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Di r ecci ó n:Di r ecci ó n: Biblioteca Central Dr. Luis F. Leloir, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires.
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Tesis de Posgrado
Estudios sobre el sistema deEstudios sobre el sistema de
polisacáridos de la semilla de lapolisacáridos de la semilla de la
leguminosa gleditsia triacanthosleguminosa gleditsia triacanthos
Mazzini, María Nélida
1977
Tesis presentada para obtener el grado de Doctor en Ciencias
Químicas de la Universidad de Buenos Aires
Este documento forma parte de la colección de tesis doctorales y de maestría de la Biblioteca
Central Dr. Luis Federico Leloir, disponible en digital.bl.fcen.uba.ar. Su utilización debe ser
acompañada por la cita bibliográfica con reconocimiento de la fuente.
This document is part of the doctoral theses collection of the Central Library Dr. Luis Federico
Leloir, available in digital.bl.fcen.uba.ar. It should be used accompanied by the corresponding
citation acknowledging the source.
Cita tipo APA:
Mazzini, María Nélida. (1977). Estudios sobre el sistema de polisacáridos de la semilla de la
leguminosa gleditsia triacanthos. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de
Buenos Aires. http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_1527_Mazzini.pdf
Cita tipo Chicago:
Mazzini, María Nélida. "Estudios sobre el sistema de polisacáridos de la semilla de la
leguminosa gleditsia triacanthos". Tesis de Doctor. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.
Universidad de Buenos Aires. 1977.
http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_1527_Mazzini.pdf
http://digital.bl.fcen.uba.ar
http://digital.bl.fcen.uba.ar
http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_1527_Mazzini.pdf
http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_1527_Mazzini.pdf
mailto:digital@bl.fcen.uba.ar
UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES
ESTUDIOS SOBRE EL SISTEMA DE POLISACARIDOS
DE LA SEMILLA DE LA
LEGULIINOSA GLEDITSIA TRIACANTH
MARIA NELIDA MAZZINI
Tesis presentada para optar al título de
DOCTOR EN QUIMICA
AM 1977
A los míos
Para el Dr. Alberto Cerezo
que propuso el. tema de este tra
bajo -w por el acierto de su Gong
tante guía, por la capacidad oieg
tífica y por el valioso estímulo
brindados -—-mi profunda y afec
tuosa gratitud .....
..... que extiendo a todos los que desinteresadamente faci
litaron la concreción de esta tarea:
a la Dra. Blanca B. de Deferrari y a la Lic. Marta
Marcote, por los microanálisis realizados;
a las Lic. María Cristina Záccaro de Mulé y Gloria
Zulpa de Caire del Ibpartamento de Biologia, por el
interés y ayuda en el estudio morfológico de las semi
llas;
a todos los profesores y compañeros del Departamen
to de Quimica Orgánica y a los demás miembros del pe;
sonal, por la colaboración prestada en una u otra fo;
ma.
Mi reconocimiento para el Instituto Nacional de Far
macología y' Bromatología, por haberme otorgado una beca de
iniciación que mepermitió llevar a cabo parte de este estg
dio.
IX
(°)INTRODUCCION
En el presente trabajo se aborda un tipo de investigación no
usual en el Departamento y que sólo ha sido encerado por laboratorios
eSpeoializados en los últimos diez años: el estudio de sistemas de po
lisacáridos.
En general el estudio de polisacáridos ha consistido en el aig
lamiento de una sustancia, la demostración de su'homogeneidad y, hasta
donde fuera posible, la determinación de su estructura. Este enfoque,
si bien ha sido fructífero dado que en él se basa todo lo que se cono
ce sobre estos polímeros, resulta extremadamentesimplista y comotal
adolece de serios defectos.
En el caso de polisacáridos "dificiles de extraer" nunca se
tiene la seguridad de que el producto obtenido y sobre el que se lleva
rán a cabo las determinaciones estructurales, no sea un artefacto pro
ducido durante la "extracción" o posterior "purificación". En este sen
tido es bien conocido que la extracción de algunos polisacáridos invo
lucra la modificación o destrucción de las estructuras de las cuales
el mismoformaba parte; un.oaso extremo se encuentra en la extracción
de las hemicelulosas previa deslignificaoión del material original.
Por otra parte, la obsesión del quimicopor trabajar con pro
ductos "puros" le ha llevado muchas veces a descomponer una sustancia
en los intentos de puxificarla. Es frecuente encontrar en la literatup
ra citas donde se mencionanlos esfuerzos, por ejemplo, para "purifi
car" un polisaoárido de una "contaminación proteica", y que, cuando
exitosos, por lo general implicaban la descomposiciónde una glicopro
teína.
Frente a estos hechos y contando con el caudal de conocimieny
tos obtenidos mediante la metodología clásica, la tendencia actual es
o
( )En esla lnhndncciú'u,y en fusión delo minado másabierta, a] thin. polismá'icbcuneta ahás cbsu significadoeqaecffi
co, 91 de emplejo paliaá‘ido-avtefm y/o glíoqaminfm.
d
X
profundizar el estudio de estos polímeros tratando de determinar las
estructuras nativas y las interconexiones entre aquellos que se encuen
tren asociados, es decir, el estudio de los denominados"sistemas de
polisacáridos". Iüchos sistemas pueden correSponder a conjuntos de po
lisacáridos relacionados por una estructura básica Variante, comoen
el caso de los carragenanos, o ser asociaciones reales en las cuales
los polímeros interaccionan por uniones polares o se encuentran.unidos
covalentemente; en este último caso se llega al concepto de estructu
‘ÏEÏ. A este reSpeoto merece destacarse que sólo existe un estudio sis
temático de una estructura molecular: el de las paredes celulares pri
marias aisladas de células de AcergpseudOplatanug, realizado por Alber
sheim y col. en los primeros años de la presente década.
El tema de este trabajo de Tesis se planteó comouna profundi
zación de los conocimientos sobre los polisacáridos componentes de la
semilla de la leguminosa Gleditsia trigpanthqg. '
Dado que se tenían 1tecedentes, a través de los trabajos rea
lizados en este mismoLaboratorio, sobre los productos obtenidos por
extracción acuosa, se decidió estudiar los polisacáridos remanentes en
el residuo. Si bien no existían referencias inmediatas de trabajos so
bre este tipo de semillas se supuso, en base a la experiencia general,
que se aislarian sustancias pécticas y hemicelulosas. Cada una de es
tas clases de polisacáridos se encuentran comomezclas de distintos
componentes y usualmente se estudian por separado. Sin embargo no exis
te una separación neta entre los mismos, ya sea de tipo estructural dg
bido a que los rasgos estructurales secundarios se confunden, o de ti
po operativo en razón de que los métodos de extracción pueden ser 00m2
nes.
Por este motivo se resolvió considerar al conjunto de produc
tos obtenidos por extracción en.medic alcalino del residuo remanente
de la extracción acuosa (suma de las posibles sustancias pecticas y he
micelulosas o polisacáridos equivalentes) comoun "sistema de polisacá
ridos" y estudiarlos desde ese punto de vista.
El hecho de que las paredes de las células del endosperma y
del embrión fueran primarias hizo innecesario un procedimiento previo
de deslignificación con las consiguientes ventajas en lo que reSpecta
al estado nativo del sistema. La extracción en medio alcalino suponía
un proceso destructivo comoúnica forma de solubilizar los fragmentos
a estudiar. Esta destrucción, c ya magnitud era imposible de preveer
J
XI
ya que se desconocian las caracteristicas del sistema, fue minimizada
tomando las precauciones usuales.
Sobre estas bases se inició el trabajo y los primeros resulta
dos indicaron que: (l) el sistema era muchomás complejo de lo previs
to, tanto en composición comoen las relaciones entre los componentes,
y similar, por lo menosen complejidad, a la estructura descripta para
las paredes celulares de Acer pseudoplatanus; (2) se extraian cantida
des considerables de proteinas y en consecuencia se presentabala dis
yuntiVa de purificar el sistema eliminando la "contaminaciónproteica"
con el peligro de producir artefactos, o estudiarlo comotal con las
limitaciones que la complejidad impondria. Se eligió la segunda opción
con el objeto de obtener conocimientos aunque más limitados, más fie
les al sistema original; (3) la degradación producida por el medio al
calino afectaba tanto a los polisacáridos comoa las proteinas y produ
cia cantidades considerables de fragmentos de bajo peso molecular. El
empleode la diálisis para la neutralización permitió eliminar la ma
yor parte de estos fragmentos y estudiar los de mayor tamaño y por lo
tanto más representativos; aunque, comocontraparte, los rendimientos
'bajaron drásticamente, afectándose la reproducibilidad de los mismos.
A partir de este punto y teniendo presente este panorama, el
estudio del sistema de polisacáridos se encaró con todas las técnicas
disponibles y a través de la metodologia que se describe a lo largo
del trabajo. Sin embargo, el no haber podido diaponer de una de las hg
rramientas más útiles en este tipo de estudios, esto es la aplicación
combinada de la cromatografía gaseosa y la espectrometria de masas,
sin la cual es imposible intentar los estudios de metilación de mez
clas extremadamente complejas de azúcares parcialmente metilados como
las que se producen en estos sistemas, determinó que parte del trabajo
resultara incompleto y que muchas de las deducciones no hayan podido
ser confirmadas.
Comobalance, puede afirmarse que los resultados, si bien es
tán limitados por la complejidad del problema, son altamente positivos
ya que permiten formarse una idea bastante amplia y detallada dc un
sistema de polisacáridos no estudiado hasta el momento.
XI
ya que se desconocian las caracteristicas del sistema, fue minimizada
tomando las precauciones usuales.
Sobre estas bases se inició el trabajo y los primeros resulta
dos indicaron que: (l) el sistema era muchomás complejo de lo previs
to, tanto en composición comoen las relaciones entre los componentes,
y similar, por lo menosen complejidad, a la estructura descripta para
las paredes celulares de Acer pseudoplatanus; (2) se extraían cantida
des considerables de proteinas y en consecuencia se presentaba la dis
yuntiva de purificar el sistema eliminando la "contaminaciónproteica"
con el peligro de producir artefactos, o estudiarlo comotal con las
limitaciones que la complejidad impondria. Se eligió la segunda opción
con el objeto de obtener conocimientos aunque más limitados, más fie
les al sistema original; (3) la degradación producida por el medio al
calino afectaba tanto a los polisacáridos comoa las proteinas y produ
cia cantidades considerables de fragmentos de bajo peso molecular. El
empleode la diálisis para la neutralización permitió eliminar la ma
yor parte de estos fragmentos y estudiar los de mayor tamaño y por lo
tanto más representativos; aunque, comocontraparte, los rendimientos
bajaron drásticamente, afectándose la reproducibilidad de los mismos.
A partir de este punto y teniendo presente este panorama, el
estudio del sistema de polisacáridos se enoaró con todas las técnicas
diSponibles y a través de la metodologia que se describe a lo largo
del trabajo. Sin embargo, el no haber podido diaponer de una de las he
rramientas más útiles en este tipo de estudios, esto es la aplicación
combinada de la cromatografía gaseosa y la espectrometria de masas,
sin la cual es imposible intentar los estudios de metilación de mez
clas extremadamente complejas de azúcares parcialmente metilados como
las que se producen en estos sistemas, determinó que parte del trabajo
resultara incompleto y que muchas de las deducciones no hayan podido
ser confirmadas.
Comobalance, puede afirmarse que los resultados, si bien es
tán limitados por la complejidad del problema, son altamente positiVOs
ya que permiten formarse una idea bastante amplia y detallada de un
sistema de polisacáridos no estudiado hasta el momento.
I N D I C E
INTRODUCCION BOTÁNICA
POLISACARIDOS DE SEMILLAS IE LEGUMINOSAS
Generalidades
Polisacáridos de reserva
Almidón
Galactomananos
Amiloides
Otros mucílagos solubles
Polisacáridos estructurales
Sustancias péoticas
Hemicelulosas
Celulosa
Estudios realizados en la Argentina sobre especies productoras
de gomas y mucílagos de semillas (galactomananos)
Estudios realizados sobre los polisacáridos de semillas de file?
ditsia trigpanthos
PROTEINAS DE SEMIILAS DE LEGUEINOSAS
Proteínas de reserva _
Proteinas estructurales
GLICOBBOTEINAS DE VEGETALES SUPERIORES
Introducción
GliOOproteínas de paredes celulares ’
Glicoproteinas que no pertenecen a las Paredes celulares
Naturaleza del enlace hidrato de carbono-proteína
PAREDES CELULARES DE VEGETALES SUPERIORES: COMPOSICIQE QUIMICA Y
EÉEEUCTUEA
introducción
Composición química
Estructura molecular _
Determinación de la estructura molecular de las paredes celu
lares primarias
EXTRACCION DE LOS POLISACARIDOS
Generalidades
Extracción aloalina
Modificaciones químicas producidas durante la extracción
Efectos de la extracción en medio aloalino
XIII
-F—P-P
ocn-J«30\ow#[-1
lO
12
15
17
21
21
23
27
30
33
35
43
44
4a
XIV
DESCRIPCION DE LOS _B.E_SU'LTADOSOBTENIDOS
Estudio de las semillas 51
Morfología interna ' 51
Composición en aminoácidos 53
Galactomananos 53
Hemicelulosas 59
Sustancias pécticas 62
Extracciones cruzadas 63
Polisacáridos solubles en solución de urea 7 M 63
Hemicelulosa A 64'
Propiedades generales 64
Fraccionamiento. PrOpiedades de las fracciones 66
Hidrólisis ácida parcial 70
Oxidación con periodato 73
Hemicelulosa B h _ 78Propiedadesgenerales 78
Fraccionamiento. PrOpiedades de las fracciones 80
Hemicelulosa C m“_ 83
PrOpiedades generales 33
Hidrólisis ácida total 84
Hidrólisis enzimática 1. 86
Determinaciones de homogeneidad _._ H 88
Fraccionamiento. Propiedades de las fracciones l 88
Unión polisacárido-proteína. Determinación de las uniones O
glioosídicas a serina y/o treonina 98
DISCUSION DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
Polisacáridos solubles en agua (Galactomananos) 101
Polisacáridos insolubles en agua 106
Hemicelulosas 109
Sustancias péctioas 112
Hemicelulosa A 119
Hemicelulosa B 128
Hemicelulosa C _ _ _ 135
Naturaleza del enlace polisacárido-proteína 143
Conclusión 146
PARTE EXPERIMENTAL
Técnicas generales 150
Métodos cromatográficos l 152
Cromatografía sobre papel y placa delgada 152
Cromatografía gaseosa 154
Cromatografía sobre geles 162
Métodoselectroforéticos -l64
Electroforesis sobre papel 164
Eleotroforesis sobre acetato de celulosa 165
Electroforesis sobre gel de poliacrilamida 165
Métodos de diálisis 166
Métodos de hidrólisis ácida 167
Hidrólisis ácida total 167
Hidrólisis ácida parcial 168
Métodos de oxidación con periodato 169
Técnica general 169
J
Determinación del consumo de periodato 169
Determinación del ácido fórmico producido 171
Determinación del grado de polimerización 172
Determinación cuantitativa de los azúcares componentes 173
Azúcares totales 173
Acidos urónicos 176
Acidos urónicos y hexosas _ 177
Identificación del ácido urónico 179
Pentosas y hexosas '181
Acido siálico . _ . .._. . .. ._ 183
Determinación cuantitativa de las proteínas totales l,,,,,,,,.W__________________D 185
Determinación cuantitativa de los aminoácidos componentes 185
Hidrólisis de las proteinas y purificación del hidrolizado 166
Dosaje con el analizador automático 187
Hidroxiprolina 189
Hidroxilisina 191
Tirosina y triptofano 192
Determinación del contenido en lignina 195
Determinación del contenido en lípidos 196
Caracteristicas del material h. .H . 197
Extracción y purificación de las fracciones 198
Nomenclatura 198
Galactomananos 198
Hemicelulosas 202
Sustancias pócticas 207
Extracciones cruzadas _7 208
Polisacáridos solubles en solución de urea 7 M 209
Oxidación con periodato de la fracción HA 7mm”. .Mu.umm. 209
Oxidación con periodato de la fracción HAdegradada insoluble
por hidrólisis ácida parcial (fracción a) 7_a _ 209
Determinación de las uniones O-glicosídicasa serina y/o treoni
na en la fracción HC 210
APENIECE
Estudios de diálisis _ 212
Inscusión sobre los métodosutilizados en la identificación y
valoración de los azúcares por cromatografía gas-líquido 217
RESUMEN 225
BIBLIOGRAFIA 228
INDICE DE FIGURAS
NQ Pág. N2 Pág. N2 P' . NQ Pág.
7 3 27 75 97 97 97 732
2 3 22 99 92 97 92 799
3 27 23 99 273 92 93 7917
9 29 27 99 94 92 99 799
5 29 25 79 95 93 95 799
9 29 29 73 99 99 99 799
7 39 27 717 97 917 97 792
9 39 29 79 79 93 99 799
9 39 29 77 99 99 99 7%
79 a 39 79 59 99 79 273
77 279 37 79 57 97 77 273
72 99 32 79 52 97 72 279
73 49 33 92 53 99 73 279
79 52 39 95 54 ‘ 99 79 275
75 59 m 97 59 797 75 279
79 59 39 99 59 779 79 279
77 55 37 99 57 779 77 279
79 59 39 99 59 775 79 227
79 57 39 99 59 779 79 229
29 99 99 99 99 779
INDICE DE TABLAS
3 7
779 Pág. 779 Pág. 779 Pág. 779 Pág. Í
7 2 79 39 35 77 52 739
2 5 79 57 39 '72 53 799
3 7 29 53 37 73 59 759
17 79 '27 53 '39 75 55 759
5 72 22 59 39 75 59 792
9 73 23 57 99 97 57 777
7 79 29 59 97 97 59 797
9 79 z 99 92 92 59 799
9 77 29 99 93 92 99 7%
79 77 27 97 79 93 97 799
77 73 29 97 95 99 92 797
72 79 29 93 A9 99 93 799
73 79 39 93 97 97 917 272
79 29 37 97 99 97 95 275
75 23 32 97 99 99 99 227
79 29 33 99 59 772
77 32 39 99 57 772
I N T R O D U C C I O N B O T A N I C A
Los vegetales superiores o Fanerógamas se dividen en AngiOSper—
mas y GimnOSpermas.
Las AngiOSpermascomprenden dos clases: las Monocotiledóneas y
las Dicctiledóneas, según posean plántula con uno o dos cotiledones,
reSpectivamente.
Dentro de las Monocotiledóneas, la familia de las Gramíneas ha
sido la más estudiada desde el punto de vista químico debido a su im
portancia económica, especialmente en lo que hace a la composición de
las semillas.
Entre las Incotiledóneas, en el orden de las Rosales, encontra
mos la familia más importante de las Angiospermas: las Leguminosas.
Desde el punto de vista económico suministra una gran Variedad de pro
ductos para la alimentación, principalmente de semillas, aplicaciones
de tipo industrial y medicinal, y para forraje y forestación. Desdeel
punto de vista botánico y taxcnómico se destaca por el elevado número
de especies que presenta y las características de las mismas.
La Tabla l hace referencia a las leguminosas económicamenteim
portantes, la mayoría de las cuales, eSpontáneas o cultivadas, se aprg
vechan en la Argentina. Es interesante destacar comomuchas legumino
sas, entre ellas la Gleditsia trigpanthcs, presentan.varias utilidades.
A las Leguminosas, subfamilia de las Cesalpinioideas, pertenece
el género Gleditsia (Burkart, 1952). Comprendemás de quince especies
de árboles dioicos o poligamo dioicos, de flores pequeñaS, con hojas
pinadas y bipinidas a la vez. Su amplia distribución mundial es indica
tiva de una gran antigüedad geológiCa.
La Gleditsia triacanthos, originaria de la parte este de los Es
tados Unidos, se ha difundido en la Argentina principalmente en la zo
na agrícola y ganadera de Buenos Aires, Santa Fe y Córdoba. Es caduci
folia, de rápido crecimiento, muyresistente al frío y rústica en cuan
to al suelo y a la sequía. Se la conoce como"acacia negra". Se presta
para arbolar calles, formar cercos y montes de abrigo y da madera de
grano grueso, resistente, muydurable en contacto con el suelo y por
lo tanto usada para postes de alambrado, ruedas, rieles y en construc
ciones. Las eSpinas, ramifioadas y poderosas (Figura l), son un incon
veniente para el uso, salvo en el caso de cercos ViVOs.En lugares fa
vorables (BuenosAires, Córdoba), la Gleditsia trigganthos se reprodu
ce en abundancia por semillas.
Las vainas maduras (Figura l), de 20 a 40 cm. de longitud, ne
gras y algo retorcidas, son un forraje auxiliar (1a pulpa contiene un
25 fl de azúcares). En el oeste de Córdoba crece y fructifica muybien.
d
2 ‘ .
Tú];1. [ag-im damia unifica.
I. LEGUMINOSAS ALIMENTlCIAS
m.
Arachs hyPanea Y « ’ =panchos knxob x 'VPhoseOIUS‘lunátus
Cajánus indicas ' Glycine max _ Phaseolué vulgaris
Conavah'o ensiformis Lens culinaris Pisum soria/um
Cerat‘onía siliqua Phaseolus aureus Vicio faba
Cicer arietinum Phaseolus caccineus 7 Vigna unguiculcrta
1p LEGUMWOSAS FÜQRAJERAS Y DÉ ABONO VERDE
Anrhyllis Vdnerorío Lespedeza sfríata " Trifolíum pratense
Oled/(sic: ¿n'acanthos Medicogosam/a Trifolium repens
Larhyrus sativus .Melílotus afba TrifoliumsubteFraneum
Lotus corm'culatus Onobrychis vicr’jfolía Tetragonolobus purpureus
Lupinus ¡‘uteus Pisum arvense ' _ Vicio SÜÍÍVG‘
IH. LEGUMINÜSAS INDUSTR ¡ALES
A) Leguminosas tánicas y fintóreas
Acacia catechu Acacia pycnontha Haemaroxyion campecrhianum
Acacia mearnsii I Sophia nítida ' Índigofera tinctoria
Acacia deafbofa Genísta tt‘ncforia .
B) Legum'mosas oleaginosas y I.egumïnosas usadas en perfumería ,
Acacm formesrano Dypten'x adorada Tamarindus indica
Arachis hypogaea Glycme max Trigona’la foenumvgraecum'
C) Leguminosas producforas de mucílagos y resinas
Acacia senegoi’ Danieílo ogea Hymenoea courbarü
Astragalus gummifer' Gledifsía amorphoides Myroxyion balsamum
Copaifera demeusi Gleditsíc fríccanthos
1V. LEGMÍNOSAS MEDiCÍNALE S
Cossío acutifolia Corom'lla emávrus Glycyrrhizo 91(7er
Cassid angus‘tifolia l Galega officinaíis ' Ononis spr'nosa
V‘ LEGUMINOSÁS FORESTALES ' ' W
Acacia metanoxylon Giedifsia omorphoídes Pieroccrpus SanGt'IhUS
Albízia (ebbeck Gledítsía friacanths ' Robinio pseudacacia
Daibergia (atífolio Hymenaec courbcrn'! Sqnhom tetraptera
Dalbergía nígrc Pericopsis moonicnaki I
V1. LEGUMINÜSAS ORNAMENTALES
Acacia dealbata Erythrina cristwgoíli Lupinus polyphyfius
Cercis sinuasz‘rum Gledirsic triaconthos Mimosa pudica >
Coiutea arborescens Laburnum angyroidés Sophora japoníca
Cyfísus scopcrius Lathyrus odoraratus Wisferia chinensis
VII. LEGUMINOSAS lNSECTlCiDAS
‘ Derris elliptíca Pachyrrhizus EY’CJSUS Pisddio erythrína
Lonchocarpus nicou
El tronco excréta una gomaparecida a la arápiga, qua forma lágrimaá
doradas al sali dificaise .
Las semillas contienen albumen, cotileáones rectos al corte (Ein
gura 2), y son comprimidaslateralménte. Las caras laterales nc presea
tan.mandhas ni úepresiones élipticase La longitud de la semilla está
l
\\‘Ï'
:&\\\\‘\\\‘\
í
Fign2.HIHaW. ¡”rm(¡5):b.” (su: sou-bm: (xs).
comprendida entre los 7 y 15 mm.Son de color canela, de grosor de 3,0
a 4,5 111111.,de forma regular, con el punto más grueso en el medio delas
semillas, afinándose simétricamente hacia ambasextremos.
P O L I S A C A R I D O S D E S E M I L L A S
D E
L E G U M I N O S A S
G S N E R A L I D A D E S
El estudio de los polisacáridos de semillas de leguminosas ha al
canzado importancia debido, fundamentalmente, a las numerosas aplica
ciones de tipo industrial conocidas hasta el momento.La familia delas
leguminosas parece ser la mejor fuente de gomas y mucílagos de semiLEB.
Los polisacáridos pueden ser clasificados según su función dans
tro de la semilla, en:
polisacáridos de reserva
polisacáridos estructurales
Es importante notar que, debido a la gran variedad de métodos de
análisis y el vocabulario empleadopor los investigadores en este cam
po, existen diferencias de definición de las distintas clases de poli
sacáridos y dificultades en la comparación de los resultados. Además,
los materiales de por si, no puedenser sujetos a una rígida clasifica
ción en razón de la complejidad de las estructuras que presentan.
P O L I S A C A R I D O S D E R E S E R V A
ALLíï DON
La presencia de almidón ha sido más investigada en semillas de
leguminosas comoporotos y arvejas. Sin embargo, se ha encontrado
(Kooiman,1960a) que semillas pertenecientes a distintos géneros care
cen, aparentemente, de almidón.
Por otra parte, Tookeyy Jones (19655 establecieron que todas
las semillas de las 173 especies que son fuentes de galactomananos, eg
tán libres de almidón.
GALACTOMANANOS
Son polisacáridos mucilaginosos que forman geles en presencia de
agua y que se encuentran en el endOSpermade las semillas. Desapareccn
durante la germinación y presumiblemente sirvan comopolisacáridosde
reserva (McCleary y Matheson, 1976). Por otra parte, debido al carác
ter mucilaginoso del endosperma, otra función seria la de volverse ge
latinoso y facilitar la salida del embrióndurante 1a germinación.
Se extraen fácilmente con agua de semillas molidas para dar una
solución de viscosidad variable. Debido a su valor económicopotencial,
los polisacáridos del endosperma de numerosas leguminosas han sido am
pliamente investigados (Tabla 2).
Están compuestos por D-manosay D-galactosa solamente, y consisf)
ten en cadenas de unidades de D-manosa enlazadas por uniones ;H#(]:a4)—
Tabla2. alabanzas dl filias do logs-im}
“NH” Espacios
Cassfa omarginata 2,7 Cyamopsis tarragonomba ¡,8
C.fisiuía 3,3 Indzgofera hirsufa 3,1
C. leptooarpa 3,] Sesbania grandiflora 2,9
C.maryfandíca 3,8 Astragams Cicer- 1.3
Ceratonia sih’quo 5,0 Aglycyphylíos ¡,2
Caesalpim'o cacalaco 2.5 A. nuttallianus 1,10
C. pulcherríma 1,9 A. sx‘nicus ¡.8
C. spinosa 2,7 A. tenetlus 1,2d
Cercídium torreyanum 3,3 Gíycine max, 1,5.
Delonix regia 5,2 G.mx. 1,4
Gleditsia amorphoides 2,3 G.max. 2,3u
a fer-ax 3,8 Medicagqhísplda 1,2
G. triacan (bos 2,7h M‘ lupuíiqa 1,1
G.¿riacanthos 3,3c M.orbículcris LE
Gymnocladus díaica 2,7 M,sótiva ¡.1
Parkinsanía aculeata 2,7 MGÍÍÍOÍUS¡fidÍCU 1.5
Desmonrhus ¡ll/noensís 2,? Tn’foh'um hírtum ¡.9
Leucaena glouca 1.3 77protense 1,3
Sophora japom'ca 5’] Érpsupinafum ¡,I
Crofalaria incana 2,7 ï repens ¡,3
C‘mtermedjb 2,3 Trigonella {oenumwgmecum ¡,2
C.¿anceolata 2,6 Anthyllis Winona 1,3
C. mucronata 2,9 Lotus carm'cufotus 1,3
C. retusa 2.3 L, peduncuíctus 1,9
C.sp ec tabíc'is 2,8 L scoporius 1,1
a Baila] (¡971).
5mm).
° Lesduínryüuo (19'19). .
d mmm w (1951):
S Mmmm (ms), .
con ramificaciones de Bugalactoaa en.posiciónéñ—%l->6)ua ln largo de
la cadena. Este tipo de galactomananosparece estar restringido a; las
semillas de leguminOSas, con la única excepción de las semillas de
Igomoea murieata (Khanna y Gupta, 1967), que presenta un mucílago (ga
lactosa, 35%;mangas, 65%)de estructura similar a los de las leguming
sas. . _ '
El interés taxonómieo de los mismosradica en que la cantidad de
polímero y la proporción de galactosa y mangas, varian con la especie.
Las especies de la subfamiliá de las CaeSalpinioideae contienen los mg
yores niveles de galactomananos (25 a 35%db la semilla seca, Tookey y
Jones, 1965), mientras que la composición en galactosa es, per lo gang
ral, bajo (20 a 25%del galactcmanano). En confiraste, ias ae las Latagv
fieae pmsen’tan de un 5 a 25%de galactümarwmfi “la Ezcmpmjüián
d
6
tosa puede llegar hasta un 49%del galactomanano.
AMILOIDES
La denominación de amiloide fue asignada al polisacárido extraí
do con agua caliente de las semillas de Tamarindus indica (Leguminosa)
que daba color azul con iodo (Vogel y Schleiden, 1839). Este polisacá
rido se encuentra en gran cantidad (40 a 50%de la semilla descorteza
da) en las paredes celulares gruesas de los ootiledones y actúa, posi
blemente, comopolisacárido de reserva. Los estudios efectuados sobre
su estructura (Kooiman,1961) indicaron que este amiloide contiene
D-glucosa, D-xilosa y D-galactosa en una relación molar de 4,033,0:l,3
y una estructura ramificada basada en una cadena lineal de glucosa uni
daíá -(l—,4)—, con ramificaciones de xilosa en posición<JÍ-(l—-6)- en
tres de cada cuatro unidades de glucosa, y de galactosa unidas
-—(l—>2)—a algunas de esas unidades de Jcílosa.
Kooiman (1960 a,b) empleó la reacción con iodo-ioduro de potasio
comoensayo para detectar la presencia de amiloides y junto con la ex
tracción alcalina, comodeterminación cuantitativa de los mismos. La
mayoria de las reacciones positiVas se observaron entre las Brachyste
gioideae y las Caesalpinioideae, aunque un grupo de estas últimas, en
tre las que se encuentra la Gleditsia triacanthos, no contienen ami
liodes.
OTROS MUCILAGOS SOLUBLES
Entre los polisacáridos solubles, a menudomucilaginosos, extraá
dos de semillas de leguminosas, figuran los de Anagyris foetida (Condg
relli y Chindemi, 1928) y los de Centrosema plumeri (Únrau, 1964) que
son arabinogalactanos, formados en este último caso por un 92%de D-gg
lactosa y un 7% de L-arabinosa, y con uniones —(lw’4)—principalmente.
Arabinogalactanos similares se aislaron de ootiledones de soya
(Aspinall y col., l967a; Narasaki y Fujimoto, 1965) con una cadena
principal deXíí-(l—a4)—D—galactopiranosay ramificaciones en 0-3 de di
sacáridos de L-arabinosa cada 4 ó 5 unidades. Es importante notar que
la estrecha similitud observada con los arabinogalactanos y galactanos
de las sustancias pécticas (ver Polisacáridos estructurales) es un in
dice más respecto de la falta de definición entre ambosgrupos.
Tambiénse han extraído mucilagos compuestos de thilosa y ácido
D-glucurónico (5:1) y de L-arabinosa y IFglucosa (3:7) de Mimosanudi
gg (Hulyalkar y 001., 1957) y de Cicer Arietinum (El Hanafy y Taha,
1963).
Mucilagos más complejos compuestos de cantidades variables de IF
¿alactosa, Dhglucosa, D-xilosa, L-arabinosa, L-ramnosa y ácido urónioo,
He aislaron de Semillas de Samanea saman (Morimoto y 001., 1962), del _____________
7
Pongamia glabra (Sinha, 1960 a), de Phaseolus glaber (Sinha, 1960 b) y
de Phaseolus mgngo(Kadkol y col., 1962). Este último se extrajo con
buffer de acetato pH 4,6 y resultó inusual ya que contiene un 20%de
proteina junto con D-galactosa, L-arabinosa, L-ramnosa y ácido galacw
turónico en una relación molar de 13:18:3z2.
P O L I S A C A R I D O S E S T R U C T U R A L E S
Son los polisacáridos de las paredes celulares y generalmente se
los agrupa de la siguiente manera:
SUSTANCIAS PECTICAS
Comprendenuna mezcla compleja de polisacáridos acídicos y neu
tros que son extraídos con solución de oxalato en caliente, o con ageg
tes quelantes comoel EDTA.Comprendentres tipos de polisacáridos:
Pectinas *
Si bien están basadas en una cadena lineal de ácido D-galacturóa
nico unidoTKW-(l—s4)-,la mayoria contiene otros azúcares presentes,
tanto comocadenas laterales comoen la cadena principal (ASpinall y
col., 1968), entre los que la L-ramnosa es el constituyente más generg
lizado (ASpinall y col., 1966, 1967 a, b y c). Las pectinas de semi
llas suelen ser estructuralmente más complejas que las de hojas y ta
llos. l
La Tabla 3 muestra un resumen de los estudios estructurales lle
vados a cabo sobre las pectinas de vainas, cotiledones e hipocotiledo
nes de Glycine max.
Tabla3. Fmimns péc'h'casde semillasde Ma
Tejido Acidogalachróníco «amamos neutrosb
ï z a) F , 1 ï
Vainas i 7o D-(hïc, Le-N'ac, D-Xíl, L-FLn, L-«Ramc(2:1:1:2:1)
Rafiledoms g ND D-Gal , L-Arac, o-xnc, L-Fuc, L4th
? Hipocotfledmes m D-Ga], u-xn, ‘L-Am g
a Aspinau y col., 1966, 1967a, b y c.
b En ésta y las absígJierrtes Tablas las abreviaturas significan: Am - arabinosa, Fuc a finosa, Ram- musa, Xi] - xflosa, ‘
Man- mmsa, GaT- gaïac’tosa, Glu - glucosa, Cam - ácido gaïactrónico, GïuA- ácido glucolrúüco, GM! - ghmaemina, ND- no debam
nado,Tr - tazas.
c h‘lonosmá'idos¡maen’tes en la cadena principal de ácido D-tplao'hráñco.
grabanos
Son polímeros formados por Lnarabinofuranosa unidazgi-(l—e5)-,
con ramificaciones en 0-3 y en algunos casos en 0-2. Se extraen, por
lo general, junto con las otras sustancias pécticas, particularmente
en el caso de las semillas. Pueden ser divididos en dos grandes grupos
(Siddiqui y Wood,1974): el primero incluye los arabanos asociados con
J
8
pectinas y son obtenidos, probablemente, por degradación alcalina du
rante los procedimientos de aislación y fraccionamiento; el segundo
consiste en homoglicanosnaturales.
Hirst y Jones (1939, 1947) aislaron arabanos puros de Arachis
hypogaea debido a que, en estas semillas, se encuentra asociado con
muypoco galactano y puede ser fácilmente separado de la pectina. Tam
bién han sido aislados arabanos de la harina de soya(Narasaki;yFujimg
to, 1965) y de Brassica alba (Rees y Richardson, 1966).
Las pequeñas cantidades de arabinosa encontradas en los hidroli
zados de pectinas también pueden deberse a arabinosa presente en lamg
lécula de poliurónico o a un arabinogalactano (ver a continuación).
Galactanos
De semillas de Lu inus albus, Hirst y col. (1947) aislaron un gg
lactano compuesto solamente por D-galactosa unida/€-4J,+4)-. Esta sem;
lla en particular posee un bajo nivel de pectinas y arabanos, y por lo
tanto el galactano pudo ser fácilmente purificado. El galactano aisla
do de Strïchnos mixevomica (Andrewsy col., 1954) tiene una estructura
similar y posee ramificaciones en 0-3 y en 0-6.
Estos galactanos puros representan easos eSpeciales. La Degalac—
tosa comunmenteencontrada en los hidrolizados de sustancias pécticas,
puede ser de arabinogalactanos y de polisacáridos ácidos complejos
(pectinas) del tipo aislados de la harina de soya por Aspinall y col.
(1967 a,b) y por Narasaki y Fujimoto (1965). En este sentido caben men
cionar las sustancias pécticas extraídas por Tadros y Kamel(1952) de
Lupinus termis, que contienen D-galactosa, L-arabinosa y ácido Degalag
turónico, pero que no son separables en un arabano y un galactano.
HEMICELULOSAS
El término hemicelulosa fue propuesto por Schulze (1891) para de
signar aquellos polisacáridos extraíbles de plantas con álcali diluido,
pero no con agua. El término resultó en los comienzos adecuado, puesto
que esos polisacáridos se encontraron en estrecha asociación con la cg
lulosa en las paredes celulares, y se creyó que eran intermediarios en
la biosíntesis de la celulosa. Actualmente se sabe que las hemicelulo
sas no son precursores de la celulosa y que no están.vinculados con la
biosíntesis de la misma, sino que por lo contrario constituyen un gru
po aparte dentro de los polisacáridos de los vegetales.
La mayoría de los investigadores usan el término para designar a
los polisacáridos de paredes celulares, excepto las sustancias pécti
cas y las celulosas, y los clasifican de acuerdo con el tipo de azúcar
presente y sus principales características.químicas, y también en fun
ción de su solubilidad. Así en general los polisacáridos constituidos
J
ñ
por pentosas se extraen con álcali diluido (5 a 10%)y se precipitan
por acidificación a‘pH 4,5 a 5,0 para dar la que, en el procedimiento
convencional establecido originariamente por O'Dwyer(1926), se denomi
na hemicelulosa A. Esta fracción, purificada por sucesiVas reprecipitg
ciones de sus soluciones alcalinas, es por lo general homogéneay está
formada por polisacáridos lineales. Los polisacáridos de pentosas más
solubles y los polisacáridos de hexosas extraídos permanecenen solu
ción en el medio ácido y son designados comohemicelulosa B. Esta frag
ción es una mezcla de varios polímeros diferentes, tanto lineales como
ramificados. La hemicelulosa C es la fracción que permanece en solu
ción luego de llevar a cabo la aislación de la hemicelulosa B por pre
cipitación con tres volúmenes de etanol. Esta fracción generalmente es
descartada debido a la dificultad de remover las sales (acetato de so
dio) producidas en la neutralización. Blake y Richards (1970) indica
ron que esta fracción consiste en productos de degradación derivados
de la lignina, pero también posiblemente de la degradación alcalina
oxidativa de los polisacáridos (ver Efectos de la extracción en medio
alcalino, pág. 48), y de un alto contenido en cenizas.
Desde el punto de vista de la composición, los homoglicanos no
se encuentran en proporciones considerables. La mayoria de las hemice
lulosas son heteroglioanos que contienen de dos a cuatro, y raramente
de cinco a seis diferentes tipos de monosacáridos. Los heteroglicanos
comunmenteencontrados son L-arabinc-Duxilanos, L-arabino-Dhglucurono—
thilanos, 4-0-metil-Dhglucurono-D-xilanos, L-arabino—(4-0-metil-D-glu
curono)—D_xilanos, Dhgluco—D—mananos,D-galactoéD-gluco—D—mananos y L
arabinc-Ibgalactanos. Las hemicelulosas tienen usualmente estructuras
ramificadas y las moléculas están, a veces, parcialmente acetiladas.
Muchosde los heteroglicanos requieren para su aislamiento álcali más
concentrado (24%) y también la presencia de borato (4%), ya que es di
ficil disolverlos fuera de la celulosa.
El interés del estudio estructural de estos polisacáridos en las
semillas de laslegumincsas deriva, fundamentalmente, de la importancia
agricola de las mismas, y en tal sentido han sido estudiados la compo
sición en mcnosacáridos de las paredes celulares y su variación duran
te el desarrollo, en plantas forrajeras: alfalfa (Medicagosativa) y
tréboles (Trifolium repens y T. pratense) (Hirst y 001., 1959). poro
tos (Phaseolus I Vicia), guisantes (gigum) y soya (Glycine max)(Nevins
y col., 1967). Se han estudiado, asimismo, las distintas fracciones en
cuanto a su composición y/o estructura. Las fracciones convencionales
de hemicelulosas A y B son las preparadas generalmente, pero en.muchos
casos se examinaron solamente las fracciones purificadas a partir de
4
lO
las mismas, que representan sólo una parte del total de las reSpeoti
Vas hemioelulosas.
Y Los estudios llevados a cabo en semillas de leguminosas están gg
neralizados en la Tabla 4. p
En comparación con los datos obtenidos de otras partes de los ve
getales (tallos y'hojas) es de notar que, si bien los polisacáridos de
semillas contienen el glucuronoxilano, los pentosanos libres de ácidos
urónicos y posiblemente los galactoglucomananos que caracterizan a las
hemicelulosas de otras partes, presentan también un.mayor número de pg
lisacáridos más complejos, varios de los cuales contienen cantidades
significatiVas de L-fuoosa.
CELULOSA
Formalas microfibrillas organizadas de las paredes celulares.
Tabla 4. Hemiceïuïoss de semillas de 1egumimsas.a
g Especiey tejido i Ponem rmmm z emm
Í Arachis “masa HemiceïuïosaA u-xn, o-mm ' Cadenade /’, 41.94)- D-Xfl, ranificacioms 0.2Vaina de urón. .
i Hemicelulosa B D-Xil, L-Ara, D-GIuA lhidades de GMA-Amsobre Ia cadena de -(1-—*1+)
g o-xn. '
É Hemicelulosa 92 D-Xíl, L‘-Ara,L-Ran, Alimento mificaia
i , 0.631, D-GIuA .
i Pisum safivum Ánbinoxilmo Á D-Xiï, L-Ara (1:5) Cadenade -(1-r, 1+)-D-Xi], mificmioms 0-3 de
Í Testa , . L-Ara
: Arzbinoxflmo a mx”, L-Ara (1:18) Cadena [se/7,. -(1—«;l¡)- D-Xfl, ramificaciones 0-3 de
han . ,
aïygme nax ¡thlosa A D-Xfl, D-GluA(gas-Ig) nadan def; -(¡ e.4)- n-xn, maíficmiones 0.2 de
‘¿aínas (xi 12m) , GïuA >
¡buñceïuïosa B D-Xfl, L-Ara, D-Gal, .s Aï'lnqm’ce ramificada
D-Glu,¿mu-mm E ,
g .
Galmtoghmmmo D-h‘an, D-Ga], 0-1311; Cadete de ¡7, -(1—e.4)- D-Man
(23:2:1) É
Hanna Soïubïe en ¿1o. 5% D-Xfl, L-Am, D-Gïu, D-Ga],
1 L-Fm, L-Ram, D-GluA
Vida Taba Hemicelulosa B D-Xfl, L'-Ara, D-Glu, L-Ran,
Harina L-Fm, D-Gal, D-GïuA
Luginus meus D-Ga], L-Ara, D-GaïA, j ,
Harina o-xu, L-rm (15:10:5:2:2) 3
y (6:4:3:ï:1) í Ï
a .
Bafley (1971).
ESTUDIOS REALIZADOS EN LA ARGENTINA
SOBRE ESPECIES PRODUCTORES DE GOMAS
Y EUOILAGOS DE SEMILLAS(GALAOTOMANANOS)
Conel objeto de encontrar una sustancia natural indígena capaz
de reemplazar, total o parcialmente, las aplicaciones de los aglutinan
tes importados necesarios para ciertas industrias de las ramas textil,
alimenticia, de cosméticos, etc., y comoaditivos en la industria del
a
ll
papel, se buscó en nuestro país (Riqué y Pardo, 1954; Riqué, 1960) un
sucedáneo de las gomas y mucilagos de semillas de "algarrobo europeo"
(Ceratonia siligua).
Los estudios sobre este tipo de gomasse iniciaron con semillas
de Gleditsia amprphcidgg (Riqué y Pardo, 1954), ya que desde el punto
de vista botánico y dentro de la clasificación sistemática natural,
aparece comouna de las eSpecies forestales de nuestro país más cerca
nas y afines al "algarrobo europeo".
Cabe señalar que del género Gleditsia existen en nuestro pais
dos especies: la G. amorphoides conocida como "espina corona" y la EL
triacanthos antes descripta (ver Introducción botánica, pág. l). La
primera es una especie indigena que crece eSpontáneamente en los bos
ques y selvas del norte del país (Salta, Jujuy, Chaco, Formosa, Co
rrientes y norte de Entre Ríos). Los árboles de ambaseSpecies son se
mejantes en su aSpecto general, pero pueden diferenciarse con facili
dad principalmentepor el tamaño de sus frutos (de 6 a 8 cm y de 20 a
40 cm, respectivamente).
La composición química de las semillas de Gleditsia amorphoides
(Riqué y Pardo, 1954) es semejante a las de Ceratonia sili ua, y el
comportamiento de la gomacontenida en las semillas (Riqué y Pardo,
1954; Riqué, 1960) resultó adecuado comopara justificar un campoalta
mente promiscrio para sus aplicaciones industriales.
La estructura del galactomananocontenido en la semilla, fue es
tudiada por Cerezo (1965). Por extracción con agua caliente se obtuvo,
con un rendimiento del 30%, un galactomanano homogéneo compuesto de un
28,6% de D-galactosa y un 71,4% de Damanosa. Los análisis por oxida
ción con periodato indicaron que todas las unidades de manosay ¿alac
tosa resultaron atacadas, ya que por reducción del oxopolisacárido y
posterior hidrólisis sólo se obtuvoglicerol y eritritol (1,0: 2,7).
El consumo de periodato fue de 4,8 moles cada 4 unidades de hexosa,
con producción de un mol de ácido fórmico. Por hidrólisis del polisacé
rido metilado se determinó 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-galactosa (l mol),
2,3,6-tri-O-metil-D—manosa (2,1 moles) y 2,3-di-O-metil-D-manosa (1,1
moles). Apartir de estos resultados y por analogía con las estructu
ras propuestas para otros galactcmananos (Smith y Montgomery,1959),
se postuló para el galactomananc de Gleditsia amorphoidgg una estructu
ra consistente en una cadena lineal de/gl -(le,4)—D—manopiranosasusti
tuída en 0-6 (una cada tres unidades) por D-galactopiranosa con enla
l
CGS V‘L . Esta estructura es similar a la del galactonanano del “alga
rrobo eurOpec".
Los estudios efectuados sobre las semillas de Gleditsia triacan
12
ptags figuran a continuación.
ESTUDIOS REALIZADOS SOBRE LOS POLI
SACARIDos DE SEMILLAS DE GLEDITSIA
TRIACANTHOS.
El albumende las semillas de Gleditsia trigpanthos fue estudia
do por primera vez por Goret (1900). Por'hidrólisis del mismocon áci
do sulfúrico 3%, determinó el porcentaje de azúcares reductores (90%)
y encontró galactosa y manosa. Asimismo observó que el endosperma era
'hidrolizable por la "seminasa", una enzima obtenida del albumen de las
leguminosas.
Anderson (1949), estudiando los endOSpermas de 163 especies de
leguminosas, encontró que 12o de las mismas (entre ellas la Gleditsia
triacanthos) presentaban un endOSpermamucilaginoso formado por un ga
lactomanano. Las determinaciones semicuantitativas indicaron un porcen
taje de endOSpermadel 35%, respecto del peso de la semilla. La extrag
ción con agua caliente del mismo,varias veces hasta no más precipita
ción por adición de alcohol, permitió obtener el mucilago soluble
(_;L 27%) y separarlo del remanente inSoluble (¿LÏ 8%) consistente en
paredes celulares. Las determinaciones cuantitativas llevadas a cabo
sobre el mucilago soluble (Anderson, 1949), figuran en la Tabla 5.
Ïabïa 5. Composición del mcflago del endospema do Gledfisia Macarflns.
1 Componente a í
l Pentosano O,Ü
j Cenizas 0,3
i mwQ 'm
1 Anhidro nanosa 70,5
' Anhídm galaz’msa 26,5 3
a EI hidmlizado dio resultado negativo en e] ensayo de ácidos w‘ónicoscon mfioresa‘cino].
b ¡nsolubl‘emente (oscuro) luego de la hidrólisis ácida. Las determinacionescoïa‘ínétr'icas de ácidos tráficos y pan'tosmdieron
negativo.
Con el objeto de obtener nueVas fuentes de materia prima para la
industria, Earle y Jones (1962) llevaron a cabo el estudio de la compg
sición química de las semillas de una gran variedad de vegetales, cu
briendo un total de 113 familias. Los resultados obtenidos con las se
millas de Gleditsia triaganthos figuran en la Tabla 6.
Desde el punto de vista estructural, Lewy Gortner (1943) estu—
diaron la oxidación con periodato del galactomanano contenido en el al
bumen y observaron un consumo de 2 a 2,5 moles de periodato por unidad
de hexosa y la formación de glioxal por hidrólisis del oxopolisacárido
obtenido. Estos resultados fueron interpretados comoindicativos de
d
13
.Tabla 6. mas (¡Mica de ¡as millas de Gledí’tsiaMacanüma.
Peso (g)/1000 .— me 150,9
Cenizas(600) (Z) - 3,8 4,0
Prabefms (Nx 6,5) (z) 20,6 21,8 22,]
Grasas (ext-ash ataca) (Z) 2,6 2.3 1,7
Fracción de Nmhble en m1 701;,(í) 7,1 -— _...
"Fracciónda Nsoldfle en ácido HdWÜcO 0.a k1(z) 12,8 11,5 .
Almídán b (Z) 0 0 ¿ 0
Mcalomes b (z) o o g o
ïanims (2) o o o
ammwimslmnammmmmmm.
b Sábm ma solución mada par calentauianto de 2m mgde harina, libre de grasas, con 20 m]de aga y cïartfícam por fiïtmción, se
amayó la Nucia de almidónpcr adición da todo, alcaloides cm el rac’dw de “¡agar y taninos con ciento fúfico.
uniones -(l—+6)—o de la presencia de cadenas laterales.
Sin embargo, los estudios posteriores efectuados por Moey col.
(1947) encontraron que el polisacárido requiere l mol de periodato por
unidad de hexosa, liberándose igualmente glioxal por hidrólisis del
oxopolisacárido, y por lo tanto correSpondería a la presencia de una
unión —(luo4)—,aunque no excluyen la posibilidad de cadenas ramifica
das, probablemente en 0-6. La variación observada con respecto a los
otros autores fue atribuida al uso de condiciones inadecuadas de oxidg
ción. Ademássugirieron que la sensibilidad de las soluciones del mucá
lago al bórax se debía a los grupos cis-glicol sobre los 0-2 y —3de
la manosc. .
Courtois y Le Iizet (1966) estudiaron el efecto de la¿{«—galactg
sidasa, extraída de los granos de café, sobre varios galactomananos de
distinta relación molar manosa: galactosa aislados de semillas de legu
minosas (Trifolium repens, Genista scorparia, Gleditsia ferox, Gledit
sia triacanthos y Ceratonia siliqua). En todos los casos se obtuvieron
por hidrólisis enzimática, con velocidades iniciales similares, unida
des .WÏ—D—galactosidicasy, salvo en el caso de la Genista scorparia,
el tratamiento condujo a la obtención de un polisacárido insoluble (mg
nano) cuya estructura fue determinada para la gleditsia ferox.
,La estructura del galactomananoextraido de las semillas de gler
ditsia trigpanthos, fue estudiada por Leschziner y Cerezo (1970). Por
extracción acuosa a 50 C se obtuvo un galactomanano homogéneo con un
rendimiento de 15 a 20%, compuesto de D-manosa y D-galactosa en una re
lación.molar de 3,2-3,5:l. Por oxidación con una solución de periodato
de sodio 0,1 M, prácticamente todas las unidades “e Dumanosay D-galag
1 sutasa resultaron atacadas, ya que por reducción del oz0polisacárido y
d
14
posterior hidrólisis, se obtuvoglicerol y eritritol, y sólo trazas de
manosa y galactosa. El oonsumode periodato resultó de 4,7 moles cada
4 unidades de hexosa, liberándose simultáneamente l mol de ácido fórmi
co. Por hidrólisis del polisacárido metilado (l mol) se obtuvo 2,3,4,
6-tetra-O-metil-D-galactosa (l mol), 2,3,6-tri-O-metil-Ihmanosa (2,5
moles) y 2,3-di-O-metil-Damanosa (l mol), así comotambién trazas de
otros dos componentes que, en base a su comportamiento cromatográfico,
podrían ser 2,3,4- y 2,3,6-tri—O—metil—Dhgalactosa.Estos resultados
constituyen una buena evidencia de que la estructura básica del ¿alac
tomanano de Gleditsia triacanthos, al igual que otros galactomananos
solubles en agua conocidos, consiste en una cadena de/gv -(1-;4)—D—ma_
nopiranosa con cadenas laterales (una cada 3,2 a 3,5 unidades) forma
das por restos de C( —(l—a6)—IFgalactopiranosa. En un pequeño número
de esas cadenas puede estar unida —(l—+6)-otra molécula de D-galacto
sa, y también es posible que algunas unidades de —(l—+4)-D—galactosa
formen parte de las mismas o de la cadena central.
P R O T E I N A S D E S E M I L L A S 15
D E
L E G U M I N O S A S
Las proteinas de semillas de leguminosas se caracterizan, a1
igual que otras proteínas vegetales, por el bajo contenido en aminoáci
dos azufrados comparado con el de las proteínas animales (Lugg, 1949;
Van Etten y 001., 19613).
El tipo de proteinas más estudiadas son las de reserva, y a difg
rencia de otras familias, dentro de las leguminosas muypoco es lo que
se sabe de las proteinas estructurales.
P R O T E I N A S D E R E S E R V A
Constituyen la mayorparte de las proteinas de la semilla
(1::Í80%).Contienen los veinte aminoácidos denominadosproteioos y pg
seen cantidades relativamente grandes de ácido aspártico y glutámico,
leucina, aminoácidos básicos y amidas. Dado que la mayoría de estos
aminoácidos tienen un alto porcentaje de nitrógeno, la composición es
taria relacionada con la función de proporcionar compuestosnitrogena
dos para la respiración y el crecimiento durante los períodos de inten
Sa actividad metabólica.
Estas proteinas tienen por lo general un alto peso molecular y
pueden asociarse o disociarse a distintos tamaños moleculares en base
al pH o a la fuerza iónica del medio. Son fundamentalmente globulinas,
y éstas junto con las albúminas siempre predominan sobre las prolami
nas y las glutelinas de las semillas; la albúmina de Pisum setivum
constituye el 17%del nitrógeno proteico total, mientras que la legumi
na y la vicilina (globulinas) representan el 66%del mismo(Goa y
Strid, 1960). No contienen hidroxiprolina (Van Etten y 001., 1961 b),
presencia que parece ser caracteristica de las proteinas estructurales
(Lamport y Northcote, 1960). En cambio se ha encontrado en algunos ca
sos reacción positiva de hidratos de carbono (Glxcine max, Wolf y 001.,
1966; Koshiyama, 1966), y se determinó la presencia de azúcares neu
tros comola manosa y de una hexosamina (Phaseolus vul aris, Pusztai,
1965a); este último dato resultó consistente con la hipótesis de Pusz
tai (1964) sobre la presencia de glucosamina en las semillas de los ve
getales superiores (ver Glicoproteinas que no pertenecen a las paredes
celulares, pág. 23).
La composición en aminoácidos de proteinas de semillas de legumi
nosas se conoce sólo para muypocas especies. La Tabla 7 muestra el
promedio de la composición en aminoácidos encontrada por varios auto
res para la vicilina y la legumina aisladas de Eisum sativum, y la al»
búmina de las mismas semillas. En cambio, existen más datos sobre hará
d
16
nas o fracciones proteicas impuras.
Tabla 7. (blmosición en animácídos de 1as pmtafras de Pisun sativun (9/16 gN).
a Bou1’ta‘ y Der'byshir‘e (1971).
b
La composición en aminoácidos de'harinas
en la Tabla 8.
Goa y Strid (1950).
Aminoácido1- % Vicmnaaï Lagmina‘“ A1búnr1nab
Acido aspártico 12,0 12,5 11,7
Traonina 3,4 2,9 4,6
Serim 5,8 4,5 5,4
Acido g1utámico 19,3 19,4 7,4
Pro1ina 3,5 4,3 6,1
G1icína 3,1 3,4 4,8
A1anina 3,0 3,7 5,3
Va1ina 4,6 4,6 5,4
Me’cionina 0,2 0,7 1,0
lso1eucim 5,1 4,0 4,8
lamina _9,2 8,1 5,1
“rosita 3,0 3,3 2,4
Fenflalam’m 6,2 4,9 6,3
Usira 7,9 4,9 7,7
Histidina 2,1 2,8 2,6
Minima 7,3 10,5 5,0
Cís’dna (1/2) 0,4 0,7. 5,4
Tr‘ip’wfan 1,1 E 2,4
de leguminosas está indicada
Tabla 8. Somosicíón en aminoácidos de harinas de 1egtm1nosas (9/16g111a.
. 0011chos ; Phaseo]
1 - i
Amimácido Lupinus Lupinus n us; G1zgine M Medium 1 ArachisgIutwnnïmmim ‘4w1mfivagmwl
Acido aspárfico 5,9 ¡ 11,4 10,1 15,1 1,
Treom'na 4,6 2,0 3,3 1 4,8 ¡ 4,2 3,9 , 6,5 2,6 ‘¡
Serina 2,7 í 4,7 3,1 4,9 6,6 ï
Ácido g1u‘kánico 23,0 _19,3 7,9 21,7
Proh’na 3,9 4,7 5,1 5,2
G1icína 2,0 3,8 4,9 5,7
A1anina 3,9 4,3 5,2 2,9
931m 3,7 4,6 5,6 5,5 4,5 4,6 6,1 5,7
Metionina 1,6 1,0 0,7 1,2 1,0 1,1 1,6 0,8
1301eucina í ,2 0 3,7 6,0 5,1 4,3 5,0 4,8 4,6
mina _, ' 7,5 9,0 4,9 7,6 6,6 10,2 6,6
Timsina 2,6 2,9 2,4 3,2
Fen11a1anina 5,1 3,9 5,4 5,3 3,4 4,6 5,4 4,6
Lisïna 4,4 3,8 8,1 7,1 5,9 5,0 5,0 3,2
'ríís’n'dina 2,4 1,9 2,8 2,8 3,1 1,7 2,0 2,9
Arginim 9,5 6,2 9,2 6,9 7,6 7,7 5,3 10,0
Cistina (1/2) 1,3 0,7 1,7 1,2 2,6 0,9
Triptofam 1,0 1,0 0,5 1,4 1,3 0,8 2,1 1,4
a Boun y Derbyshire (1971).
La composición en aminoácidos de harinas
previamente se separó la cubierta (VanEtten y
de semillas de las que
col., 1961 a) figura en
la Tabla 9. En el caso de las semillas de soya (Rackis y col., 1961),
se llevó a cabo la remoción del 95%de la corüeza y el 50% del hipoco
ilo, los que a su vez fueron analizados en su composición en aminoáci
dos. La diferencia entre las tres fracciones raiica fundamenfialmente
3
17
en la presencia de hidroxiprolina y los valores para la glicina (Tabla
9)
Table 9. (imposición en afilimúfidos de Minas de sanflïas sin abierta (g/Ifig N).
“¡Mm Clitoria Mniïlai.fi®nílmgeza ÏLuginUSÍSesbaníagïrifolimT-gg-Ïn‘lkï Gïygtnarm í
Wes ¿acia ELÉ- 7stimïacea‘ïjg’cgggÉexaïiaiaáímaüm m 7mm gW Hipmo‘tfloÉ
Acidoasch 9,3 0,0 70,2 77,3 70,7 0,2 77,0 70,9 ¿72,0 7 70,7 9,7 ‘
Treonina 2,2 2,9 2,0 3,0 3,7 2,0 3,7 3,0 4,3 3,7 4,0
0er7m 5,0 4,4 4,9 5,9 4,9 4,0 4,7 5,2 5,0 7,0 4,9
70700 97mm 75,0 73,7 20,7 70,7 24,4 74,0 70,5 70,0 27,0 0,7 73,0
74-on 3,3 3,2 3,7 3,7 3,2 3,0 3,4 4,0 0,3 5,7 4,2
61107770 4,7 4,0 5,7 4,7 4,0 4,3 4,7 4,4 4,5 77,7 4,3
A7an7na 3,5 3,0 4,2 3,0 3,4 3,2 4,7 4,0 4,5 4,0 4,7
Vanna 4,4 3,9 4,2 4,2 3,5 4,2 4,4 3,4 5,4 4,0 4,0
7707150770 7,0 , 0,0 7,4 7,0 0,5 7,3 7,4 7,3 7,0 0,0 7,7
¡301900103 4,2 3,0 3,2 3,9' 3,9 4,0 4,2 4,5 5,7 3,0 4,7
Lemma 7,4 5,0 5,9 7,2 7,5 0,2 7,3 0,0 7,7 5,0 0,0
77700770 0,9 5,9 7,0 0,5 0,3 0,0 0,7 0,3 3,9 4,7 3,5
700770707070 3,0 3,7 3,7 4,3 3,0 3,9 3,9 3,0 5,0 3,2 3,9
Lisina 0,7 4,7 4,0 5,3 4,0 4,7 0,5 0,0 0,9 7,7 7,5
77100161770 2,4 2,4 2,5 2,0 2,5 2,4 2,7 2,0 2,0 2,5 2,0
Arginim 7,4 0,5 72,5 77,9 9,9 7,0 9,0 9,2 0,4 4,4 0,3 .
Cisfina (7/2) 3,5 7,9 2,0 2,5 2,0 7,7 2,7 2,5 7,0 7,7 7,2
77-7030000 7,2 7,3 7,9 7,4 7,0 7,7 7,0 7,0 ¿ 7,3
77707071007770 7 , i 0 : 7,0 7 Tr
P R O T E I N A S B S T R U C T U R A L E S
La presencia de hidroxiprolina ha sido estudiada con más data
lle por Van Etten y col. (1961 b) en semillas de 99 eSpecies distribuá
das en 30 familias. La Tabla lO muestra el resumen de los datos: cuan
do está presente, la hidroxiprolina está asociada con la testa o el pg
ricarpio. Excepto por trazas que pueden deberse a contaminaciones de
estas partes del fruto, no se encontró hidroxiprblina en harinas derim
vadas de semillas descortezadas; las eSpecies analizadas en este últi
mo caso fueron once, entre las que figuran las leguminosas Acacia farm
nesiang y Ceratonia silioua.
Tabla 70. Widoenhiúmimhna ds harírás de 99 eápecíes.
P70 707m 0703:3773 72777333?“12272175Mi“
5 0 a tazas 7 0,7 a 7,0 >70
34077707descodezmia Í 77 0 0
sem77a entera 27 32 79
50701110 0170070 más pericarpio 17 7 ¡ 5
Comoderivación de los üatos anteriores se examinaron en for—
ma cualitatiVa 12 muestras de pericarpio, 8 de testa y 8 formadas por
testa y pericarpio pertenecientes a especies no incluidas en la Tabla
lO. Sólo tres especies dieron ensayo negativo para hidroxiprolina. El
análisis cuanritativo se llevó a cabo (Tabla ll) sobre 8 muestras de
pericarpio o fiesta. Las 4 primeras especies contienen las mayores cani
18
¡ablaH. thnido en hidratle de los hkhlízadns¡oidosIDH]. b ¡riendo o {uta dohabla um
‘ M m "h
Em“ “m anna. “(En W.)
Iris germanícc Más». M 2.1 m
CitruHus vuígaris (habitan; ¡uh 0,2 6,9
Sap/hdusmukorosm wm: WN 0,3 5.3
Sapmcíusmukoross! ü)in M ¡,5 5,1
Acacia famosmna ¡”mima Int. ¡,0 ¿J
Ceiba acuminryta Mmm ¡dll 3,0 3,!
Ccfiyconïhusflor/das cum mig 0,3 3.]
Crombeabyssinicc MM M U 3,1
fiiáafisa de hidraxiprolïna y pertenecan al grupo-cuyas harinas de son;
las ásacortezadas no contenían hidroxiprolina. La presencia de hiflrg
xiprclina en la teata y al pericarpio de las semillas sugirió qge_esu
tas; pártea ccn‘benïanproteínas estructurales, es decir, proteínas coa
56332333¿e las pareáes eelulares.
Ya en 1888 Weissmerproponía que las paredes eelnlarea ccntg
miga prateínas. Sin embargoesta suposición fue pgsteriormente atriw
huida a la aonfiamínacións baSua qua estudios subsiguienfiss demoatrau
ron la ¿istribución general ¿e las proteinas en las parüdfifiprimarias
de las vegetaleg supfiriarea (L&mporty Northcote, 1966, y referenciañ
allí citadas). Si bien es difíeil saber cuandouna proteína encontra»
¿a en una preparación ¿e pareües celulares aisladas eá un conatitugag
te ¿a la pared o si su presencia es debida'á una aasorción no especíw
fica del citcplasma, se ha ancontraüo que parte de la proteina de la
pareá contiene hidroxipralina ¿Lamport, 1965) y sólo trazas de eato
aminaácido aparecen sn las prcïeínas dal citoplasma, con lo que ae
concíuyó que una pruteínaque contiene'hidroxiprolina parieneoe a las
parefiea celulares. Los rasultados de las análisis efectuados por Lam
parfi y Northnote (1960) están indicados en 1a Tabla 12. Prácticamonte
tcáa la hiaroziprolina apareoa en los hidrolizadps de parados celula
res? mientras que sólo trazas (<1 0,1 %) se encontraron en loa hidro
lizaüos de los contenidos celulares. No se detectaron aminoazúoarea.
Ïdfla 32. CMR-¡Mon hmlh b ¡Inka y fusiona dt ahh: (1 adn pau no).
me ' m amïlü mol. m «¡vb m uuu
mmm wm un«¡un 0.5! 1.2 < 0.!
mm Cano- 0.8 2.7
mm mas!!!» 0,26 0,9
19
Tabla 13. (imposición an aminoáddos de las paredes 681qu63, (9/16g11).
5 __g"_ Phaseolus 1111601125 c 811439 ¿031m
! mmm fighting a vulgzjs:‘tabmun --' ¡mjgbgc c
Acido aspámco 8,5 12,0 ‘ 5,6 8,2 i 7,6 5,8 7,0 8,1 10,0 7,9
Iraoním 3,8 3,8 5,5 5,2 g6,5 5,2 5,2 8,5 5,1 7,0
Serina - 9,4 7,8 8,0 8,1 ¡5,7 8,1 7,1 6,4 4,4 6,8
Acido 91114511126 8,3 9,9 4,4 11,1 13,9 7,9 11,0 13,2 10,8 15,0
Pmlína 4,5 7,8 5,9 6,7 5,1 5,8 5,8 8,3 4,1 5,2
Glícina 3,2 3,8 2,7 6,4 4,6 4,9 5,0 6,0 8,3 2,9
A13141113 3,6 3,2 2,8 4,8 5,3 2,8 4,8 4,6 4,7 6,4
va11na 6,2 8,2 6,4 6,0 7,2 6,0 6,1 5,9 6,3 6,9
841161813 1,6 1,2 0,5 11- 11- 0,5 2,0 1,2 11» 2,6
¡83161512 3,7 3,5 2,3 5,0 5,3 4,4 4,8 4,1 4,4 4,6
lamina 5,8 6,5 3,7 8,4 8,5 4,6 8,3 10,1 6,9 8,4
Timaina 5,1 3,9 4,7 1,8 3,6 2,9 4,8 2,0 3,8 Tr
ren11a1an1m 4,4 3,5 2,1 3,8 4,9 2,9 5,4 2,8 5,4 4,1
Lísina 13,1 11,0 11,7 8,5 9,9 10,4 8,5 11,4 6,7 9,2
Hísfidina 3,4 2,6 3,2 1,4 3,0 2,5 2,3 1,2 3,6 4,6
k‘ginina 3,4 3,9 3,3 2,5 4,1 1,7 7,3 2,5 2,2 3,7
HÍdI‘CdeNHm 12,9 6,6 20,5 7,2 5,3 16,1 9,6 5,9 5,7 4,9
a lanport y NTÏI’DOÏB(1960).
b DougaH y Shinbayashi (1960).
° 1mm (19651.
La composición en aminoácidos de los bidrolizados de las pare
des celulares (primarias) de diferentes especies figuran en la Tabla
13. Las dos únicas leguminosas estudiadas fueron: Phaseolus vul aris,
paredes aisladas de un cultivo de células en suSpensión, y Pisum satif
13m, epicotilo y raiz. Del análisis de los datos se deduce que los am;
noácidos estables al ácido comunmenteencontrados en las proteinas, es
tán también presentes en los hidrolizados de paredes celulares prima
rias. El rasgo más sobresaliente de ese análisis, aparte de la existen
cia de hidroxiprolina, es el amplio rango de valores para un dado ami
noácido cuando se compara la composición de las paredes celulares. El
rango tan amplio permitió suponer que además de la proteina rica en hi
droxiprolina ("cxtensina“, Lamport, 1965) existe otra proteína firme
mente unida a la pared. Sin embargo, hasta el momentose considera que
la pared contiene una única proteina, rica en hidroxiprolina y que es
ta proteina representa el total de la proteina de la pared; las varia
ciones serian de valor taxonómico. De hecho, la compOsición de dos es
pecies de la familia Solanaceae, la Nicotiana tabacumy la Lycopersi
comesculentum, muestran una sorprendente similitud (Tabla 13).
Burke y col. (1974) estudiaron el contenido en proteína e hi
droxiprolina de las paredes celulares primarias de seis monocctiledó
nes y encontraron (Tabla 14) cantidades significativas de proteinas pg
ro muybaja proporción de hidroxiprolina comparadocon el de las dico
tiledóneas. En consecuencia establecieron que si la proteina es estrug
d
20
tural, debe ser muydiferente de la proteína de paredes celulares de
dicotile dóneas.
ïáfla 14. mnposición en pmtefm a hiá'oxiproïím de las paedes ceïulares primrias (9/100g)
Especie Pro'tefm mándpmïína
Monacotfledóneas
Tri’dcunMM E n 0,14
MEM 16
Ogg satÍVa 17 . 0,13
Sacchamn officinalis 15 0,11;
"Broma gmss" M 0,16
Loïiummm 7 ¿10,05
Dicoüledónea
Acer Iatams ' ¡o 2,0
Ginnoaaema
Pino "Dmglas" 18 e 0,4
21
G L I C O P R O T E I N A S
D E
V E G E T A L E S S U P E R I O R E S
I N T R O D U C C I O N
En contraste oon la amplia información existente sobre la es
tructura y distribución de las glicoproteinas de origen animal, los
productos similares obtenidos de los vegetales superiores no han sido
muyestudiados, a pesar que estos compuestos son constituyentes impor
tantes de las paredes celulares (Lamport, 197o), se encuentran en el
endosperma (Fincher y 001., (1974) y el citOplasma (Lamport, 1970) y
poseen actividad hemoaglutinante (Allen y Neuberger, 1973).
Teniendo en cuenta las diferencias existentes en cuanto a la
composición química y la función dentro de la célula, y a modode in
troducción al trabajo realizado, se han seleccionado para este capitu
lo los siguientes temas:
G L I C O P R O T E I N A S D E P A R E D E S C E L U L A R E S
La investigación sobre la naturaleza y función de las glico
proteínas de las paredes celulares, se ha visto dificultada por los
problemas inherentes al aislamiento, dado que la mayoria parecen estar
unidas y entrecruzadas con los polisacáridos de la pared (ver Paredes
celulares de vegetales superiores: composiciónquimica y estructura,
pág- 3o)
Por analogía con el colágeno (proteina estructural animal),
las gliCOproteinas vegetales que contienen hidroxiprolina fueron origi
nariamente asociadas con los componentesestructurales de las paredes
celulares (Dougall y Shimbayashi, 1960; Lamport y Northoote, 1960) y
las evidencias experimentales indicaron en todos los casos (King y Bai
ley, 1965) que la proteína que contiene hidroxiprolina es parte inte
gral de las paredes de células en crecimiento activo (paredes prima
rias).
Durante el transcurso de los estudios sobre las paredes prima
rias aisladas de cultivos de células en suSpensión, Lamport (1967) ob
tuvo por degradación alcalina parcial (Ba(OH)20,215 M) de paredes ce
lulares secas de tomate, una serie de glicósidos conteniendo hidroxi
prolina. Estos glicósidos fueron identificados comotri y tetrasacári
dos de arabinosa unidos glicosídicamente a una molécula de hidroxipro
lina. Se dedujo que la unión era O-glicosídica entre el extremo reduc
tor del oligosacárido de arabinosa y el grupo hidroxilo en C-4 de la
hidroxiprolina, en razón de su estabilidad al álcali y a la presencia
de un carboxilo libre y un grupo amino secundario libre en el resto de
d
22
hidroxiprolina. Dadoque la hidroxiprolina constituye aproximadamente
un 30 % del total de los aminoácidos de las paredes celulares de toma
te y un 70 % de la hidroxiprolina es liberada comoglicósidos, el au
tor sugirió que la mayor parte, si no todos, de los numerososresiduos
de hidroxiprolina están involucrados en la unión hidrato de carbono
péptido.
Glicósidos de este tipo también se han aislado de cultivos de
células en suspensión de ¿9er pseudoplatanus (Talmadgey 001., 1973).
Sin embargo, de hipocotilos de Lupinus albus, Monroy col. (1974) ais
laron una glicoproteína rica en hidroxiprolina en la cual los componen
tes que contienen el aminoácidoestarian unidos a los polisacáridos in
solubles de la pared, comola celulosa, a través de la galactosa o por
unión_directa de la proteina a la celulosa, más que a los polisacári
dos no celulósicos (xilanos).
Pusztai y Watt (1969) aislaron y purificaron de las hojas de
Eig;a_igpg, glicoproteínas solubles en fenol caracterizadas por su di
ferente composición, peso molecular y solubilidad. La gliooproteina
más importante contiene de un 9 a un 14 % de galactosa y arabinosa co
momonosacáridos principales y cantidades menores y variables de mano
sa, xilosa, fucosa y ramnosa. Ie la composición en aminoácidos (Tabla
15) sobresalen la hidroxiprolina, a serina y la treonina.
De las paredes celulares de Acerppseudoplatanus, Heath y
Northcote (1971) aislaron una glicoproteína rica en hidroxiprolina
(28,5 moles/100 moles de aminoácidos). Esta proteina es insoluble y
permanece junto con la iñ-celulosa luego de extraer los polisacáridcs
con EDEA0,5% (pH 6,8) a lOO C y posterior tratamiento con HaOH17,5%
ácido bórico 4%. La composición (fracción 3) está indicada junto con
la de la pared celular en la Tabla 15. La glicoproteína contiene una
alta prOporción de arabinosa y galactosa, al igual que la pared celu
lar total, pero la proporción de hidroxiprolina es muchomayora pesar
de que el resto de la proteína permanece constante. Ademásde la (¿fee
lulosa, la fracción contiene un arabano y un galactano, pero no presen
ta ácidos urónicos. Por hidrazinólosis de la fracción 3 se obtuvieron
glicopéptidos solubles, y por fraccionamiento y purificación se aisló
un glicopéptido formadopor hidroxiprolina, arabinosa y galactosa, cu
ya composición (10%, 35%y 55%, reSpectivamente) indicó que la parte
peptídica consiste en una serie de moléculas de hidroxiprolina unidas
a copolimeros de galactosa y arabinosa a través de enlaces furanósioos.
Tabla 75. Composiciónen msmá’idcs y aminoácidos de 1as g1icupvtefmsm paredes ce1u'la'es.a
1 Co m Q V,, m Mi. 7
W JL“ Paredcelular Frmción3 7
Minosa 62,9 a L 20
Fucosa ' “7 i
Ranma Í 2’3 I
x77osa 1 7,5 9 8
111mm ¡ 4,9 7 7
eIactosa ¡ 20,7 27 18
, Gluctsa g 4,9 47 47
1 Acidos urónicos 7 0 ND 0
Glucosanina 3,14
Acidoaspirtico 7,4 8,2 5,5
Treonina ‘ L 11,7 3,9 3,0
Serína 5,5 7,8 7,0
Ácido ghrtániw 5,7 9,1} 7,7
ProHna 4,7 7,3 8,3
Glici na 14,2 3,17 2,1
A1anína 3,6 3,8 2,7
Vah‘na 4,5 5,4 7,0
h‘e‘tionina 1,6 0,2 0,4
lso1emina 15,0 ‘ 3,14 2,6
Leucína 5,9 5,5 4,7
Tirosína 5,2 3,5 3,7
Fenila1aním 1,9 3,17 2,6
Lisina 6,8 8,5 9,0
Histidina 2,5 2,4 2,5
Arginina 4,5 3,8 2,0
Cisfina (1/2) 0 0,17
Hidzodpmnna 18,1 79,0 29,5
a Los resu1tados se expresaron de 1a siguiente manera: monosacá‘idos, m01es í; aminoácidos, g/1Gg N.
GLICOPROTEINÁS QUE NO PERTENECEN A
LAS PAREDES CELULARES
La composición de las albúminas de cebada y maiz fue estudia
da por Waldsehmidt-Leitz y Hochetrasser (1961) y por análisis de los
componentes de las mismas obtenidos por electroforesis, determinaron
(Tabla 16) la presencia de un polisacárido, parte del cual está unido
covalentemente a la proteina. Por hidrólisis sólo obtuvieron arabino
sa, Kilosa y glucosa. Por tratamiento de la albúmina de cebada con
tripsina e hidrólisis de los glicOpéptidos, Hochstrasser (1961) aisló
una sustancia reductora de naturaleza básica, que resultó ser la 4-0
Lwalanil—D—xilopiranosa.Sin embargo, al estudiar los productos de hi
drólisis ácida parcial de los glicopéptidos, Hochstrasser (1963) date;
minó que el ácido aspártico es el aminoácido principalmente involucra
do en las uniones hidratos de carbono-péptido.
Los pentosanos de harina de trigo fueron fraccionados por org
matografia sobre geles y se aislaron (Kundingy col., 1961) cinco frag
ciones, cuatro de las cuales se caracterizaron comoglicoproteínas.
Los polisacáridos componentesestán formados por arabinosa, Xilosa y
galactosa (salvo una fracción que sólo contiene arabinosa y galactosah
y constituyen de un 63 % a un 83 % del total de las glicoproteinas.
d
24. A
Tabla 16. Composición en monosmáridos y aminoácidos de glicoprotefnas vegetales me no pertenecen a paredes celulares.
¿ 'A]blí777íM:Aïbúmim‘¿Hunglutinim Hsseo'lm vu] is 5 Píasaohs Fitohemaglutinim
7 mmonmtea , de de de ¿Glicoproteïmflïiicofiïna;Giico;roEïna¿ w Robinia gPhaseolus
, cebadaí mii Harmdesoyas 7 77 7456:7687 ïPico 777 gseudoacazíalvuïggiscl
¡ ; Ï e , ‘ Ï ’ Í
¿“Musa 7 26,0 77,5 Tr ; ' f 29,2
fxnosa 37,6 g 28,4 9,3 3 g o
uma : 73,4 69,0 80,6 ¡ 90,0 = 26,3
6a7actosa g 7 Tr 2 Tr 79,3
6706635 ; 5,4 54,0 * Ïr 9,6
Midas urfinicos i b 0 0
6776638666 f 700 26,6 27,7 79,4 f 70,0 i 9,0 ¡
Pentosas Z 3,2 5 ¿ ’ d ¿
¡defilpaïtosas 0,8 6,6 ;
Azúcams neutrcs J; 4,5 4,5 g 7,8
kidoaspevtieo ; 8,7 6,7 74,7 76,0 72,4 77,3 76,9 9,9 73,3
Tmonína i 2,8 2,2 5,6 7,8 3,4 3,7 3,3 5,5 6,4
Sama 3,6 3,6 4,8 77,4 6,7 6,6 7,0 6,3 7,6 7
Acido glután'ico l 9,8 73,7 7,6 8,8 75,7 75,3 2,8 6,7 6,2
PmHna 5,7 6,5 4,7 3,4 2,9 2,8 3,7 3,5 3,0
6776073 4,7 2,4 3,7 2,8 2,7 2,7 3,4 4,6 3,3
Mamma 5,8 4,3 5,4 3,9 3,0 2,9 4,4 3,8 3,4
7767765 5,9 6,3 5,3 7,8 5,2 4,9 7,2 5,3 6,0
Meticnína 0,3 0 1,3 1,2 0,7 0,9 0,17 0,0 Tr
lsoïeucina 3,2 3,2 6,2 4,8 5,6 4,7 5,6 3,8 3,7
[encina 6,3 8,3 3,4 5,4 9,7 7,9 77,7 6,7 7,4
Tímsira 3,5 2,6 2,8 4,6 3,5 3,7 3,4 3,7 3,7
Feni7a7amm 3,6 3,9 5,7 7,7 6,6 6,0 9,9 7,8 6,9
lisina 6,2 8,5 3,2 4,4 5,6 6,7 8,4 3,7 3,6
Hístidína 4,2 3,3 2,2 7,7 2,6 3,7 3,0 7,4 0,9
Argínína 5,6 5,8 5,7 5,0 5,0 4,9 9,4 3,5 3,5
Cistina (7/2) 0,2 5,2 7,5 0,7 0,3 0,4 0 Tr
Hiú'mdlísina 0 0,2 ,
Iriptafano 4,7 3,3 0,8 7,0 ¡ 2,7 2,7
Pmteíms , 9,5 97,7 93,7 97,8 i 97,9 96,2
a Los mitades se expmsaron de 1a siguiente Manera: Monosmá‘idos, moles Z, aminoácidos, g/lfig N; pent0sas, nsfilpen’cosas, animes neu
tros y protefms, g/lOOg.
b Contiene 10,2 g/HDg.
c Se indicó la composiciónen monosacáridosdel glícopép’cidoaislado a partir de 13 fitoinmgïufinim.
d 700193 73.
Waday col. (1958) encontraron evidencia cromatogréfica de la
presencia de glucosamina, pero no de otros azúcares, en los hidroliza
dos ácidos de la hemoglutinina purificada de la harina de soya (Tabla
16). Las proteinas que contienen glucosamina se han encontrado en una
gran variedad de vegetales (Pusztai, 1964). En efecto, cuandolos teji
dos vegetales fueron incubaáos en presencia de glucosamina marcada, se
- determinó su incorporación en un gran número de gliceproteínas tanto
intracelulares comoextracelulares (Roberts, 1970; Roberts y col.197l,
1972).
Pusztai (1964) sugirió que las semillas de Éhaseolus vulgaris
contienen proteínas que poseen aminoazúcares, y que los azúcares neu
tros están firmemente unidos a la fracción peptídica de las mismas. El
aminoazácar fue aislado, cristalizado e identificado como2-amino—2n-de_
25
soxi-Dhglucosa. Al estudiar con mayordetalle estas glicoproteinas,
Pusztai (l965a) encontró Damanosay Dbglucosamina, probablemente N-acg
tilada, comoúnicos azúcares componentes. Los resultados obtenidos po:
extracción con solventes fenólicos, desnaturalización, precipitación 3
digestión enzimática, le permitieron postular (Pusztai, 1966 a) la
existencia de un fuerte enlace entre los azúcares y los aminoácidos,
más que una simple asociación, ya que ninguna de las técnicas no hidrg
líticas usadas permitieron separar el polisacárido de la proteina.
De las mismas semillas, Pusztai (1965b; 1966b) aisló dos pro
teinas de composición marcadamente diferentes. Una de ellas, en conco;
dancia con los resultados obtenidos previamente, resultó ser una glicg
proteina (gliCOproteina I, Tabla 16). Los azúcares componentes son fu;
damentalmente D-manosa y D-glucosamina, junto con pequeñas cantidades
de arabinosa. La composición en aminoácidos indica que es rica en ami
noácidos aromáticos y no contiene cistina. De los cotiledones de las
semillas, Pusztai y Watt (1970) aislaron y caracterizaron una glicoprg
teina (glicoproteína II, Tabla 16) cuya composición en hidratos de ca;
bono es semejante a otras glicoproteinas vegetales solubles caracteri
zadas previamente. El raSgo más importante es la presencia de glucosa
mina y manosa como principales componentes de las unidades de hidratos
de carbono, y a diferencia de los resultados obtenidos por Jaffé y Ha;
ning (1965) con otra variedad de la mismaeSpecie, sólo se encontraror
trazas de otros azúcares (salvo xilosa) comoramnosa, galactosa y glu
cosa, y no se detectaron ácidos urónicos. La composición en aminoáci
dos indicó una deficiencia en aminoácidos azufrados.
Es interesante destacar que la distribución de las glic0pro—
teinas en el reino vegetal y cl alto contenido en glicoproteinas que
presentan las semillas de los vegetales superiores, comparadascon las
partes verdes (Jennings y col., 1968), parecería indicar que las mis
mas cumplen un papel especial en el ciclo de vida de la planta y actug
rían comoproteinas de reserva.
A este respecto, Racunsen y Foote (1971) encontraron en los
cotiledones dc Phaseolus vulgaris, una proteina similar a las descrip
tas que representa un 35%de la proteina total. Por hidrólisis se obtg
vieron (glicoproteina principal, Tabla 16) manosay glucosamina, junt<
con trazas de pentosas. La composición en monosacáridos y aminoácidos
es semejante a la de la glicoproteina II aislada por Pusztai y Watt
(1970) y las escasas diferencias observadas fueron atribuidas a las
distintas variedades utilizadas. Si bien estos autores sugirieronque
la glicoproteina aislada es una proteina de reserva, no les fue posi
26
ble confirmar si la proteína o 1a glucosamina desapareoian de los oct;
ledones durante la germinación y el crecimiento subsiguiente. En cam
bio, Ericson y ChriSpeels (1973), aislaron de los cotiledones de Egg
ggglgs aureus, otra especie de las leguminosas relacionada con la ante
rior, proteínas que contienen glucosamina y que son metabolizadas du“
rante la germinación. Análogamente, la glucosamina resultó concomitan
temente metabolizada, lo qug indicó que está unida a proteínas eSpeci—
ficas de reserva. La caracterización de estas proteínas mostró que son
idénticas a la vioilina y a la legumina, las principales proteínas de
reserva de las leguminosas (ver Proteínas de reserva pág. 15 , Tabla 7X
La composición en aminoácidos y monosaoáridos de la vicilina de gggsegr
lus aureus (pico III, Tabla 16) concuerdan con los de la vioilina de
Vicia faba (Millerd y col., 1971), y los datos obtenidos para la legu
mina (pico IV) coinciden con los informados por Bailey y Boulter (1970)
y Killer y col. (1971) para la legumina de Vicia faba. Además, la com
paración de los datos (Tabla 16) indicó que el "pico III" es idéntico
a la "glicoproteína II" y a la "proteina principal" de Eggggglus;gul—
¿2215. Los autores concluyeron que las proteinas de reserva más impor
tantes de la leguminosa Phaseolus aureus, son verdaderas glic0proteí—
nas que contienen pequeñas cantidades de glucosamina y azúcares neu
tros. Recientemente, Barker y col. (1976) purificaron y caracterizaron
las principales proteínas de reserva de Phaseolus Vulgaris y encontra
ron que las mismasestán localizadas en el cuerpo proteico, en base a
la presencia de sus subunidades en las preparaciones de cuerpos protei
cos aislados. Observaron, asimismo, diferencias en la distribución de
dichas subunidades en la parte externa y central de los cotiledones.
Desde otro punto de vista, se observó que varios tejidos vegg
tales presentan proteinas y glicoproteinas que pueden unirse a hidra
tos de carbono con una alta afinidad y eSpecificidad estructural. Esas
lectinas o fitohemoglutininas se han convertido en objeto de creciente
interés. La familia de las leguminosas resultó ser una buena fuente de
lectinas.
Lis y col.(l966a) aislaron de la harina de soya, una fitohemg
glutinina que contiene 4,5 % de manosa y 1,0 % de glucosamina. Por di
gestión enzimática exhaustiva obtuvieron 2-acetamido-l-N-OP-L-aspar
til)—2—desoxi—jÓ-D-glucosamina,lo que indicaria el punto de unión en
tre los hidratos de carbono y la proteína. le la globulina de harina
de soya, Koshiyama (1969) aisló un glicopéptido similar. Ademásde Oo
tas glicoproteínas, Lis y col. (1966b) encontraron tres fitohemogluti
ninas distintas más, que contienen entre 4,2 y 8,2 % de manosa y 0,7 y
27
0, 95"de glucosamina.
Bourrillon y Font (1968) purificaron una fitohemoglutinina de
Robinia pseudoacacia (Tabla 16) que posee fucosa, xilosa, manosa y ¿lg
cosamina comomonosacáridos componentes, junto con trazas de glucosa.
La composición en aminoácidos se caracteriza por la ausencia de aminoé
oidos azufrados y el predominio de serina y de los ácidos asPártico y
glutámico.
De las Semillas de Phaseolus vulgarig Jaffé (1962) obtuvo una
fracción proteica de actividad hemoaglutinantc que contiene un 30 %de
hidratos de carbono (fucosa, xilosa y galactosa), y Takahashi y col.
(1967) purificaron una lectina (Tabla 16) que contiene manosa comoazg
car principal y pequeñas cantidades de arabinosa, fucosa, xilosa, ga
lactosa y glucosamina.
N A T U R A L E Z A D E L E N L A C E H I D R A T 0 D E
C A R B 0 N 0 - P R O T E I N A .
La característica estructural másimportante de las glicopro
teínas es el enlace covalente entre el azúcar y el aminoácido que une
las unidades de hidratos de carbono a las cadenas peptidicas. Este en
lace involucra siempre el C-l del azúcar y un.grupo funcional del ami
noácido.
Los tres tipos de uniones glicopéptidas encontradas con mayor
frecuencia en las gljcoproteinas vegetales son:
a) Glicosilamina: la unión con el grupo amida de la asparagi
na es N-glicosidica y corre8ponde siempre a la N-ccetilglg
cosamina.
b) Uniones O-glicosidioas entre el azúcar y el grupo hidroxi
lo de la seIina o la treonina. Lamport y col. (1973) y Lay
port (1975) presentaron evidencia de que el azúcar involu
crado en este tipo de enlace para el complejo extensina-pg
lisacáridc (ver Estructura molecular de las paredes celulg
res, pág. 33 ) es la galactosa.
C V Uniones O-glicosídicas entre la arabinosa y el grupo hidug
xilo de la hidroxiprolina.
a) El enlace N-glicosídico entre la N-acetilglucosamina y la asParagi
na (Figura 3) fue el primer enlace gliOOpéytido descripto (Johansen y
CHpH o
H0 H "¡le
N-—C — CH¿—C—-COZH
HO NH ¿i
l
Ac
Fiqra 3. Z-ketddo-ï-N-L-asprfiï-Z-üwxi-fl-D-chfirmilmm.
28
001., 1961); la estructura fue determinada por aislamiento de la N-acg
tilglucoeaminilasparagina y comparacióncon el compuestosintetizado
(MarShall y Neuberger, 1964).
Algunas glicoproteínas de vegetales superiores, tal comola
fitohemoglutinina de harina de soya (Lis y 001., 1966 a) presentan es"
te tipo de enlace. La unión es relativamente estable a los ácidos y a
los_álcalis (tiempo de vida media de 17 minutos en HCl 2 Ma 100 C, y
de 100 minutos en NaOH0,2 M a 100 o) y es hidrolizado en condiciones
más enérgieas (HCl 4 N, 3 horas a 100 C) (Marks y 001., 1963).
b) La estructura correspondiente al enlace O-glicosídico entre el mong
sacáridq y la serina o la treonina, está indicada en la Figura 4.
H0 CHZOH/o\
HO H0
‘?
HÜZCMCIivïñR
HZN H
Han a. .mtq-a-galactopimiï)—L-s«¡m (R.a) o -L-tmmina(R.cu 3).
Este tipo de enlaces que involucran un ácida (xwamino-{gabi
droxicarboxílico se caracterizan por dar lugar, en condiciones alcali—
nas suaves (por ejemplo, NaOHG,1 N, 37 C duranze 48 horas), a una
reacción de (g-eliminación con liberación del hidrato de carbonc, Earn
‘mación del correspondiente aminoácido cá,{5 no saturado (Figura 5) y
ruptura de la unión hidrato de carbono-proteína {ánderson y col.,1965;
Adams, 1955;“á', 1965 b).
sign 5. ¡semi-mdelarwhrapcr¡Gamma delawió'nMmmm a los «amm-¡ímamssm (s. gmail).
¡Y
H o o
HI 2/1 u Í .. n
G-Ü-CEQ-(E-C- —-—-—>Gm —<¡:—c- ——»—_>G-O + (Hang-c
13H IrH 13Hseril-O-glicósido \ / 2-aminoaczil
z x
(¡3H3H o (|3H3Hffi í 3353 c")
G—O—CH—-(IJ—C.—--——«> Gfic cE-c- _———> a Gv-OM + CHm|C3—C
am 1:3 ï‘H
treonil-O-glicósido \‘ / 2-aminocrotonil
La reacción de eliminación se ve favorecida cuando el grupo
carboxilo y el grupo amino del aminoácidoO-glicosilado están sustituá
dos.
C) le yaredes celulares se han aislado glicoproteínas en las cuales la
29
arabinoma está unida O-glicosídicamente (Figura 6) a la hidroxiprolinu
(Lumport, 1969). Es interesante notar que la hidroxiprolina encontrada
en las gljcuprotuínas de origen animal no parece estar involucrada en
el enlace gljcopéptido. Efite tipo de unión.emestable en las condicio
nes ae ruth?u yor /€Leliminación de las uniones gleOSÍÓiCaS en las
que participa el hidroxilo de la marina 0 trconina y oligosacáridos de
'laron (Lumpozt,l969)urubin su qUflcontienen 4nhidroxfi"1»proljna se air
por tratamiento de las paredes celulares con Bu(0fi)2 0,44 N a 90-1CB O
durante 6 a fi horas.
v/0\\"@
OH
OH
me fi ükxAAMHmmmmfiU44MhMaflM& '
Recientemente (Fincher y 001., 1974) hán encontrado también
Dwgalactosaunida glicosídicamente a lü hidroxiprcljna en un glicopép
tido aislado de endOSpormude tlágxu
"i bien la mayoría de laa glicoproteínas presentan un único
tipo ae enlace hidrato de carbonowprntüína, se han encontrado ejemplos
de la posible 1flhüencia ae dos tipos de uniones (keegstra y col.,1973;
Fincher y c01., 1%74).
Las aifexentcs propiedades de estor enlaces hacen posible una
evaluación primaláa de los mismosen las gliceproteínas no oaxactezjzg
das. En efecto, Jos enlaces n Selina y'txeonina puedenser identifica
dos y cuantificados yor al análisiu de los productos de figueliminación.
Las uniones a hidroxiproljna pueden sur