Polissacarídeos

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POLISSACARÍDEOS – BIOQUÍMICA 06/06/2018 
 
Alunos: Laís Oliveira, Larissa Suzana, Pedro Rondelli, Renatha Alves e Talita França 
 
Os polissacarídeos podem ser divididos em dois tipos, homopolissacarídeos e 
heteropolissacarídeos. Os homopolissacarídeos contêm somente uma única espécie 
monomérica; os heteropolissacarídeos contêm dois ou mais tipos diferentes. Os 
homopolissacarídeos não ramificados possuem apenas ligações alfa 1-4 ou beta 1-4, já os 
homopolissacarídeos ramificados possuem além das ligações alfa 1-4 as ligações alfa 1-6, beta 1-
6, beta 1-3, alfa 1-3. Alguns homopolissacarídeos, como o amido que são produzidos por 
plantas e o glicogênio, produzido por mamíferos servem como formas de armazenamento para 
monossacarídeos utilizados como combustíveis. Diferenças entre os dois: a amilose possui cadeia 
não ramificada e suas ligações são do tipo alfa 1-4, já amilopectina possui muitas ramificações e 
pode ter tanto ligações alfa 1-4 quanto alfa 1-6. 
 
Outros homopolissacarídeos, como a celulose e a quitina, atuam como elementos estruturais em 
paredes celulares de plantas e em exoesqueletos de animais. A celulose – substância fibrosa, 
resistente e insolúvel em água – é encontrada na parede celular de plantas, particularmente em 
caules, troncos e todas as porções amadeiradas do corpo da planta, e constitui grande parte da 
massa da madeira e quase a totalidade da massa do algodão. Ambos ocorrem 
intracelularmente em grandes agrupamentos ou grânulos. As moléculas de amido e glicogênio 
são extremamente hidratadas, pois têm muitos grupos hidroxila expostos e disponíveis para 
formarem ligações de hidrogênio com a água. A maioria das células vegetais possui a 
capacidade de sintetizar amido. O glicogênio é especialmente abundante no fígado, onde pode 
constituir até 7% do peso líquido; ele também está presente no músculo esquelético. 
 
Nos hepatócitos (células do fígado), o glicogênio é encontrado em grandes grânulos, os quais são 
agrupamentos de grânulos menores compostos por moléculas únicas de glicogênio, altamente 
ramificadas, com massa molecular média de alguns milhões. Esses grânulos de glicogênio 
também apresentam, firmemente ligadas, as enzimas responsáveis pela síntese e degradação do 
glicogênio. 
 
Como cada ramificação do glicogênio termina com uma unidade de açúcar não redutora, uma 
molécula de glicogênio com n ramificações tem n + 1 extremidades não redutoras, mas apenas 
uma extremidade redutora. Quando o glicogênio é utilizado como fonte de energia, as unidades 
de glicose são removidas uma de cada vez a partir da extremidade não redutora. As enzimas de 
degradação que atuam somente em extremidades não redutoras podem trabalhar simultaneamente 
nas muitas ramificações, acelerando a conversão do polímero em monossacarídeos. 
 
Calcula-se que os hepatócitos armazenam uma concentração de glicogênio equivalente a 0,4 M 
de glicose. A concentração existente de glicogênio, que é insolúvel e contribui pouco para a 
osmolaridade do citosol, é de cerca de 0,01 mM. Se o citosol contivesse 0,4 M de glicose, a 
osmolaridade seria perigosamente elevada, causando uma entrada osmótica de água que poderia 
romper a célula. 
 
Além disso, com a concentração de glicose interna igual a 0,4 M e a concentração externa igual 
a 5 mM (a concentração no sangue de um mamífero), a variação de energia livre para o transporte 
de glicose para dentro das células contra este gradiente de concentração tão alto seria 
proibitivamente grande. 
 
As dextranas são polissacarídeos de bactérias e leveduras, compostos por resíduos de D-glicose 
em ligações (a1-6); todos têm ramificações (a1-3), e alguns também têm ramificações (a1-2) ou 
(a1-4). A placa dentária, formada por bactérias que crescem na superfície dos dentes, é rica em 
dextranas, as moléculas adesivas que permitem às bactérias grudarem-se nos dentes e umas às 
outras. As dextranas também fornecem uma fonte de glicose para o metabolismo bacteriano. 
Dextranas sintéticas são utilizadas em alguns produtos comerciais (p. ex., Sephadex) que servem 
para o fracionamento de proteínas por meio de cromatografia por exclusão de tamanho. As 
dextranas nesses produtos são quimicamente ligadas por ligações cruzadas para formarem 
materiais insolúveis de vários tamanhos. Como podemos perceber os polissacarídeos têm muitos 
grupos de hidroxilas em seus compostos moleculares, logo, pode-se chegar a conclusão que o seu 
enovelamento terá os mesmo princípios da estrutura de um polipeptídico. Essas subunidades com 
uma certa rigidez, terá: Ligações covalentes formando estruturas macromoleculares estabilizadas 
por interações fracas dentro da própria molécula ou intermoleculares, tais quais, ligações de 
hidrogênio, interações hidrofóbicas, van der waals e para os polímeros com subunidades 
carregadas, interações eletrostáticas. 
 
O glicogênio, amido e celulose são compostos por subunidades de piranose (Anel de 6 membros), 
essas moléculas podem ser representadas como uma série de anéis rígidos de piranose conectados 
por um átomo de oxigênio que une dois átomos de carbono (ligação glicosílica). Nas ligações 
entre C-O observamos livre rotação ao redor de ambas ligações entre os resíduos. 
 
Diferente do exemplo anterior ao redor de cada ligação, a rotação é limitada por conta do 
impedimento estérico gerado pelas subunidades. Estes ângulos irão definir as estruturas 
tridimensionais das ligações glicosídica correlacionando phi e fhi , logo o volume do anel de 
piranose juntamente com substituintes e os efeitos eletrônicos sobre o carbono anomérico 
constringe os dois ângulos e, por conta disso, certas conformações são mais estáveis do que outras. 
O que observamos no mapa de energia. Para ligações alfa1 - 4 entre amido e glicogênio é uma 
hélice firmemente enrolada estabilizada por ligações de hidrogênio entre as cadeias. 
 
Temos no círculo vermelho a conformação menos favorecida e no círculo azul a conformação 
mais favorecida. Na amilose, uma cadeia não ramificada, temos uma estrutura regular suficiente 
que permite a sua cristalização e assim foi determinada por difração de raio x. Os polímeros 
formam estruturas firmes de hélices enroladas e nelas, originamos densos grânulos de 
armazenamento de amido ou glicogênio como observado em muitas células. A celulose é um 
homopolissacarídeo linear e não ramificado, constituído por 10.000 a 15.000 unidades de D-
glicose. Entretanto, existe uma importante diferença: na celulose, os resíduos de D-glicose têm a 
configuração beta. 
 
Os resíduos de glicose na celulose estão ligados por ligações glicosídicas (beta 1-4). Devido à 
essa diferença, as moléculas individuais de celulose e amilose dobram-se espacialmente de 
maneiras diferentes, dando a essas moléculas estruturas macroscópicas e propriedades físicas 
muito diferentes. A natureza rígida e fibrosa da celulose a torna útil para produtos 
comerciais como papelão e material para isolamento, e ela é um dos principais componentes 
dos tecidos de algodão e linho. 
 
A celulose é também a matéria-prima para a produção comercial de celofane e seda artificial. 
Os amidos ingeridos na dieta são hidrolisados por a-amilases enzima presente na saliva e no 
intestino que rompem ligações glicosídicas (a1-4) entre as unidades de glicose. A maioria dos 
animais vertebrados não consegue utilizar a celulose como uma fonte energia, pois eles 
carecem de uma enzima que hidrolise ligações (b1-4). 
 
Os cupins digerem a celulose (e, portanto, a madeira) prontamente, mas somente porque 
carregam no trato intestinal um microrganismo simbiótico, Trichonympha, que secreta 
celulase, enzima que hidrolisa as ligações (b1-4). Animais invertebrados, incluindo 
artrópodese nematódeos, possuem genes que codificam as enzimas para a degradação da 
celulose. 
 
Existe uma exceção importante para a ausência da celulase nos vertebrados: os animais 
ruminantes, tais como gado, ovelhas e cabras, carregam microrganismos simbióticos que 
conseguem hidrolisar a celulose, permitindo que degradam a celulose das gramíneas macias 
de sua dieta. A quitina é um homopolissacarídeo linear composto por resíduos de N-
acetilglicosamina em ligações (b1-4).A única diferença química em comparação com a 
celulose é a substituição de um grupo de hidroxila em C-2 por um grupo de amina acetilado. 
 
 A quitina forma fibras longas similares às fibras da celulose e, como a celulose, não pode ser 
digerida por vertebrados. A quitina é o principal componente dos exoesqueletos duros de 
aproximadamente 1 milhão de espécies de artrópodes – insetos, lagostas e caranguejos, por 
exemplo. É provavelmente o segundo polissacarídeo mais abundante na natureza, depois da 
celulose; estima-se que 1 bilhão de toneladas de quitina são produzidas a cada ano na biosfera. O 
componente das paredes rígidas das bactérias, o proteoglicano, é um heteropolímero de resíduos 
alternados de N- acetilglicosamina e ácido N- acetilmurâmico. Estão unidos por ligações beta, 1-
4. 
 
São unidades que interagem entre si, por meio de aminoácidos e formam um ligação cruzada, 
criando uma malha que forma a parede celular bacteriana. É possível ver a diferença na espessura 
da parede, formada por proteoglicano entre as bactérias gram-positivas e gram-ngativas 
 
Ligações entre os açúcares, N- Acetilglicosaminoglicano(GlcNac) e ácido N-
acetilmurâmico(Mur2Ac). Esses grupos ativadores participam da formação das ligações 
glisosídicas. É uma reação de transpeptidação que é inibida por penicilinas, que matam as 
bactérias por terem suas paredes celulares enfraquecidas. São ativadas as vias N-
acetilglicosamina(GlcNac) e N-acetilmurâmico(Mur2Ac), que participam das ligações 
glicosídicas que servem como promotores de ligações na biossíntese nos peptidoglicanos, ao 
desencadear uma reação de polimerização, o qual resultará na combinação de monômoros que 
formarâo macromolécucas. 
 
Também é demonstrada a ação da penicilina como um bactericida. Na reação de transpeptidação, 
entre as cadeias laterais peptídicas em duas moléculas de peptídoglicanos diferentes, um resíduo 
de glicina desloca a D-Alanina terminal de outra cadeia, formando uma ligação 
cruzada(característico da parede celular bacteriana). Figura 6-30: Representa a inibição da 
transpetidase, através dos antibióticos, beta-lactâmicos, como a Penicilina. 
 
É provocada a inibição da síntese do peptideoglicano, interferindo nos cinco aneis beta-
lactâmicos. Transpeptidase inibida, pelo ataque da porção amida do anel beta-lactâmico, através 
da serina que estava no sítio ativo da transpeptidase ao produto da acil-enzima. 
Ocorre uma hidrólise muito lenta que se torna irreversível, que consequentemente torna a 
transpeptidase inativa. 
 
Figura 6-30: Demonstra a enzima trsnapeptidase na forma inativa. Ocorreu o ataque da porção 
amida do anel beta-lactâmico pela serina do sítio ativo da enzima transpeptase, a um produto acil-
enzima covalente, que foi hidrolisado de forma lenta, quase que estática, inativando a enzima. 
 
Figura 6-27: Representa a superfície da enzima com resíduos ativos de Glutamato e Asparigina, 
que estão representados em formas de bastões pretos. A outra imagem representa a reação 
catalisada pela lisozima de clara de ovo. Mostra o segmento de polímeros de peptídeoglicano e 
apresenta sítios de ligação de A a F, sombreados. São antibióticos beta-lactâmicos. 
 
Figura 7-21: Representa a Agarose, constituida por D-galactose, em unidade repetidas. Por meio 
de ligaçoes glicosídicas que formam polímeros composto por mais de 600 resíduos. 
Compõe a parece celular das algas marinhas vermelhas. Forma uma matriz tridimensional que 
protege a alga da perda de água, retendo-a. É um componente do Ágar, que é um 
heteropolissacarídeo, sulfatado, composto por D-galactose e é um derivado de L-galactose, unidos 
por ligação éter. Ela possui menos quantidades de grupamentos sulfato e piruvatos. Ligação do 
tipo beta 1-4, glicosídicas, resultando em polímeros com um comprimento de 600 a 700 resíduos. 
 
Heteropolissacarídeos são encontrados na Matriz Extracelular, mas em especial na membrana 
basal das nossas células. Os heteropolissacarídeos encontrados são os glicosaminoglicanos, que 
formam uma família de polímeros lineares compostos por unidades de dissacarídeos repetidas. 
Os glicosaminoglicanos são exclusivos de animais e bactérias. Alguns glicosaminoglicanos 
contêm grupos sulfato esterificados, a combinação desses grupos sulfato com os grupos 
carboxilato dos resíduos de ácido urônico gera uma densidade muito grande de cargas negativas. 
Para reduzir as forças de repulsão entre os grupos vizinhos carregados, essas moléculas adotam 
uma conformação estendida em solução, formando uma hélice em formato de bastão 
(ESTRUTURA DA HEPARINA – LIVRO), onde os grupos carboxilato carregados 
negativamente situam-se em lados alternados da hélice. Esse formato garante a maior separação 
possível entre os grupos sulfato carregados negativamente. 
O padrão de resíduos de açúcar sulfatados e não sulfatados especifico para cada 
glicosaminoglicanos, proporciona que diferentes ligantes proteicos se liguem esletrostaticamente 
e sejam reconhecidos com especificidade pelos glicosaminosglicanos. Os glicosaminoglicanos 
sulfatados são ligados a proteínas extracelulares para formarem proteoglicanos. 
Um glicosaminoglicano muito utilizado atualmente na estética e na medicina é o Ácido 
Hialurônico, que contém resíduos alternados de ácido D-glicurônico e N-acetilglicosamina. Ele 
forma solução claras e altamente viscosas, que funcionam como lubrificantes no liquido sinovial 
das articulações e geram consistência gelatinosa do humor vítro nos olhos dos vertebrados. Ele 
também é um componente importante da matriz extracelular de cartilagens e tendões, onde auxilia 
na resistência à tensão e a elasticidade, devido à sua interação não covalente com outros 
componentes da matriz. Atualmente, o ácido hialurônico está sendo utilizado em cremes e 
pomadas para o combate as rugas. Pois, conforme a idade avança o nosso organismo produz cada 
vez menos esse ácido e com isso começa a aparecer as rugas. 
Em teoria o ácido hialurônico não poderia nos causar danos, por conta de ser um componente do 
nosso organismo. Porém, o ácido hialurônico utilizados nesses cremes é de origem aviária, mais 
específico de cristas de galos ou de forma bacteriana através de fermentação. Então, os efeitos 
desse ácido comercializados podem variar para cada indivíduo. Na medicina esse ácido está sendo 
utilizado diretamente em injeções nas articulações, afim de lubrificar a articulação e regenerar a 
articulação afetada por uma artrite por exemplo. Algumas bactérias patogênicas podem secretar a 
enzima hialuronidase (FOTO), que hidrolisa as ligações glicosídicas do ácido hialurônico e 
tornam os tecidos mais sucetíveis á infecção bacteriana. 
Outros glicosaminoglicanos se diferem do ácido hialurônico em três aspectos: Em grande maioria 
são polímeros mais curtos e estão covalentemente ligados a proteínas específicas, como por 
exemplo os proteoglicanos, e uma ou duas unidades monoméricas são diferentes daqueles 
presentes no ácido hialurônico. 
O sulfato de condroitina auxilia na resistência à tensão das cartilagens, dos tendões dos ligamentos 
e das paredes da aorta. 
Os queratan-sulfatos não contêm ácido urônico, e o seu conteúdo de sulfato pode ser variável. 
São comumente encontrados em cartilagens, ossos evárias estruturas córneas formadas por 
células aparentemente mortas: chifres, cabelos, cascos, unhas e garras. 
O heparan-sulfato é sintetizado em todas as células animais e contém vários arranjos de açúcares 
sulfatados e não sulfatados. Os segmentos sulfatados da cadeia permitem a interação com um 
grande número de proteínas, incluindo fatores de crescimento e componentes da matriz 
extracelular, assim como várias enzimas e fatores presentes no plasma sanguíneo. 
A heparina é uma forma fracionada do heparan-sulfato, que deriva principalmente de mastócitos. 
A heparina inibe a coagulação sanguínea por meio da sua capacidade de se ligar à antitrombina, 
que é um inibidor de proteases. A ligação da heparina leva a antitrombina a se ligar e inibir a 
trombina, que é uma protease essencial no processo de coagulação do sangue. Essa interação é 
fortemente eletroestática, a heparina tem a maior densidade de cargas negativas que a de qualquer 
macromolécula biológica conhecida. A heparina é purificada e comumente adicionada a tubos de 
coleta sanguínea para evitar a coagulação. 
ARTIGO: Polissacarídeos extraídos de Rhizoma Pleionis tem propriedades antitumor in vitro e 
em um H22 modelo de ascite hepatoma de camundongo in vivo 
 
A ascite maligna é causada pelo acúmulo de fluidos associado ao câncer na cavidade peritoneal. 
Aproximadamente 50% dos pacientes com tumores avançados ou recorrentes desenvolvem ascite 
maligna. Ascite maligna é freqüentemente um sinal de 
doença e mau prognóstico em muitas neoplasias malignas. Infelizmente, a alta prevalência de 
metástase e a ascite é frequentemente associada a um mau prognóstico em pacientes em estágio 
avançado de câncer [12]. Assim sendo, encontrar tratamentos mais eficazes para ascite maligna 
tornou-se o foco principal da atual pesquisa farmacêutica. 
Tem sido demonstrado que a Medicina Tradicional Chinesa pode aliviar os efeitos de terapias 
antitumorais em alguns pacientes com tumor. Por exemplo, a utilização de polissacarídeos 
naturais, tais como o lentinano, tem sido usado para tratar carcinoma hepatocelular. Rhizoma 
Pleionis - RP (Orchidaceae) é um pseudobulbo de plantas de orquídeas que atualmente tem sido 
usado para reduzir e neutralizar toxinas na Medicina Tradicional Chinesa. Extratos de RP pode 
efetivamente inibir a proliferação de células de câncer de mama de camundongo e células H29T 
humanas. 
A partir dessas informações, essa pesquisa tem como objetivo a purificaçõ do componente 
polissacarídeos do Rhizoma Pleionis (PRP) e investigar sua possível propriedade anti-ascite. 
Além disso, os pesquisadores estabeleceram um modelo de xenoenxerto de ascite para estudar o 
mecanismo subjacente dos efeitos anti-ascite do PRP in vitro e in vivo. 
Os primeiros resultados obtidos foi a partir do isolamento dos polissacarídeos do Rhizoma 
Pleionis por extração com água quente e precipitação com etanol. Os polissacarídeos foram 
purificados e sua estrutura e massa molecular relativa foram determinadas. 
A concentração de sacarídeos totais na extração foi de 30 mg/mL, utilizando o D-glicose 
(PESQUISAR!!) como padrão. Os principais polissacarídeos solúveis que foram isolados de 
Rhizoma Pleionis foram Manose (6067,76 ug/mL), Glicose (3744,62 ug/mL), Galactose (60,82 
ug/mL), Arabinose (50,50 ug/mL), Xilose (21,99 ug/mL), Frutose (8 ug/mL) e Ramnose ( 4,34 
ug/mL). (COLOCAR TABELA 1). 
O peso molecular do Polissacarídeo de Rhizoma Pleionis foi de 383,57 kDa (TABELA 2). A 
análise do espectro do Dicrísmo circular demostrou que o polissacarídeo do Rhizoma Pleionis 
consistia de uma estrutura anti-paralela e bobina aleatória a 180-260 nm, seguida por uma volta 
beta e uma hélice em paralelo (TABELA 3). 
Para investiar se o Polissacarídeo de Rhizoma Pleionis suprime o crescimento do tumor H22 in 
vivo, os pesquisadores estabeleceram uma ascite maligna em camundongos BALB. E após, 
suplantaram células H22 na cavidade abdominal esquerda dos camundongos e em seguida 
trataram os animais com o Polissacarídeo extraído em solução salina em diferentes concentrações 
( 75,150 e 300 mg/Kg) ou Cicloforfamida (CTX) na concentração de 20 mg/Kg. A ciclofosfamina 
é um fármaco utilizado no tratamento de câncer e impede a multiplicação e ação das células 
malignas no organismo. 
Após cinco dias, os camundongos de controle inoculados com as células pareciam ter uma 
protuberância abdominal evidente, enquanto os ratos tratados com o polissacarídeo extraído não 
apresentavam protuberância. Porém, sete dias depois os camundongos do grupo controle 
apresentavam uma protuberância abdominal ainda maior e os camundongos começaram a 
apresentar dificuldades em beber e comer, os camundongos se tornaram preguiçosos, os pelos não 
eram brilhantes e seu peso corporal e perímetro abdominal aumentaram rapidamente. 
No décimo terceiro dia, os camundongos controle pareciam apaticos e começaram a morrer. O 
peso corporal e o perímetro abdominal foram acompanhado após a inoculação do tumor a partir 
do 5º dia até o 15º. O perímetro abdominal e o peso corporal diminuiu significativamente nos 
grupos tratados com o polissacarídeo extraído quando comparado com o grupo controle. A taxa 
e o tempo de sobrevivência até o final do 50º dia, aumentaram de forma dependente da dose no 
grupo tratado com o polissacarídeo extraído quando comparado com o grupo controle. Todos 
resultados coletivamente, demonstraram que o polissacarídeo extraído de Rhizoma Pleionis tem 
propiedades antitumorais significativas no modelo de tumor H22. 
A partir desse estudo foi possível concluir que o polissacarídeo extraído de Rhizmo Pleionis 
possui propiedades antitumorais em camundongos de modelo de ascite. O polissacarídeo extraído 
diminui a proliferação de células H22 in vivo e in vitro, e também fortaleceu o sistema 
imunológico no modelo de rato utilizado. Porém, mais estudo precisam ser realizados para 
elucidar os mecanismo moleculares dos efeitos desse polissacarídeos em tumores humanos.