Carbohidratos aula 2

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Hidratos de Carbono
Os hidratos de carbono estão presentes na natureza em animais, plantas, microorganismos, etc, com funções energéticas, estruturais e reguladoras.
As plantas sintetizam os H.C. através da Fotossíntese, armazenando-os sob a forma de amido.
Os animais, podendo sintetizar H.C. a partir de diversas fontes, obtêm a maior parte dos H.C. que necessitam a partir da sua alimentação.
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Hidratos de Carbono (cont.)
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Monossacarídeos
A glucose ou glicose é o açúcar simples mais importante, resultando da metabolização de cadeias de H.C. mais complexas; é transportado na corrente sanguínea.
No fígado ocorre também a degradação de H.C. em glucose.
É esta a principal fonte de energia para os mamíferos (com excepção dos ruminantes) e o combustível universal dos fetos.
É o percursor da síntese de outros H.C. (glicogénio e amido – armazenamento; ribose e desoxirribose – ADN)
As doenças associadas aos hidratos de carbono e seu metabolismo incluem a diabetes, galactosemias, deficiência no armazenamento de glicogénio e a intolerância à lactose.
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Monossacarídeos (cont.)
Os Monossacarídeos são os H.C. mais simples, não dando origem, por hidrólise, a outros açúcares.
São aldeídos (aldoses) ou cetonas (cetoses) com 2 ou mais grupos OH (fórmula geral é (C-H2O)n.
Podem ser classificados, de acordo com o nº de átomos de carbono, como trioses (3C), tetroses (4C), pentoses (5C), hexoses (6C) e heptoses (7C).
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Monossacarídeos (cont.)
Um dissacarídeo é o produto da reacção de condensação de 2 monossacarídeos (exºs. maltose e sacarose).
Um oligossacarídeo é o resultado da condensação de 2 a 10 unidades de monossacarídeos (exº. maltotriose).
Polissacarídeos resultam da ligação entre mais de 10 unidades monossacáridas (exº. amido, glicogénio, celulose).
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Monossacarídeos (cont.)
Aldoses
Aldoses
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Monossacarídeos (cont.)
Cetoses
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Monossacarídeos – Isómeros
Os H.C. apresentam diversos tipos de isomerismo:
Isómeros D e L: Os H.C. possuem diversos carbonos assimétricos, podendo, assim, evidenciar estruturas que são as imagens invertidas uma da outra num espelho.
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Monossacarídeos – Isómeros (cont.)
	A configuração D e L é determinada pela disposição dos grupos no carbono assimétrico mais distante do grupo carbonilo (carbono quiral). A configuração D é predominante nos mamíferos, sendo as enzimas envolvidas nos processos que incluem H.C. específicas para esta forma.
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Monossacarídeos – Isómeros (cont.)
Furanoses e piranoses: As estruturas cíclicas estáveis dos H.C. (moléculas com mais de 5 C’s existem, na natureza, na sua forma cíclica) podem ser semelhantes à estrutura do pirano (um anel de seis membros) ou do furano (anel de cinco membros). As cetopentanoses (5C’s) apenas podem formar furanoses.
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Monossacarídeos – Isómeros (cont.)
As aldoses têm maior tendência para formar piranoses (maior estabilidade)
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Monossacarídeos – Isómeros (cont.)
jhkjk
As cetoses têm maior tendência para formar furanoses (maior estabilidade)
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Monossacarídeos – Isómeros (cont.)
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Monossacarídeos – Isómeros (cont.)
Anómeros α e β: As furanoses e as piranoses ocorrem nas formas isoméricas α e β (cis ou trans), conforme a posição do grupo hidroxilo do C2 relativamente ao mesmo grupo do C1. O carbono do grupo carbonilo é denominado carbono anomérico.
Epímeros: As diferentes configurações dos grupos OH nos carbonos 2,3 e 4 origina compostos isoméricos com diferente nomenclatura denominados epímeros.
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Monossacarídeos – Isómeros (cont.)
Isomerismo aldose-cetose (tautomerismo): A frutose e a glucose apresentam a mesma fórmula química, sendo, por isso, isómeros estruturais diferenciados na posição dos grupos carbonilo (C1 na glucose e C2 na frutose). A interconversão entre as duas estruturas é possível (tautomerismo). 
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Monossacarídeos - Conformação
As piranoses podem apresentar dois tipos de conformações: em barco e em cadeira. A mais estável, e por isso a que predomina, é a conformação em cadeira (menor repulsão entre os grupos).
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Monossacarídeos – Conformação (cont.)
A conformação em cadeira pode apresentar-se sob duas formas, igualmente estáveis e interconvertíveis.
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Monossacarídeos - Distribuição
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Monossacarídeos - Distribuição
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Os monossacarídeos apresentam diversos derivados (ácidos, estéres, …) com importância biológica ao nível de diversas vias metabólicas.
Todas as aldoses são redutoras (podem sofrer oxidação a ácido carboxílico). Esta capacidade é vital nos processos de obtenção de energia em organismos vivos. Este poder redutor perde-se quando o carbono anomérico participa numa ligação glicosídica. 
Em condições normais, as cetoses não sofrem oxidação. Esta reacção só ocorre após conversão na aldose equivalente.
Monossacarídeos – Aspectos essenciais
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Dissacarídeos
São formados por dois resíduos de monossacarídeos, ligados por meio de uma ligação glicosídica (ligação covalente).
A ligação glicosídica ocorre entre o grupo OH do carbono anomérico de um dos açúcares e o grupo OH de um qualquer carbono (anomérico ou não) do outro monossacarídeo, com libertação de uma molécula de água.
Ligação entre carbonos no mesmo plano é uma ligação cis ou α.
A uma ligação entre carbonos colocados em diferentes planos chama-se ligação trans ou β.
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Dissacarídeos (cont.)
Os dissacarídeos podem ser ou não redutores, conforme tenham ou não um carbono anomérico livre, i.e., não envolvido na ligação glicosídica (a verde nas estruturas repreentadas acima).
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Dissacarídeos (cont.)
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Polissacarídeos
São polímeros de monossacarídeos, sendo também denominados glucanas.
Se as unidades monossacáridas são =‘s denominam-se homopolissacarídeos. ≠’s unidades constituintes denominam-se heteropolissacarídeos.
Possuem funções de armazenamento de H.C. (reserva energética) e estrutural (como constituinte da parede celular das plantas).
Os polissacarídeos mais importantes são o amido, glicogénio (reserva energética) e a celulose (estrutural).
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Polissacarídeos (cont.)
Amido
	Polímero de unidades de glucose. Possui duas fracções, classificadas de acordo com o grau de ramificação. A amilose é linear com ligações glicose α(1-4). Nos pontos de ramificação da amilopectina ramificacoes α(1-6) (a cada 12 a 30 resíduos) a ligação entre as moléculas de glucose é α(1-4).
	É o principal açúcar de reserva nas plantas.
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Polissacarídeos (cont.)
Estrutura do AMIDO
Ligação α(1-6)
Amilopectina
Ligação α(1-4)
Amilose
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Polissacarídeos (cont.)
Glicogénio
	É um polímero de glucose semelhante ao amido, com a função igualmente de reserva energética, mas com um maior grau de ramificação (ramificações α(1-6) a cada 8 a 12 resíduos de glucose). É a principal fonte de H.C. de reserva nos animais, sendo armazenado essencialmente no fígado (± 10% da massa do fígado) e no tecido muscular (1 a 2% da massa muscular).
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Polissacarídeos (cont.)
Estrutura do GLICOGÉNIO
Ligação α(1-6)
Ligação α(1-4)
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Polissacarídeos (cont.)
Celulose
	Polímero de unidades de glucose unidas por ligações β(1-4). Principal constituinte da parede celular do vegetais, conferindo-lhes resistência. A natureza da ligação β(1-4) permite o estabelecimento de ligações por ponte de hidrogénio dentro da cadeia o que lhe confere a sua resistência e a aptidão para a função estrutural.
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Polissacarídeos (cont.)
A celulose, elemento estrutural nas plantas, é um importante elemento regulador na bioquímica do ser humano. As suas fibras permitem regular o trânsito intestinal e favorecem o metabolismo de lípidos, proteínas e H.C.
O tipo de ligação entre os resíduos da cadeia é determinante no estabelecimento da função (armazenamento/energético ou estrutural).
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Aplicação de conhecimentos
Descreva as estruturas das cadeias de amido e de celulose. Qual a função de cada um dos polissacarídeos?
Qual a importância dos dissacarídeos
para o metabolismo dos mamíferos?
Comentar relativamente à função dos principais polissacarídeos?
Qual a importância do processo de oxidação dos hidratos de carbono e qual a razão alguns H.C. não apresentam poder redutor?
Que tipos de conformações conhece para as piranoses? Qual a mais estável? Justificar?
Que tipo de ligação ocorre na associação para formar cadeias de monossacarídeos? Descreva a ligação.
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Soluções
Amido (reserva em plantas): Cadeia de unidades de glucose unidas por ligações α(1-4) – amilose, linear – e α(1-6) – amilopectina, ramificações. Celulose (estrutura das paredes celulares de plantas): Polímero de unidades de glucose unidas por ligações β(1-4).
Fonte de energia facilmente acessível (metabolismo rápido; exº sacarose).
O tipo de ligação confere às cadeias de polissacarídeos a sua funcionalidade (reserva ou estrutural). O amido e glicogénio (α(1-4) e α(1-6)) adquirem uma disposição “dobrada”, especialmente indicada para o armazenamento, enquanto que a ligação β(1-4) na cadeia de celulose (c/ ligações por pte. de H no interior da cadeia) lhe confere uma maior resistência emcâniaca e superior adaptabilidade para uma função estrutural.
A oxidação dos H.C. permite a obtenção de energia nos processos metabólicos. Alguns H.C. não apresentam poder redutor (não se oxidam) pq. têm o carbono anomérico envolvido numa ligação.
Conformação em barco e em cadeira. A mais estável é em cadeira pois há menor interacção/repulsão entre as estruturas químicas que compõem o anel.
Ligação glicosídica. Ocorre entre o grupo OH do carbono anomérico de um dos resíduos e o grupo OH de um qualquer carbono (anomérico ou não) de outro monossacrídeo, com libertação de uma molécula de H2O.
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