Oligozaharide si polizaharide · apei sporii (sau celelalte organisme) germinează rapid...

10
Biochimie - Curs 4- 2019 Figura 1. Structura zaharozei Figura 2. Structura trehalozei Oligozaharide si polizaharide Grupările hidroxil din monozaharide pot fi implicate în formarea de legături glicozidice. Oligozaharidele au în componenţă două sau mai multe monozaharide legate prin una sau mai multe legături O-glicozidice. Dizaharidele Cele mai abundente dizaharide care se găsesc în natură sunt: lactoza, zaharoza şi trehaloza. Maltoza se formează indirect prin hidroliza amidonului. Zaharoza (Figura 1) este o dizaharidă nereducătoare (nu reduce soluţia Fehling – atomii de carbon din glucoză şi fructoză care intră în componenţa zaharozei nu au grupările –OH anomerice libere şi din acest motiv nu posedă nici grupări aldehidice sau cetonice libere, care pot rezulta prin desfacerea ciclurilor piranozic sau furanozic) şi constituie principalul dizaharid din trestia de zahăr (din care se separă prin presare) sau sfeclă de zahăr (din care se separă prin difuzie în apă). Acest dizaharid a fost folosit în stare cristalină încă din anul 300 (în India), dar a fost introdus abia la sfarşitul secolului al XV-lea în Europa. În zaharoza, o legătură O-glicozidică se formează între o moleculă de -glucopiranoză (la atomul de carbon 1) şi una de -D- fructofuranoză (la atomul de carbon 2). Structura zaharozei a fost demonstrată prin metilarea totală a acestui compus urmată de reacţia de hidroliză. Zaharoza este unul dintre principalii agenţi de îndulcire şi din acest motiv circa 10 8 tone de dizaharid sunt produse anual. Zaharoza este folosită în produsele farmaceutice la prepararea tabletelor sau a dextranului (un polizaharid care este utilizat drept înlocuitor pentru plasma sangvină sau drept suport în cromatografie – separarea macromoleculelor). Legătura glicozidică din zaharoză (D +66) poate fi clivată de o enzimă numită invertaza (care este prezentă în miere şi specifică pentru hidroliza -D-fructofuranozelor) într-un amestec echimolecular de D-fructoză şi D-glucoză, amestec care este cunoscut sub denumirea de zahăr invertit (D -22). Zaharoza constituie carbohidratul principal în cadrul transportului zaharurilor din plantele verzi, în timp ce trehaloza joacă un rol similar în insecte, asemeni D- glucozei din sângele uman. Trehaloza sau “zaharul din ciuperci” (un dizaharid nereducător, Figura 2), se găseşte atât în fungi cât şi în alte organisme. Aceasta serveşte drept carbohidrat de transport în hemolimfa insectelor şi de asemenea joacă rol de agent de “antiîngheţare” în multe specii. Aceasta constituie până la 20% din

Transcript of Oligozaharide si polizaharide · apei sporii (sau celelalte organisme) germinează rapid...

Biochimie - Curs 4- 2019

Figura 1. Structura zaharozei

Figura 2. Structura trehalozei

Oligozaharide si polizaharide

Grupările hidroxil din monozaharide pot fi implicate în formarea de legături

glicozidice. Oligozaharidele au în componenţă două sau mai multe monozaharide legate

prin una sau mai multe legături O-glicozidice.

Dizaharidele

Cele mai abundente dizaharide

care se găsesc în natură sunt: lactoza,

zaharoza şi trehaloza. Maltoza se

formează indirect prin hidroliza

amidonului.

Zaharoza (Figura 1) este o

dizaharidă nereducătoare (nu reduce

soluţia Fehling – atomii de carbon din

glucoză şi fructoză care intră în

componenţa zaharozei nu au grupările –OH anomerice libere şi din acest motiv nu posedă

nici grupări aldehidice sau cetonice libere, care pot rezulta prin desfacerea ciclurilor

piranozic sau furanozic) şi constituie principalul dizaharid din trestia de zahăr (din care se

separă prin presare) sau sfeclă de zahăr (din care se separă prin difuzie în apă). Acest

dizaharid a fost folosit în stare cristalină încă din anul 300 (în India), dar a fost introdus

abia la sfarşitul secolului al XV-lea în Europa. În zaharoza, o legătură O-glicozidică se

formează între o moleculă de -glucopiranoză (la atomul de carbon 1) şi una de -D-

fructofuranoză (la atomul de carbon 2). Structura zaharozei a fost demonstrată prin

metilarea totală a acestui compus urmată de reacţia de hidroliză.

Zaharoza este unul dintre principalii agenţi de îndulcire şi din acest motiv circa

108 tone de dizaharid sunt produse anual. Zaharoza este folosită în produsele

farmaceutice la prepararea tabletelor sau a dextranului (un polizaharid care este utilizat

drept înlocuitor pentru plasma sangvină sau drept suport în cromatografie – separarea

macromoleculelor).

Legătura glicozidică din zaharoză (D +66) poate fi clivată de o enzimă numită

invertaza (care este prezentă în miere şi specifică pentru hidroliza -D-fructofuranozelor)

într-un amestec echimolecular de D-fructoză şi D-glucoză, amestec care este cunoscut

sub denumirea de zahăr invertit (D -22). Zaharoza constituie carbohidratul principal

în cadrul transportului zaharurilor din

plantele verzi, în timp ce trehaloza joacă

un rol similar în insecte, asemeni D-

glucozei din sângele uman.

Trehaloza sau “zaharul din

ciuperci” (un dizaharid nereducător,

Figura 2), se găseşte atât în fungi cât şi

în alte organisme. Aceasta serveşte drept

carbohidrat de transport în hemolimfa

insectelor şi de asemenea joacă rol de

agent de “antiîngheţare” în multe specii.

Aceasta constituie până la 20% din

Biochimie - Curs 4- 2019

Figura 3. Structurile - și -lactozei (legături -1,4-glicozidice)

cantitatea de masă uscată a organismelor anhidrobiotice, care pot supravieţui

dehidratărilor complete. Aceaste organisme includ sporii unor fungi, celulele de drojdie

sau unele nematode. Aceste organisme pot rămâne în stare deshidratată pe durata a

câtorva ani (legăturile de hidrogen dintre trehaloza şi fosfatidilcolină pot stabiliza

membranele celulare uscate). În momentul în care apar schimbări radicale în concentraţia

apei sporii (sau celelalte organisme) germinează rapid determinând creşterea activităţii

trehalazei, o enzimă care hidrolizează trehaloza la glucoză. Mamiferele nu pot sintetiza

trehaloza, ele posedă enzima trehalaza pentru a descompune trehaloza care este ingerată

în organism. La oameni trehalaza a fost detectată în tractul gastrointestinal și în rinichi.

Trehalaza a fost localizată și în dendritele neuronilor localizați în hipocampusul, cortexul

cerebral sau celulele Purkinje din creierul șoarecilor. La plante, trehaloza exogenă,

suplimentată în cantități reduse, atenuează tulburările fiziologice și biochimice induse de

stresul abiotic.

Lactoza, o dizaharidă reducătoare din lapte (4,5% la vacă; 6,5% la oameni),

constă dintr-o moleculă de galactoză şi una de glucoză unite printr-o legatură -1,4-

glicozidică (Figura 3). Oricum, în formă cristalină această dizaharidă există sub forma a

doi izomeri -lactoză şi -lactoză. Ultimul dintre aceştia este mult mai solubil şi mai

dulce faţă de primul. -lactoza cristalizează în îngheţată care este ţinută în congelator

pentru perioade mai lungi şi are o textură nisipoasă.

Lactoza poate fi hidrolizată de o enzimă specifică (lactaza la oameni şi -galactozidaza

în cazul bacteriilor; există oameni care pierd enzima lactază dupa naştere şi astfel

organismul acestora nu mai tolerează lactoza şi din aceste motive aceştia trebuie să

consume alimente fară lactoză; enzima lactază este produsă în intestinul subţire şi

produce glucoza şi galactoza, ultima este convertită la nivelul ficatului în glucoză şi ca

atare creşte nivelul de glucoză din sânge). Nivelul scăzut al acestei enzime la oameni

(mai mult de 75% din populația adultă suferă de deficiență de lactază) poate determina

trecerea majorității lactozei nemetabolizate prin tractul digestiv spre colon (după 30 – 120

min de la ingerarea produselor pe bază de lactoză), unde sunt generați produșii rezultați

din fermentația bacteriană (cantități însemnate de CO2, H2 și acizi organici iritanți) la

diaree, balonări etc. Intoleranța la lactoză, care inițial a fost considerată o dereglare

metabolică, este un lucru normal la adulți în particular la indivizii care au o descendență

africană sau asiatică. Interesant este faptul că nivelele de -galactozidază descresc ușor

cu vârsta la descendenții populațiilor care s-au bazat de-a lungul vieții pe o alimentație

Biochimie - Curs 4- 2019

Figura 4. Structurile maltozei și celobiozei

bogată în produsele lactate. Tehnologiile moderne vin în sprijinul persoanelor care adoră

laptele, dar posedă intoleranță la lactoză. Din acest motiv această categorie de oameni

consumă lapte a cărui lactoză a fost în prealabil hidrolizată enzimatic. Cantitatea de

lactoză din urină crește la femeile gravide sau la persoanele cu intoleranță la acest

dizaharid.

Maltoza este constituită din două

molecule de glucoză legate prin

intermediul unei legături -1,4-glicozidice.

Legătura glicozidică poate fi scindată de

enzima numită maltaza.

Cele trei enzime care hidrolizează

dizaharidele sunt localizate la suprafaţa

celulelor epiteliale (din intestinul mic).

Maltoza (Figura 4) este produsă prin

hidroliza enzimatică (amilazele intervin în

procesul de scindare a polizaharidelor) a

amidonului şi este un precursor al D-

glucozei în tractul digestiv al mamiferelor. În

urma acestei reacţii de hidroliză rezultă un

sirop (conţine 60% maltoză, 25% D-glucoză

şi 15% maltodextrine) utilizat drept

îndulcitor în industria alimentară sau în

procesele de fermentaţie. Atât maltoza cât și

zaharoza pot fi convertite la etanol de către

drojdii în urma proceselor de fermentație.

Celobioza este dizaharida izomeră

cu maltoza si se obţine prin hidroliza celulozei. Diferenţa structurală între maltoză şi

celobioză este determinată de natura legăturii glicozidice (-glicozidică în celobioză, -

glicozidică în maltoză). Prin metilare, urmată de reacţia de hidroliză s-a dovedit faptul că

este vorba de o legătură de tip 1,4-glicozidic. Celobioza este hidrolizată de o enzimă (-

glicozidaza din sâmburii de migdale amare) care este specifică legăturii -glicozidice.

Acest tip de enzimă lipseşte la animalele superioare, în schimb melcii, omizile şi unele

microorganisme posedă un set enzimatic alcătuit celobiază (care scindeză celobioza) şi

celulaza (enzima care scindează celuloza).

Oligozaharidele

Rafinoza este o trizaharidă compusă din galactoză, fructoză și glucoză. Se găsește

în fasole, varza de Bruxelles, broccoli, sparanghel și cerealele integrale. Rafinoza este

hidrolizată la D-galactoză și zaharoză de către galactozidază. Rafinoza este, de asemenea,

cunoscută sub numele de melitoză și poate fi “formal” considerată rezultatul cuplării prin

intermediul unei legături -1,6 glicozidică a unui rest de galactoză cu un rest de

zaharoză.

Melezitoza este o trizaharidă nereducătoare care este produsă de insecte (afide)

printr-o reacție enzimatică. Melezitoza constituie o sursă de hrană pentru albine.

Melezitoza poate fi parțial hidrolizată la glucoză și turanoză, ultimul dizaharid fiind un

izomer al zaharozei.

Biochimie - Curs 4- 2019

Figura 5. Glicolipide (antigeni) din membrana eritrocitelor

ce pot fi recunoscute de proteine specifice (anticorpi) din sânge

Gal=galactoza (disc galben), GalNAc=N-Acetilgalactozamina

(pătrat galben), GluNAc=N-Acetilglucozamina (pătrat albastru), Fuc=Fucoza (triunghi roșu)

Panoza se găsește în cereale și produse derivate din acestea. Este utilizată în

calitate de agent de aromatizare (în industria alimentară, a băuturilor sau a medicamente-

lor) fiind un compus cu conținut caloric scăzut. Panoza promovează creșterea florei

intestinale.

Lactozaharoza este o trizaharidă (oligozaharidă) artificială formată din galactoză,

glucoză și fructoză. Acest compus are 30% din puterea de îndulcire a zaharozei și este

utilizat în calitate de ingredient alimentar.

Una dintre tetrazaharidele cele mai abundente din plante este stahioza. Este un

omolog al rafinozei. Această tetrazaharidă a fost izolată din rizomii de anghinare.

Stahioza este recunoscută ca fiind un compus important atât pentru depozitare cât și

pentru transport în plante lemnoase, cucurbitacee și leguminoase.

Ciclodextrinele (, și ) constituie o clasă de oligozaharide ciclice care conţin 6,

7 sau 8 resturi de zahar ce rezultă din degradarea enzimatică a amidonului. În compo-

nenţa acestor molecule intră 6-8 unităţi de D-glucopiranoză unite prin legături -1,4

glicozidice organizate sub forma unui tub care are un exterior hidrofil şi un interior

hidrofob, în care pot fi captate anumite molecule (I3- în interiorul -ciclodextrinelor).

Ciclodextrinele au fost în principal utilizate drept agenți de complexare pentru a crește

solubilitatea în apă a unor medicamente slab solubile în scopul creșterii

biodisponibilitatea și stabilitatea acestora. Studiile efectuate pe oameni sau animale au

aratat ca ciclodextrinele pot fi utilizate pentru a îmbunătăți eliberarea medicamentului din

aproape orice tip de formulare a acestuia. În prezent, la nivel mondial, există peste 30 de

produse farmaceutice diferite care conțin complexe de medicament / ciclodextrine.

Oligozaharide conjugate

Multe alte oligozaharide se regăsesc

cuplate în natură cu alte biomolecule (în

particular cu lipide sau proteine). Unul dintre

cele mai elocvente exemple îl constituie cel al

substanţelor care determină grupele sangvine.

În această situaţie oligo-zaharidele sunt

cuplate cu o lipidă (glicolipidele, Figura 5)

din membrana eritrocitelor (sau cu o proteină,

glicoproteină, pe suprafaţa altor celule) şi în

funcţie de componenţa lor se pot distinge

pentru tipuri de grupe de sânge (A, B, AB

și O).

Îndulcitorii artificiali

Se cunoaşte faptul că o alimentaţie sănătoasă determină o stare bună de

funcţionare a organismului. Populaţia utilizează alimentele pentru a suplini necesarul de

vitamine şi de substanţe nutritive. Un procent semnificativ din populația umană consumă

mai multe calorii decât necesarul zilnic. Acest fapt conduce la supraponderabilitate şi

implicit la un stil de viaţă neadecvat.

Îndulcitorii artificiali sunt de obicei adăugaţi la alimentele procesate cu scopul de

a obţine un gust dulce fără a adăuga calorii. Aceast fapt este posibil prin folosirea unor

Biochimie - Curs 4- 2019

Compus Gradul de

indulcire

Glucoza 1

Acesulfam 200

Alitam 2000

Aspartam 180

Zaharina 350

Sucraloza 600

compuşi care mimează interacţiunea zaharozei cu receptorii de gust. Avantajul este acela

că aceşti compuşi sunt folosiţi în concentraţii relativ mici şi ca atare nu intervin într-un

mod marcant în metabolismul energetic.

Monozaharidele care apar frecvent în natură (fructoza) sunt un pic mai dulci decât

zaharoza. Mierea, care conţine în principal fructoză, glucoză (în funcţie de raportul

fructoză : glucoză are loc cristalizarea produsului apicol; în cazul unei cantităţi mai mare

de glucoză, are loc precipitarea acesteia datorită solubilităţii mai mici a acestui

component în apă, iar mierea capătă o constituţie solidă) şi

maltoza care este de 1,5 ori mai dulce decât zahărul.

Figura 6. Structura chimică a doi îndulcitori artificiali

(dreapta: ciclamat de sodium, stânga: zaharina)

Cum este măsurat gradul de indulcire al unui produs?

Deocamdată nu există un sistem mai performant de detecţie decât receptorii umani.

Pentru măsurarea acestui parametru se dizolvă compusul de testat se prepară o serie de

soluții diluate consecutiv şi se compară acestea cu soluţia de referinţă conţinând glucoza.

Compuşii foarte dulci (vezi tabelul 1) trebuie diluaţi corespunzător pentru a permite o

comparaţie cu substanța folosită în calitate de etalon (glucoza sau zaharoza).

Ciclamatul de sodiu (Figura 6, un îndulcitor de 30-50 de ori mai puternic decât

zaharoza) sau calciu sunt compuşi care sunt utilizaţi în diverse preparate (farmaceutice

sau alimentare) cu scopul reducerii numărului de calorii.

Unul dintre cei mai vechi îndulcitori artificiali este zaharina, a fost descoperită în

1879. În anii ’70, cercetătorii au demonstrat că dozele mari de zaharină pot cauza apariţia

cancerului la şoareci. Aceste doze însă erau extrem de ridicate şi nu pot fi atinse de către

consumatori şi din acest motiv nu reprezintă un risc pentru aceştia.

Aspartamul ingredientul activ din

doi îndulcitori artificiali (Nutrasweet sau

Equal) a fost aprobat pentru utilizare la

scară largă încă din 1981, iar în zilele

noastre este unul dintre cei mai folosiţi

îndulcitori. Comparativ cu zaharina, care

nu este metabolizată de organismul uman,

aspartamul (Figura 7) este scindat în

componenţii săi: aspartat, fenilalanină şi

metanol. Dat fiind faptul că aspartatul şi

fenilalanina pot fi metabolizaţi mai departe,

aspartamul nu este lipsit de calorii. Metanolul rezultat nu este toxic, deoarece cantitatea

eliberată prin scindarea aspartamului este comparabilă cu cantitatea de alcool rezultată

Tabel 1. Puterea de îndulcire a

îndulcitorilor artificiali

comparativ cu glucoza

Figura 7. Structura chimică a aspartamului

Biochimie - Curs 4- 2019

prin presarea fructelor. Unul din dezavantajele utilizării aspartamului este instabilitatea

termică a acestuia, fapt care îl face necorespunzător pentru industria panificaţiei şi a

băuturilor (datorită hidrolizei lente a acestuia).

Neotamul este un derivat al aspartamului, fiind de circa 8000 de ori mai dulce

decât zaharoza. Are stabilitate mai mare decât aspartamul şi nu produce fenilalanina

atunci când este metabolizat. Utilizarea neotamului (figura 8) a fost permisă în Europa

începând din anul 2002. Îndulcitorul este folosit în compoziţia budincilor, sucurilor,

gemurilor sau jeleurilor. Acest îndulcitor poate fi găsit şi în prăjituri, deserturi îngheţate

sau gumă de mestecat.

Figura 8. Structura chimică a neotamului

Acesulfamul este utilizat de multe ori în combinaţie cu aspartamul, deoarece cei

doi compuşi acţionează sinergic. În situația în care sarea de potasiu a acesulfamului este

utilizată singură, în cantitățile necesare pentru a atinge gradul de îndulcire dorit, aceasta

lasă un gust specific. Sarea nu este metabolizată sau stocată în organism. După ce este

consumată, aceasta este rapid absorbită și excretată nemodificată.

Ceilalţi îndulcitori artificiali sunt derivaţi ai zaharurilor (sucraloza este un derivat

al zaharozei) sau aspartamului (alitamul).

Sucraloza este de asemenea un îndulcitor cunoscut sub numele de tricloro-

zaharoză. Acest derivat de zaharoză rezultă prin înlocuirea selectivă a trei hidroxil grupe

cu atomi de clor. Sucraloza (Figura 9) nu este metabolizată sau stocată în organism. După

ce este consumată, aceasta este absorbită rapid și apoi excretată rapid sub formă

nemodificată.

Figura 9. Structurile chimice ale acesulfamului și sucralozei

Îndulcitorii naturali

Alături de mono-, di- sau oligozaharidele clasice se pot extrage și alți îndulcitori

din plante. De exemplu, rebaudiozida A (un îndulcitor din ștevie cu putere de îndulcire de

aproximativ 300 de ori mare decât zaharoza) are în componenţă un resturi de glucoză

Sucraloza

Biochimie - Curs 4- 2019

ataşate la o unitate centrală prin legături eterice (glicozidice) sau esterice. Folosirea

acestui compus sau extractelor ce conțin acest îndulcitor în America de Sud constituie o

tradiție. De asemenea, ștevia este folosită de mulți ani și în Japonia.

Glicirizina este un glicozid care este de 50 de ori mai dulce decât zaharoza. Acest

compus poate fi extras din rădăcina de lemn dulce, Glycyhrrhiza glabra. Planta este

originară din Turcia, Irak, Spania, Grecia și nordul Chinei. Glicirizina are o istorie lungă

de utilizare atât ca îndulcitor cât și ca un remediu pe bază de plante. Studiile au

demonstrat că glicirizina inhibă o enzimă care inactivează în mod normal producerea

cortizolului, astfel încât consumul de lemn dulce sau glicirizină poate ridica nivelul de

cortizol din organism. Cortizolul se remarcă prin proprietăți anti-inflamatorii, astfel încât

glicirizina poate fi benefică în tratarea unor afecțiuni, dar un nivel ridicat de cortizol

poate determina retenție de apă, hipertensiune arterială, precum și pierderea ionilor de

potasiu și calciu.

Fitodulcina este un compus rezultat prin hidroliza enzimatică a unei glicozide

care se realizează în urma procesului de fermentație a frunzelor de hortensie (utilizat în

Japonia pentru a produce un ceai dulce-răcoritor, băutură care se consumă în special în

timpul ceremoniei unui festival budist). Puterea de îndulcire a fitodulcinei este de cel

puțin 400 de ori mai mare decât a zaharozei, deși compusul se remarcă printr-o întârziere

a senzației de dulce și printr-un gust licoros.

Polizaharidele

Polizaharidele joacă un rol important în stocarea energiei şi menţinerea integrităţii

structurale a organismului.

Amidonul este un polimer al glucozei abundent în granulele mici din numeroase

plante într-o formă semicristalină. Aceste granule, care sunt formate în plastidele legate

de membranele celulare, au forma şi aparenţa caracteristică care variază de la o plantă la

alta. Amidonul este intâlnit sub două forme:

a) Amiloza, forma liniară a amidonului, constă din resturi de glucoză unite prin legături

-1,4-glicozidice. Conformaţia liniară extinsă nu este posibilă deoarece lanţurile au

tendinţa de a se împacheta sub forma unui helix. Una dintre primele structuri helice

ale acestui biopolimer a fost descoperită în 1943 şi anume structura de helix cu

orientare spre stânga a amilozei care înfăşoară molecula de pentaiodură (I5-),

Complexul amidon-iod rezultat are culoarea albastră. Acest helix conţine 6 resturi de

monozaharid pe rotaţie, care are pasul de 0,8 nm şi un diametru de aproximativ 14

nm.

b) Amilopectina, forma ramificată a amidonului (Figura 10, pagina 7) posedă o legătură

-1,6-glicozidică la 30 de legături -1,4-glicozidice (comparativ cu glicogenul care

are o legătură -1,6 la 10 legături -1,4). Amidonul este polizaharidul cel mai ingerat

de către om. Ambele forme ale amidonului sunt hidrolizate de -amilaza, o enzimă

secretată de glandele salivare şi de pancreas.

Glicogenul (amidonul animal) este unul dintre cei mai întâlniţi homopolimeri din

celula animală şi constituie o sursă de glucoză. Lanţul liniar al glicogenului este format

prin intermediul legăturilor -1,4-glicozidice. Ramificaţiile se realizează prin formarea

unor legături glicozidice de tip -1,6 în timpul depozitării glucozei, dar în condiţiile ce

impun consum de energie aceste legături se clivează enzimatic. Glicogenul este depozitat

Biochimie - Curs 4- 2019

în citoplasma celulelor animale şi la anumite nivele în lizozomi sub forma unor particule

mari de 100-200 MDa. Aceste particule se pot vizualiza la microscopul electronic.

Figura 10. Reprezentarea schematică a modului de împachetare al

amilozei și structurii amilopectinei

Celuloza, un alt polizaharid al glucozei, are un rol structural în plante. Celuloza

conferă ţesuturilor vegetale rezistenţa mecanică şi elasticitate, formând scheletul

plantelor. Celuloza este unul dintre cei mai des întâlniţi compuşi organici din biosferă. În

natură, celuloza apare alături de alte polizaharide. Fibrele de bumbac conţin 92-95%

celuloză, iar la diferitele tipuri de lemn procentul de celuloză variază între 40 şi 60%. În

lemn alături de celuloză este întâlnită şi hemiceluloza. Aceasta este un amestec complex

de pentozani (xilani, arabani), hexozani, acid poliuronic (pectine) şi gume vegetale. Acest

polimer liniar este format prin intermediul legăturilor -1,4-glicozidice (Figura 11).

Fibrele de celuloză sunt rezultatul interacţiunilor dintre lanţuri liniare de

polizaharid care sunt în principal dictate de legături de hidrogen, conferind astfel o

rezistenţă deosebită. În contrast cu legăturile -1,4-glicozidice, cele -1,4-glicozidice

determină o arhitectură diferită (helix, Figura 12) care este potrivită rezervelor de

zaharuri. Deşi vertebratele nu posedă o enzimă capabilă să hidrolizeze legăturile -1,4-

glicozidice din celuloză, tractul digestiv al erbivorelor conţine microorganisme simbiotice

care posedă un set de enzime numite celulaze, enzime care permit digestia acestui

polimer. Degradarea celulozei este un proces lent datorită împachetării mari a moleculei

(prezenţei legăturilor de hidrogen), fapt care nu permite accesul ușor al acestui substrat în

situsul activ al enzimei (celulazei). Din acest motiv bovinele trebuie să rumege materialul

vegetal iar descopunerea copacilor de către fungi sau alte microorganisme se face în

decursul a câtorva ani.

Figura 11. Legături β-1,4-glicozidice din lanțul linear al celulozei

Amilopectina

Biochimie - Curs 4- 2019

chitina

Figura 12. Legături -1,4-glicozidice din porțiunea liniară a glicogenului

Chitina este principala componentă

structurală a exoscheletului nevertebratelor

(crustaceelor, insectelor-paianjenilor) sau este

prezentă în peretele celular a multor fungi şi

alge. Abundenţa sa este comparabilă cu cea a

celulozei. Chitina este un homopolimer în care

monomerii (N-acetil-D-glucozamina) sunt

uniţi prin intermediul legăturilor -1,4-glico-

zidice (Figura 13).

Figura 13. Legături -1,4-glicozidice din chitină

Heteropolizaharidele

Glicozamino-glicanii sunt polizaharide localizate pe suprafaţa celulelor animale

sau în matricea extracelulară. Majoritatea glicozamino-glicanilor au în componenţa lor

dizaharide conţinând un monozaharid care are o grupare aminică (glucozamina sau

galactozamina). Alături de aceste grupări pe această unitate structurală de dizaharidă

există şi grupări încărcate negativ (carboxilat sau sulfat).

Principalii glucozamino-glicani sunt:

sulfatul de condroitină;

sulfatul de cheratan;

sulfatul de dermatan;

heparina;

sulfatul de hiparan;

hialuronatul.

Figura 14. Legături -1,4-glicozidice din heparină

Heparina este o heteropolizaharidă (Figura 14) care previne coagularea sângelui.

Se găseşte în special în celulele din pereţii arterelor şi este utilizată intravenos după

operaţii sau în tratamentul trombozei. De asemenea, heparina este utilizată pentru

introducerea unor materiale în circuitul sangvin. Heparinele cu masă moleculară mică

sunt folosite la tratarea bolilor coronariene (angina sau infarctul miocardic acut).

Biochimie - Curs 4- 2019

Inulina, este o fructo polizaharidă, formată din legături 2-1 fructozidice (n = 2-60,

n-numărul de molecule de fructoză). În plus, la capătul lanțului posedă de obicei o

legătură 1-2 glicozidică cu un rest de D-glucoză. Acest polimer este utilizat pe scară largă

în industria alimentară pentru a modifica textura, înlocuitor de grăsime sau ca îndulcitor

hipocaloric datorită faptului că nu poate fi biodegradat pe cale enzimatică. În plus, acesta

are mai multe aplicații în industria farmaceutică. Cele mai importante caracteristici ale

inulinei sunt utilizarea acestui polimer ca agent de diagnosticare a funcției renale și drept

agent de stabilizare a proteinelor.

Derivaţi ai zaharurilor cu potenţială activitate

biologică

Streptomicina este un antibiotic produs de

actinomicete (microorganisme din sol înrudite cu ciupercile

inferioare) utilizat în special contra bacteriilor gram-negative

(în particular cele responsabile de apariţia tuberculozei).

Gentamicina este un antibiotic din clasa aminoglico-

zidelor care este produs în decursul fermentaţiei microspo-

rilor Purpurea. Acest antibiotic a fost primul compus utilizat

împotriva Pseudomonei. Gentamicina (figura 15) inhibă

biosinteza proteinelor prin legarea ireversibilă la ribozomii

bacterieni (mai precis la o proteină din subunitatea

ribozomală 30S și la ARN-ul ribozomal din subunitatea

16S).

Figura 15. Structura gentamicinei