09 Glúcidos y glicobiología

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Gliceraldehído,una aldotriosa

Dihidroxiacetona,una cetotriosa

(a)

D-Glucosa,una aldohexosa

D-Fructosa,una cetohexosa

(b)

D-Ribosa,una aldopentosa

(c)

2-Desoxi-D-Ribosa,

una aldopentosa

Espejo

HOH

CHO

OH

CH2OHCH2OH

H

CHO

Modelo de barra y bolas

D-Gliceraldehído L-Gliceraldehído

L-GliceraldehídoD-Gliceraldehído

Fórmulas en proyección de Fischer

Fórmulas en perspectiva

Tres carbonos Cuatro carbonos Cinco carbonos

Seis carbonos

D-Gliceraldehído D-Eritrosa D-Treosa D-Ribosa D-Arabinosa D-Xilosa D-Lixosa

D-Alosa D-Altrosa D-Glucosa D-Manosa D-Gulosa D-Idosa D-Galactosa D-Talosa

D-Aldosas

(a)

C

C

CH2OH

O

OH

H

H

Tres carbonos

D-Gliceraldehído

C

C

O

OH

H

H

C

CH2OH

OHH

C

C

O

OH

H

H

C

CH2OH

OHH

Cuatro carbonos

D-Eritrosa D-Treosa

C

C

O

OH

H

H

C

CH2OH

OHH

C OHH

C

C

O

H

H

HO

C

CH2OH

OHH

C OHH

C

C

O

OH

H

H

C

CH2OH

OHH

C HHO

C

C

O

H

H

HO

C

CH2OH

OHH

C HHO

Cinco carbonos

D-Ribosa D-Arabinosa D-Xilosa D-Lixosa

Seis carbonos

D-Alosa D-Altrosa D-Glucosa D-Manosa D-GalactosaD-Gulosa D-Idosa D-Talosa

D-Aldosas

(a)

Dihidroxiacetona D-Eritrulosa D-Ribulosa D-Xilulosa

D-Psicosa D-Fructosa D-Sorbosa D-Tagatosa

Tres carbonos Cuatro carbonos Cinco carbonos

Seis carbonos

D-Cetosas

(b)

Dihidroxiacetona

Tres carbonos

D-Eritrulosa

Cuatro carbonos

D-Ribulosa

Cinco carbonos

D-Xilulosa

D-Psicosa D-Fructosa D-Sorbosa D-Tagatosa

Seis carbonos

D-Cetosas

(b)

D-Manosa(epímero en C-2)

D-Galactosa(epímero en C-4)

D-Glucosa

L-Arabinosa

Aldehído Alcohol Hemiacetal Acetal

Cetona Alcohol Hemicetal Cetal

D-Glucosa

β-D-Glucopiranosaα-D-Glucopiranosa

mutarrotación

α-D-Glucopiranosa β-D-Glucopiranosa Pirano

α-D-Fructofuranosa β-D-Fructofuranosa Furano

EjeEje

Dos formas de silla posibles

(a)

Eje

(b)

α-D-Glucopiranosa

Familia de la GlucosaAmino azúcares

Desoxiazúcares

Carboxi azúcares

β-D-Glucosa β-D-Glucosamina

N-Acetil-β-D-Glucosamina

β-D-Galactosamina β-D-Manosamina

β-D-Glucosa-6-fosfato

Ácido N-AcetilmurámicoÁcido Murámico

β-L-Fucosa α-L-Ramnosa

β-D-Glucuronato D-Gluconato D-Glucono--lactonaÁcido N-Acetilneuramínico

(ácido siálico)

β-D-Glucosa

D-Glucosa(forma lineal)

D-Gluconato

(a)

D-Glucosa + O2 D-Glucono- -lactona H2O2+

(b)

Glucosa oxidasa

hemiacetal

hemiacetalacetal

alcohol

H2OH2O

hidrólisiscondensación

α-D-Glucopiranosil-(14)-D-glucopiranosa

Maltosa

Abreviaturas de los Monosacáridos más corrientes y de algunos de

sus derivados

Abecuosa Abe Ácido Glucurónico GlcA

Arabinosa Ara Galactosamina GalN

Fructosa Fru Glucosamina GlcN

Fucosa Fuc N-Acetilgalactosamina GalNAc

Galactosa Gal N-Acetilglucosamina GlcNAc

Glucosa Glc Ácido Murámico Mur

Manosa Man Ácido N-Acetilmurámico Mur2Ac

Ramnosa Rha Ácido N-Acetilneuramínico Neu5Ac

Ribosa Rib (ácido siálico)

Xilosa Xyl

Tabla 9-1

β -D-Galactopiranosil-(14)- β -D-glucopiranosaLactosa ( forma β)

Gal(β14)Glc

β -D-Fructofuranosil α-D-glucopiranósidoSacarosa

Fru(β21α)Glc

α -D-Glucopiranosil α-D-glucopiranósido

Trealosa

Glc(α11α)Glc

Homopolisacáridos Heteropolisacáridos

Sin ramificar RamificadosDos monómeros

Sin ramificarMúltiples

Monómerosramificados

Gránulos de Almidón

(a)

Gránulos de Glucógeno

(b)

Extremono reducido

Extremoreducido

(a)

Rama

Cadena principal

(b)

Ramificación(α1 6)

(c)

Extremosno reducidos

Amilosa

Amilopectina

Extremosreducidos

Uniones (α14) entre D-glucosas

(a)

(b)

Uniones (β14) entre D-glucosas

(a)

(b)

Staphylococcus aureus

Ácido N-Acetilmurámico

(Mur2Ac)

N-Acetilglucosamina

(GlcNAc)

L-AlaD-GluL-LysD-Ala

Enlace cruzadode pentaglicina

Extremoreducido

Punto de roturade la Lisozima

(β 14)

Glucosaminoglicano Disacárido repetido Número de disacáridospor cadena

Hialuronato

Condroitín 4-sulfato

Queratán sulfato

GlcA

GlcA

Gal

GlcNAc

GlcNAc4SO3

GlcNAc6SO3

~50.000

20-60

~25

Estructura y función de algunos Polisacáridos

Polímero Tipo Monómero Tamaño Función

Almidón Almacenamiento de energía, en plantas

Amilosa Homo- (α1 4)Glc, lineal 50-5000

Amilopectina Homo- (α1 4)Glc, con

(α1 6)Glc en ramas

cada 24-30 unidades

Glucógeno Homo- (α1 4)Glc, con > 50.000 Almacenar energía, en bacterias y

(α1 6)Glc en ramas células animales

cada 8-12 unidades

Celulosa Homo- (β1 4)Glc > 15.000 Estructural, en plantas, da rigidez y

resistencia a la pared celular.Quitina Homo- (β1 4)GlcNAc muy larga Estructural, en insectos, arácnidos y

crustáceos, da rigidez y resistencia alexoesqueleto.

Peptidoglicano Hetero-, 4)Mur2Ac(β1 4) muy larga Estructural, en bacterias, da rigidez y

péptidos GlcNAc(β1 resistencia a la pared celular.unidos

Hialuronato (un Hetero-, 4)GlcA(β1 4) >100.000 Estructural, en vertebrados, crea la matriz

Glucosamino-glicano) ácido GlcNAc(β1 de la piel y tejido conectivo, viscosidad ylubricante en articulaciones.

Tabla 9-2

(β 1 3) (β 1 4) (β 1 3) (β 1 3) (β 1 4)

(GlcA GalNAc)n GlcA Gal Gal Xyl Ser

Condroitín sulfato

Núcleo de la proteína

Heparán sulfato

Condroitín sulfato

+NH3

OOC

Exterior

Interior

Proteínas de unión

Núcleo protéico de Agrecano

Hialuronato(disacárido repetido

más de 50.000 veces)

Queratánsulfato

Condroitínsulfato

Integrina

Proteoglicano

Fibronectina

Fibras de Colágeno entrecruzadas

Filamentos de Actina

Membrana plasmática

Glc

GlcNAc

Man

Gal

Neu5Ac

Fuc

GalNAc

(b) Enlace N(a) Enlace O

GalNAc Ser GalNAc Asn

Ejemplos: Ejemplos:

Asn

Asn

Asn

Ser

/Th

r

Ser

/Th

r

GlcNAc

Man

Glc

Gal

AbeOAc

Rha

Kdo

Hep

n10

(b)

Ligandos Oligosacáridos unidos a Lectinas

Lectinas y Familia Abreviatura Ligandos

Plantas

Concanavalina A Con A Manα1–OCH3

Griffonia simplicifolia GS4 Lewis b (Leb) tetrasacárido

lectina 4Aglutinina del gérmen de trigo WGA Neu5Ac(α 2 3) Gal (β1 4)Glc

GlcNAc (β1 4)GlcNAc

Ricino Gal (β1 4)Glc

Animal

Galectina-1 Gal (β1 4)Glc

Manosa unida a proteína A MBP-A múltiples octasacáridos de manosa

VirusHemaglutinina del virus de la gripe HA Neu5Ac(α2 6) Gal (β1 4)Glc

Proteína 1 del virus del Polioma VP1 Neu5Ac(α2 3) Gal (β1 4)Glc

Bacterias

Enterotoxina LT Gal

Toxina del cólera CT GM1 pentasacárido

Tabla 9-3

Fuente: Weiss, W.I. & Drickamer, K. (1996) Structural basis of lectin-carbohydrate recognition. Annu. Rev. Biochem. 65, 441-473.

Glicoproteína ligando de integrina

Integrina

P-selectina

Célulaendotelialdel capilar

Lugar de inflamación

Glicoproteína ligando de P-selectina

Linfocito Tlibre

Rodadura

Corrientesanguínea

Adhesión

Extravasación

Cadena de oligosacáridos

Proteína de la MembranaPlasmática

Glicolípidos

Toxina

P-Selectina

Virus Bacteria Linfocito

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Glicoproteína

o Glicolípido

Mezcla de

oligosacáridos

oligosacáridos

separados

Polisacáridos

purificados

Pequeños

oligosacáridos

Carbohidratos

completamente

metiladosMonosacáridos

Liberación de oligosacáridos con endoglicosidasa

1) Cromatografía de intercambio iónico2) Filtración en gel3) Cromatografía de afinidad a Lectina

Composición de la

mezcla

Tipos y número de

monosacáridos

Posición(es) de

enlaces glucosídicos

Secuencia de

monosacáridos;

posición y

configuración de

enlaces glucosídicos

Secuencia de

monosacáridos;

posición y

configuración de

enlaces glucosídicos

Hidrólisis conácido fuerte

Metilación completa con CH3I, base fuerte

Hidrólisis enzimáticacon glucosidasasespecíficas

RMN yespectrometríade masas

Cromatografía en líquido de alta resolución o derivación a cromatografía gas-líquido

Hidrólisis ácida con producción de monosacáridos metilados en cada –OH excepto los implicados en los enlaces glucosídicos

Resolución de framentosen la mezcla

Cada oligosacárido se somete a metilación o análisis enzimático