4-Estrutura de carboidratos

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Estrutura	e	química	de	
carboidratos
Profª.	Dra.	Mariana	Feijó
➢ Carboidratos:	definição
• São	 poliidroxialdeídos	 ou	 poliidroxicetonas,	 ou	 substâncias	
que	geram	esses	compostos	quando	hidrolisadas.
Aldeído Cetona Hidroxila
➢ Carboidratos:	definição
• São	 poliidroxialdeídos	 ou	 poliidroxicetonas,	 ou	 substâncias	
que	geram	esses	compostos	quando	hidrolisadas.
Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed.
Gliceraldeído Diidroxiacetona
➢ Carboidratos:	funções
• Componentes	estruturais.	Ex.:	parede	bacteriana.
• Lubrificante	de	articulações
• Reconhecimento	e	coesão	celular
• Sinalização	celular
• Produção	de	energia
➢ Carboidratos:	definição
• Não	hidrolisáveis	=	monossacarídeos
• Hidrolisáveis
• Aldoses	
• Cetoses
• Oligossacarídeos
• Polissacarídeos
• Aldeídos	ou	cetonas	com	dois	ou	mais	grupos	hidroxil;
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed.
• Cadeias	de	carbono	unidas	por	ligação	simples;
										
Aldose
Cetose
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
Glicose	
Aldohexose
Frutose	
Cetohexose
Diidroxiacetona	
Cetotriose
Gliceraldeído	
Aldotriose
• Quatro	carbonos:	tetrose.	Ex.:	eritrose	(C4H8O4);
• Cinco	carbonos:	pentose.	Ex.:	ribose	(C5H10O5);
• Sete	carbonos:	heptose.	Ex.:	sedoheptulose	(C7H14O7);
• Seis	carbonos:	hexose	Ex.:	glicose	(C6H12O6);
• Três	carbonos:	triose.	Ex.:	gliceraldeído	(C3H6O3);
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
Açúcar Fonte
Importância	
Bioquímica Patologia	associada
D-glicose Frutas,	hidrólise	de	amido,	
maltose	e	lactose
Combustível	metabólico	
para	tecidos;	glicemia
Glicosúria	e	hiperglicemia	
em	diabetes	mellitus
D-frutose
Frutas,	mel,	hidrólise	
beterraba	ou	cana,	
isomerização	de	xaropes
Prontamente	
metabolizada	na	glicólise
Intolerância	à	frutose	
provoca	hipoglicemia
D-galactose Hidrólise	de	lactose
Idem	acima.	Sintetizada	
na	glândula	mamária.	
Glicolipídeos	e	
glicoproteínas
Galactosemia	hereditária,	
produz	catarata
Hexoses:	importância	fisiológica	
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Formas	isoméricas	opticamente	ativas;
• Possuem	 um	 ou	 mais	 carbonos	 assimétricos	 -	 quirais	 (exceto	
diidroxiacetona);
Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed.
Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed.
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Isômero	 D:	 centro	 quiral	 mais	 distante	 do	 C	 do	 carbonil,	 grupo	
hidroxil	para	a	direita;
• Isômero	 L:	 centro	 quiral	 mais	 distante	 do	 C	 do	 carbonil,	 grupo	
hidroxil	para	a	esquerda;
http://doonup.in/info/carbohydrates/
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Epímeros:	 açúcares	 que	 diferem	 apenas	 na	 configuração	 de	 um	
carbono;
Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed.
D-Manose D-Glicose D-Galactose
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Aldotetroses	 e	 monossacarídeos	 com	 cinco	 ou	 mais	 carbonos:	
estruturas	cíclicas	em	solução	aquosa;
• Exemplo:	glicose
Carbono	anomérico
Pirano
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Aldotetroses	 e	 monossacarídeos	 com	 cinco	 ou	 mais	 carbonos:	
estruturas	cíclicas	em	solução	aquosa;
• Exemplo:	glicose
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Aldotetroses	 e	 monossacarídeos	 com	 cinco	 ou	 mais	 carbonos:	
estruturas	cíclicas	em	solução	aquosa;
• Exemplo:	frutose
D-Frutose
α-D-Frutofuranose
Furano
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Anéis	de	seis	membros:	piranoses;
• Anéis	de	cinco	membros:	furanoses;
Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed.
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Anômeros	α	e	β:
CH2OH
O
H
OH
OH
OH
HO
H
H
H
H
CH2OH
O
OH
H
OH
OH
HO
H
H
H
H
β-D-glicopiranoseα-D-glicopiranose
Mutarrotação
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Hexoses:	variedade	de	derivados
β-D-glicose
Ácido	glicurônico
β-D-glicosamina
β-D-glicose-6-fosfato
CH2OH
O
OH
H
OH
OHHO H
H
H
H
COOH
O
OH
H
OHHO H
H
H
H
CH2OH
O
OH
H
NH2
OHHO H
H
H
H
CH2
O
OH
H
OH
OHHO H
H
H
H
O PO32-OH
➢ Carboidratos:	monossacarídeos
• Hexoses:	variedade	de	derivados
β-D-glicose
β-D-Acetilglicosamina
β-D-galactosamina
β-D-Acetilgalactosamina
CH2OH
O
OH
H
NH
OHH H
H
HO
H
C=O
CH3
CH2OH
O
OH
H
OH
OHHO H
H
H
H
CH2OH
O
OH
H
NH2
OHH H
H
HO
H
CH2OH
O
OH
H
NH
OH
HO H
H
H
H
C=O
CH3
➢ Carboidratos:	dissacarídeos
• Monossacarídeos	unidos	por	ligação	glicosídica
CH2OH
O
H
OH
OH
OHHO
H
H
H
H
CH2OH
O
OH
H
OH
OHHO
H
H
H
H
H2O
CH2OH
O
H
OH
OH
HO
H
H
H
H
CH2OH
O
OH
H
OH
OH H
H
H
H
O
α-D-glicopiranose β-D-glicopiranose
α-D-glicopiranosil-(1							4)-D-glicopiranose	
Maltose
➢ Carboidratos:	dissacarídeos
• Monossacarídeos	unidos	por	ligação	glicosídica
H2O
α-D-glicopiranose β-D-frutofuranose
α-D-glicopiranosil-(1							2)-β-D-frutofuranose
HO
OH
H
CH2OH
H
H HO
O
HOCH2
CH2OH
O
H
OH
OH
OHHO
H
H
H
H
Sacarose
O
OH
H
CH2OH
H
H HO
O
HOCH2
CH2OH
O H
OH
OH
HO
H
H
H
H
➢ Carboidratos:	dissacarídeos
• Monossacarídeos	unidos	por	ligação	glicosídica
β-D-galactopiranose β-D-glicopiranose
β-D-galactopiranosil-(1							4)-β-D-glicopiranose	
Lactose
CH2OH
O
OH
H
OH
OH
H
H
H
HO
H
CH2OH
O
OH
H
OH
OHHO
H
H
H
H
H2O
CH2OH
O
H
OH
OHH H
H
HO
H
CH2OH
O
OH
H
OH
OH H
H
H
HO
➢ Carboidratos:	polissacarídeos
• Polímeros	com	mais	de	10	unidades	de	monossacarídeos;
Homopolissacarídeos Heteropolissacarídeos
Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed. Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed.
➢ Carboidratos:	polissacarídeos
• Homopolissacarídeos	não	ramificados:	exemplos
Celulose
Ligações	β	(1							4)
➢ Carboidratos:	polissacarídeos
• Homopolissacarídeos	não	ramificados:	exemplos
Amilose	(amido)
Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed.
Ligações	α	(1							4)
➢ Carboidratos:	polissacarídeos
• Homopolissacarídeos	ramificados:	exemplos
Amilopectina	(amido)
http://www.google.com/patents/WO2009137407A2?cl=en
Ligação	α	(1							6)
Ligações	α	(1							4)
24	a	30	resíduos
Ligações	α	(1							4)
http://askgeorgie.com/wp-content/uploads/2012/05/Glycogen.jpg
➢ Carboidratos:	polissacarídeos
• Homopolissacarídeos	ramificados:	exemplos
Ligações	α	(1							4)
Glicogênio
Ligação	α	(1							6)
Ligações	α	(1							4)
8	a	12	resíduos
➢ Carboidratos:	polissacarídeos
• Heteropolissacarídeos:
Glicosaminoglicanos	(mucopolissacarídeos)
Ácido	hialurônico Heparina
Glicosaminoglicanos:	aminoaçúcares	+	ácidos	urônicos
➢ Carboidratos:	glicoconjugados
• Proteoglicanos:	glicosaminoglicano	sulfatado	+	proteína;	
• Até	95%	do	peso	em	carboidratos.
➢ Carboidratos:	glicoconjugados
• Proteoglicanos:	funções
http://jonlieffmd.com/blog/extra-cellular-matrix-is-critical-to-neuroplasticity
• Matriz	extra	celular;
• Sinalização	química;
• Lubrificação	de	cartilagens
Alberts	et	al.	Molecular	Biology	of	the	Cell.	5th	ediuon.
➢ Carboidratos:	glicoconjugados	(heteropolissacarídeos)
• Glicoproteínas:	conjugados	carboidrato-proteína;
• Glicanos	menores,	ramificados	e	variados.
Nelson,	D.	L;	Cox,	M.	M.	Princípios	de	Bioquímica	de	Lehninger.	5ª	Ed.
• Dobramento	de	proteínas;
• Reconhecimento	por	
proteínas;
• Destino	de	proteínas;
➢ Carboidratos:	glicoconjugados
• Glicoproteínas:	Exemplos
Tipo	sanguíneo Mucina	-	muco
http://physrev.physiology.org/content/86/1/245
➢ Carboidratos:	glicoconjugados
• Glicoproteínas:	algumas	funções
• Agentes	lubrificantes.	Ex.:	Mucinas;	
• Moléculas	de	transporte.	Ex.:	Transferrina;	
• Moléculas	imunológicas.	Ex.:	Imunoglobulinas;	
• Hormônios.	Ex.:	Gonadotropina	coriônica,	TSH;	
• Enzimas.	Ex.:	Fosfatase	alcalina;	
• Sítio	de	 reconhecimento	e	 fixação	 celular.	 Ex.:	 Espermatozoide	e	
ovócito,	vírus	e	células;	
• Receptores;
➢ Carboidratos:	digestão	e	absorção
• Início:	boca
• Término:	intestino
• Amilase	salivar
• Amilase	pancreática	
• Dissacaridases➢ Carboidratos:	digestão	e	absorção
➢ Carboidratos:	digestão	e	absorção
➢ Degradação	anormal	de	dissacarídeos
• Deficiência	de	enzima	digestiva
• Exemplo:	intolerância	à	lactose
ht
tp
:/
/w
w
w
.a
sk
do
ct
or
k.
co
m
/w
ha
t-i
s-
th
e-
di
ffe
re
nc
e-
be
tw
ee
n-
a-
fo
od
-a
lle
rg
y-
an
d-
a-
fo
od
-in
to
le
ra
nc
e-
20
13
12
24
58
55
“Não	tem	nada	a	ver	com	você,	Bessie.	
É	que	eu	sou	intolerante	à	lactose.”