Polissacarídeos: características, estrutura, classificação, exemplos - Ciência - 2023

Contente

o polissacarídeos, frequentemente chamados de glicanos, são compostos químicos de alto peso molecular compostos por mais de 10 unidades individuais de açúcar (monossacarídeos). Em outras palavras, eles são polímeros de monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas.

São moléculas muito comuns na natureza, pois são encontradas em todos os seres vivos, onde desempenham uma grande variedade de funções, muitas das quais ainda estão em estudo. Eles são considerados a maior fonte de recursos naturais renováveis do planeta.

A parede das células vegetais, por exemplo, é formada por um dos polissacarídeos mais abundantes da biosfera: a celulose.

Esse composto, formado por unidades repetidas de um monossacarídeo chamado glicose, serve de alimento para milhares de microrganismos, fungos e animais, além das funções que tem na manutenção da estrutura das plantas.

O homem, com o tempo, conseguiu tirar proveito da celulose para fins práticos: usa o algodão para fazer roupas, a "polpa" das árvores para fazer papel e assim por diante.

Outro polissacarídeo muito abundante, também produzido pelas plantas e de grande importância para o homem, é o amido, por ser uma das principais fontes de carbono e energia. Está nos grãos dos cereais, nos tubérculos, etc.

Características dos polissacarídeos

- São macromoléculas de altíssimo peso molecular

- Eles são compostos principalmente de átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio

- Eles são muito diversos estrutural e funcionalmente falando

- Eles existem em praticamente todos os seres vivos da Terra: plantas, animais, bactérias, protozoários e fungos

- Alguns polissacarídeos são altamente solúveis em água e outros não, o que geralmente depende da presença de ramificações em sua estrutura

- Eles atuam no armazenamento de energia, na comunicação celular, no suporte estrutural das células e tecidos, etc.

- Sua hidrólise geralmente resulta na liberação de resíduos individuais (monossacarídeos)

- Eles podem ser encontrados como parte de macromoléculas mais complexas, como a porção de carboidratos de muitas glicoproteínas, glicolipídios, etc.

Estrutura

Como discutimos no início, os polissacarídeos são polímeros de mais de 10 açúcar ou resíduos de monossacarídeos, que estão ligados entre si por meio de ligações glucosídicas.

Embora sejam moléculas extremamente diversas (há uma variedade infinita de tipos estruturais possíveis), os monossacarídeos mais comumente encontrados na estrutura de um polissacarídeo são os açúcares pentose e hexose, ou seja, açúcares de 5 e 6 átomos de carbono, respectivamente.

Diversidade

A diversidade dessas macromoléculas reside no fato de que, além dos diferentes açúcares que as podem compor, cada resíduo de açúcar pode ter duas formas cíclicas distintas: furanose ou piranose (apenas aqueles açúcares com 5 e 6 átomos de carbono).

Além disso, as ligações glicosídicas podem estar na configuração α- ou β- e, como se isso não bastasse, a formação dessas ligações poderia envolver a substituição de um ou mais grupos hidroxila (-OH) no resíduo adjacente.

Também podem ser formados por açúcares com cadeias ramificadas, por açúcares sem um ou mais grupos hidroxila (-OH) e por açúcares com mais de 6 átomos de carbono, bem como por diferentes derivados de monossacarídeos (comuns ou não).

Os polissacarídeos de cadeia linear são geralmente melhor "empacotados" em estruturas rígidas ou inflexíveis e são insolúveis em água, em oposição aos polissacarídeos ramificados, que são altamente solúveis em água e formam estruturas "pastosas" em soluções aquosas.

Classificação de polissacarídeos

A classificação dos polissacarídeos geralmente é baseada em sua ocorrência natural, porém, é cada vez mais comum classificá-los de acordo com sua estrutura química.

Muitos autores consideram que a melhor forma de classificar os polissacarídeos é baseada no tipo de açúcares que os compõem, segundo os quais dois grandes grupos foram definidos: o dos homopolissacarídeos e o dos heteropolissacarídeos.

Homopolissacarídeos ou homoglicanos

A esse grupo pertencem todos os polissacarídeos que são compostos por unidades idênticas de açúcar ou monossacarídeo, ou seja, são homopolímeros do mesmo tipo de açúcar.

Os homopolissacarídeos mais simples são aqueles com conformação linear, em que todos os resíduos de açúcar estão ligados pelo mesmo tipo de ligação química. A celulose é um bom exemplo: é um polissacarídeo composto por resíduos de glicose ligados por ligações β (1 → 4).

Porém, existem homopolissacarídeos mais complexos e são aqueles que possuem mais de um tipo de ligação em uma cadeia linear e podem até ter ramificações.

Exemplos de homopolissacarídeos muito comuns na natureza são celulose, glicogênio e amido, todos compostos de unidades repetitivas de glicose; Este grupo também inclui a quitina, que consiste em unidades repetidas de N-acetil-glucosamina, um derivado da glicose.

Depois, há outros menos populares na literatura, como os frutanos (compostos por unidades de frutose), pentosanos (compostos por arabinose ou xilose) e pectinas (compostos por derivados do ácido galacturônico, derivados, por sua vez, da galactose).

Heteropolissacarídeos ou heteroglicanos

Dentro desse grupo, entretanto, são classificados todos os polissacarídeos que são compostos por dois ou mais tipos diferentes de açúcares, ou seja, são heteropolímeros de açúcares diferentes.

Os heteropolissacarídeos mais simples são compostos de dois resíduos de açúcar dissimilares (ou derivados de açúcares), que podem (1) estar na mesma cadeia linear ou (2) ser um formando uma cadeia linear principal e o outro formando cadeias laterais.

No entanto, também pode haver heteropolissacarídeos constituídos por mais de 2 tipos de resíduos altamente ramificados ou não açucarados.

Muitas dessas moléculas se associam a proteínas ou lipídios, formando glicoproteínas e glicolipídios, muito abundantes nos tecidos animais.

Exemplos muito comuns de heteropolissacarídeos são aqueles que fazem parte de mucopolissacarídeos, como o ácido hialurônico, amplamente distribuídos entre os animais e que é formado por resíduos de ácido glucurônico ligados a resíduos de N-acetil-D-glucosamina.

A cartilagem, presente em todos os animais vertebrados, também possui heteropolissacarídeos abundantes, especialmente o sulfato de condroitina, que é composto de unidades repetidas de ácido glucurônico e N-acetil-D-galactosamina.

Um fato geral sobre a nomenclatura

Os polissacarídeos são nomeados com o termo genérico glicano, portanto as nomenclaturas mais precisas usam, para dar um nome, o prefixo de "açúcar parental" e a terminação "-ano”. Por exemplo, um polissacarídeo baseado em unidades de glicose pode ser chamado de glucano.

Exemplos de polissacarídeos

Ao longo do texto, citamos os exemplos mais comuns que, sem dúvida, representam esse grande grupo de macromoléculas. A seguir, desenvolveremos um pouco mais alguns deles e citaremos outros igualmente importantes.

Celulose e quitina

A celulose, um polímero de resíduo de glicose, é, junto com a quitina, um polímero de resíduo de glicose. N-acetil-glucosamina, um dos polímeros mais abundantes da Terra.

O primeiro é uma parte essencial da parede que cobre as células vegetais e o último está na parede celular de fungos e no exoesqueleto de artrópodes, animais invertebrados incrivelmente diversos e abundantes, incluindo insetos e insetos. crustáceos, por exemplo.

Ambos os homopolissacarídeos são igualmente importantes, não só para o homem, mas para todos os ecossistemas da biosfera, pois formam uma parte estrutural dos organismos que estão na base da cadeia alimentar.

Glicogênio e amido

Os polissacarídeos, entre suas múltiplas funções, servem como material de reserva de energia. O amido é produzido nas plantas e o glicogênio é produzido nos animais.

Ambos são homopolissacarídeos compostos por resíduos de glicose, os quais estão ligados por diferentes ligações glicosídicas, apresentando inúmeras ramificações em padrões bastante complexos. Com a ajuda de algumas proteínas, os dois tipos de moléculas podem formar grânulos mais compactos.

O amido é um complexo formado por dois polímeros de glicose diferentes: amilose e amilopectina. A amilose é um polímero linear de resíduos de glicose ligados por ligações α (1 → 4), enquanto a amilopectina é um polímero ramificado que se liga à amilose por meio de ligações α (1 → 6).

O glicogênio, por outro lado, também é um polímero de unidades de glicose ligadas por ligações α (1 → 4) e com numerosas ramificações conectadas por ligações α (1 → 6). Este possui um número significativamente maior de ramos do que o amido.

Heparina

A heparina é um glicosaminoglicano associado a grupos sulfato. É um heteropolissacarídeo composto de unidades de ácido glucurônico, muitas das quais esterificadas, e de unidades de sulfato. N-glucosamina que tem um grupo sulfato adicional em seu carbono 6 ligado por ligações α (1 → 4).

Este composto é comumente usado como um anticoagulante, normalmente prescrito para o tratamento de ataques cardíacos e angina de peito instável.

Outros polissacarídeos

As plantas produzem muitas substâncias ricas em heteropolissacarídeos complexos, incluindo gomas e outros adesivos ou compostos emulsionantes. Essas substâncias são geralmente ricas em polímeros de ácido glucurônico e outros açúcares.

As bactérias também produzem heteropolissacarídeos que, muitas vezes, se liberam no ambiente que as circunda, por isso são conhecidos como exopolissacarídeos.

Muitas dessas substâncias são utilizadas como agentes gelificantes na indústria alimentícia, principalmente aquelas sintetizadas por bactérias lácticas.

Referências

De Vuyst, L., & Degeest, B. (1999). Heteropolissacarídeos de bactérias de ácido láctico. FEMS microbiology reviews, 23 (2), 153-177.
Aspinall, G. O. (Ed.). (2014). Os polissacarídeos. Academic Press.
The Editors of Encyclopaedia Britannica (2019). Encyclopaedia Britannica. Recuperado em 18 de abril de 2020, em www.britannica.com/science/polysaccharide
Dische, Z. A. C. H. A. B. I. A. S. (1955). Açúcares em polissacarídeos. Em Methods of bioochemical analysis (Vol. 2, pp. 313-358). Interscience New York.
Brown Jr, R. M. (2004). Estrutura e biossíntese da celulose: o que nos reserva o século 21? Journal of Polymer Science Parte A: Polymer Chemistry, 42 (3), 487-495.
Roach, P. J. (2002). Glicogênio e seu metabolismo. Current molecular medicine, 2 (2), 101-120, Al of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 42 (3), 487-495.