HETEROPOLIZAHARIDE: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

The heteropolizaharide sau heteroglycans sunt un grup de glucide complexe clasificate în cadrul grupului de polizaharide, care includ toate hidrati de carbon , care sunt compuse din mai mult de 10 unități de monozaharide de diferite tipuri de zaharuri.

Majoritatea heteropolizaharidelor care sunt sintetizate în natură conțin de obicei doar două monosacharide diferite. Între timp, heteropolizaharidele sintetice au în general trei sau mai multe unități monosacharide diferite.

Exemplu de unitate de bază a unui heteropolizaharid (Sursa: Ccostell prin Wikimedia Commons)

Heteropolizaharidele sunt macromolecule care îndeplinesc funcții esențiale pentru viață. Sunt compuse din mai mulți monomeri diferiți de zahăr (monosacharide), legați repetitiv între ele prin legături glicozidice de diferite tipuri.

Printre carbohidrații complecși găsiți cel mai frecvent în natură se numără hemiceluloza, pectine și agar-agar, iar majoritatea sunt polizaharide de interes comercial pentru industriile alimentare.

În contextul medical, cele mai studiate heteropolizaharide au fost cele ale țesutului conjunctiv, cele ale grupelor sanguine, cele asociate cu glicoproteine ​​precum γ-globulina și glicolipide care acoperă neuronii din sistemul nervos central.

De-a lungul anilor și cu progrese științifice, au fost dezvoltate diferite tehnici pentru studiul heteropolizaharidelor, care implică, în general, descompunerea lor în monosacharidele lor constitutive și analiza lor individuală.

Aceste tehnici de separare sunt diferite pentru fiecare carbohidrat și depind de caracteristicile fizice și chimice ale fiecărui carbohidrat. Cu toate acestea, cromatografia este cea mai utilizată tehnică pentru analiza heteropolizaharidelor.

Caracteristici și structură

Heteropolizaharidele sunt polimeri liniari sau ramificați compuse din unități repetate a două sau mai multe monosacharide diferite. Trebuie avut în vedere că aceste monosacharide pot fi sau nu în aceeași proporție.

Heteropolizaharidele au structuri complexe, cu o topologie în general ramificată și, în starea lor natală, au o morfologie asimetrică și oarecum amorfă.

Unitățile care se repetă care alcătuiesc heteropolizaharide (monosacharide, dizaharide sau oligozaharide) sunt legate între ele prin legături α sau β-glucozidice. În aceste unități, este obișnuit să se observe modificări sau substituții, cum ar fi grupări metil și acetil și altele, în special în ramuri.

Mai mult, asocierea anumitor molecule cu heteropolizaharide poate conferi o sarcină netă din urmă, care are funcții fiziologice importante în diferite tipuri de celule.

Carbohidrați bacterieni

Heteropolizaharidele microbiene sunt compuse din unități repetate de trei până la opt monosacharide care pot fi liniare sau ramificate. În general sunt compuse din monosacharide D-glucoză, D-galactoză și L-ramnoză în proporții diferite.

Pot fi obținute fucoză, manoză, riboză, fructoză, monosacharide și monosacharide substituite cu glicerol și altele, deși într-o proporție mai mică.

Caracteristici

De obicei, heteropolizaharidele funcționează ca suporturi extracelulare pentru organismele din toate regatele, de la bacterii la oameni. Aceste zaharuri, împreună cu proteinele fibroase, sunt cele mai importante componente ale matricei extracelulare la animale și a laminei intermediare la plante.

Heteropolizaharidele se găsesc frecvent în asociere cu proteinele pentru a forma proteoglicani, glicozaminoglicani și chiar mucopolizaharide. Acestea îndeplinesc diferite funcții, de la reglarea absorbției apei, acționând ca un fel de „ciment” celular și funcționând ca un lubrifiant biologic, printre multe altele.

Heteropolizaharidele din țesuturile conjunctive au grupe acide în structurile lor. Acestea acționează ca punți de legătură între moleculele de apă și ionii de metal. Cel mai frecvent heteropolizaharid în aceste țesuturi este acidul uronic cu substituții sulfate.

Proteoglicanii pot fi găsiți ca elemente structurale ale membranei plasmatice, acționând ca coreceptori în recepția stimulilor de pe suprafața membranei celulare și stimulând mecanismele de răspuns intern.

Globulinele sunt glicoproteine ​​care fac parte din sistemul imunitar al multor animale și își bazează sistemul de recunoaștere pe porțiunea heteropolizaharidelor pe care le au în stratul lor cel mai extern.

Heparinele au funcții anticoagulante și sunt mucoglacii care folosesc dizaharide cu substituenți sulfați pentru a reduce sarcina lor negativă și a interfera cu unirea dintre trombină și trombocite, favorizând, la rândul lor, legarea antitrombinelor și inactivarea protrombinelor.

Exemple

hemiceluloză

Acest termen cuprinde un grup de heteropolizaharide care includ monosacharide, cum ar fi glucoza, xiloza, manoza, arabinoza, galactoza și diverși acizi uronici în structura lor. Cu toate acestea, cele mai frecvente structuri sunt polimeri liniari ai xilani și xiloglicani legați de legături β-1,4.

Aceste heteropolizaharide sunt foarte abundente în peretele celular al plantelor. De asemenea, sunt solubile în soluții alcaline concentrate și unele tipuri dezvoltă o formă fibrilară în care acționează ca agenți de cimentare în țesutul plantelor.

Pectină

Pectinele sunt polizaharide ale stratului mijlociu dintre pereții celulari de origine primară la plante. Componenta sa principală este acidul D-galacturonic legat de o legătură α-D-1,4, în care unele carboxilii pot fi esterificate cu grupări metil.

Acest tip de zahăr are capacitatea de a polimeriza cu ușurință în contact cu esteri metilici și alte zaharuri, cum ar fi galactoza, rabininoza și rannoza. Sunt utilizate pe scară largă în industria alimentară pentru a da fermitate unor produse precum gemuri, compoturi și gume zaharoase.

heparina

Este un anticoagulant care este produs în sânge și în diferite organe, cum ar fi plămânii, rinichii, ficatul și splina animalelor. Este format din 12 până la 50 de repetări de acid D-glucuronic sau acid L-iduronic și N-acetil-D-glucozamină. Heparinele sunt polizaharide de tip glicozaminoglican cu o puternică încărcare negativă.

Heparinele au o mare importanță industrială și sunt obținute artificial din inginerie genetică în bacterii sau în mod natural din plămânii bovinelor sau mucoasa intestinală a porcilor.

Acid hialuronic

Acesta este unul dintre medicamentele cele mai utilizate în industria estetică ca lubrifiant datorită proprietăților sale vâscoase, elastice și reologice. Este folosit ca lubrifiant pentru ochi, amortizor în articulații și pentru a întârzia procesele de îmbătrânire, deoarece reduce activitatea celulelor din ciclul celular.

Este un polimer aparținând grupului glicozaminoglicanilor și este compus din acid D-glucuronic și N-acetil-D-glucozamină, legate între ele printr-o legătură β-1,3. Se găsește în aproape toate celulele procariote și eucariote, în special în țesuturile conjunctive și pielea animalelor.

Referințe

1. Delgado, LL, & Masuelli, M. (2019). Polizaharide: concepte și clasificare. Evoluția în Jurnalul tehnologic al polimerilor, 2 (2), 2–7.
2. Huber, KC, & BeMiller, JN (2018). Hidrati de carbon. În chimie organică (pp. 888-928). Elsevier Inc.
3. Davison, E. (1999). Encyclopaedia Britannica. Preluat pe 14 august 2019, de pe www.britannica.com/science/carbohydrate/
4. Huber, KC, & BeMiller, JN (2018). Hidrati de carbon. În chimie organică (pp. 888-928). Elsevier Inc.
5. Universitatea din Maine. (Nd). Preluat pe 14 august 2019, de pe www.umaine.edu