formado por ácido glucurónico y N-acetilglucosamina (Tabla inferior). Es el glicosaminoglicano de
mayor peso molecular, con una longitud de cadena que puede alcanzar los 50.000 disacáridos básicos, con un peso molecular de hasta 2 X 107 dalton. No está sulfatado, y no está unido a proteínas . Cuando está en suspensión acuosa, las cargas negativas de los residuos de ácido glucurónico producen una repulsión electrostática que hace que la cadena se extienda de forma aleatoria, sin adoptar una estructura determinada (se dice que es un polímero estadístico extendido ). Además, la abundancia de cargas negativas atrae a cationes como el Na +, que al ser osmóticamente activos determinan que estéextraordinariamente hidratado, ocupando un volumen importante del espacio intercelular. Es una verdadera "esponja molecular ".
Ácido hialurónico (2D)
Ácido hialurónico (3D)
La presencia de ácido hialurónico en la matriz extracelular constituye una eficaz barrera contra la difusión de macromoléculas. La particular virulencia de agentes patógenos como Clostridium histolyticum (causante de la gangrena gaseosa) se debe a que produce el enzima hialuronidasa (en color azul en la figura inferior), que degrada el ácido hialurónico y facilita la extensión de la infección.
NDROITÍN SULFATOS Constituyen alrededor del 80% de los glicosaminoglicanos presentes en el cartílago de las articulaciones. Se suelen administrar por vía oral junto con la Nacetil-glucosamina para aliviar el dolor de las articulaciones y reducir el ritmo de degeneración de los cartílagos. En función de su composición, se distinguen dos tipos de condroitín sulfatos:
Condroitín sulfato A Condroitín sulfato C
NDROITÍN SULFATO A
da en el tejido cartilaginoso, y es responsable de su elasticidad y de su resistencia a la compresión y a la tracción. ién está presente en los huesos y en las válvulas del corazón. ormado por ácido glucurónico y N-acetilgalactosamina 4-sulfato. La longitud de la cadena oscila entre 20 y 6 áridos básicos. Unido a proteínas, adopta la configuración de tipo pequeño. La presencia del sulfato aumenta la dad de cargas negativas y su bajo peso molecular no impide la difusión de macromoléculas.
condroitín-4-sulfato (2D)
condroitín-4-sulfato (3D)
NDROITÍN SULFATO C
Se encuentra asociado al condroitín sulfato A. También llamado condroitín-6-sulfato. Está formado por ácido glucurónico y Nacetilgalactosamina 6-sulfato.
RMATÁN SULFATO ncuentra en la piel, en el cartílago de las ulaciones, los vasos sanguíneos y válvulas del zón. También recibe el nombre de condroitín sulfato e diferencia de los condroitín sulfatos A y C porque parte del ácido glucurónico (aproximadamente el ) se convierte en ácido idurónico por la epimerización C5 y porque su peso molecular es ligeramente mayor. isacárido básico está formado por ácido L-idurónico y N-acetilgalactosamina 4ato, aunque también se puede encontrar N-acetilgalactosamina 6-sulfato.
ERATÁN SULFATO
le estar presente en tejidos avasculares o de difícil oxigenación como la córnea o los os intervertebrales. Se une a proteínas como el agrecano (de 2397 aminoácidos), do lugar a proteoglicanos con la configuración de tipo muy grande (ver figuras riores). La unión entre el glicosaminoglicano y la proteína es de tipo N-glicosídico. articulaciones, estas moléculas grandes y muy hidratadas actúan a modo de rtiguadores que absorben el shock mecánico. Estructura de un proteoglicano de tipo "muy grande"
isacárido básico es D-galactosa y N-acetilglucosamina 6-sulfato (tabla inferior, ra de la derecha, que no representa los átomos de hidrógeno) unidos por un enlace 4). En este sentido, su composición no se ajusta exactamente a la de un osaminoglicano típico. La longitud de la cadena es de unos 25 disacáridos y puede tener proporciones variables de otros monosacáridos (fucosa, manosa, ácido siálico ctosamina). queratán sulfato (2D)
queratán sulfato (3D)
EPARÁN SULFATO Se encuentra en todos los tejidos animales, tanto en la superficie celular como en la matriz extracelular. Se une a proteínas (sindecán, glipicán, perlecán, etc) para formar proteoglicanos (ver figura inferior). Interacciona con diversas proteínas para regular actividades biológicas relacionadas con el desarrollo, la angiogénesis (la formación de los vasos sanguíneos), la coagulación de la sangre y la metástasis tumoral.
El disacárido básico está formado por:
un ácido urónico : puede ser ácido idurónico o ácidoglucurónico y con frecuencia se encuentra sulfatado en la posición 2 una glucosamina: puede estar sulfatada en posición 3 ó 6 y además, en la posición N- puede estar sulfatada, acetilada o sin sustituir
Los dos monosacáridos se unen entre sí mediante enlaces del tipo (14). La longitud de la cadena es de alrededor de 100 disacáridos.
PARINA Parecida al heparán sulfato, pero de mayor peso molecular (entre 6 y 40 kDa) y con mayor grado de sulfatación. De hecho, es la biomolécula con mayor densidad de carga negativa que se conoce (ver figura de la tabla inferior).
Se puede considerar que está formada por dos
disacáridos alternantes:
El primer disacárido : ácido L-irudónico-2-sulfato unido a una glucosamina (que puede estar sulfatada en posición O-3, O-6 o N-2) mediante un enlace (14). El segundo disacárido : ácido D-glucurónico unido a una glucosamina (que puede estar sulfatada en posición O-3, O-6 o N-2) mediante un enlace (14).
El primer disacárido se une al segundo mediante un enlace (14):
Heparina (2D)
Destaca por sus propiedades anticoagulantes. Su poder anticoagulante se debe a que la proteína antitrombina (1) se activa al unirse a la heparina (2). La antitrombina activada se une a la trombina (3), impidiendo que ésta polimerice el fibrinógeno de la sangre para formar el coágulo. Por último, el complejo inactivo antitrombina-trombina se disocia de la heparina (4), que puede seguir con su actividad anticoagulante:
Acción anticoagulante de la heparina
ÍMEROS R AMIFICADOS DE ESTRUCTURA COMPLEJA an parte de la pared celular de las Eubacterias . Según la estructura de la pared bacteriana, las eubacterias se ican en Gram-positivas y Gram-negativas, en función de que den positivo o no a un procedimiento de tinción ollado por el microbiólogo danés Gram (1853-1938).
Tipo de bacteria
Gram (+)
Gram(-)
Composición
Peptidoglicano Ácidos teicoicos
Peptidoglicano Lipopolisacárido
pecto de las bacterias al microscopio óptico
ecto de la pared celular al icroscopio electrónico
resentación esquemática
PTIDOGLICANO La estructura del peptidoglicano (también llamado mureína ) es ligeramente distinta en bacterias Gram-positivas y Gram-negativas. En Gram-positivas forma una capa mucho más gruesa que en Gram-negativas. En ambos casos está formado por:
cadenas lineales de un polisacárido formado por residuos alternativos de Nacetilglucosamina yN-acetilmurámico unidos mediante un enlace (1 4) El N-acetilmurámico está unido a un tetrapéptido (segmento de 4 aminoácidos) que se caracteriza por poseer D-aminoácidos. La composición del tetrapéptido es ligeramente distinta en Gram-positivas y Gram-negativas Los distintos tetrapéptidos están conectados entre sí, bien a través de puentes de pentaglicina(pentapéptido formado por 5 glicinas), como ocurre en las Gram-positivas, bien directamente, como ocurre en las Gram-negativas.
De esta forma se genera una e structura rígida, con forma de
jaula que rodea la totalidad de la célula,
y que hace del peptidoglicano una de las moléculas de mayor tamaño que se conocen.
disacárido + tetrapéptido
tetrapéptidos directamente unidos (Gram -)
Peptidoglicano (3D)
puentes de pentaglicina (Gram +)
La acción de antibióticos como la penicilina y la cefalosporina se basa en el hecho de que impiden la síntesis del peptidoglicano, y por tanto, de la pared bacteriana.
IDOS TEICOICOS
Junto a los peptidoglicanos, forman parte de la pared de bacterias Gram-positivas. Hay dos tipos (Figura de la derecha):
Los ácidos teicoicos: forman parte de la gruesa capa de peptidoglicano que rodea a la membrana plasmática y están directamente unidos a él mediante un enlace fosfodiéster. De este modo pueden conectar varias capas de peptidoglicano. Los ácidos lipoteicoicos: atraviesan totalmente la capa de peptidoglicano porque están integrados en la membrana plasmática por medio de dos cadenas de ácido graso.
Los ácidos teicoicos son polímeros de un polialcohol(glicerol o ribitol). Las moléculas de polialcohol se unen entre sí mediante enlaces éster con el ácido fosfórico, formando una cadena lineal . Tras polimerizar, los hidroxilos libres del polialcohol pueden estar glicosilados (con glucosa, galactosa o NAcetilglucosamina ) o esterificados con D-Alanina (Ver figuras de la tabla inferior).
Ácido teicoico (glicerol)
Ácido teicoico (ribitol)
Ácido lipoteicoico
Los ácidos lipoteicoicos constan de un polímero lineal formado por entre 16 y 40 unidades de glicerolfosfato, unido a un glicolípido que varía según las especies y que permite a la molécula integrarse en la membrana plasmática. Como en el caso de los ácidos teicoicos, el hidroxilo libre del polialcohol pueden estar glicosilado (con glucosa, galactosa o N-Acetilglucosamina ) o esterificado con D-Alanina (Ver figura derecha de la tabla superior).
OPOLISACÁRIDOS
Los lipopolisacáridos (LPS), junto con los peptidoglicanos, forman parte de la pared de la pared celular de las bacterias Gram-negativas (figura inferior). Tienen carácter anfipático, presentan carga negativa, y repelen moléculas hidrofóbicas. Son tóxicos para el hombre, y también se llaman endotoxinas.
El LPS se compone de dos partes:
El lípido A, que está formado por dos N-acetilglucosaminas (GlcNAc) fosforiladas. Las GlcNAc están unidas a 6 cadenas saturadas de ácido graso , que contienen algunos ácidos grasos poco frecuentes (como el ácido hidroximirístico) y que permiten anclar el PLS en la membrana externa de las bacterias Gram-negativas. En la figura de la derecha muestra la estructura del lípido A en la enterobacteria Escherichia coli. Una cadena de polisacárido compleja, en la que se distinguen dos zonas (Figura de la derecha de la tabla inferior): 1. el núcleo, un oligosacárido que está unido a una de las GlcNAc del lípido A 2. el antígeno-O: una serie de 3 a 5 monosacáridos que se repiten (hasta 40 veces, en algunos casos), y que es distinto según las especies. Es el causante de la respuesta inmunológica que provocan estas bacterias.
Lípido A de Escheri chia coli
Cadena de polisacárido del LPS de E. col i
ASPECTOS GENERALES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Los ácidos nucleicos fueron descubiertos por Freidrich Miescher (foto de la izquierda) en 1869. Este enlace te lleva a una excelente animación (la número 15) de cómo fueron descubiertos. Hay 2 tipos de ácidos nucleicos (AN): el ácido desoxirribonucleico (DNA) y elácido ribonucleico (RNA), y están presentes en todas las células. Su función biológica no quedó plenamente demostrada hasta que Avery y sus colaboradoresdemostraron en 1944 que el DNA era la molécula portadora de la información genética. Los AN son polímeros lineales en los que la unidad repetitiva, llamadanucleótido (Figura de la derecha), está constituída por: (1) una pentosa (la ribosa o la desoxirribosa), (2) ácido fosfórico y (3) una base nitrogenada (purina o pirimidina). La unión de la pentosa con una base constituye unnucleósido (zona sombreada de la figura). La unión mediante un enlace éster entre el nucleósido y el ácido fosfórico da lugar al nucleótido.
El DNA y el RNA se diferencian porque :
el peso molecular del DNA es generalmente mayor que el del RNA
el azúcar del RNA es ribosa, y el del DNA es desoxirribosa el RNA contiene la base nitrogenada uracilo, mientras que el DNA presenta timina la configuración espacial del DNA es la de un doble helicoide, mientras que el RNA es un polinucleótido lineal, que ocasionalmente puede presentar apareamientos intracatenarios
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Diferencias estructurales entre el DNA y el RNA pentosa bases nitrogenadas estructura
DNA
RNA
