estrutura e função de glicídeos2015.2

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Estrutura e Função de 
Glicídios 
(Carboidratos ou Açúcares) 
As Biomoléculas 
Ácidos Nucleicos, Glicídios, Lipídios e Proteínas representam uma 
coleção de moléculas inanimadas, que constituem os organismos 
vivos e que interagem para manter e perpetuar a vida (animada). 
As Macromoléculas Biológicas 
• Proteínas e ácidos nucleicos são as duas macromoléculas informacionais. 
Cada proteína e cada ácido nucleico têm uma sequência de subunidades 
característica e rica em informação. 
 
 
 
• Por outro lado, os carboidratos construídos apenas com uma ou duas 
unidades diferentes e alternadas não são moléculas informacionais. 
 
 
 
• Entretanto, um polissacarídeo complexo feito de seis ou mais tipos 
diferentes de açúcares, ligados em cadeias ramificadas, pode transportar 
informações reconhecíveis por outras macromoléculas. 
Os Glicídios 
• Glicídios ou carboidratos ou sacarídeos ou oses. 
 
 
 
 
• Sacarídeo – do latim saccharum, que significa doce. 
 
• Glicídio – do grego glykys = doce. 
 
• Nem todo açúcar é doce e de modo semelhante, existem substâncias muito 
doces que não são açúcares, como a sacarina e alguns aminoácidos 
(glicina). A sacarina e o dipeptídeo aspartil-fenilalanina (aspartame), são 
muito mais doces que a sacarose 
(200 a 300 vezes). 
 
 
Carboidrato – fórmula geral (CH2O)n, que 
aparenta ser constituído de carbono + água, 
um hidrato de carbono. 
Funções dos Glicídios 
• Fonte e reserva energética, intermediários metabólicos (amido, 
glicogênio, ATP)‏ 
 
 
 
• Função estrutural: 
 
 As oses ribose e desoxirribose formam parte do arcabouço 
estrutural do RNA e DNA; 
 
 Nos exoesqueletos dos artrópodes (quitina). 
 
 Celulose da parede celular de vegetais. 
Funções dos Glicídios 
Superfície da célula - Interações moleculares entre ligantes e receptores 
mediando comunicação célula-matriz e célula-célula. 
Definição de Carboidratos 
Os carboidratos são definidos, quimicamente, como: 
polihidroxicetonas (cetoses) ou polihidroxialdeídos (aldoses)‏ 
São compostos orgânicos com, pelo menos, três carbonos,onde todos 
os carbonos possuem uma hidroxila, com exceção de um, que possui a 
carbonila primária (grupamento aldeídico) ou a carbonila secundária 
(grupamento cetônico). 
carbonila primária 
carbonila secundária 
1 centro assimétrico (carbono quiral)‏ 
2 esteroisômeros 
Os Monossacarídeos 
 A forma mais simples de um carboidrato 
(glicose, frutose, galactose e manose) 
 
 Classificação quanto ao n° de átomos 
de carbono: 
Trioses (3C) 
 Tetroses (4C) 
 Pentoses (5C) 
 Hexoses (6C) + abundantes 
 Heptoses (7C) 
 
 
O centro quiral mais distante do grupo 
carbonila determina se é uma D ou L-triose, 
tetrose, pentose, hexose,... 
Os Monossacarídeos 
D-galactose D-glicose D-frutose 
grupamento aldeído 
centro 
assimétrico 
D-Aldoses contendo três, quatro, cinco e seis 
átomos de carbono. 
variações 
tetrose 
pentose 
hexose 
triose 
Quanto mais carbonos, 
mais isômeros 
D-Manose D-Glicose D-Galactose 
epímero em C-2 epímero em C-4 
Epímeros 
Quando os açúcares diferem apenas pela configuração 
em torno de um átomo de carbono, eles são 
denominados epímeros um do outro. 
 Formação de estruturas cíclicas 
Em soluções aquosas, 
todos os monossacarídeos 
com 5 ou mais átomos de 
carbono ocorrem 
predominantemente como 
estruturas cíclicas, onde o 
grupamento carbonila forma 
uma ligação covalente com 
o oxigênio de um 
grupamento hidroxila. 
Anômeros α e β 
O grupamento cetônico (aldeído) em C-2 (C-1) na forma em cadeia 
aberta da frutose pode reagir com a hidroxila em C-5, formando um 
hemicetal (hemiacetal) intramolecular. 
Novo centro de assimetria é criado: dois anômeros (isômeros 
que diferem no carbono hemicetálico) são possíveis - α e β 
C-2 
α - hidroxila projetada 
abaixo do plano do anel 
< 1% 
furano 
pirano 
Anômeros α e β 
-D-Glicopiranose -D-Glicopiranose 
Carbono anomérico 
(C da carbonila, na forma cíclica) 
Açúcares cíclicos possuem duas formas anoméricas 
Os anômeros 
alfa e beta se 
interconvertem 
livremente em 
soluções 
aquosas. 
As pentoses, como a D-ribose e a D-
desoxirribose, formam anéis de furanose 
 -D–desoxi-ribofuranose Coenzima A 
ATP 
-D-ribofuranose 
Açúcares Modificados 
Nos aminoaçúcares, um grupo 
 hidroxila (normalmente em C2) é substituído 
por um grupo amino. 
Formam carboidratos complexos associados a lipídios e proteínas. 
Eles podem ser ainda acetilados 
 Açúcar fosfato  Desoxi-açúcares (H no local de OH) 
Dissacarídeos 
 Produto da condensação de duas unidades monossacarídicas 
Todos os monossacarídeos e dissacarídeos têm o sufixo 
"ose". 
Sacarose, lactose e maltose são 
componentes comuns da dieta. 
maltose  glicose + glicose 
sacarose  glicose + frutose 
lactose  glicose + galactose 
 Oligossacarídeos: 
 Formados pela união de 2 a 10 unidades monossacarídicas 
 
A Ligação Glicosídica ocorre entre o carbono anomérico de um monossacarídeo 
e qualquer outro carbono do monossacarídeo seguinte, através de suas hidroxilas 
e com a saída de uma molécula de água. 
Ligações O-Glicosídicas 
Duas moléculas de glicose unidas por ligação glicosídica -1,4. 
maltose 
glicose- 14 glicose 
Ligações O-Glicosídicas 
Celobiose 
(-1,4) 
Maltose 
(-1,4) 
Quando as ligações são formadas, o produto será de dois tipos: alfa ligado ou beta 
ligado, gerando compostos diferentes. O nosso organismo consegue hidrolisar 
maltose, mas não consegue hidrolisar a celobiose. 
Os Polissacarídeos 
 Polissacarídeos: 
 Constituídos pela união de mais de 10 unidades monossacarídicas 
ramificado 
não-ramificado 
•Amido ‏ Reserva 
•Glicogênio 
•Celulose Estruturais 
•Quitina 
Homopolissacarídeo 
- não-ramificado 
Peptideoglicanos, 
glicosaminoglicanos, 
glicoproteínas, 
glicolipídios 
Heteropolissacarídeo 
- múltiplos monômeros 
- ramificado 
Glicogênio e Amido 
ligação -1,4 entre duas 
unidades de glicose 
ligação -1,6 entre 
duas unidades de glicose 
grânulos de amido 
 As ligações -1,4 favorecem cadeias curvas, que são mais 
adequadas para o propósito de reserva. 
Ligações glicosídicas determinam a 
estrutura do polissacarídeo 
 As ligações -1,4 favorecem cadeias retas, que são ótimas para fins 
estruturais. 
A celulose é o composto 
orgânico mais abundante 
da biosfera 
 Nossas amilases têm 
atividade  
Glicosaminoglicanos (GAGs) 
repetições de unidades de dissacarídeos 
- Apresenta um carboxilato ou sulfato com carga negativa. 
 
- Presentes na superfície celular e matriz extracelular dos animais. 
Condroitin sulfatos – sítios de calcificação dos ossos, sendo 
encontrado também em cartilagens 
matriz extracelular 
 
Proteoglicanos 
 
 Grupo de glicoconjugados formados por uma porção proteica e uma 
porção polissacarídica não ramificada (glicosaminoglicanos). 
Glicoproteína x Proteoglicano 
Os glicídios são unidos ao átomo de oxigênio da cadeia lateral de serina ou 
treonina por ligações O-glicosídicas. 
 
Ou ao átomo de nitrogênio da cadeia lateral da asparagina por 
ligações N-glicosídicas. 
Proteína + GAGs 
Proteína + unidades 
glicídicas complexas 
proteínas integrais de membrana, 
proteínas da matriz extracelular e 
proteínas do sangue. 
Proteoglicano 
Glicoproteína 
Síntese de glicanos 
- Glicosiltransferases enzimas catalisam a formação das ligações glicosídicas 
 
- RE e GolgiLectinas são proteínas específicas que 
reconhecem carboidratos 
Lectinas são encontradas em animais, plantas 
 e micro-organismos. 
 
São capazes de ligar carboidratos com alta 
afinidade e especificidade. 
Helicobacter pylori possui 
uma lectina que reconhece 
um oligossacarídeo 
específico presente nas 
células da mucosa gástrica. 
Este reconhecimento 
promove a adesão da 
bactéria à mucosa. 
 
 
 
Possibilidade de 
tratamento.... 
 
- Fornece indicadores de doenças que podem 
ser usados para diagnóstico e para o 
monitoramento da eficácia de drogas. 
 
- A detecção do câncer em estágios iniciais, 
que podem ser tratados com cirurgia, é 
bastante difícil. 
 
- Glicoproteínas produzidas pela célula 
cancerígena apresentam estrutura de 
açúcares alterada. 
Análise de Açúcares 
Biomarcadores para câncer de ovário 
Indivíduos sem câncer 
Indivíduos com câncer 
- No câncer, algumas glicoproteínas 
são perdidas das células 
cancerígenas e encontradas no 
sobrenadante de culturas de 
células. 
 
- Essas glicoproteínas também 
podem ser encontradas no soro de 
pacientes. 
 
- Pelo menos 15 marcadores já 
foram encontrados nos pacientes. 
Carboidratos modificados por fluoróforo 
- Diagnóstico de provável DA é feito 
de acordo com critérios de 
diagnóstico clínico baseados 
principalmente na exclusão de 
outras doenças. 
 
- 48% dos diagnósticos de possível 
DA apresentam especificidade, que 
revela a sobreposição do perfil 
clínico entre essa e outras doenças. 
 
- Um diagnóstico definitivo só pode 
ser feito após a morte do paciente. 
 
- Nos pacientes com DA, alguns 
açúcares parecem estar bastante 
diminuídos. 
Alteração dos açúcares de pacientes com Doença de Alzheimer 
O exemplo mais bem estudado de interação GAG-proteína é a 
ligação de Antitrombina com Heparina. Essa interação apresenta 
grande interesse farmacológico, pois Heparina é usada 
clinicamente como anticoagulante. A ligação promove dois 
efeitos: primeiramente causa uma mudança conformacional na 
proteína, levando à ativação, e em seguida a cadeia de Heparina 
atua como uma ponte, aumentando a aproximação entre Trombina 
e Antitrombina. 
Heparina como anticoagulante 
 
 
 
 
 
 
 
Papel de carboidratos na interação celular: 
 
FERTILIZAÇÃO 
- Na fertilização, o mecanismo de reconhecimento entre óvulo e 
espermatozóide envolve a interação entre proteína e carboidrato. 
 
- Equinodermas são excelentes modelos para se investigar eventos 
moleculares relacionados a fertilização e os mecanismos de especiação. 
 
- O espermatozóide deve encontrar e interagir com um óvulo homólogo. 
Embora diferentes ouriços-do-mar habitem a mesma região, os óvulos 
são fertilizados pelo espermatozóide homólogo! 
MAS COMO EVITAR A FERTILIZAÇÃO CRUZADA? 
Interação celular 
Interação celular 
Reação acrossômica 
A matriz gelatinosa que recobre o óvulo de ouriços-do-mar é 
composta por uma mistura de polissacarídeos sulfatados e peptídeos. 
Proteínas na membrana plasmática do espermatozóide interagem 
com o polissacarídeo da matriz. A membrana do acrossomo se funde 
com a membrana plasmática – exposição da bindina (azul). O 
espermatozoide pode ancorar ao óvulo e fundir suas membranas. 
 
Interação celular 
Int. J. Dev. Biol. 52: 551-559 (2008) 
 
 
 
 
 
 
O “lado negro” dos carboidratos 
GAGs e Doenças Neurodegenerativas 
- Diversas evidências vêm relacionando Heparan Sulfato/Heparina ao 
metabolismo da proteína Prion: 
 
 
 * HS acumula em placas amilóides cerebrais causadas por prion. 
 (Snow et al.,1990); 
* A conversão de PrPC em PrPSc é estimulada por HS solúvel 
 (Wong et al., 2001). 
 
Formação de PrPSc em associação com GAGs 
Nature Reviews Drug Discovery, 2004 
 
Diversidade e Complexidade dos Glicídios 
A diversidade e a complexidade das unidades glicídicas das 
glicoproteínas sugerem que elas sejam ricas em informação e 
funcionalmente importantes. 
Exemplo: clivagem de açúcares de glicoproteína pode servir como um 
sinal para que células hepáticas removam a proteína da corrente 
sanguínea. 
Os glicoconjugados são 
alvo de microorganismos 
e vírus, regulam a 
adesão celular e o 
desenvolvimento, 
regulam diversas 
interações 
receptor:ligante, 
controlam o tráfego de 
moléculas e organelas, 
regulam vias de 
sinalização e a 
expressão gênica, e por 
isso é tão importante 
estudá-los. 
Importância dos Açúcares – Não esqueçam!!!!