GLICOLIPÍDIOS: CLASSIFICAÇÃO, ESTRUTURA E FUNÇÕES - BIOLOGIA - 2024

Os glicolipídios são carboidratos de lipídios de membrana em seus grupos de cabeça polares. Apresentam a distribuição mais assimétrica entre os lipídios da membrana, pois são encontrados exclusivamente na monocamada externa das membranas celulares, sendo particularmente abundantes na membrana plasmática.

Como a maioria dos lipídios de membrana, os glicolipídios têm uma região hidrofóbica composta por caudas de hidrocarbonetos apolares e uma cabeça ou região polar, que pode ser composta por várias classes de moléculas, dependendo do glicolipídio em questão.

Esquema geral de um glicolipídeo (Fonte: Wpcrosson via Wikimedia Commons)

Os glicolipídeos podem ser encontrados em organismos unicelulares, como bactérias e leveduras, bem como em organismos tão complexos como animais e plantas.

Nas células animais, os glicolipídeos são predominantemente compostos por um esqueleto de esfingosina, enquanto nas plantas os dois mais comuns correspondem aos diglicerídeos e derivados do ácido sulfônico. Nas bactérias, também existem glicosil glicerídeos e derivados de açúcares acilados.

Nas plantas, os glicolipídios estão concentrados nas membranas cloroplásticas, enquanto nos animais são abundantes na membrana plasmática. Junto com as glicoproteínas e proteoglicanos, os glicolipídeos formam uma parte importante do glicocálice, que é crucial para muitos processos celulares.

Os glicolipídeos, especialmente os de células animais, tendem a se associar por meio de ligações de hidrogênio entre suas porções de carboidratos e por forças de van der Waals entre suas cadeias de ácidos graxos. Esses lipídios estão presentes em estruturas de membrana conhecidas como jangadas de lipídios, que têm múltiplas funções.

As funções dos glicolipídeos são várias, mas nos eucariotos sua localização na face externa da membrana plasmática é relevante de vários pontos de vista, especialmente nos processos de comunicação, adesão e diferenciação celular.

Classificação

Os glicolipídeos são glicoconjugados que formam um grupo muito heterogêneo de moléculas, cuja característica comum é a presença de resíduos de sacarídeos ligados por ligações glucosídicas a uma porção hidrofóbica, que pode ser acilglicerol, ceramida ou fosfato de prenil.

Sua classificação é baseada no esqueleto molecular que é a ponte entre a região hidrofóbica e a polar. Assim, dependendo da identidade deste grupo, temos:

Glicoglicerolipídeo

Esses glicolipídios, como os glicerolipídios, têm um esqueleto de diacilglicerol ou monoalquil-monoacilglicerol ao qual os resíduos de açúcar estão ligados por ligações glucosídicas.

Os glicoglicerolipídeos são relativamente uniformes em termos de sua composição de carboidratos, e resíduos de galactose ou glicose podem ser encontrados em sua estrutura, da qual segue sua classificação principal, a saber:

• Galactoglicerolipídeos: possuem resíduos de galactose em sua porção de carboidratos. A região hidrofóbica consiste em uma molécula de diacilglicerol ou alquilacilglicerol.
• Gluco Glicerolipídios: Possuem resíduos de glicose em sua cabeça polar e a região hidrofóbica é composta somente por alquilacilglicerol.
• Sulfo glicerolipídios: podem ser galacto-glicerolipídios ou gluco-glicerolipídios com carbonos ligados a grupos sulfato, que lhes conferem a característica de “ácidos” e os diferenciam dos glicoglicerolipídios neutros (galacto- e glicerolipídios).

Glucosfingolipídios

Esses lipídios têm como uma molécula de "esqueleto" uma porção de ceramida que pode ter diferentes moléculas de ácido graxo ligadas.

São lipídios altamente variáveis, não apenas em termos da composição de suas cadeias hidrofóbicas, mas também em relação aos resíduos de carboidratos em sua cabeça polar. Eles são abundantes em vários tecidos de mamíferos.

Sua classificação é baseada no tipo de substituição ou na identidade da porção sacarídea, e não na região composta pelas cadeias hidrofóbicas. De acordo com os tipos de substituição, a classificação desses esfingolipídios é a seguinte:

Glucosfingolipídeos neutros: aqueles que contêm hexoses, N-acetil hexosaminas e metilpentoses na porção sacarídea.

Sulfatídeos: são os glucosfingolipídeos que contêm ésteres de sulfato. Eles são carregados negativamente e são especialmente abundantes nas bainhas de mielina das células cerebrais. Os mais comuns possuem um resíduo de galactose.

Gangliosídeos: também conhecidos como sialosil glicolipídeos, são aqueles que contêm ácido siálico, por isso também são conhecidos como glicoesfingolipídeos ácidos.

Fosfoinositido-glicolipídeos: o esqueleto é feito de fosfoinositido-ceramidas.

Glicofosfatidilinositóis

Eles são lipídios geralmente reconhecidos como âncoras estáveis ​​para proteínas na bicamada lipídica. Eles são adicionados pós-tradução à extremidade C-terminal de muitas proteínas que são normalmente encontradas voltadas para a face externa da membrana citoplasmática.

Eles são compostos por um centro de glucana, uma cauda de fosfolipídeo e uma porção de fosfoetanolamina que os liga.

Estrutura

Os glicolipídeos podem ter as porções de sacarídeo ligadas à molécula por ligações N- ou O-glucosídicas e até mesmo através de ligações não glucosídicas, como ligações éster ou amida.

A porção de sacarídeo é altamente variável, não apenas na estrutura, mas também na composição. Esta porção de sacarídeo pode ser composta de mono-, di-, oligo- ou polissacarídeos de diferentes tipos. Eles podem ter amino açúcares e até mesmo açúcares ácidos, simples ou ramificados.

Aqui está uma breve descrição da estrutura geral das três classes principais de glicolipídeos:

Glicoglicerolipídios

Conforme mencionado anteriormente, os glicoglicerolipídeos em animais podem apresentar resíduos de galactose ou glicose, fosfatados ou não. As cadeias de ácidos graxos nesses lipídios têm entre 16 e 20 átomos de carbono.

Nos galacto-glicerolipídeos, a união entre o açúcar e a estrutura lipídica ocorre por ligações β-glucosídicas entre o C-1 da galactose e o C-3 do glicerol. Os outros dois carbonos do glicerol são esterificados com ácidos graxos ou C1 é substituído por um grupo alquil e C2 por um grupo acil.

Normalmente, um único resíduo de galactose é observado, embora a existência de digalactoglicerolipídeos tenha sido relatada. Quando se trata de um slufogalactoglicerolipídeo, normalmente o grupo sulfato é encontrado em C-3 do resíduo de galactose.

A estrutura dos glicerolipídios é um pouco diferente, especialmente no que diz respeito ao número de resíduos de glicose, que podem ser até 8 resíduos ligados entre si por ligações do tipo α (1-6). A molécula de glicose que faz a ponte entre a estrutura lipídica está ligada a ela por uma ligação α (1-3).

Nos sulfoglicoglicerolipídeos, o grupo sulfato está ligado ao carbono na posição 6 do resíduo de glicose terminal.

Glucosfingolipídios

Como os outros esfingolipídeos, os glicoesfingolipídeos são derivados de uma L-serina condensada com um ácido graxo de cadeia longa que forma uma base esfingóide conhecida como esfingosina. Quando outro ácido graxo se liga ao carbono 2 da esfingosina, é produzida uma ceramida, que é a base comum para todos os esfingolipídeos.

Dependendo do tipo de esfingolipídeo, estes são compostos por resíduos de D-glicose, D-galactose, N-acetil-D-galactosamina e N-acetilglucosamina, além de ácido siálico. Os gangliósidos são talvez os mais diversos e complexos em termos das ramificações das cadeias de oligossacáridos.

Glicofosfatidilinositóis

Nestes glicolipídios, os resíduos do centro de glucana (glucosamina e manose) podem ser modificados de diferentes maneiras por meio da adição de grupos fosfoetanolamina e outros açúcares. Esta variedade confere-lhes grande complexidade estrutural que é importante para a sua inserção na membrana.

Glicolipídios vegetais

Os cloroplastos de muitas algas e plantas superiores são enriquecidos com galactoglicerolipídeos neutros que possuem propriedades semelhantes às dos cerebrosídeos em animais. Mono- e digalactolipídeos são β-ligados a uma porção diglicerídeo, enquanto os sulfolipídeos são derivados apenas de α-glicose.

Glicolipídeos bacterianos

Em bactérias, os glicosil glicerídeos são estruturalmente análogos aos fosfoglicerídeos animais, mas contêm resíduos de carboidratos ligados por glicosilação na posição 3 do sn-1,2-diglicerídeo. Os derivados de açúcar acilados não contêm glicerol, mas ácidos graxos diretamente ligados aos açúcares.

Os resíduos de sacarídeos mais comuns entre os glicolipídeos bacterianos são galactose, glicose e manose.

Recursos

Em animais, os glicolipídeos desempenham um papel importante na comunicação, diferenciação e proliferação celular, oncogênese, repulsão elétrica (no caso dos glicolipídeos polares), adesão celular, entre outros.

Sua presença em muitas das membranas celulares de animais, plantas e microrganismos é responsável por sua função importante, que está particularmente relacionada às propriedades de jangadas lipídicas multifuncionais.

A porção de carboidratos dos glicoesfingolipídeos é um determinante da antigenicidade e imunogenicidade das células que os carregam. Pode estar envolvido em processos de reconhecimento intercelular, bem como em atividades "sociais" celulares.

Os galactoglicerolipídeos em plantas, dada sua abundância relativa nas membranas vegetais, têm um papel importante no estabelecimento de características de membrana, como estabilidade e atividade funcional de muitas proteínas de membrana.

O papel dos glicolipídeos nas bactérias também é diverso. Alguns dos glicoglicerolipídios são necessários para melhorar a estabilidade da bicamada. Eles também servem como precursores para outros componentes da membrana e também apóiam o crescimento na anóxia ou deficiência de fosfato.

As âncoras GPI ou glucosidilfosfatidilinositóis também estão presentes nas jangadas lipídicas, participam na transdução de sinais, na patogênese de muitos microrganismos parasitas e na orientação da membrana apical.

Pode-se então dizer que as funções gerais dos glicolipídeos, tanto em plantas, animais e bactérias, correspondem ao estabelecimento da estabilidade e fluidez da membrana; participação em interações específicas de lipídios-proteínas e reconhecimento de células.

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