Struttura dei carboidrati(o glucidi o saccaridi)

•Proteoglicani•Glicoproteine

Uno glucide, da un punto di vista chimico, è il derivato aldeidico o chetonico di un alcol polivalente: In base a questa definizione la molecola deve essere formata da almeno tre atomi di Carbonio ( C )

Monosaccaridi3 atomi di C - gliceraldeide e diossiacetone: intermedi metabolici5 atomi di C: ribosio: nei nucletidi, RNA6 atomi di C: glucosio, fruttosio, galattosio - importanza alimentare

Disaccaridi (in alimentazione col termine zucchero si fa comunemente riferimento a questa classe)Lattosio - zucchero del latteSaccarosio - zucchero di canna Maltosio - scissione dell’amido Cellobiosio - scissione della cellulosa

Polisaccaridi (differenza di proteine ed acidi nucleici, sempre lineari, i polimeri di glucidi possono essere lineari o ramificati)Amido (amilopectina ramificata + amilosio lineare)Glicogeno (ramificato)Cellulosa (lineare)Acido ialuronico (lineare)

- D-glucosio

Il gruppo -OH del C in posizione 1 deriva dal gruppo aldeidico ed ha pertanto reattività diversa dagli -OH alcolici legati agli altri atomi di C (gruppo riducente).È coinvolto nel legame emiacetalico intramolecolare (legame fra -CHO in posizione 1 ed -OH in posizione 5). Legame alfa o beta.

E’ anche coinvolto nell’ulteriore legame acetalico intermolecolare fra il C1 del primo monosaccaride ed il C (in genere C4 oppure C6) del monosaccaride successivo.

Il legame alfa-glicosidico comporta un ripiegamento nella struttura e si trova nei polisaccaridi di riserva (amido, glicogeno).Il legame beta-glicosidico porta ad una forma lineare e si trova nei polimeri con funzione strutturale quali cellulosa (piante), chitina (esoscheletro di insetti e crostacei), acido ialuronico (connettivo)

cellulosa amilosio polimeri lineari

Amilopectinapolimero ramificato

CELLULOSA. La struttura lineare è stabilizzata da legami H

Amido = amiloso + amilopectina

DERIVATI DI MONOSACCARIDI

PER RIDUZIONE Alcoli poliossidrilici o Alditoli (gusto dolce)sorbitolo (da glucosio; l’accumulo provoca la cataratta)xilitolo (dolcificante gomme da masticare, mentine)ribitolo (componente della riboflavina o vitamina B2)

PER OSSIDAZIONE Acidi aldonici: per ossidazione del C1 acido gluconico (per ciclizzazione interna formano lattoni - vedi via dei pentosi fosfati)

Acidi uronici per ossidazione del C6 acido glucuronico (i). nella struttura proteoglicani; (ii) viene unito a composti lipofili per la loro eliminazione tramite la bile, ad esempio bilirubina

DEOSSI ZUCCHERI 2-deossi-ribosio (nel DNA)

ESTERI FOSFORICI (intermedi metabolici)

AMMINOZUCCHERI glucosammina (GlcN), galattosammina (GalN), Nacetil-glucosammina (GlcNAc) - Il gruppo amminico -NH2 sostituisce l’-OH in posizione 2. Il gruppo -NH2 può ulteriormente legare un gruppo acetile con legame carboammidico: -NH-CO-CH3

Nacetil-glucosammina (GlcNAc)

CHITINA esoscheletro di insetti, crostaceipolimero di GlcNAc legato da legami 1 4

PEPTIDOGLICANO parete battericapolimero formato da unità disaccaridiche GlcNAc + Acido (Nacetil) murammico Acido Nacetilmurammico = Nacetil-glucosammina legata ad acido lattico (legame etere con il C3 dello zucchero)

GLICOSAMMINOGLICANImatrice extracellulare dei vertebrati

GLICOSAMMINOGLICANI (o MUCOPOLISACCARIDI)

La matrice extracellulare di connettivi quali cartilagine, pelle, pareti dei vasi sono formati da fibre di collagene ed elastina e da strutture polisaccaridiche

Polimeri non ramificati formati da unità costituita da un disaccaride, in genere

acido glucuronico + Nacetil-glucosammina (o Nacetilgalattosammina) uniti da legami beta.

Presentano alta viscosità ed elasticità: altamente idratati.

differiscono dall’acido ialuronico in quanto- più corti - contengono gruppi solfato- legati covalentemente a proteine

Acido ialuronico

Condroitin solfatoDermatan solfatoCheratan solfatoEparan solfato. Eparina

non contiene solfato, non legato covalent. a proteine

Acido ialuronico: (acido glucuronico (13) Nacetil-glucosammina) fino a 25.00 unità

GlcA (13) GlcNAc 14 GlcA (13) GlcNAc

forma gel chiaro ed altamente viscoso (liquido siniviale, umor vitreo dell’occhio, cartaligine, tendini,..

Biosintesi nel reticolo endoplasmatico

Scissione nei lisosomi.

La carenza di enzimi che degradano i glicosamminoglicani portano ad un loro accumulo nei lisosomi

MUCOPOLISACCARIDOSI

Condroitin 4 solfato dal greco cartilagine (chondros): glucuronato ed Nacetil-galattosammina-4-solfato

GlcA (13)GalNAc4S 14GlcA (13) GalNAc4S

Condroitin 6 solfatoglucuronato e Nacetil-galattosammina-6-solfato

GlcA (13) GalNAc6S 14GlcA (13) GalNAc6Sconferisce resistenza alla tensione alla cartilogine, ai tendini, all’aorta

Dermatan solfato. Dà elasticità alla pelle, (presente anche nei vasi sanguigni, nelle valvole aortiche)

Acido glucuronico sostituito dall’acido iduronico

Cheratan solfato (keras corno) strutture cornee non hanno acido glucuronico che è sostituito dal galattosio.

Gal (14) GalNAc6S 14Gal(14) GalNAc6S

Eparan solfato sintetizzati da mastocitiEparina: polisaccaride più negativo per numerosi gruppi solfato si lega alla antitrombina III con effetto anticoagulante

GLICOCONIUGATI

GLICOPROTEINE (proteine sieriche, recettori di membrana)

PROTEOGLICANI (matrice extracellulare di pelle e tessuti connettivi)

GLICOLIPIDI (gangliosidi: mielina, gruppi sanguigni)

PROTEOGLICANI

Proteine legate covalentemente a glicosamminoglicani( i glucidi costituiscono la maggior parte, fino al 95% della massa).

Un esempio: AGGRECANO Molte catene di condroitin solfato e cheratan solfato legate a residui di serina della proteina

Centinaia di molecole di aggrecano si legano ad una catena di acido ialuronico.

Lega numerosissime molecole di acqua (questo aggregato molecolare è più grande di un batterio) interagisce con il collagene e dà resistenza e forza alla matrice Serve anche per regolare i segnali fra cellule e matrice, per le migrazioni delle cellule durante lo sviluppo,…

GLICOPROTEINE

Contengono oligosaccaridi covalentemente legati, Il legame si forma con l’-OH anomerico del C1 e la catene laterale di ammino acidi

Modificaziona post-sintetica di proteine; nel R.E e nel Golgi

Composizione e sequenza di polisaccaridi, a differenza di proteine e acidi nucleici, è determinata dall’attività di enzimi: GLICOSILTRANSFERASI

Gli zuccheri da aggiungere sono in forma attivata, legati ad un nucleotide es.UDP-Glc (uridindifosfoglucosio)

strutture ramificate, di piccole dimensioni e di diversa composizione

i glucidi possono costituire 1-70% della proteina

GLICOPROTEINE

Legami O-glicosidico (con il gruppo ossidrilico di serina, treonina, idrossilisina che lega Nacetilgalattosammina):

Mucine che ricoprono le mucose e formano uno strato viscoso del tratto respiratorio ed intestinale, con funzione di protezione

Recettore delle LDL

Legame N-glicosidico (con l’N ammidico dell’asparagina)

Immunoglobuline

Ormoni peptidici

Proteine sieriche

Lehninnger fig 27.34

tutte le proteine N-glicosilate partono dall’unione di una unità base formata da 14 monosaccaridi legati al dolicolo (struttura lipidica poli-isoprenica): poi legati alla proteina ne rimangono 5 uguali per tutte le catene; da questa base parte la sintesi delle differenti catene.