ΔΟΜΕΣ ΣΤΑ ΟΡΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΟΝΤΟΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΥΣ. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ- ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ

Δήμητρα Σπανού, χημικός, καθηγήτρια στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης

υπό κατασκευή

 ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ΚΥΤΤΑΡΩΝ - ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ

Έχουν στόχο να στηρίζουν, να προστατεύουν, να τρέφουν το κύτταρο, να ελέγχουν την πρόσβαση και απομάκρυνση ουσιών, να φροντίζουν την επικοινωνία και σύνδεση των κυττάρων

οι χημικές ουσίες από τις οποίες σχηματίζεται ο εξωκυττάριος χώρος έχει σαν βάση τους υδατάνθρακες και δευτερευόντως τις πρωτεϊνες

ΠΟΛΥΣΑΚΑΡΙΤΕΣ ΣΕ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

 Η ΜΕΣΟΚΥΤΤΑΡΙΑ ΟΥΣΙΑ ΣΕ ΖΩΪΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΠΕΡΙΕΧΕΙ:

ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΜΕ ΠΑΡΑΓΩΓΑ ΓΛΥΚΟΖΗΣ: 

ΥΑΛΟΥΡΟΝΙΚΟ ΟΞΥ

Το Υαλουρονικό οξύ που είναι πολυμερές γλυκουρονικού και ακέτυλογλυκοζαμίνης (παράγωγα γλυκόζης και γαλακτόζης)

Σχηματίζεται στην κυτταρική μεμβράνη (αντί της συστηματος Golgi)

ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ ΜΕ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: 

ΓΛΥΚΟΖΑΜΙΝΟΓΛΥΚΑΝΕΣ

Γλυκοζαμινογλυκάνες (από διμερή βλενοπολυσακχαριτών και πρωτεϊνών) με τους υδατάνθρακες να φτάνουν το 90-95%  , (παράγωγα γλυκόζης) 

Θειϊκή χονδροϊτινη,  (από γλυκουρονικό οξύ, ακέτυλο-γαλακτοζαμίνη NAG )   θειϊκή δερματίνη και θειϊκή ηπατίνη,  (από ιδουρονικό και NAG) 

   Θειϊκή κερατάνη (γαλακτόζη και NAG) 

ΓΛΥΚΟΠΡΩΤΕΪΝΕΣ

Είναι πρωτεϊνες που περιέχουν υπολείματα ολιγοσακχαριτών (μονοσακχαρίτες, δισακχαρίτες ολιγοσακχαρίτες και πολυσακχαρίτες με μονομερή την γλυκόζη και την μαννόζη) που  γλυκοζυλιώνουν τις πρωτεϊνες γιατί αυτοί οι υδατάνθρακες συνδέονται πλευρικά με υπολλείματα  αμινιξέων πρωτεϊνών όπως η θρεονίνη, ασπαριγίνη, σερίνη, υδροξυλυσίνη

Οι πρωτεϊνες της μεμβράνης που εκτείνονται εξωτερικά που συχνά γλυκοζυλιώνονται με το ποσοστό των υδατανθράκων εκτείνεται από 5% (φιμπρονεκτίνη)-85% (αντιγόνα ομάδας αίματος) και φαίνεται ότι ο ρόλος τους συνδέεται με την κυτταρική αναγνώριση και ταυτόχρονα συνδέονται με εξωκυττάριες δομές όπως το κολλαγονο

ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΣΤΟ ΦΥΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟ ΤΟΙΧΩΜΑστήριξη, επικοινωνία, προσκόληση

ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ (cellulose)

ΣΤΟ ΤΟΙΧΩΜΑ ΦΥΤΙΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ Όπως έχουμε πει, το κοιταρικό τοίχωμα στα φυτικά κύτταρα, αποτελεί εξωκυττάρια ουσία που ελεγχει την θρέψη, την  είσοδο ουσιών, την επικοινωνία, προσκόληση )

Η  κυτταρίνη είναι πολυσακχαρίτης  που συγκροτείται από μόρια γλυκόζης, ενωμένα με  γλυκοζιτικούς δεσμούς σε ευθείες αλυσίδες. Οι αλυσίδες κυτταρίνης συνδέονται  μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου και σχηματίζουν δέσμες ινώδους μορφής

ΣΤΑ ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΙΑ ΠΡΟΝΥΜΦΩΝ ΕΝΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΚΕΛΥΦΟΥΣ ΩΩΝ ΕΝΤΟΜΩΝ

ΧΙΤΙΝΗ (chitin) 

 Είναι ένας γραμμικός αζωτούχος πολυσακχαρίτης (βιομακρομόριο) που μοιάζει με την κυτταρίνη και αποτελείται από μονάδες Ν ακετυλογλυκοζαμίνης. Αρχικά σχηματίζονται ινίδια χιτίνης σε παράλληλα στρώματα, μαλακά και εύκαμπτα. Στην συνέχεια όμως   Σχηματίζει πολύπλοκα υπερμοριακά συμπλέγματα με την βοήθεια πρωτεϊνών (σκληρωτίνη) σε αναλογία 30-50%

Είναι τότε πολύ δυνατός και  σκληρός και λ΄έμε ότι η χιτίνη υφίσταται σκλήρυνση

Κυρίως σε μέρη του εξωσκελετού των εντόμων, σχηματίζει πλάκες που λέγονται σκληρίτες. Ταυτόχρονα όμως υπάρχουν μεμβράνες από χιτίνη που δεν έχουν υποστεί σκλήρυνση

Η χιτίνη σε μορφή α χιτίνης)βρίσκεται σε προνύμφες εντόμων στα επιδέρμιά τους με ιδιόμορφη ελασματοειδή οργάνωση, στο  κέλυφος  των αυγών κατά την ωογένεση.

 Ακόμα έχει σε δομικά τοιχώματα μυκήτων, σε μανιτάρια, στα .α.

Η χιτίνη είναι αδιάλυτη σε νερό και οργανικούς διαλύτες, Αποικοδομείται μόνο από μερικά βακτήρια και ακτινομύκητες

ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΣΤΗΝ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΑ ΤΩΝ ΖΩΩΝ : 

Η ΚΕΡΑΤΙΝΗ ΣΤΟΙΒΑΔΑ ΤΗΣ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΑΣ ΤΩΝ ΖΩΩΝ

Αλλά η χιτίνη των αρθρόποδων μοιάζει ακόμα και με την κερατίνη που συναντάμε στην τελευταία στοιβάδα της επιδερμίδας των ζώων

σε άρθρο που δημοσηεύεται στην  δ/νση που δίνεται αποδεικνύεται πως η κερατίνη και η χιτίνη έχουν την ίδια κατασκευαστική δομή

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΗΣ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΕΣ ΟΥΣΙΑΣ

ΠΡΩΤΕιΝΕΣ ΣΕ ΖΩΪΚΟΥΣ ΙΣΤΟΥΣ ΣΠΟΝΔΥΛΩΤΩΝ ΚΑΙ ΧΟΝΔΡΩΤΩΝ

To κολλαγόνο είναι η σημαντικότερη πρωτεϊνη του συνδετικού ιστού των σπονδυλωτών και χονδρωτώνΑποτελείται από επαναλαμβανόμενη σειρά αμινοξέων Γλυκίνη- προλίνη- υδρόξυπρολίνη. Η αλυσίδα παρουσιάζεται σαν άκαμπτη έλικα . Το συναντάμε σε σπονδυλωτό , χονδρωτα  (Διακρίνεται 5 είδη, ανάλογα με την ποσότητα αμινοξέων _λυσίνης, προλίνης και υδρόξυπρολίνης-  και υδατανθράκων 

Στα θηλαστικά είναι η πιο άφθονη πρωτεϊνη 25-35% της συνολικής πρωτεϊνης

 ΚΟΛΛΑΓΟΝΟ σε ανθρώπινο οργανισμό :( δέρμα, ομφάλιος λώρος, υαλώδες σώμα, αρθρικό υγρό, καρδιακές βαλβίδες).

Συντίθεται σε μορφή προτοκολλαγόνου στο ενδοπλασματικό δίκτυο από 3 πολυπεπτιδικές αλυσίδες από 1000 αμινοξέα

   Παράγεται στο ενδοπλασματικό δίκτυο παραγωγών κυττάρων , στο ενδοπλασματικό δίκτυό τους , σαν 3 πολυπεπτιδικές αλυσίδες πρωτοκολλαγόνου. Στην συνέχεια αμινοξέα προλίνης και λυσίνης των αλυσίδων αυτών υδροξυλιώνονται και συνδέονται σχηματίζοντας το ινίδιο κολλαγόνου. Το μόριο εκκρίνεται και η βιοσύνθεσή του συνεχίζεται έξω από το κύτταρο όπου με την απαμίνωση των καταλοίπων προλίνης και λυσίνης (με το ένζυμο οξειδάση της λυσίνης) , δημιουργούνται και άλλοι δευτερεύοντες ομοιοπολικοί δεσμοί  και έχουμε τελικά τις ίνες κολλαγόνου . Οι ίνες κολλαγόνου ανακυκλώνονται μέσα στο ίδιο σύστημα. Το συναντάμε σε 5 μορφές:

  η πρώτη κολλαγόνο Ι με μικρή ποσότητα υδροξυλιωμένων προλίνη, λυσίνη, παρααποτελεί το 90% του συνόλου στο σώμα των ανώτερων ζώων,  σε δέρμα, τένοντες, οστά, κερατοειδής, εσωτερικά όργανα.

   Άλλοι τύποι κολλαγόνου με μεγάλη ποσότητα υδροξυλιωμένης λυσίνης, δημιουργεί λεπτότερα ινίδια και συναντάται σε ασπόνδυλα, μάτι, βασικές μεμβράνες κ.α.

ΔΕΝ ΥΠΑΡΧΕΙ  ΚΟΛΛΑΓΟΝΟ ΣΕ ΜΥΚΗΤΕΣ ΦΥΤΆ ΚΑΙ ΠΡΩΤΟΖΩΑ

Η ΕΛΑΣΤΙΝΗ

Η ελαστίνη είναι γλυκοπρωτεϊνη που δίνει ελαστικότητα. Yposthr;izei ta aimof;ora agge;ia kai thn aort;h.

Αποτελείται από υδρόφοβα αμινιξέα γλυκίνη, προλίνη, λευκίνη και πολυ λίγη υδρόξυπρολίνη. Στον εξωκυττάριο χώρο, οι πεπτιδικές αλυσίδες που είναι συνδεδεμένες πλάγια, περιέχουν ομάδες λυσίνης, που οξειδώνεται εν μέρει σε αλδεϋδομάδες και συμπυκνώνεται σε δακτύλιο πυριδίνης και εξ αυτού προέρχεται η ελαστικότητα  Δύσκολα διασπάται  Το συναντάμε σε σπονδυλωτό , χονδρωτα 

ΠΗΓΕΣ

https://gr.dreamstime.com/illustration/%CE%BA%CF%85%CF%84%CF%84%CE%B1%CF%81%CE%AF%CE%BD%CE%B7.html

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΛΟΥΚΑΣ ΜΑΡΓΑΡΙΤΗΣ

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9A%CF%85%CF%84%CF%84%CE%B1%CF%81%CE%AF%CE%BD%CE%B7

https://www.researchgate.net/figure/Chitin-and-keratin-have-the-same-structural-function-16_fig5_322699260

GLYCOPEDIA

https://de.wikipedia.org/wiki/Kollagene

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A7%CE%B9%CF%84%CE%AF%CE%BD%CE%B7

https://el.strephonsays.com/difference-between-proteoglycan-and-glycoprotein

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A7%CE%B9%CF%84%CE%AF%CE%BD%CE%B7

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜ

ακατέργαστο

ΑΝΑΦΟΡΕΣ

https://www.researchgate.net/figure/Chitin-and-keratin-have-the-same-structural-function-16_fig5_322699260

Οι πολυσακκαρίτες, στην πραγματικότητα, καθώς και η νανο-χιτίνη και η νανο-λιγνίνη μεταβολίζονται από τα ένζυμα του ανθρώπου και του περιβάλλοντος σε ενώσεις απαλλαγμένες από τοξικότητα και παρενέργειες, χρησιμοποιούνται επίσης ως θρεπτικά συστατικά των κυττάρων ή ως υλικά κυτταρικής ενέργειας, χρήσιμα για τη διευκόλυνση της κυτταρικής διαίρεσης και κύκλος εργασιών [24,25]. Για όλους αυτούς τους λόγους, η νανο-χιτίνη, η νανο-λιγνίνη και οι παράγωγές τους ενώσεις και σύμπλοκα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στους τομείς της ιατρικής, των καλλυντικών και των τροφίμων ως υγιή συστατικά, ενσωματωμένα σε γαλακτώματα ή συνδεδεμένα σε εξειδικευμένες ίνες/ιστούς για την κατασκευή καινοτόμων ιατρικών συσκευών, ιατρικών επιδέσμους, χειρουργικές μάσκες ομορφιάς και προσώπου [11,13,[26][27][28][29]. Φυσικά, η διαφορετική φυσικοχημική και βιολογική δραστηριότητα του λαμβανόμενου γαλακτώματος/ιστών πρέπει να χαρακτηρίζεται από τα διάφορα πολυμερή που χρησιμοποιούνται και τα ενσωματωμένα ενεργά συστατικά που επιλέγονται [22,23,30,31]. Επομένως, λόγω της ειδικής δομής τόσο των πολυμερικών συμπλεγμάτων μπλοκ CN-LG όσο και των έξυπνων ιστών που έχουν πραγματοποιηθεί, μπορεί να έχουν την ικανότητα να απελευθερώνουν τα ενθυλακωμένα συστατικά στη δόση και στο χρόνο που έχουν σχεδιαστεί, όταν εφαρμόζονται στο δέρμα σε κανονικές ή ασθένειες [ 32]. ...

Το υαλουρονικό οξύ είναι επίσης συστατικό του εξωκυττάριου ελύτρου των στρεπτόκοκκων της ομάδας Α,^[6] και πιστεύεται ότι παίζει ρόλο στη λοιμογόνο δράση.^[7

Από χημική άποψη η χιτίνη είναι βιομακρομόριο, δηλαδή μια μεγάλη αλυσίδα από επαναλαμβανόμενες μονάδες και μοιάζει με την κυτταρίνη. Είναι αζωτούχος πολυσακχαρίτης με 2-δεοξυ-2-ακετυλάμινο-D-γλυκόζη όπως ένα σάκχαρο ^[2]. Η χημική δομή της χιτίνης φαίνεται στην εικόνα δεξιά ^[3]. Υπάρχουν διάφορα είδη χιτίνης, που διαφέρουν ως προς το μήκος των αλυσίδων. Στα έντομα συναντούμε την α-χιτίνη

πολυσαχαρίτες (χιτίνη, κυτταρίνη), πρωτεϊνες

 (κολαγόνο, ελαστίνη, κερατίνη)  φιμπρονεκτίνη, φιμπρινογόνο, λαμινίνη, πολυσαχαρίτες

ακατέργαστο

https://www.didaktorika.gr/eadd/handle/10442/6765

ΣΤΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΑΥΤΗ ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΕ Ο ΑΜΥΝΤΙΚΟΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΙΟΥ ΤΗΣ ΠΡΟΝΥΜΦΗΣ ΣΤΟ ΕΝΤΟΜΟ C. CAPITATA. ΩΣ ΕΠΙ ΤΟ ΠΛΕΙΣΤΟΝ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΕ ΤΟ ΣΤΑΔΙΟ ΠΕΡΙΠΛΑΝΗΣΗΣ (WS) ΓΙΑ ΤΟ ΛΟΓΟ ΟΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ ΠΟΥ ΥΠΟΚΕΙΤΑΙΣΤΗΝ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΑΛΛΑ ΚΑΙ ΤΟ ΤΡΟΦΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ (L5) ΓΙΑ ΣΥΓΚΡΙΣΗ. ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΠΕΙΡΑΜΑΤΩΝ ΕΔΕΙΞΑΝ ΟΤΙ: 1) ΚΑΠΟΙΕΣ ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΤΟΥ ΕΠΙΔΕΡΜΙΟΥ, ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΦΑΙΝΟΛΟΞΕΙΔΑΣΗΣ ΚΑΙ ΤΥΡΟΣΙΝΗΣ, ΕΙΝΑΙ ΥΠΕΥΘΥΝΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΚΑΙ ΑΚΙΝΗΤΟΠΟΙΗΣΗ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ Ε. COLI IN VITRO. 2) H ΦΑΙΝΟΛΟΞΕΙΔΑΣΗ ΕΙΝΑΙ ΥΠΕΥΘΥΝΗ ΓΙΑ ΤΗ ΔΕΣΜΕΥΣΗ ΤΗΣ ΤΥΡΟΣΙΝΗΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΟΞΕΙΔΩΜΕΝΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΩΝ ΤΗΣ ΣΤΙΣ ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΤΟΥ ΕΠΙΔΕΡΜΙΟΥ. 3) ΣΤΟ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΙΟ ΤΟΥ ΕΝΤΟΜΟΥ C. CAPITATA ΥΠΑΡΧΟΥΝΔΥΟ ΕΙΔΗ ΦΑΙΝΟΛΟΞΕΙΔΑΣΩΝ, Η ΕΠΙΔΕΡΜΙΚΗ ΦΑΙΝΟΛΟΞΕΙΔΑΣΗ (Ο-ΔΙΦΑΙΝΟΛΟΞΕΙΔΑΣΗ) ΚΑΙ Η ΛΑΚΑΣΗ (P-ΔΙΦΑΙΝΟΛΟΞΕΙΔΑΣΗ). ΥΠΕΥΘΥΝΗ ΓΙΑ ΤΗ ΔΕΣΜΕΥΣΗ ΤΗΣ ΤΥΡΟΣΙΝΗΣ ΣΤΙΣ ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΤΟΥ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΙΟΥ ΕΙΝΑΙ Η ΕΠΙΔΕΡΜΙΚΗ ΦΑΙΝΟΛΟΞΕΙΔΑΣΗ, ΕΝΩ Η ΛΑΚΑΣΗ ΔΕ ΣΥΜΜΕΤΕΧΕΙ ΟΥΤΕ ΣΤΗ ΔΕΣΜΕΥΣΗ ΟΥΤΕ ΣΤΗΝ ΑΚΙΝΗΤΟΠΟΙΗΣΗ ΑΦΟΥ ΔΕ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΟΞΕΙΔΩΝΕΙ ΤΗΝ ΤΥΡΟΣΙΝΗ. 4) Η ΚΥΡΙΩΣ ΥΠΕΥΘΥΝΗ ΠΡΩΤΕΙΝΗ ΤΟΥ ΕΠΙΔΕΡΜΙΔΙΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΚΑΙ ΑΚΙΝΗΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ Ε. COLI ΕΧΕΙ Μ.Β 65 KDA ΚΑΙ ΕΧΕΙ ΔΥΟ ΚΑΤΗΓΟΡΙΩΝΘΕΣΕΙΣ ΔΕΣΜΕΥΣΗΣ. 5) Η ΕΠΙΔΕΡΜΙΚΗ ΦΑΙΝΟΛΟΞΕΙΔΑΣΗ ΕΙΝΑΙ ΓΛΥΚΟΠΡΩΤΕΙΝΗ ΚΑΙ ΕΙΝΑΙ ΣΥΓΚΟΛΛΗΤΙΚΗ. Η ΦΑΙΝΟΛΟΞΕΙΔΑΣΗ ΤΟΥ ΟΡΟΥ ΕΙΝΑΙ ΕΠΙΣΗΣ ΓΛΥΚΟΠΡΩΤΕΙΝΗ, ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΟΜΩΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΤΙΚΗ ΚΑΙ ΔΕ ΣΥΜΜΕΤΕΧΕΙ ΣΤΗΝ ΑΚΙΝΗΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ Ε. COLI, ΕΠΕΙΔΗ ΑΠΟ ΤΟΝ ΟΡΟ ΛΕΙΠΟΥΝ ΟΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΕΣ ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΠΟΥ ΔΕΣΜΕΥΟΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ. 6) ΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΤΕΣ ΠΟΥ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΥΝ ΣΤΗΝ ΑΚΙΝΗΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ Ε. COLI ΑΝΗΚΟΥΝ ΣΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΙΚΗ ΟΔΟ ΤΗΣ ΜΕΛΑΝΙΝΗΣ. (ΠΕΡΙΚΟΠΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗΣ)