Polissacarídeo Definição
Um polissacarídeo é uma molécula grande feita de muitos monossacarídeos menores. Os monossacarídeos são açúcares simples, como a glicose. Enzimas especiais unem estes pequenos monômeros criando grandes polímeros de açúcar, ou polissacarídeos. Um polissacarídeo também é chamado de glicosacarídeo. Um polissacarídeo pode ser um homopolissacarídeo, no qual todos os monossacarídeos são os mesmos, ou um heteropolissacarídeo no qual os monossacarídeos variam. Dependendo de quais monossacarídeos estão conectados, e quais carbonos nos monossacarídeos estão conectados, os polissacarídeos assumem uma variedade de formas. Uma molécula com uma cadeia reta de monossacarídeos é chamada de polissacarídeo linear, enquanto uma cadeia que tem braços e voltas é conhecida como polissacarídeo ramificado.
Funções de um polissacarídeo
Dependente da sua estrutura, os polissacarídeos podem ter uma grande variedade de funções na natureza. Alguns polissacarídeos são utilizados para armazenar energia, alguns para enviar mensagens celulares e outros para fornecer suporte a células e tecidos.
Armazenamento de Energia
Muitos polissacarídeos são utilizados para armazenar energia em organismos. Enquanto as enzimas que produzem energia só funcionam nos monossacarídeos armazenados em um polissacarídeo, os polissacarídeos normalmente se dobram e podem conter muitos monossacarídeos em uma área densa. Além disso, como as cadeias laterais dos monossacarídeos formam o maior número possível de ligações de hidrogênio com eles mesmos, a água não pode invadir as moléculas, tornando-as hidrofóbicas. Esta propriedade permite que as moléculas permaneçam juntas e não se dissolvam no citosol. Isto reduz a concentração de açúcar em uma célula, e mais açúcar pode então ser ingerido. Os polissacarídeos não só armazenam a energia, mas também permitem mudanças no gradiente de concentração, o que pode influenciar a absorção celular de nutrientes e água.
Comunicação Celular
Muitos polissacarídeos tornam-se glicoconjugados quando se ligam covalentemente a proteínas ou lipídios. Glicolipídios e glicoproteínas podem ser usados para enviar sinais entre e dentro das células. As proteínas que se dirigem a uma organela específica podem ser “marcadas” por certos polissacáridos que ajudam a célula a movê-la para uma organela específica. Os polissacáridos podem ser identificados por proteínas especiais, que ajudam a ligar a proteína, vesícula ou outra substância a um microtubo. O sistema de microtubulos e proteínas associadas dentro das células pode levar qualquer substância ao seu local de destino uma vez marcado por polissacarídeos específicos. Além disso, os organismos multicelulares possuem sistemas imunológicos impulsionados pelo reconhecimento de glicoproteínas na superfície das células. As células de um único organismo produzirão polissacarídeos específicos para enfeitar as suas células. Quando o sistema imunológico reconhece outros polissacarídeos e diferentes glicoproteínas, ele é colocado em ação, e destrói as células invasoras.
Celular Support
De longe um dos maiores papéis dos polissacarídeos é o de suporte. Todas as plantas na Terra são suportadas, em parte, pela celulose polissacarídeo. Outros organismos, como insetos e fungos, usam a quitina para suportar a matriz extracelular em torno de suas células. Um polissacarídeo pode ser misturado com qualquer número de outros componentes para criar tecidos mais rígidos, menos rígidos, ou mesmo materiais com propriedades especiais. Entre a quitina e a celulose, ambos polissacarídeos feitos de monossacarídeos de glicose, centenas de bilhões de toneladas são criados por organismos vivos a cada ano. Tudo, desde a madeira nas árvores, até as conchas das criaturas marinhas, é produzido por alguma forma de polissacarídeo. Simplesmente rearranjando a estrutura, os polissacarídeos podem passar de moléculas de armazenamento a moléculas fibrosas muito mais fortes. A estrutura do anel da maioria dos monossacarídeos auxilia este processo, como visto abaixo.
Estrutura de um Polissacarídeo
Todos os polissacarídeos são formados pelo mesmo processo básico: os monossacarídeos são conectados através de ligações glicosídicas. Quando em um polissacarídeo, os monossacarídeos individuais são conhecidos como resíduos. Veja abaixo apenas alguns dos muitos monossacarídeos criados na natureza. Dependendo do polissacarídeo, qualquer combinação deles pode ser combinada em série.
A estrutura das moléculas a serem combinadas determina as estruturas e propriedades do polissacarídeo resultante. A complexa interação entre seus grupos hidroxila (OH), outros grupos laterais, as configurações das moléculas e as enzimas envolvidas afetam o polissacarídeo resultante produzido. Um polissacarídeo utilizado para armazenamento de energia dará fácil acesso aos monossacarídeos, mantendo ao mesmo tempo uma estrutura compacta. Um polissacarídeo usado para suporte é normalmente montado como uma longa cadeia de monossacarídeos, que atua como uma fibra. Muitas fibras juntas produzem ligações de hidrogênio entre fibras que fortalecem a estrutura geral do material, como visto na imagem abaixo.
As ligações glicosídicas entre os monossacarídeos consistem em uma molécula de oxigênio ligando dois anéis de carbono. A ligação é formada quando um grupo hidroxila é perdido do carbono de uma molécula, enquanto o hidrogênio é perdido pelo grupo hidroxila de outro monossacarídeo. O carbono na primeira molécula substituirá o oxigênio da segunda molécula como seu próprio oxigênio, e a ligação glicosídica é formada. Como duas moléculas de hidrogênio e um oxigênio são expelidas, a reação produziu também uma molécula de água. Este tipo de reação é chamado de reação de desidratação, pois a água é retirada dos reagentes.
Exemplos de um Polissacarídeo
Celulose e Quitina
Celulose e Quitina são ambos polissacarídeos estruturais que consistem de muitos milhares de monômeros de glicose combinados em fibras longas. A única diferença entre os dois polissacáridos são as cadeias laterais ligadas aos anéis de carbono dos monossacáridos. Na quitina, os monossacarídeos de glicose foram modificados com um grupo contendo mais carbono, nitrogênio e oxigênio. A cadeia lateral cria um dipolo, que aumenta a ligação de hidrogênio. Enquanto a celulose pode produzir estruturas duras como madeira, a quitina pode produzir estruturas ainda mais duras, como casca, calcário e até mármore quando comprimida.
Correntes longas e lineares formam ambos os polissacarídeos. Estas cadeias formam longas fibras, que são depositadas fora da membrana celular. Certas proteínas e outros fatores ajudam as fibras a se tecer em uma forma complexa, que é mantida no lugar por ligações de hidrogênio entre cadeias laterais. Assim, moléculas simples de glicose que antes eram usadas para armazenamento de energia podem ser convertidas em moléculas com rigidez estrutural. A única diferença entre os polissacáridos estruturais e os polissacáridos de armazenamento são os monossacáridos utilizados. Ao alterar a configuração das moléculas de glucose, em vez de um polissacarídeo estrutural, a molécula irá ramificar-se e armazenar muito mais ligações num espaço menor. A única diferença entre celulose e amido é a configuração da glicose utilizada.
Glicogênio e Amido
Provavelmente os polissacarídeos de armazenamento mais importantes do planeta, glicogênio e amido são produzidos por animais e plantas, respectivamente. Estes polissacarídeos são formados a partir de um ponto de partida central, e espiral para fora, devido aos seus complexos padrões de ramificação. Com a ajuda de várias proteínas que se ligam a polissacarídeos individuais, as grandes moléculas ramificadas formam grânulos, ou aglomerados. Isto pode ser visto na imagem abaixo das moléculas de glicogênio e as proteínas associadas, vistas no meio.
Quando uma molécula de glicogênio ou amido é quebrada, as enzimas responsáveis começam nas extremidades mais afastadas do centro. Isto é importante, pois você vai notar que devido à extensa ramificação existem apenas 2 pontos de partida, mas muitas extremidades. Isto significa que os monossacarídeos podem ser rapidamente extraídos do polissacarídeo e ser utilizados para energia. A única diferença entre o amido e o glicogênio é o número de ramificações que ocorrem por molécula. Isto é causado por diferentes partes dos monossacarídeos formando ligações, e diferentes enzimas agindo sobre as moléculas. No glicogênio um ramo ocorre a cada 12 ou mais resíduos, enquanto no amido um ramo ocorre apenas a cada 30 resíduos.
- Monossacarídeo – A menor unidade de moléculas de açúcar, ou um monômero de açúcar.
- Monômero – Uma única entidade que pode ser combinada para formar uma entidade maior, ou polímero.
- Polímero – Inclui proteínas, polissacarídeos e muitas outras moléculas existentes de unidades menores combinadas juntas.
- Polipéptido – Um polímero de monômeros de aminoácidos, também chamado de proteína.
Quiz
1. Se você não escovar os dentes há algum tempo, você pode notar alguma placa amarela começando a se acumular. Parte da placa consiste em dextrans, ou polissacarídeos que as bactérias usam para armazenar energia. Onde as bactérias conseguem os monossacarídeos para criar esses polissacarídeos?
A. Eles os sintetizam a partir da luz solar…
B. Eles os criam a partir de seu código genético.
C. Eles os coletam a partir dos restos de comida que você come.
2. As plantas produzem tanto a amilose do amido, como a celulose polimérica estrutural, a partir de unidades de glicose. A maioria dos animais não consegue digerir a celulose. Mesmo ruminantes como o gado não conseguem digerir celulose e dependem de organismos internos simbióticos para quebrar as ligações da celulose. Entretanto, todos os mamíferos produzem amilase, uma enzima que pode quebrar a amilose. Por que a amilase não pode quebrar as ligações da celulose?
A. Celulose e amilose são estruturalmente diferentes, e a amilase não reconhece a celulose.
B. As ligações glicosídicas da celulose são mais fortes.
C. A matriz extracelular criada pela celulose não pode ser decomposta.
3. Hialuronan é uma molécula encontrada nas articulações dos vertebrados que fornece suporte, criando uma matriz gelatinosa para amortecer os ossos. O hialuronano é criado a partir de vários monossacarídeos diferentes unidos em longas cadeias. Qual dos seguintes descreve o hialuronan?
1. Homopolissacarídeo
2. Heteropolissacarídeo
3. Polímero
4. Monômero
A. Todos eles
B. 1, 3
C. 2, 3