Aula - Estudando Quimica

Aula: 07
Temática: Funções dos polissacarídeos
Na aula de hoje continuarei a tratar dos polissacarídeos. Boa aula!
- Polissacarídeos estruturais: Muitos polissacarídeos servem primariamente
como elementos estruturais nas paredes e nos envoltórios celulares, nos
espaços intercelulares e no tecido conjuntivo, onde eles dão forma, elasticidade
ou rigidez aos tecidos vegetais e animais, bem como proteção e suporte aos
organismos unicelulares. Os polissacarídeos também são encontrados como
os compostos orgânicos mais importantes dos exoesqueletos (esqueleto
externo) de muitos invertebrados.
A quitina é um polissacarídeo que contém nitrogênio na molécula. É
responsável pelo esqueleto externo dos artrópodes (insetos, aranhas,
crustáceos etc.), aparecendo também em cogumelos. Existem polissacarídeos
nitrogenados, como o ácido hialurônico, que funciona como uma espécie de
cimento entre as células epiteliais, conferindo maior aderência entre elas.
As paredes e os envoltórios celulares são importantes, não apenas na
manutenção da estrutura dos tecidos, mas também possuem importantes
locais de reconhecimento célula-célula específicos e na morfogênese dos
tecidos e órgãos. Examinaremos os polissacarídeos estruturais no contexto da
organização molecular das paredes e dos envoltórios celulares.
- Paredes celulares dos vegetais: O polissacarídeo que constitui as paredes
celulares das células vegetais é a celulose. As células dos vegetais devem ser
capazes de resistir à grande diferença de pressão osmótica entre os
compartimentos dos fluidos extracelular e intracelular, elas necessitam de
paredes celulares rígidas, para impedir o intumescimento. Nos vegetais e nas
árvores de grande porte, as paredes celulares precisam não apenas contribuir
para a força física ou rigidez dos tecidos do caule, das folhas e da raiz, mas
também precisam ser capazes de sustentar grandes pesos. A celulose é o
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principal constituinte da madeira e, por conseguinte, do papel, o algodão que
possui quase 100% de celulose pura.
As enzimas capazes de hidrolisar a celulose não são secretadas no trato
digestivo da maioria dos mamíferos, assim, esses animais não podem utilizar a
celulose como nutriente. Quando um animal ingere dissacarídeos ou
polissacarídeos, seu sistema digestório tem a tarefa de transformá-los em
monossacarídeos através da hidrólise, sem que ocorra a absorção. Entretanto
os ruminantes como a vaca, são uma exceção, pois eles podem utilizar a
celulose como alimento. Isso se deve a microrganismos presentes no trato
digestivo, mais especificamente no rúmen, que sintetizam celulases (enzimas
que hidrolisam celulose). Da mesma forma os cupins conseguem digerir a
madeira.
- Paredes celulares bacterianas: Os peptídeoglicanos são os principais
polissacarídeos que compõem a estrutura das paredes celulares de bactérias.
Bactérias
possuem
uma
elevada
pressão
osmótica
interna
e
estão
freqüentemente expostas a um meio ambiente externo completamente variável,
precisando de uma parede celular rígida para evitar ruptura de sua membrana
celular. Assim, as paredes celulares de bactérias são rígidas, porosas (para
que haja a entrada de substâncias necessária e saída de resíduos), de
estrutura semelhante a uma caixa que fornece proteção física à célula (fig. 1).
Fig. 1 – Figura esquemática de uma célula bacteriana (Escherichia coli).
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A estrutura e a biossíntese das paredes celulares bacterianas têm sido
intensivamente estudadas, pois elas contêm antígenos específicos úteis no
diagnóstico das doenças infecciosas, e também porque a biossíntese das
paredes celulares bacterianas é inibida pela penicilina e por outros antibióticos
de utilidade na medicina.
As bactérias são classicamente divididas em organismos Gram-positivos e
Gram-negativos, de acordo com suas reações à coloração chamada de
“Gram”. A coloração de Gram é um procedimento em que as células são
tratadas sucessivamente com o corante cristal-violeta e com iodo, sendo
posteriormente descoradas e tratadas com safranina. Nas células Grampositivas, as paredes contêm bem poucos lipídeos, enquanto que, nas células
Gram-negativas, as paredes são ricas em lipídeos.
As paredes celulares Gram-positivas e Gram-negativas possuem uma
característica molecular em comum: em ambas o envoltório estrutural rígido
consiste em cadeias polissacarídicas paralelas ligadas covalentemente por
cadeias peptídicas cruzadas, cuja armação abrange 500/o ou mais do peso da
parede celular. Essa armação covalentemente ligada à parede celular pode ser
considerada, na realidade como uma única molécula gigante denominada
peptidoglicano ou mureína (do latim murus = muro). A unidade básica repetitiva
na estrutura do peptidioglícano é o muropeptídeo que é um dissacarídeo.
Além da mureína, as paredes celulares bacterianas contêm inúmeros
polímeros assessórios, que variam entre as diferentes espécies de bactérias.
Existem 3 tipos de polímeros assessórios: ácidos tecóicos, polissacarídeos e
polipeptídeos (proteínas).
Em bactérias Gram-positivas (fig. 2), o ácido tecóico representa cerca de 20 a
40% do peso seco da parede celular. É formado por cadeias poliméricas de
moléculas de glicerol ou ribitol.
As paredes de bactérias Gram-negativas são muito mais complexas (fig.3).
Seus componentes acessórios consistem em polipeptídeos, lipoproteínas e
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especialmente, um lipossacarídeo muito complexo de estrutura ainda pouco
conhecida. Esse lipossacarídeo forma uma membrana lipídica externa e
contribui para a complexa especificidade antigênica das células Gramnegativas. Pode-se imaginar a parede celular dos organismos Gram-positivos
como sendo uma caixa quebradiça, rígida, semelhante à carapaça de um
crustáceo, enquanto que a parede celular dos organismos Gram-negativos
possui uma membrana externa rica em lipídeos, com a mureína, rígida,
embaixo (próxima a membrana plasmática).
Fig.2 – Esquema de parede celular Gram-positiva.
Fig. 3 - Esquema de parede celular Gram-negativa (modificado de Gladwin. & Trattler, 2002).
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- Glicocálix (substância fundamental amorfa em tecidos animais): As células
dos tecidos dos vertebrados não são envolvidas por paredes rígidas,
presumivelmente por não requererem proteção contra as grandes mudanças
na pressão osmótica externa. Contudo elas possuem um envoltório externo
(glicocálix), que é, em alguns casos, comparável a uma parede celular. Tais
camadas celulares são macias, flexíveis e possuem propriedades adesivas. Há
ainda pouca informação a respeito de como os componentes do glicocálix
estão arranjados na superfície externa da célula. Esse estudo torna-se muito
importante uma vez que o glicocálix pode estar relacionado à rejeição de
órgãos e a relação antígeno-anticorpo, pois possuem locais de reconhecimento
célula-célula
específicos
(capacidade
que
estas
células
têm
de
se
reconhecerem e se reassociarem em cultura de tecidos).
- Mucopolissacarídeos ácidos: Os mucopolissacarídeos ácidos são um grupo
de heteropolissacarídeos
relacionados contendo, em geral, dois tipos de unidades monossacarídicas
alternadas, das quais pelo menos uma possui um grupamento ácido, ou um
grupamento carboxílico ou sulfúrico. Quando eles aparecem complexados com
proteínas específicas, são denominadas mucinas ou mucoproteínas nessa
classe de glicoproteínas o polissacarídeo abrange a maior parte do peso. As
mucoproteínas são substâncias gelatinosas, viscosas, ou escorregadiças;
algumas proporcionam lubrificação e outras agem como um cimento
intracelular flexível.
O mucopolissacarídeo ácido mais abundante é o ácido hialurônico, presente
nos envoltórios celulares (glicocálix) e na substância fundamental amorfa
extracelular dos tecidos conjuntivos dos vertebrados; também é abundante no
fluido sinovial das articulações e no humor vítreo do globo ocular.
- Glicoproteínas: Entre as diversas classes de proteínas conjugadas estão as
glicoproteínas, as quais contêm grupos de carboidratos ligados covalentemente
às cadeias polipeptídicas representando um grande grupo amplamente
distribuído de importância biológica. Através de estudos mais detalhados,
muitas proteínas que se pensava serem proteínas simples, isto é, contendo
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apenas resíduos de aminoácidos, na realidade possuem grupos de
carboidratos. As glicoproteínas que possuem um conteúdo muito elevado de
carboidratos
são
denominadas
proteoglicanos.
As
glicoproteínas
são
encontradas em todas as formas de vida. Nos vertebrados, as glicoproteínas
são, na maioria, extracelulares. Entre as glicoproteínas de localização ou
função extracelular estão as glicoproteínas do glicocálix, as glicoproteínas do
sangue, as formas circulantes de alguns hormônios, os anticorpos, diversas
enzimas digestivas secretadas no intestino, as mucoproteínas das secreções
mucosas, e as glicoproteínas das membranas basais (extracelulares).
Hoje estudamos as funções dos polissacarídeos e onde podem ser
encontrados. Na próxima aula estudaremos o metabolismo dos carboidratos.
Um forte abraço e até lá!
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