Bioqumica_Aula10_Carboidratos

CarboidratosCarboidratos

LaboratórioLaboratório de de SistemasSistemas BioMolecularesBioMoleculares. . DepartamentoDepartamento de de FísicaFísica. . CâmpusCâmpus Rio Rio PretoPreto..www.www.biocristalografiabiocristalografia..dfdf..ibilceibilce..unespunesp..brbr

DraDra. . FernandaFernanda CanduriCanduriLaboratórioLaboratório de de SistemasSistemas BioMolecularesBioMoleculares..DepartamentoDepartamento de de FísicaFísica. UNESP. UNESPSãoSão José do Rio José do Rio PretoPreto -- SP.SP.

IntroduçãoIntrodução à à BioquímicaBioquímica

Os Os acúcaresacúcares são moléculas relativamente simples que podem ser são moléculas relativamente simples que podem ser ligadas de várias maneiras para formar moléculas maiores, como ligadas de várias maneiras para formar moléculas maiores, como

o amido.o amido.Essa forma de reserva de carboidratos é o principal recurso de Essa forma de reserva de carboidratos é o principal recurso de

energia em muitos alimentos, incluindo o pão, o arroz e as energia em muitos alimentos, incluindo o pão, o arroz e as massas.massas.


TópicosTópicos

!! MonossacarídeosMonossacarídeosclassificação, configuração e conformaçãoclassificação, configuração e conformaçãoderivados de açúcaresderivados de açúcares

!! PolissacarídeosPolissacarídeosdissacarídeosdissacarídeospolissacarídeos estruturaispolissacarídeos estruturaispolissacarídeos de reservapolissacarídeos de reservaglicosaminoglicanosglicosaminoglicanos

!! GlicoproteínasGlicoproteínas


Carboidratos ou sacarídeos são as moléculas Carboidratos ou sacarídeos são as moléculas biológicas mais abundantesbiológicas mais abundantes

!! São mais simples do que os nucleotídeos ou os São mais simples do que os nucleotídeos ou os aminoácidos, contendo apenas três elementos aminoácidos, contendo apenas três elementos –– C, H e OC, H e O

!! As unidades básicas são denominadas monossacarídeosAs unidades básicas são denominadas monossacarídeos

!! Os monossacarídeos podem ser enfileirados de infinitas Os monossacarídeos podem ser enfileirados de infinitas maneiras para formar polissacarídeosmaneiras para formar polissacarídeos

!! 1960 1960 –– funções passivas como fontes de energia e como funções passivas como fontes de energia e como materiais estruturaismateriais estruturais

!! A variação estrutural inata dos carboidratos é fundamental A variação estrutural inata dos carboidratos é fundamental para sua atividade biológicapara sua atividade biológica


Monossacarídeos são sintetizados a partir Monossacarídeos são sintetizados a partir de precursores menores derivados de de precursores menores derivados de

COCO22 e He H220 pela fotossíntese.0 pela fotossíntese.


Classificação dos monossacarídeosClassificação dos monossacarídeos

!! De acordo com a natureza química de seu grupo De acordo com a natureza química de seu grupo carbonilacarbonila e pelo número de seus átomos de carbono.e pelo número de seus átomos de carbono.

!! Se o grupo Se o grupo carbonilacarbonila for um for um aldeídoaldeído, o açúcar será , o açúcar será uma uma aldosealdose

!! Se o grupo Se o grupo carbonilacarbonila for uma for uma cetonacetona, será uma , será uma cetosecetose

!! Trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptosesTrioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses


A A aldoexosealdoexose DD--glicose tem a fórmula (Cglicose tem a fórmula (C..HH22O)O)66


Os LOs L--açúcares são as açúcares são as imagens especulares de imagens especulares de seus Dseus D--açúcaresaçúcares

Os açúcares que Os açúcares que se diferem se diferem apenas pela apenas pela configuração em configuração em torno de um torno de um átomo de C são átomo de C são epímerosepímeros uns dos uns dos outros.outros.

Epímeros

As aldoses mais importantes: gliceraldeído, ribose, glicose, manose e galactose

Açúcares D são mais Açúcares D são mais comuns do que comuns do que açúcares L.açúcares L.

!! As As cetosescetoses mais mais comuns são comuns são aquelas com sua aquelas com sua função de cetona função de cetona no C2. no C2.

!! As As cetosescetoses mais mais importantes: importantes: diidroxiacetonadiidroxiacetona, , ribuloseribulose e frutosee frutose

ConfiguraçãoConfiguração

!! os álcoois reagem com os grupos os álcoois reagem com os grupos carbonilacarbonila dos aldeídos e dos aldeídos e das cetonas para formar das cetonas para formar hemiacetaishemiacetais e e hemicetaishemicetais


Conformação Conformação -- CiclizaçãoCiclização


ConformaçãoConformação

!! Um açúcar com um anel de seis membros é Um açúcar com um anel de seis membros é conhecido como uma conhecido como uma piranosepiranose

!! Um açúcar com um anel de cinco membros é Um açúcar com um anel de cinco membros é conhecido como conhecido como furanosefuranose

!! Formas cíclicas da glicose e da frutose com anéis de Formas cíclicas da glicose e da frutose com anéis de cinco e seis membros são os cinco e seis membros são os glicopiranoseglicopiranose e e frutofuranosefrutofuranose


Os açúcares cíclicos possuem duas formas Os açúcares cíclicos possuem duas formas anoméricasanoméricas

!! Quando se Quando se ciclizacicliza, o carbono , o carbono carbonilacarbonila do do monossacarídeo tornamonossacarídeo torna--se um centro se um centro quiralquiral com duas com duas configurações possíveisconfigurações possíveis

Os Os anômerosanômeros

!! Os dois Os dois anômerosanômeros da Dda D--glicose possuem ligeiras glicose possuem ligeiras diferenças em suas propriedades físicas e químicas.diferenças em suas propriedades físicas e químicas.

!! Os Os anômerosanômeros se interconvertem livremente em se interconvertem livremente em solução aquosa: no equilíbrio, a Dsolução aquosa: no equilíbrio, a D--glicose é uma glicose é uma mistura do mistura do anômeroanômero αα e do e do anômeroanômero ββ..

!! A forma linear está presente em quantidades A forma linear está presente em quantidades mínimas.mínimas.


Os açúcares são Os açúcares são conformacionalmenteconformacionalmentevariáveisvariáveis

!! Uma determinada hexose ou pentose pode assumir as Uma determinada hexose ou pentose pode assumir as

formas de formas de piranosepiranose ou de ou de furanosefuranose

!! As hexoses e os açúcares maiores podem formar anéis de As hexoses e os açúcares maiores podem formar anéis de

sete ou mais átomos, mas estes são raros devido a maior sete ou mais átomos, mas estes são raros devido a maior

estabilidade dos anéis de cinco ou seis membros.estabilidade dos anéis de cinco ou seis membros.

!! A força interna dos anéis de três ou quatro membros A força interna dos anéis de três ou quatro membros

tornatorna--os menos estáveis do que as formas linearesos menos estáveis do que as formas lineares


Derivados de açúcaresDerivados de açúcares

1.1. A oxidação química branda ou a oxidação enzimática de A oxidação química branda ou a oxidação enzimática de uma uma aldosealdose converte seu grupo aldeído a um grupo converte seu grupo aldeído a um grupo carboxílico ácido, produzindo um ácido carboxílico ácido, produzindo um ácido aldônicoaldônico como o como o DD--ácido ácido glicônicoglicônico

2.2. A oxidação específica do grupo álcool primário das A oxidação específica do grupo álcool primário das aldosesaldoses produz ácidos produz ácidos urônicosurônicos –– o o ácido Dácido D--glicurônicoglicurônico

3.3. As As aldosesaldoses e as e as cetosescetoses podem ser reduzidas para podem ser reduzidas para produzir produzir poliidroxiálcooispoliidroxiálcoois acíclicos conhecidos como acíclicos conhecidos como alditóisalditóis: : ribitolribitol, glicerol, , glicerol, mioinositolmioinositol, , xilitolxilitol ((TridentTrident))



4. As unidades 4. As unidades monossacarídicasmonossacarídicas nas quais um grupo OH é nas quais um grupo OH é substituído por H são conhecidas como substituído por H são conhecidas como desoxiaçúcaresdesoxiaçúcares: : ββ--DD--22--desoxirribosedesoxirribose

5. Nos 5. Nos aminoaçúcaresaminoaçúcares, um ou mais grupos OH foram , um ou mais grupos OH foram substituídos por um grupo amina, que é substituídos por um grupo amina, que é frequentementefrequentementeacetiladoacetilado: D: D--glicosaminaglicosamina e De D--galactosaminagalactosamina

D-glicosaminaD-galactosamina


O ácido NO ácido N--acetilneuramínicoacetilneuramínico (ácidos (ácidos siálicossiálicos), derivado de ), derivado de uma Numa N--acetilmanosaminaacetilmanosamina e do ácido e do ácido pirúvicopirúvico é um é um constituinte importante das constituinte importante das glicoproteínasglicoproteínas e dos e dos glicolipídeosglicolipídeos..

6.6. O grupo O grupo anoméricoanomérico de um açúcar pode condensarde um açúcar pode condensar--se com se com um álcool para formar um álcool para formar αα-- e e ββ--glicosídeosglicosídeos..A ligação que conecta o carbono A ligação que conecta o carbono anoméricoanomérico e uma amina e uma amina são as ligações que ligam a Dsão as ligações que ligam a D--ribose a purinas e a ribose a purinas e a pirimidinas nos ácidos nucléicospirimidinas nos ácidos nucléicos


Ácido Ácido acetilneuramínicoacetilneuramínico


Os carboidratosOs carboidratos

PolissacarídeosPolissacarídeos

!! Conhecidos como Conhecidos como glicanosglicanos, consistem de monossacarídeos , consistem de monossacarídeos ligados por pontes ligados por pontes glicosídicasglicosídicas..

!! São classificados como São classificados como homopolissacarídeoshomopolissacarídeos ou ou heteropolissacarídeosheteropolissacarídeos

!! Muitos são compostos por apenas poucos tipos de Muitos são compostos por apenas poucos tipos de monossacarídeos que se alternam em uma seqüência monossacarídeos que se alternam em uma seqüência repetitiva.repetitiva.

!! Os polissacarídeos formam polímeros ramificados e lineares, Os polissacarídeos formam polímeros ramificados e lineares, devido às ligações devido às ligações glicosídicasglicosídicas poderem ser formadas por poderem ser formadas por qualquer grupo hidroxila de um monossacarídeoqualquer grupo hidroxila de um monossacarídeo


DissacarídeosDissacarídeos

!! SãoSão osos polissacarídeospolissacarídeos maismais simplessimples!! A A lactoselactose ocorreocorre naturalmentenaturalmente apenasapenas no no leiteleite!! O O símbolosímbolo (1(1"" 4) 4) indicaindica queque a a ligaligaçãçãoo

glicosglicosíídicadica ligaliga o C1 o C1 dada galactosegalactose aoao C4 C4 dadaglicoseglicose..

!! AAçúçúcarescares redutoresredutores –– reduzemreduzem agentesagentesoxidantesoxidantes moderados moderados

!! terminaterminaçãçãoo redutoraredutora –– terminaterminaçãçãoo queque nnããoofazfaz ligaligaçãçãoo glicosglicosíídicadica


LactoseLactose


!! O O dissacarídeodissacarídeo maismais abundanteabundante é a é a sacarosesacarose, a principal , a principal forma forma pelapela qualqual osos carboidratoscarboidratos sãosão transportadostransportados nasnasplantasplantas


sacarose

PolissacarídeosPolissacarídeos estruturaisestruturais

CeluloseCelulose e e QuitinaQuitina

!! As As plantasplantas possuempossuem paredesparedes celularescelulares rígidasrígidascompostascompostas porpor celulosecelulose

!! A A celulosecelulose é um é um polímeropolímero linear de linear de atéaté 15 mil 15 mil resíduosresíduos de Dde D--glicoseglicose ligadosligados porpor ligaçõesligações glicosídicasglicosídicasββ(1(1"" 4)4)


CeluloseCelulose

!! EssaEssa estruturaestrutura altamentealtamente coesivacoesiva ligadaligada porporligaçõesligações de de hidrogêniohidrogênio confereconfere àsàs fibrasfibras de de celulosecelulose umauma forçaforça excepcionalexcepcional, , tornandotornando--as as insolúveisinsolúveis emem águaágua


QuitinaQuitina

!! Principal Principal componentecomponente estruturalestrutural do do exoesqueletoexoesqueleto de de invertebradosinvertebrados comocomo crustáceoscrustáceos, , insetosinsetos e e aranhasaranhas, e , e estáestátambémtambém presentepresente nana paredeparede celularcelular de de fungosfungos e e algasalgas..

!! SãoSão tãotão abundantesabundantes quantoquanto a a celulosecelulose


PolissacarídeosPolissacarídeos de de reservareserva

AmidoAmido e e GlicogênioGlicogênio

O O amidoamido é é umauma misturamistura de de glicanosglicanos queque as as plantasplantassintetizamsintetizam comocomo seuseu principal principal alimentoalimento de de reservareserva

O O amidoamido é é compostocomposto porpor αα--amiloseamilose e e amilopepctinaamilopepctina

A A αα--amiloseamilose é um é um polímeropolímero linear de linear de milharesmilhares de de resíduosresíduosde de glicoseglicose


amiloseamilose


amilopectina

As As ligaçõesligações αα--glicosídicasglicosídicas dada αα--amiloseamilose fazemfazem com com quequeelaela adoteadote umauma conformaçãoconformação emem hélicehélice irregularmenteirregularmenteagregadaagregada


A A amilopectinaamilopectina consisteconsiste principalmenteprincipalmente emem resíduosresíduos de de glicoseglicose ligadosligados porpor ligaçõesligações αα(1(1""4) 4) sendosendo umaumamolmolééculacula ramificadaramificada


A A amilopectinaamilopectina é é umauma das das maioresmaioresmoléculasmoléculas presentespresentes nana naturezanatureza

!! A A reservareserva de de glicoseglicose comocomo amidoamido reduzreduz enormementeenormemente a a altaaltapressãopressão osmóticaosmótica intracelularintracelular queque resultariaresultaria de de suasua reservareserva nanaforma forma monoméricamonomérica

!! A A digestãodigestão do do amidoamido –– principal principal fontefonte de de carboidratocarboidrato nana dietadieta ––iniciainicia--se se nana bocaboca pelapela amilaseamilase dada saliva e continua no saliva e continua no intestinointestinodelgadodelgado sob sob influênciainfluência dada amilaseamilase pancreáticapancreática

!! Os Os oligossacarídeosoligossacarídeos sãosão hidrolisadoshidrolisados aoao componentecomponentemonossacarídicomonossacarídico pelapela αα--glicosidaseglicosidase

!! Os Os monossacarídeosmonossacarídeos sãosão absorvidosabsorvidos pelopelo intestinointestino e e transportadostransportados parapara a a correntecorrente sanguíneasanguínea


O O glicogênioglicogênio

!! PolissacarídeoPolissacarídeo de de reservareserva dos dos animaisanimais

!! EstáEstá presentepresente emem todastodas as as célulascélulas, , masmas é é maismaisabundanteabundante no no músculomúsculo esqueléticoesquelético e no e no fígadofígado

!! EstruturaEstrutura primáriaprimária semelhantesemelhante a a amilopectinaamilopectina, , masmas é é maismais ramificadaramificada

!! É É degradadodegradado parapara usouso metabólicometabólico pelapela glicogênioglicogênio--fosforilasefosforilase


GlicogênioGlicogênio

!! A A estruturaestrutura altamentealtamente ramificadaramificada, , queque possuipossui muitasmuitas

pontaspontas nãonão--redutorasredutoras, , permitepermite a a rápidarápida mobilizaçãomobilização

dada glicoseglicose emem períodosperíodos de de necessidadenecessidade metabólicametabólica


GlicosaminoglicanosGlicosaminoglicanos

!! Os Os espaçosespaços extracelularesextracelulares, , particularmenteparticularmente aquelesaquelesde de tecidostecidos conjuntivosconjuntivos, , taistais comocomo cartilagenscartilagens, , tendõestendões, , pelepele e e paredeparede dos dos vasosvasos sanguíneossanguíneos, , contémcontém colágenocolágeno e e outrasoutras proteínasproteínas embebidasembebidas ememumauma matrizmatriz gelatinosagelatinosa compostacomposta porporglicosaminoglicanosglicosaminoglicanos

!! EssesEsses polissacarídeospolissacarídeos nãonão--ramificadosramificados oferecemoferecemelasticidadeelasticidade e e viscosidadeviscosidade


O O ácidoácido hialurônicohialurônico

!! ComponenteComponente do do tecidotecido conjuntivoconjuntivo e do e do líquidolíquido sinovialsinovial!! SãoSão compostoscompostos de 250 a 25000 de 250 a 25000 unidadesunidades dissacarídicasdissacarídicas

ligadasligadas porpor ligaçõesligações ββ(1(1""4)4)!! UnidadesUnidades dissacardissacaríídicasdicas ssããoo rríígidasgidas e e seusseus gruposgrupos

anianiôônicosnicos ligamligam molmolééculasculas de de ccáálciolcio e de e de ááguagua!! EmEm soluçãosolução, o , o hialuronatohialuronato ocupaocupa um volume de ~1000 um volume de ~1000

vezesvezes maiormaior do do queque no no seuseu estadoestado secoseco!! O O comportamentocomportamento viscoelásticoviscoelástico tornatorna as as soluçõessoluções de de

hialuronatohialuronato excelentesexcelentes compostoscompostos biológicosbiológicos quequeabsorvemabsorvem impactosimpactos. .


O ácido O ácido hialurônicohialurônico


A A heparinaheparina

!! É É sulfatadasulfatada de de modomodo variávelvariável, com , com umauma médiamédia de 2,5 de 2,5 resíduosresíduos de de sulfatosulfato porpor unidadeunidade dissacarídicadissacarídica, o , o queque a a tornatorna o o polímeropolímero maismais altamentealtamente carregadocarregado nosnostecidostecidos de de mamíferosmamíferos

!! NãoNão é é constituinteconstituinte de de tecidotecido conjuntivoconjuntivo, , masmas estáestápresentepresente nosnos grânulosgrânulos intracelularesintracelulares dos dos mastócitosmastócitosdada paredeparede das das artériasartérias

!! InibeInibe a a coagulaçãocoagulação do do sanguesangue –– suasua liberaçãoliberaçãocausadacausada porpor lesãolesão previneprevine a a formaçãoformação de de coáguloscoágulos

!! É largamente É largamente empregadaempregada nana clínicaclínica médicamédica parapara inibirinibira a coagulaçãocoagulação do do sanguesangue

A A heparinaheparina


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