66
GLUCIDE = Carbohidrații

Glucide Part II

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Glucide Part II

GLUCIDE = Carbohidrații

Page 2: Glucide Part II

Se numesc compuşii polioxicarbonilici şi derivaţii lor.

Deosebirea caracteristică este prezenţa a cel puţin 2 grupe hidroxil (OH) şi a grupării carbonil (aldehidică COH) sau cetonică (C=O).

I (CH2O)n or H - C - OH

I

Glucidele (glicanii) au următoarea compoziţie de bază

GLUCIDE

Grupa aldehidică

aldoze

Grupa cetonică

cetoze

Page 3: Glucide Part II
Page 4: Glucide Part II

Clasificarea glucidelor

După structură După proprietățile fizico-chimice

Neutre(conţin numai grupe hidroxil

şi carbonil)

Bazice(pe lângă

grupele hidroxil şi carbonil

conţin grupe aminice)

aminoglucide

Acide(pe lângă

grupele hidroxil şi carbonil

conţin grupe carboxilice)

Acizii uronici şi arici

Page 5: Glucide Part II

Clasificarea după structurăoligozaharide(2-10 resturi de monozah.,di-, tri-,tetra zaharide

monozaharide polizaharide

Monozaharide propriu-zise

Derivaţii monozaharidelor

Trioze (C-3)Tetroze (C-4)Pentoze (C-5)Hexoze (C-6)Heptoze (C-8)Nonoze (C-9)Decoze (C-10)

homopolizaharide

heteropolizaharide

Acizii uronici(a.glucaric)

Acizii arici( a. glucuronic)

Aminozaharide(glucozamina)

Glicozidele (nucleozide, nucleotide)

Fosfozaharide (glucozo6 fosfat)

Page 6: Glucide Part II

Monozaharide - nomeclatura

Aldoze(e.g., glucose) au gruparea aldehidică

Ketoze (e.g., fructose) au gruparea cetonică la C2.

C

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

D-glucose

OH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

C O

D-fructose

Toate monozaharidele au terminația oza

Page 7: Glucide Part II

Seriile izomerice D şi L

D & L desemnările se bazează pe configuraţia în jurul atomul de C asimetric în gliceraldehidă.

Imaginile de jos sunt Proiectările Fischer.

CHO

C

CH2OH

HO H

CHO

C

CH2OH

H OH

CHO

C

CH2OH

HO H

CHO

C

CH2OH

H OH

L-glyceraldehydeD-glyceraldehyde

L-glyceraldehydeD-glyceraldehyde

Page 8: Glucide Part II

Pentru monozaharidele cu mai multe centre chirale, formele D sau L se referă al atomul de C asimetric cel mai departe de gruparea carbonil.

Majoritatea zaharidelor naturale sunt D izomeri.

O H O H C C H – C – OH HO – C – H

HO – C – H H – C – OH

H – C – OH HO – C – H

H – C – OH HO – C – H

CH2OH CH2OH

D-glucose L-glucose

Page 9: Glucide Part II

Seriile D & L a monozaharidelor sunt imaginile în oglindă a uneia faţă de alta. Au acelaşi nume, spre ex. D-glucoza şi L-glucoza. Alte forme de stereoizomerie la monozaharide poartă nume unice (se consideră a fi diferite tipuri de monozaharide).Ex. glucoza, manoza, galactoza, etc.

O H O H C C H – C – OH HO – C – H

HO – C – H H – C – OH

H – C – OH HO – C – H

H – C – OH HO – C – H

CH2OH CH2OH

D-glucose L-glucose

Numărul de stereoizomeri este 2n, unde n este numărul de centre asimetrice.

C-6 aldozele au 4 centre asimetrice. Astfel sunt 16 stereoizomeri (8 D- şi 8 L-monozaharide).

Page 10: Glucide Part II
Page 11: Glucide Part II
Page 12: Glucide Part II

Hemiacetal & hemiketal formation

An aldehyde can react with an alcohol to form a hemiacetal.

A ketone can react with an alcohol to form a hemiketal.

O C

H

R

OH

O C

R

R'

OHC

R

R'

O

aldehyde alcohol hemiacetal

ketone alcohol hemiketal

C

H

R

O R'R' OH

"R OH "R

+

+

Page 13: Glucide Part II

În soluţii apoase monozaharidele se află sub formă de catenă desfăşurată sau ciclică

Pentozele şi hexozele pot forma cicluri

Glucoza formează un hemiacetal intra-molecular, la reacţionarea grupării C1 aldehidice cu C5 OH , formând un inel hexaedric (piranozice) numit piran, sau unul pentaedric (furanozice) numit furan

Page 14: Glucide Part II
Page 15: Glucide Part II
Page 16: Glucide Part II
Page 17: Glucide Part II

Reprezentarea ciclică a monozaharodelor se mai numeşte proiectare Haworth.

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

H H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

H

OH

-D-glucose -D-glucose

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

H

CHO

C OH

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

1

5

2

3

4

6

D-glucose (linear form)

Page 18: Glucide Part II

Fructoza formează sau Un inel hexaedric (piranozic), prin reacţia C2 ceto

grupei cu grupa OH în C6, sau Un inel pentaedric (furanozic) , prin reacţia C2 ceto

grupei cu grupa OH în C5.

CH2OH

C O

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

HOH2C

OH

CH2OH

HOH H

H HO

O

1

6

5

4

3

2

6

5

4 3

2

1

D-fructose (linear) -D-fructofuranose

Page 19: Glucide Part II
Page 20: Glucide Part II

Ciclizarea glucozei sau altor monozaharide contribuie la formarea unui nou centru asimetric în poziţia C1. Cei doi izomeri formaţi se numesc anomeri, & .

Proiectarea Haworth reprezintă formele izomere ale manozaharidelor ciclice având inele planare cu poziţie diferită a grupei OH faţă de C1 vanomeric:

(OH mai jos de inel) (OH mai sus de inel).

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

-D-glucose

OH

H H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

H

OH

-D-glucose

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

Page 21: Glucide Part II
Page 22: Glucide Part II
Page 23: Glucide Part II
Page 24: Glucide Part II
Page 25: Glucide Part II

Because of the tetrahedral nature of carbon bonds, pyranose sugars actually assume a "chair" or "boat" configuration, depending on the sugar.

The representation above reflects the chair configuration of the glucopyranose ring more accurately than the Haworth projection.

O

H

HO

H

HO

H

OH

OHHH

OH

O

H

HO

H

HO

H

H

OHHOH

OH

-D-glucopyranose -D-glucopyranose

1

6

5

4

32

Page 26: Glucide Part II

Derivaţii monozaharidelor

Alcoolii monozaharidelor – nu au grupe aldehidice sau cetonice ; e.g., ribitol.

CH2OH

C

C

C

CH2OH

H OH

H OH

H OH

D-ribitol

Page 27: Glucide Part II

COOH

C

C

C

C

H OH

HO H

H OH

D-gluconic acid D-glucuronic acid

CH2OH

OHH

CHO

C

C

C

C

H OH

HO H

H OH

COOH

OHH

Acizii monozaharidelor –

Acizii uronici

sauau aldonici şi alduronici

Gruparea aldehiică în C1 sau OH dîn C6 este oxidată până la gruparea carboxilică formînd acizi

-acidul gluconic în cazul oxidării grupei aldehidice

- acidul glucuronic – în cazul oxidării grupei OH în poziţia C-6

Page 28: Glucide Part II

Acizii monozaharidelor –

Acizii arici

se formează la oxidarea concomitentă a grupării aldehidice în C1 şi a celei OH dîn C6 până la gruparea carboxilică

Ex. acidul glucaric

Page 29: Glucide Part II
Page 30: Glucide Part II

Amino zaharurile - o grupare aminică substituie o grupă hidroxil .

Ex. glucozamina.

Gruparea aminică paote fi acetilată formând N-acetilglucozamina.

H O

OH

H

OH

H

NH2H

OH

CH2OH

H

-D-glucosamine

H O

OH

H

OH

H

NH

OH

CH2OH

H

-D-N-acetylglucosamine

C CH3

O

H

Page 31: Glucide Part II

N-acetylneuraminate (acidul N-acetylneuraminic, denumit şi acidul sialic ) este frecvent un rest terminal a catenei oligozaharide din componenţa glicoproteinelor .

Acidul sialic conferă sarcină negativă glicoproteinelor, deoarece gruparea sa carboxilică tinde să disocieze în protoni la valoarea fiziologică a pH-ului.

NH O

H

COO

OH

H

HOH

H

H

RCH3C

O

HC

HC

CH2OH

OH

OH

N-acetylneuraminate (sialic acid)

R =

Page 32: Glucide Part II

NUCLEOZIDE, NUCLEOTIDE

Page 33: Glucide Part II

Eterii fosforici ai monozaharidelor

- o grupă vastă de derivaţi , care se formează în cursul transformărilor glucidelor în celule.

Page 34: Glucide Part II

Legăturile glicozidiceGruparea anomerică hidroxilică a unui monozaharid cu gruparea hidroxil a altui monozaharid (sau alt compus( se pot uni, eliminând apa şi formând legături glicozidice:

R-OH + HO-R' R-O-R' + H2O

E.g., metanolul reacţionează cu guparea OH a glucozei formând methyl glucosida (methyl-glucopyranose).

O

H

HO

H

HO

H

OH

OHHH

OH

-D-glucopyranose

O

H

HO

H

HO

H

OCH3

OHHH

OH

methyl- -D-glucopyranose

CH 3-O H+

methanol

H2O

Page 35: Glucide Part II

Oligozaharide

• Se numesc glucidele, care conţin de doi până la 10 resturi de monozaharide. Se deosebesc după componenţa monozaharidică şi după tipul legăturii glicozidice.

Page 36: Glucide Part II

Zaharoza, numită și sucroză este o dizaharidă foarte răspândită în natură, întâlnindu-se în special în sfecla de zahăr (Beta vulgaris) 12-23% și în trestia de zahăr (Saccharum officinarum) 20-27%, fiind cea mai comună formă de zahăr utilizată în alimentație.

zaharoza are legătură glicozidică între grupa hidroxilică anomerică a glucozei şi fructozei .

Deoarece configuraţia C anomeric al glucozei este în poziţia (O este mai jos de inel), legătura este (12).

Astfel denumirea deplină a zaharozei este -D-glucopyranosyl-(12)--D-fructopyranose.)

Page 37: Glucide Part II

Maltoza, produsul hidrolizei parţiale a amidonului în plante. Este un disaharid cu legătură glicozidică (1 4) între C1 - C4 OH a două resturi de glucoză. Este un

anomer (C1 O este mai jos de inel).

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O H

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

HH

1

23

5

4

6

1

23

4

5

6

maltose

Maltoza se gaseste in mod natural in cerealele germinate.

Page 38: Glucide Part II

Celobioza, un produs al scindării celulozei, format din resturi de glucoză.

Este un anomer (O în C1 se află de asupra inelului).

Legăturile glicozidice (1 4) sunt repreznetate ca a zig-zag, dar un rest de glucoză este în poziţie inversată

(răsturnată) în comparaţie cu al doilea rest-

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

O OH

H

H

OHH

OH

CH2OH

H

H

H

O1

23

4

5

6

1

23

4

5

6

cellobiose

Page 39: Glucide Part II

Lactoza, este un dizaharid din lapte, format din galactoză şi glucoză unite prin legături (14) glicozidice.

Denumrea deplină este : -D-galactopyranosyl-(1 4)--D-glucopyranose

Page 40: Glucide Part II

POLIZAHARIDELE SAU GLICANII

Se numesc glucidele macromoleculare, care conţin mai mult de zece monozaharide, legate prin legături glicozidice.Cel mai frecvent monomer este glucoza.Se întâlnesc şi alte monozaharide cum ar fi: galactoza, manoza, fructoza, precum şi derivaţii ai monozaharidelor.

Homopolizaharide Heteropolizaharide

Formate din acelaşi tip de monozaharide. Ex. amidonul sau celuloza formate numai din D-glucoză

Sunt formate din monozaharide diferite. De regulă din derivaţi ai monozaharidelor

Page 41: Glucide Part II

Cel mai frecvent întâlnit homopolizaharid la plante este amidonul. Constă din α-amiloză şi amilopectin.

Homopolizaharide - homoglicani

α-amiloză – polizaharid liniar, format din molecule de D-glucoză, unite prin legături α-(1-4) – glicozidice.

H O

OH

H

OHH

OH

CH 2 OH

HO H

H

OHH

OH

CH 2 OH

H

O

HH H O

OH

OHH

OH

CH 2 OH

HH H O

H

OHH

OH

CH 2 OH

H

OH

HH O

OH

OHH

OH

CH 2 OH

H

O

H

1

6

5

4

3

1

2

a m y lo s e

Page 42: Glucide Part II

Amilopectina este un polimer ramificat în care catenele sunt formate din legături (14) glicozide. Aproximativ peste fiecare 12 resturi de monozaharide în catenă apar puncte de ramificare, formate din legături (16) glicozidice.

Această ramificare contribuie la o structură mai compactă a amidonului.

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

HO H

H

OHH

OH

CH2OH

H

O

HH H O

OH

OHH

OH

CH2

HH H O

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

HH O

OH

OHH

OH

CH2OH

H

O

H

O

1 4

6

H O

H

OHH

OH

CH2OH

HH H O

H

OHH

OH

CH2OH

HH

O1

OH

3

4

5

2

amylopectin

Page 43: Glucide Part II

Glicogenul, este un polizaharid principal de rezervă la om şi animale. Este similar după structură cu amilopectina.

Glycogen are mai multe puncte de ramificare (16).

Această structură extrem de ramificată permite o scindare mai rapidă a glicogenului până la glucoză, de ex. în timpul exerciţiilor fizice în muşchi.

H O

OH

H

OHH

OH

CH 2OH

HO H

H

OHH

OH

CH 2OH

H

O

HH H O

OH

OHH

OH

CH 2

HH H O

H

OHH

OH

CH 2OH

H

OH

HH O

OH

OHH

OH

CH 2OH

H

O

H

O

1 4

6

H O

H

OHH

OH

CH 2OH

HH H O

H

OHH

OH

CH 2OH

HH

O1

OH

3

4

5

2

glycogen

Page 44: Glucide Part II

Structura ramificată a glicogenului În molecula glicogenului se deosebesc ramurile interne şi externe, precum şi catenele A, B şi C.Catena C constituie pivotul şi conţine singurul rest de glucoză cu proprietăţi reductive. Cele mai ramificate sunt catenele B, iar catena A nu conţine alte ramuri, se uneşte cu catenele B care formează ramurile interne.

Page 45: Glucide Part II

Celuloza, este un polizaharid constituient al peretelui celular la plante . Este o catenă liniară formată din molecule de glucoză, unite prin legături (14) glicozidice.

c e l lu lo s e

H O

OH

H

OHH

OH

CH 2 OH

HO

H

OHH

OH

CH 2 OH

HO

H H O

O H

OHH

OH

CH 2 OH

HH O

H

OHH

OH

CH 2 OH

H

H

OHH O

O H

OHH

OH

CH 2 OH

HO

H H H H

1

6

5

4

3

1

2

Schematic of arrangement of cellulose chains in a microfibril.

Datorită acestor legături, fiecare moleculă de glucoză este în poziţie inversată, una faţă de alta, ceea ce contribuie la formarea legăturilor de H şi Van der Waals, ce cauzează ca catenele de celuloză să fie puternice şi rigide, formând microfibrile

Page 46: Glucide Part II

Multisubunit Cellulose Synthase complexes in the plasma membrane spin out from the cell surface microfibrils consisting of 36 parallel, interacting cellulose chains.

These microfibrils are very strong.

The role of cellulose is to impart strength and rigidity to plant cell walls, which can withstand high hydrostatic pressure gradients. Osmotic swelling is prevented.

Explore and compare structures of amylose & cellulose using Chime.

c e l lu lo s e

H O

OH

H

OHH

OH

CH 2 OH

HO

H

OHH

OH

CH 2 OH

HO

H H O

O H

OHH

OH

CH 2 OH

HH O

H

OHH

OH

CH 2 OH

H

H

OHH O

O H

OHH

OH

CH 2 OH

HO

H H H H

1

6

5

4

3

1

2

Page 47: Glucide Part II

Heteropolizaharidele acide sau mucopolizaharidele

• Substanţe puternic hidratate, cu sarcină negativă pronunţată. Se conţin în substanţa intercelulară sub formă conjugată cu proteinele – formân proteoglicani sau glucozaminproteoglicani

Page 48: Glucide Part II

HeteropolizaharideleÎn dependenţă de structura catenelor heteropolizaharidele se împart în 7 tipuri principale.

•Condroitin-4-sulfat•Condroitin-6-sulfat•Dermatansulfatul•Heparina•Heparansulfatul

Conţin verigi dizaharidice alternative asemănătore

Acidul D-glucuronic şi N-acetil D-glucozamina

Aminozaharuri sulfatate şi acidul D-glucuronic sau L-iduronic

•Acidul hialuronic

• keratansulfatul În loc de acizi uronici conţine D-galactoza

Page 49: Glucide Part II

Glycosaminoglycans (mucopolysaccharides) are linear polymers of repeating disaccharides.

The constituent monosaccharides tend to be modified, with acidic groups, amino groups, sulfated hydroxyl and amino groups, etc.

Glycosaminoglycans tend to be negatively charged, because of the prevalence of acidic groups.

H O

H

H

O HH

O H

COO

H

H O

O H H

H

NH COCH 3H

CH 2O H

H

OO

D -g lucuronate

O

1

23

4

5

61

23

4

5

6

N -acetyl-D -g lucosam ine

hyaluronate

Page 50: Glucide Part II

Acidul hialuronic este polizaharid nesulfatat cu strucută liniară. Este format din acidul D-glucuronic şi N-acetilglozamina.

Legăturile glicozidice sunt de tipul (13) & (14).

H O

H

H

O HH

O H

COO

H

H O

O H H

H

NH COCH 3H

CH 2O H

H

OO

D -g lucuronate

O

1

23

4

5

61

23

4

5

6

N -acetyl-D -g lucosam ine

hyaluronate

Page 51: Glucide Part II

CondroitinsulfaţiiCele mai răspândite heteropolizaharide acide.Se disting:

Denumirea Locul sulfatării Denumirea sistematică

Chondroitin sulfate Acarbon 4 of the N-

acetylgalactosamine (GalNAc) sugar

chondroitin-4-sulfate

Condroitin suflate B Dermatan sulfatul

Chondroitin sulfate C carbon 6 of the GalNAc sugar chondroitin-6-sulfate

Chondroitin sulfate Dcarbon 2 of the glucuronic

acid and 6 of the GalNAc sugar

chondroitin-2,6-sulfate

Chondroitin sulfate Ecarbons 4 and 6 of the

GalNAc sugarchondroitin-4,6-sulfate

Page 52: Glucide Part II

Condroitinsulfaţii

Se conţin în piele, oase cartilaje, trahee, aortă, arterii. În celule se găsesc în complex cu proteina ca parte a proteinglicanilor.

Chondroitin-4-sulfate:

R1 = H; R2 = SO3H; R3 =

H. Chondroitin-6-sulfate:

R1 = SO3H; R2, R3 = H.

Dermatansulfatul se conţine în aortă şi spre deosebire de alţi condroitinsulfaţi posedă proprităţi antcoagulante

Keratansulfatul – se conţine în cornee, legat covalent cu proteina şi asigură transparenţa optică a acesteia

Heparina şi Heparan sulfatul – nu intră în componenţa substanţei intercelulare. Sunt produse de matocitele ţesutului conjuctiv. Complexul heparină-glucoproteidă manifestă proprietăţi anticoagulante.

Page 53: Glucide Part II

Proteoglycans are glycosaminoglycans that are covalently linked to serine residues of specific core proteins. 

The glycosaminoglycan chain is synthesized by sequential addition of sugar residues to the core protein.

heparan sulfate glycosaminoglycan

cytosol

core protein

transmembrane -helix

Page 54: Glucide Part II

Some proteoglycans of the extracellular matrix bind non-covalently to hyaluronate via protein domains called link modules. E.g.:

• Multiple copies of the aggrecan proteoglycan associate with hyaluronate in cartilage to form large complexes.

• Versican, another proteoglycan, binds hyaluronate in the extracellular matrix of loose connective tissues.

H O

H

H

O HH

O H

COO

H

H O

O H H

H

NH COCH 3H

CH 2O H

H

OO

D -g lucuronate

O

1

23

4

5

61

23

4

5

6

N -acetyl-D -g lucosam ine

hyaluronate

Websites on:

Aggrecan

Aggrecan & versican.

Page 55: Glucide Part II

Heparan sulfate is initially synthesized on a membrane-embedded core protein as a polymer of alternating N-acetylglucosamine and glucuronate residues.

Later, in segments of the polymer, glucuronate residues may be converted to the sulfated sugar iduronic acid, while N-acetylglucosamine residues may be deacetylated and/or sulfated.

H O

H

OSO3H

OH

H

COOO H

H

NHSO3H

OH

CH2OSO3

H

H

H

O

O

heparin or heparan sulfate - examples of residues

iduronate-2-sulfate N-sulfo-glucosamine-6-sulfate

Page 56: Glucide Part II

Heparin, a soluble glycosaminoglycan found in granules of mast cells, has a structure similar to that of heparan sulfates, but is more highly sulfated.

When released into the blood, it inhibits clot formation by interacting with the protein antithrombin.

Heparin has an extended helical conformation.

heparin: (IDS-SGN)5

PDB 1RID

C  O  N  S

Charge repulsion by the many negatively charged groups may contribute to this conformation.

Heparin shown has 10 residues, alternating IDS (iduronate-2-sulfate) & SGN (N-sulfo-glucosamine-6-sulfate).

Page 57: Glucide Part II

The core protein of a syndecan heparan sulfate proteoglycan includes a single transmembrane -helix, as in the simplified diagram above.

The core protein of a glypican heparan sulfate proteoglycan is attached to the outer surface of the plasma membrane via covalent linkage to a modified phosphatidylinositol lipid.

heparan sulfate glycosaminoglycan

cytosol

core protein

transmembrane -helix

Some cell surface heparan sulfate glycosaminoglycans remain covalently linked to core proteins embedded in the plasma membrane.

Page 58: Glucide Part II

Proteins involved in signaling & adhesion at the cell surface recognize & bind heparan sulfate chains.

E.g., binding of some growth factors (small proteins) to cell surface receptors is enhanced by their binding also to heparan sulfates.

Regulated cell surface Sulf enzymes may remove sulfate groups at particular locations on heparan sulfate chains to alter affinity for signal proteins, e.g.,growth factors.

H O

H

OSO3H

OH

H

COOO H

H

NHSO3H

OH

CH2OSO3

H

H

H

O

O

heparin or heparan sulfate - examples of residues

iduronate-2-sulfate N-sulfo-glucosamine-6-sulfate

Diagram by Kirkpatrick & Selleck.

Page 59: Glucide Part II

O-linked oligosaccharide chains of glycoproteins vary in complexity.

They link to a protein via a glycosidic bond between a sugar residue & a serine or threonine OH. 

O-linked oligosaccharides have roles in recognition, interaction, and enzyme regulation.

H O

OH

O

H

HNH

OH

CH2OH

H

C CH3

O

-D-N-acetylglucosamine

CH2 CH

C

NH

O

H

serine residue

Oligosaccharides that are covalently attached to proteins or to membrane lipids may be linear or branched chains.

Page 60: Glucide Part II

H O

OH

O

H

HNH

OH

CH2OH

H

C CH3

O

-D-N-acetylglucosamine

CH2 CH

C

NH

O

H

serine residue

N-acetylglucosamine (GlcNAc) is a common O-linked glycosylation of protein serine or threonine residues.

Many cellular proteins, including enzymes & transcription factors, are regulated by reversible GlcNAc attachment.

Often attachment of GlcNAc to a protein OH alternates with phosphorylation, with these 2 modifications having opposite regulatory effects (stimulation or inhibition).

Page 61: Glucide Part II

N-linked oligosaccharides of glycoproteins tend to be complex and branched.

First N-acetylglucosamine is linked to a protein via the side-chain N of an asparagine residue in a particular 3-amino acid sequence.

H O

OH

HN

H

H

HNH

OH

CH2OH

H

C CH3

O

C CH2 CH

O HN

C

HN

O

HC

C

HN

HC

R

O

C

R

O

Asn

X

Ser or ThrN-acetylglucosamine

Initial sugar in N-linked glycoprotein oligosaccharide

Page 62: Glucide Part II

Additional monosaccharides are added, and the N-linked oligosaccharide chain is modified by removal and addition of residues, to yield a characteristic branched structure.

NAN

Gal

NAG

Man

NAG

Gal

NAN

Man

Man

NAG

Gal

NAN

NAG

NAG

Asn

Fuc

N-linked oligosaccharide

Key:NAN = N-acetylneuraminateGal = galactoseNAG = N-acetylglucosamineMan = mannoseFuc = fucose

Page 63: Glucide Part II

Many proteins secreted by cells have attached N-linked oligosaccharide chains.

Genetic diseases have been attributed to deficiency of particular enzymes involved in synthesizing or modifying oligosaccharide chains of these glycoproteins.

Such diseases, and gene knockout studies in mice, have been used to define pathways of modification of oligosaccharide chains of glycoproteins and glycolipids.

Carbohydrate chains of plasma membrane glycoproteins and glycolipids usually face the outside of the cell.

They have roles in cell-cell interaction and signaling, and in forming a protective layer on the surface of some cells.

Page 64: Glucide Part II

Lectins are glycoproteins that recognize and bind to specific oligosaccharides.

Concanavalin A & wheat germ agglutinin are plant lectins that have been useful research tools. 

The C-type lectin-like domain is a Ca++-binding carbohydrate recognition domain in many animal lectins.

Recognition/binding of CHO moieties of glycoproteins, glycolipids & proteoglycans by animal lectins is a factor in: • cell-cell recognition• adhesion of cells to the extracellular matrix• interaction of cells with chemokines and growth factors• recognition of disease-causing microorganisms• initiation and control of inflammation.

Page 65: Glucide Part II

Examples of animal lectins:

Mannan-binding lectin (MBL) is a glycoprotein found in blood plasma.

It binds cell surface carbohydrates of disease-causing microorganisms & promotes phagocytosis of these organisms as part of the immune response.

Page 66: Glucide Part II

A cleavage site just outside the transmembrane -helix provides a mechanism for regulated release of some lectins from the cell surface.

A cytosolic domain participates in regulated interaction with the actin cytoskeleton.

transmembrane -helix

lectin domain selectin

cytoskeleton binding domain

cytosol

outside

Selectins are integral proteins of mammalian cell plasma membranes with roles in cell-cell recognition & binding.

The C-type lectin-like domain is at the end of a multi-domain extracellular segment extending out from the cell surface.