Estudio de los carragenanos de plantas cistocárpicas del alga roja Gigartina skottsbergii

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

1994

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Descripción:

En este trabajo de Tesis se realizó el estudioestructural de los carragenanos de gametofitos femeninos delalga roja Gigartina skottsbergii y se profundizaron losconocimientos de la estructura fina de este tipo depolisacáridos relacionándola con sus propiedades físicas. Eneste mismo sentido, se estudió la reaccción de ciclación delas unidades de α-galactosa 6-sulfato y 2,6-disulfato enmedio alcalino que mejora el poder gelificante de dichosproductos. En la Primera Parte se trataron los siguientes temas: 1.- Se cubrieron ciertos aspectos generales que incluyen: a) Presentación de los tipos de estructuras caracteristicas delos galactanos sulfatados de algas rojas; b) descripción delciclo de vida de estas algas; c) historia reciente delestudio estructural de los carragenanos a partir deldescubrimiento que los polisacáridos producidos porgametofitos y tetraesporofitos de las algas pertenecientes ala familia Gigartinaceae son diferentes; d) teorias acercade la biosíntesis de los carragenanos; e) estudios previosrealizados sobre los carragenanos de Gigartina skottsbergiiy f) teorias sobre el modo en que actúan los polisacáridospolianiónicos como agentes antivirales. 2.- Una reseña de los estudios realizados sobre elcomportamiento de estos polisacáridos en solución, enparticular, sobre el proceso de gelificación. 3.- La espectroscopia de resonancia magnética nuclear es unaherramienta fundamental en el estudio estructural de lospolisacáridos de algas rojas. La resonancia magnéticanuclear de ¹³C se utiliza desde hace muchos años, sinembargo, en los últimos tiempos se han aislado nuevasestructuras cuyos espectros han sido asignados. Sólo recientemente se comenzó a usar la espectroscopiade resonancia magnética nuclear protónica en el estudioestructural de galactanos sulfatados de algas rojas ytodavia sus aplicaciones son limitadas; se describieron losavances logrados hasta el momento. 4.- Una de las formas de realizar el estudio de laestructura fina de los polisacáridos de algas rojas esdegradarlos parcialmente y luego analizar los fragmentosobtenidos. Se realizó una revisión de las aplicaciones de lareacción de autohidrólisis al estudio estructural depolisacáridos, asi como de los conocimientos con que secontaba acerca de la selectividad de la misma, comparándolacon las reacciones de hidrólisis ácida producida por unácido externo. 5.- La reacción de ciclación de las unidades de α-galactosa 6-sulfato y 2,6-disulfato de los carragenanos para dar 3,6-anhidrogalactosay 3,6-anhidrogalactosa 2-sulfato es defundamental importancia para aumentar el poder gelificantede estos polisacáridos. Sin embargo, esta reacción no habiasido estudiada hasta el momento. Se describieron losconocimientos existentes acerca de este tipo de reacciones,fundamentalmentesobre derivados de glicósidos tosilados endistintas posiciones. En la Segunda Parte se realizó la descripción ydiscusión de los resultados que comprende los siguientespuntos: 1.- Aislamiento, purificación de los carragenanos yfraccionamiento con cloruro de potasio del producto obtenidoen la primera extracción (rend. 49,1% del peso seco delalga). Se obtuvieron tres fracciones que se analizaron (1c1,rend. 42,6%, rango de precipitación 0,30-0,31 M KC1; 1C2, 3,5% 0,40-0,42 M KCl y 1C3 53,9%, soluble en KCl 2,00 M). El estudio estructural por metilación y espectroscopiade r.m.n.-¹³C y -¹H mostró que 1C1 y 1C2 son carragenanoskappa/iota, aunque ambos presentan pequeños porcentajes deunidades de α-galactosa 6-sulfato y 2,6-disulfato y ciertonúmero de unidades inusuales; 1C3 es un carragenano mu/nuparcialmente ciclado. Los resultados obtenidos evidencian larelación biosintética entre los carragenanos gelificantes ysolubles: Las unidades de 3,6-anhidrogalactosa 2-sulfatopresentes en 1C1 y 1C2 se forman a partir de los residuos deα-galactosa 2,6-disulfato de 1c3. Por otra parte, lasunidades de 3,6-anhidrogalactosa que se encuentran en 1C3 seformarían selectivamente a partir de un hipotético precusorcomún mu/nu. Además, la secuencia biosintética 1C3-->1C1involucraría un paso de despolimerización. 2.- La reacción de ciclación de las unidades de α-D-galactosa 6-sulfato y 2,6-disulfato para dar 3,6-anhidro-α-D-galactosa y 3,6-anhidro-α-D-galactosa 2-sulfato,respectivamente es muy importante tanto desde el punto devista académico como industrial. Se trata de una reacción depseudo primer orden que depende de la concentración deálcali, la temperatura y la fuerza iónica del medio. Apartir de la variación de esta constante de velocidad enfunción de la concentración de hidróxido de sodio a 60°C fueposible calcular la verdadera constante de segundo ordenpara la reacción (k2 = 5,2 x 10ˉ4 1 molˉ¹ sˉ¹). Por otra parte, la reacción es mucho más rápida paralos carragenanos mu/nu que para los lambda. Este hecho tienesignificado desde el punto de vista industrial, ya que sonlos primeros los que dan lugar a productos gelificantes pormedio del tratamiento alcalino. Luego, en mezclas naturalesobtenidas de arribazones bastaría con continuar la reacciónsólo hasta obtener ciclación de las unidades de α-galactosa 6-sulfato y 2,6-disulfato de los carragenanos de la familiakappa, aún cuando estas unidades en los carragenanos de lafamilia lambda no se hayan ciclado. Mayor tiempo de reacciónno mejora las propiedades de los carragenanos, sino quepuede llevar a degradación del producto con la concomitantedisminución del poder de gelificación. Algunos autores llevan a cabo la extracción de loscarragenanos en medio alcalino; hay que tener en cuenta quelos productos aislados en estas condiciones pueden serdiferentes de los que se encuentran originariamente en laplanta, principalmente, si se busca extraer conclusionesacerca de la biosintesis de estos productos. Se realizó el tratamiento alcalino preparativo de loscarragenanos 1C1, 1C2 y 1C3 y posterior subfraccionamientocon cloruro de potasio de los derivados mayoritarios (1C1T y 1C3T). Tanto los productos modificados como las fraccionesobtenidas se analizaron. Un nuevo fraccionamiento de 1C3T mostró que este métodono era tan reproducible como se pensaba anteriormente, apesar de haber cuidado las condiciones en que se llevó acabo. Sin embargo, el patrón general de precipitación semantuvo: además de las fracciones que precipitaban a bajasconcentraciones de cloruro de potasio, se obtuvieronpequeñas cantidades de polisacáridos que gelificaban aconcentraciones intermedias, asi como una fracción quepermanecía soluble. El estudio estructural de las fracciones insolublesindicó una estructura kappa/iota; el caracter iota aumentabacon el incremento de la solubilidad. Para las fracciones intermedias se encontró unaestructura kappa/iota (1C3T5 0,80-0,90 M KCl) y iota "pura" (IF4, 1,10-1,20 M KCl) a pesar de su alta solubilidad ensoluciones de cloruro de potasio. Se descartó que estecomportamiento se deba a un peso molecular bajo, ya que por r.m.n.-¹³C no se detectaron las señales correspondientes alos extremos reductores. La fracción soluble en cloruro de potasio 2,00 Mpresenta una estructura diferente a la de las otrasfracciones. Se trata de un galactano sulfatado que contiene D- y L-galactosa e importantes cantidades de cadenaslaterales de unidades de galactosa y xilosa. 3.- Se realizó la autohidrólisis de 1C1. El estudio de laselectividad de dicha reacción indicó que, ademásde laruptura de las uniones 3,6-anhidrogalactosidicas (que habiasido determinada anteriormente), también se producía lahidrólisis de las uniones α-galactosidicas cuando las mismasllevaban sulfato en las posiciones 2 y 6; en cambio ésto nosucedía cuando dicha unidad se hallaba sulfatada sólo en laposición 6. Por otra parte, el grupo sulfato en C-2 no eracompletamente estable en las condiciones en que se realizabala reacción. Se efectuaron ensayos preliminares deseparación de los oligosacáridos obtenidos. La degradación parcial por autohidrólisis resultó unaherramienta alternativa para el estudio estructural decarragenanos, ya que los productos obtenidos dan solucionesacuosas concentradas de baja viscosidad, adecuadas pararealizar espectros de r.m.n.-¹³C con equipos de bajaresolución y a temperatura ambiente. Asi, a partir delconocimiento de la selectividad de la reacción, se puedededucir la estructura del polisacárido de partida. 4.- Se determinó la actividad antiviral de los carragenanos 1C1, 1C2 y 1C3, así como de sus derivados tratados conálcali. Todos resultaron activos hacia el virus Herpessimplex tipo 1. Sin embargo, los productos de menor pesomolecular no fueron activos en las mismas condiciones. En la Tercera Parte se describieron los materiales ymétodos utilizados.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2694_Ciancia