Ugljikohidrati

1.UGLJIKOHIDRATI

Skrob se sastoji iz dva tipa polimera glukoze: amiloze i amilopektina.

Amiloza je dugi nerazgranati lanac ostataka D-glukoze povezanih (a1à4) glikozidnim vezama.

Amilopektin je, za razliku od amiloze, visoko razgranat. Tačke grananja se nalaze na 24 do 30 glukoznih ostataka i fomiraju se pomoću (a 1à6) glikozidnih veza.

Glikogen je razgranati lanac, polimer podjedinica glukoze povezanih (a 1à4) glikozidnim vezama, a na mjestima grananja ( 8-12 glukoznih  ostataka) stvaraju se (a 1à6) glikozidne veze.

Celuloza je nerazgranati homopolisaharid (ima samo jedan tip monomera- glukozu), polimer glukoze, molekule glukoze su međusobno povezane (b 1à4) glikozidnom vezom. Ovakva konfiguracija omogućava celulozi da formira veoma duge ravne lance. Vlakna celuloze nastaju interakcijom susjednih paralelnih lanaca putem vodikovih veza.

Glikozaminoglikani su familija linearnih polimera sastavljena iz ponavljajućih disaharidnih jedinica ( komponente su ekstracelularnog matriksa). Jedan od dva monosaharida je uvijek ili N-acetilglukozamin ili N-acetilgalaktozamin; u većini slučajeva drugi monosaharid je uronska kiselina (obično D-glukuronska ili L-iduronska).

U glikozaminoglikane ubrajamo: Hijaluronska kiselina (sadrži do 50000 osnovnih disaharidnih jedinica, formira bistru, jako viskoznu otopinu koja služi kao lubrikant u sinovijalnoj tečnosti zglobova, ulazi u sastav ekstracelularnog matriksa hrskavice i tetiva, očne vodice i dr., doprinosti čvrstoći i elastičnosti hrskavice i tetiva zbog snažnih interakcija sa drugim komponentama matriksa ); Hondroitin sulfat (doprinosi čvrstoći na istezanje hrskavice, tetiva, ligamenata i zida aorte); Keratan sulfat (ne sadrži uronsku kiselinu i njegov sadržaj sulfata varira, nalazi se u rožnatim strukturama: nokti, kosa...); Heparin (sadrži iduronsku kiselinu i manji dio glukuronske kiseline, ima mnogo ostataka sulfatne kiseline, prirodni je antikoagulans- veže se za protein antitrombin koji se potom veže za trombin, proteazu neophodnu za zgrušavanje krvi).

Glikozaminoglikani se vežu kovalentno za ekstracelularne proteine (membranske ili sekretorne) pri čemu nastaju proteoglikani. Udio glikozaminoglikana dominira. Proteoglikani su glavne komponente vezivnog tkiva kao što je hrskavica.

*Na slici je prikazana struktura proteoglikana- integralnog membranskog proteina sindekana.

Sindekan je sržni protein plazmatske membrane na čijem su aminoterminusnom domenu (ekstracelularno) kovalentno vezana tri lanca heparan sulfata i dva lanca hondroitin sulfata.

*Na slici je prikazan proteoglikanski agregat ekstracelularnog matriksa.

Veoma duga molekula hijaluronata nekovalentno je vezana sa oko 100  molekula sržnog proteina-agrekana. Svaka molekula agrekana sadrži mnogo kovalentno vezanih lanaca hondroitin sulfata i keratan sulfata. Vezni proteini koji se nalaze na spoju između svakog sržnog proteina i hijaluronatne kičme posreduju interakciju između sržnog proteina i hijaluronata.

*Na slici su prikazane interakcije između ćelija i ekstracelularnog matriksa.

Ćelije se na proteoglikane EM učvršćuju uz posredovanje ekstracelularnog proteina (fibronektin) u ovom slučaju. Fibronektin posjeduje vezujuća mjesta za mebranski protein integrin, proteoglikan i kolagensko vlakno.

Glikoproteini su konjugati harbohidrata i proteina u kojima su karbohidratni dijelovi manji i strukturno raznovrsniji nego glikozaminoglikani u proteoglikanima. Udio ugljikohidrata kreće se od 1% do 70% mase glikoproteinske molekule.

Karbohidrat se veže preko svog anomernog karbona O-glikozidnom vezom za –OH u Ser ili Thr ostatku ili N- glikozidnom vezom za amidni nitrogen u Asn ostatku.

 

N-vezani oligosaharidi sadrže zajedničku pentasaharidnu srž koja se sastoji iz tri manoze i dva ostatka N-acetilglukozamina.

Lektini su proteini koji se vežu za ugljikohidrate sa velikim afinitetom i specifičnošću. Ovi proteini učestvuju u: ćelijskom prepoznavanju, signaliziranju, adheziji i intracelularnom usmjeravanju novosintetiziranih proteina.

Sijalinska kiselina nalazi se na krajevima oligosaharidnih lanaca mnogih glikoproteina plazme i na taj način štiti proteine od razgradnje u jetri. Na plazmalemi jetrenih ćelija nalaze asijaloglikoproteinski receptori(lektini) .Enzim sijalaza nalazi se na površini krvnih sudova.

*Na slici su predstavljeni selektini. Familija membranskih  lektina koji posreduju u ćelijskom prepoznavanju i adheziji.Na mjestu infekcije P-selektin na površini endotelijalnih ćelija kapilara stupa u interakciju sa specifičnim oligosaharidom glikoproteina cirkulirajućeg T limfocita. T limfocit usporava i kotrlja se niz endotel kapilare. Druga interakcija između integrinske molekule sa membrane T ćelije i adhezionog proteina na endotelnoj ćeliji, zaustavlja T-ćeliju, što je preduslov za ekstravazaciju.

Neki bakterijski patogeni imaju lektine koji dovode do adhezije bakterija na ćeliju domaćina ili do ulaska toksina u ćeliju npr. Helicobacter pylori prijanja na unutrašnju površinu želuca.

* Na slici su predstavljene uloge oligosaharida u prepoznavanju i adheziji na površinu ćelije.

Oligosaharidi sa jedinstvenom strukturom koji su komponente različitih glikoproteina ili glikolipida na vanjskoj površini plazmaleme sa velikom specifičnošću i afinitetom stupaju u interakciju sa lektinima u ekstracelularnoj sredini.

Virusi koji inficiraju životinjske ćelije, kao virus influence, vežu se za glikoproteine na ćeliji, čineći pri tome prvi korak infekcije.

Bakterijski toksini, kao toksin kolere ili velikog kašlja, vežu se na površinski glikolipid prije ulaska u ćeliju.

Neke bakterije, kao Helicobacter pylori, prvo prijanjaju za, a onda koloniziraju ili inficiraju životinjsku ćeliju.

U plazmalemi određenih ćelija, selektini posreduju interakcije ćelija-ćelija. Takve su interakcije T limfocita sa endotelnim ćelijama zida kapilara na mjestu infekcije.

Manoza-6-fosfatni receptor/lektin trans Goldži mreže veže se za oligosaharide lizozomskih enzima i usmjerava ih u lizozome.