Carboidratos: Funções e Estruturas

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5 aula	Carboidratos
· Funções 
Elementos estruturais e de proteção nas paredes celulares bacterianas e vegetais e nos tecidos conjuntivos de animais;
 Lubrificantes das articulações esqueléticas; 
 Glicoconjugados (ligados a proteínas ou lipídeos, agem como sinais que determinam sua localização ou destino metabólico); reconhecimento e da coesão entre as células. 
· Características Gerais 
Biomoléculas mais abundantes na Terra
 Base da dieta na maior parte do mundo 
 Oxidação: principal via metabólica fornecedora de energia para a maioria das células não fotossintéticas 
· Características 
Poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas cíclicos 
 (CH2O)n
 Alguns contêm nitrogênio, fósforo ou enxofre (derivados)
 
Aldeído Cetona Álcool 
· MONOSSACARÍDEOS 
AÇÚCARES SIMPLES – “OSES” 
Compostos incolores, sólidos cristalinos, solúveis em água, insolúveis em solventes apolares; sabor doce 
Ciclização 
Em soluções aquosas, aldotetroses e todos os monossacarídeos com 5 ou mais átomos de C na cadeia ocorrem como estruturas cíclicas (anel) nas quais o grupo carbonila forma uma ligação covalente com o oxigênio de um grupo hidroxila ao longo da cadeia.
Aldeído ou cetona + álcool → hemiacetais ou hemicetais 
Hexoses - Derivados 
Troca de uma –OH por um grupo substituinte ou oxidação de um carbono a ácido carboxílico 
Agentes Redutores – Aplicação clínica 
Método para determinação da glicose sanguínea: medida da quantidade de H2O2 produzida 
(H2O2 reage com um composto incolor catalisada peroxidade produzindo um composto corado, cuja quantidade é medida por espectrofotometria.) 
· OLIGOSSACARÍDEOS 
Cadeias curtas de monossacarídeos 
Dissacarídeos
Maltose (Glc + Glc; a (1→4)): encontrada em cereais (malte); subproduto da digestão do amido 
 Lactose (Gal + Glc; b (1 →4)): açúcar do leite 
Sacarose (Glc + Fru; a (1→2)): açúcar de cana; principal intermediário da fotossíntese 
· POLISSACARÍDEOS 
Glicanos 
A maioria dos carboidratos na natureza ocorrem como polissacarídeos: polímeros de alta e média massa molecular.
 Homopolissacarídeos: 1 tipo de unidade monomérica 
ex: amido e glicogênio (reserva); celulose e quitina (estrutura)
Heteropolissacarídeos: 2 ou + tipos de unidades monoméricas 
Ex: proteoglicanos (estrutura células bacterianas)
Amido 
Agregados ou grânulos intracelulares altamente hidratados 
 Abundante em tubérculos: batatas, sementes (grão de milho)
 2 tipos de polímeros de glicose de alta massa molecular (até 100 milhões):
- Amilose não-ramificada (a1→4)
- Amilopectina ramificada (a1→4/a1→6)
(1 ramificação a cada 24 – 30 unid.)
Dextrinas 
Classe de polissacarídios de baixo peso molecular.
São misturas de polímeros de D-glicose (α-1,4). 
Na produção industrial, é obtido através da hidrólise ácida de amido.
 São relativamente solúveis em água, sendo brancas levemente amareladas.
 Exemplos incluem gomas em geral: goma artificial, goma de amido, goma inglesa, goma vegetal.
Uso comum: adesivos, agentes espessantes e substitutos de gomas naturais.
Nem todas as formas de dextrinas são digeríveis, porém podem ser usadas como complemento de fibras alimentares.
Maltodextrina: usada como aditivo alimentar. É altamente digerível, sendo absorvida rapidamente. 
Glicogênio 
Agregados ou grânulos intracelulares altamente hidratados 
 Estrutura semelhante à da amilopectina (ramificada): ligações a1→4 e a1→6; 1 ramificação a cada 8-12 unid.
Abundante no fígado (até 10% do peso úmido) e no músculo esquelético (1-2% peso úmido)
Os grânulos contêm as enzimas responsáveis pela sua síntese e degradação 
Enzimas específicas para as extremidades não-redutoras (igual ao número de ramificações): agem simultaneamente em vários terminais, acelerando a velocidade de degradação 
Celulose 
Homopolissacarídeos estruturais lineares e não-ramificados 
Substância fibrosa, resistente e insolúvel em água 
Parde celular de vegetais (troncos, galhos e partes lenhosas)
Maior parte da massa da madeira 
 Algodão = celulose pura
10 a 15 mil unidades de D-glicose de configuração b (no amido e no glicogênio a configuração é a)
 Ligações b(1→4) : estrututras e propriedades físicas muito diferentes 
Estrutura: Amido x Celulose 
Quitina 
Homopolissacarídeo linear composto por um monossacarídeo derivado: N-acetilglicosamina 
 Ligações b(1→4)
 Principal componente do exoesqueleto dos artrópodes (insetos, lagostas, caranguejos)
 Não pode ser digerido pelos vertebrados 
Peptídeoglicano 
Heteropolissacarídeo: alternância entre N-acetilglicosamina + ácido N-acetilmurâmico 
 Ligações b(1→4); ligados por pequenos peptídeos 
 Componente da parede celular bacteriana 
Glicosaminoglicanos 
Material geleificado no espaço extracelular nos tecidos animais multicelulares: Matriz Extracelular ou substância fundamental
 Composta por uma rede de heteropolissacarídeos e proteínas fibrosas (colágeno, elastina, fibronectina, laminina)
 Heteropolissacarídeos = Glicosaminoglicanos 
 - Ácido Hialurônico 
- Condroitina 4 – sulfato, etc.
Dissacarídeo: N-acetilgalactosamina ou ácido N-acetilmurâmico + monossacarídeo (normalmente ácido glicurônico)
 Ligações b(1→3) 
Componente do tecido conjuntivo, humor vítreo dos olhos e líquido sinovial (lubrificante)
Glicoconjugados 
Portadores de informações 
 Indicadores de endereçamento para algumas proteínas 
 Mediadores para interações específicas célula-célula e célula-matriz extracelular 
- reconhecimento e adesão celular 
- migração durante desenvolvimento 
- resposta imune e cicatrização de lesões, etc.
O carboidrato sinalizador é covalentemente ligado à proteína ou ao lipídio para formar o glicoconjugado, biologicamente ativo.
Proteoglicanos: glicosaminoglicanos (~95%) + proteína 
 Glicoproteínas: um ou vários oligossacarídeos (em menor proporção) + proteína 
 Glicolipídeos: lipídios de membrana associados à parte hidrofílica de oligossacarídeos (“cabeça” polar) 
· DIGESTÃO DE CARBOIDRATOS 
Monossacarídeos são absorvidos diretamente 
 Dissacarídeos requerem enzimas da superfície do intestino delgado 
 Polissacarídeos dependem da amilase pancreática e enzimas da superfície do intestino 
 Endossacaridases: clivam no meio da molécula 
 Exossacaridases: clivam um monossacarídeo por vez das extremidades da molécula 
Obs.: o organismo humano não possui enzimas com especificidade para ligações b(1→4) entre 2 moléculas de glicose 
 Cupins: abrigam o microorganismo Trichonympha que secreta celulase 
 Fungos e bactérias da madeira em decomposição produzem celulase 
 Vertebrados ruminantes contêm protistas e bactérias no estômago que secretam celulase 
Di-, oligo- e polissacarídeos não hidrolisados pela a-amilase e/ou enzimas da superfície intestinal não podem ser absorvidos 
↓
Porção final do intestino que contém bactérias 
↓
Produtos: ácidos graxos de cadeia curta, lactato, H2, CH4 e CO2
↓
Secreção fluida, ↑ motilidade intestinal, cólicas, ↑pressão osmótica intraluminal e distensão do intestino; irritação 
Sementes de leguminosas (feijão, ervilhas, soja): flatulência 
Transportadores de monossacarídeos 
SGLT1: co-transportador Na+ monossacarídeo 
	- captação ativa de D-glicose e D-galactose para dentro da célula 
GLUT5: transportador facilitador de monossacarídeo Na+-independente 
	- D-frutose 
GLUT2: transportador facilitador de monossacarídeos na parede 	contraluminal 
	- saída dos monossacarídeos para o interstício e capilares 
	- intestino, rins e fígado (absorvem ou produzem gli e liberam no 	sangue) 
Em geral a capacidade das a-glicosidases é muito maior do que a necessária para completar a digestão do amido.
 Excesso na capacidade de hidrólise da sacarose.
Porém a b-galactosidase (lactase) pode ser limitante da velocidade da digestão no homem.