carboidratos Prof Glauciane Danusa Coelho

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AULA 5: CARBOIDRATOS 
e 
GLICOBIOLOGIA 
Profa. Glauciane Danusa Coelho 
Carboidratos 
• 1. Importância 
• Biomoléculas mais abundantes na Terra 
• Produzidas pela conversão de bilhões de toneladas de CO2 e H2O – 
fotossíntese 
• 2. Múltiplas funções: 
• reserva energética = açúcar e amido: base da nutrição humana; 
oxidação de carboidratos é a principal via energética dos 
organismos não fotossintetizantes 
• elementos estruturais e de proteção: parede de vegetais e 
bactérias, fungos, exoesqueleto de animais (artrópodes) 
• lubrificantes de articulações; matriz extracelular; capa externa do 
óvulo 
• glicoproteínas e glicolipídios – reconhecimento celular; sinais 
• outras: papel, madeiras (celulose), roupas (algodão, fibra de rayon), 
celofane, celulóide (filmes fotográficos), ágar-ágar, goma arábica 
 
• Sacarídeo 
do grego sakkharon, açúcar 
 
• fórmula empírica (CH2O)n, 
exceções; alguns com N, S ou P 
 
• poliihidroxialdeídos ou 
poliidroxiacetonas (e seus 
derivados) 
 
Carboidratos 
Três classes de carboidratos 
 
1. monossacarídeos: unidades fundamentais dos 
oligossacarídeos e polissacarídeos, ex. pentoses, hexoses 
2. oligossacarídeos: dissacarídeos, ex. lactose, sacarose, 
trealose 
3. polissacarídeos: forma na qual ocorrem a maioria dos 
carboidratos encontrados na natureza, polímeros de alto peso 
molecular, diferem na composição dos açúcares, nos tipos de 
ligação, no comprimento e no grau de ramificação da cadeia 
a. homopolissacarídeos: amido, glicogênio (armazenagem de energia) 
celulose, quitina (estrutural) 
b. heteropolissacarídeos: peptidioglicano (estrutural, parede bactérias) 
glicosaminoglicanos (estrutural, matriz extracelular ) 
 
 
 
Monossacarídeos 
 Estrutura 
1. esqueleto carbônico: cadeia não ramificada, apenas ligações simples 
2. um carbono liga-se a grupo carbonila = 2 famílias: 
 aldeídos (aldose) ou cetonas (cetoses) 
 trioses, tetroses, pentoses, hexoses. Aldotrioses e cetotrioses 
• aldohexose D-glicose e cetohexose D-frutose: açúcares mais comuns 
• aldopentoses D-ribose e 2-desoxi-D-ribose: nucleotídeos 
3. Cada um dos outros carbonos tem um grupo hidroxila 
 Glicose e frutose possuem 5 hidroxilas 
4. Os átomos de carbono ligados às hidroxilas são geralmente centro quirais
 2n estereoisomeros (“n”, número de centros quirais) 
 Aldoexoses 24 = 16 estereoisomeros, 8 na forma D e 8 na L 
 (seres vivos = D-isômeros, alguns na forma L como em glicoproteínas) 
5. Ocorrem em formas cíclicas (anéis): açúcares com 5 ou mais carbonos, em 
solução aquosa  carbonila forma ligação covalente com oxigênio da 
hidroxila (D-glicose: C1-C5) 
6. Derivados das hexoses: grupo hidroxila é substituido (glicosamina: grupo 
amino) 
 
 Compostos sólidos, sem cor, cristalinos, solúveis em água e 
insolúveis em solventes apolares, maioria com sabor doce 
Estrutura dos estereoisômeros das aldoexoses da série D 
•cadeia não ramificada 
•um carbono liga-se a grupo carbonila 
•Cada um dos outros carbonos tem um grupo hidroxila 
•Os átomos de carbono ligados às hidroxilas são 
geralmente centro quirais 
 
Aldeído – carboidrato: aldose 
Estrutura dos estereoisômeros das cetoexoses da série D 
•cadeia não ramificada 
•um carbono liga-se a grupo carbonila 
•Cada um dos outros carbonos tem um grupo hidroxila 
•Os átomos de carbono ligados às hidroxilas são 
geralmente centro quirais 
 
Cetona – carboidrato: cetose 
Formação das formas  e  
 aldohexoses: anéis de 6 átomos (piranoses) 
 cetohexoses: anéis de 5 átomos (furanoses) 
 essas formas isoméricas = anômeros 
 carbono da carbonila: anomérico 
 mutarrotação: interconversão das duas 
formas 
 no equilíbrio: 1/3 ; 2/3 de  e pequenas 
quantidades da forma linear 
 o anel com 6 átomos não é plano, no espaço 
assume conformação “barco” ou “cadeira” 
Carboidratos de importância biológica 
Estáveis em pH 
neutro e carga 
elétrica negativa 
Fosforilação: 
impede a saída 
do açúcar da 
célula 
Açúcares redutores – reação de Fehling – 
determinação de concentração de glicose no 
sangue e na urina 
Atualmente usa-se método enzimático: 
glicose oxidase 
Dissacarídeos 
mais comuns 
 
 
Ligação -glicosídica 
Ocorre entre dois grupos OH de duas moléculas de 
monossacarídios, com a liberação de uma molécula de água 
Polissacarídios 
Polímeros constituídos por centenas ou milhares de 
resíduos de monossacarídios 
a. Homopolissacarídio: apenas 
um tipo de monômero 
 
 
b. Heteropolissacarídio: dois ou 
mais tipos de monômeros 
diferentes 
 
Polímeros de reserva 
• Amido: células vegetais 
• Glicogênio: células animais 
 
 Polímeros estruturais 
• Celulose: parede celular de 
vegetais 
• Peptidioglicano: parede 
celular bacteriana 
• Quitina – parede celular de 
fungos e exoesqueleto de 
insetos 
HOMOPOLISSACARÍDEOSvárias funções 
QUITINA 
(  1 4) GlcNAc 
N-acetil-D-glicosamina 
AMIDO = amilose + amilopectina (ramificada) 
( 1 4) Glc com ramos ( 1 6) Glc, a cada 24-
30 resíduos 
CELULOSE 
(  1 4) Glc 
Estrutura tridimensional dos carboidratos 
• Homopolissacarídios são estabilizados por 
ligações fracas 
• Pontes de hidrogênio 
• Interações hidrofóbicas 
• Forças de van der Waals 
HETEROPOLISSACARÍDEOS: suporte extracelular 
Peptídioglicano: N-acetilglicosamina e 
ácido N-acetilmurâmico + peptídio 
Função: estrutural (fornece rigidez e resistência 
ao envoltório celular da bactéria) 
Hialuronato: N-acetilglicosamina e ácido D-glicurônico 
Proteoglicanos: hialuronato + proteínas 
Função: estrutural (matriz extracelular de cartilagens; viscosidade e 
lubrificação nas articulações dos vertebrados) 
HETEROPOLISSACARÍDEOS: suporte extracelular 
Parede celular de algas contem ágar: heteropolímero de 
agarose e agaropectina 
 
Agarose: aquecimento seguido de resfriamento proporciona 
 formação de hélices duplas 
 
 gel usado em análises bioquímicas 
Exercício parede celular 
item Eucarioto procarioto 
Vegetais Algas eubactéria archaea 
Composição 
Função 
Heteropolímero- glicosaminoglicano 
Anticoagulante produzidos por leucócitos 
Aplicado ao sangue doado e ao sangue colhido para análises 
Glicoconjugados 
• Carboidrato liga-se covalentemente à proteína ou ao 
lipídio; 
• Rótulos de endereçamento em algumas proteínas; 
• Mediadores nas interações específicas entre as células 
e a matriz celular; 
• Reconhecimento, adesão célula-célula, migração 
celular durante o desenvolvimento, coagulação do 
sangue, resposta imune e cicatrização de lesões 
 
•Tóxico para animais: 
responsável pela hipotensão 
 arterial do choque tóxico 
•alvo primário de anticorpos; 
• determinam os sorotipo 
Glicoconjugados 
Glicolipídios: lipídios de membrana que apresentam 
oligossacarídios na região hidrofílica 
 
• Lipopolissacarídios da membrana externa da parede 
celular de bactérias Gram negativas 
 
 
 
(1,0) As bactérias gram negativas 
apresentam a membrana externa, 
uma estrutura composta por 
glicoconjugados 
(lipopolissacarídios). Associando os 
conhecimentos de bioquímica com o 
que você aprendeu na disciplina de 
microbiologia explique: 
Qual a importância da membrana 
externa para esse grupo de 
microrganismos. 
Qual a relevância dos 
glicoconjugados quando os 
microrganismos Gram negativos 
invadem 
 
Proteoglicanos: macromoléculas presentes na superfície 
da célula ou da matriz extracelular; 
• glicanos grandes(como heparana sulfato, condroitina 
sulfato) ligados à porção externa de um peptídio; 
• tecido conjuntivo e cartilagens; 
 
• Mamíferos: 30 tipos de 
proteoglicanos 
• Organizam tecidos, influenciam 
o desenvolvimento dos tecidos 
especializados;mediadores da 
atividade de crescimento; 
Glicoproteínas: oligossacarídeos ligados covalentemente 
à proteínas; 
• lado externo da membrana plasmática; 
• formam sítios específicos de reconhecimento e ligação 
de alta afinidade por outras proteínas; 
• Maioria das proteínas secretadas por células 
eucarióticas são glicoproteínas. Ex. imunoglobulinas 
(anti-corpos), hormônios (LH, FSH, estimulante da 
tireóide), proteínas do leite (lactalbumina); 
• Vantagens da adição de oligossacarídios: alteração da 
solubilidade e polaridade; evita ataques enzimáticos 
 
Carboidratos como moléculas informativas 
• Oligossacarídios – codificam o 
endereçamento intracelular de 
proteínas, interações célula com 
célula, crescimento dos tecidos, 
sinais extracelulares 
• Lectinas: proteínas que se ligam a 
carboidratos com alta afinidade e 
alta especificidade usadas no lab 
para detectar e purificar 
glicoproteínas 
Lectinas e Hormônios peptídicos que 
apresentam oligossacarídios 
• LH e tireotrofina – são observados em níveis variáveis 
no sangue. 
• Os oligossacarídios desses hormônios são reconhecidos 
pela lectina dos hepatócitos 
• Lectinas são mediadores da captação e degradação 
destes hormônios 
• Mulheres que apresentam deficiência da enzima que 
produz os oligossacarídios desses hormônios não 
apresentam diferenciação sexual na puberdade 
Lectinas e glicoproteínas 
• Glicoproteínas do plasma apresentam unidades de 
ácido siálico na extremidade dos oligossacarídios, o 
que evita que a molécula seja degradada pelo fígado; 
• Glicoproteínas sem unidades de ácido siálico – “são 
“moléculas velhas” 
• Ex: CERUPLASMINA 
A membrana plasmática dos hepatócitos (células do 
fígado) tem lectinas que se ligam especificamente às 
glicoproteínas sem unidades de ácido siálico 
 ENDOCITOSE E DESTRUIÇÃO DA CERUPLASMINA 
Lectinas e remoção de eritrócitos velhos 
• Eritrócitos novos contém várias glicoproteínas, cujos 
oligossacarídios terminam com unidades de ácido siálico 
(proteção) 
 
• Eritrócitos desprotegidos são eliminados 
• Lectinas existentes na superfícies dos vírus ligam-se à 
oligossacarídios da membrana que contém ácido siálico. 
 
• A ocorrência da sialidase viral(enzima) degrada o ac. siálico 
e permite a entrada do vírus na célula 
Lectinas e as infecções virais 
Que tipo de medicamento seria recomendado para tratar 
esse tipo de infecção? 
Selectinas: lectinas da membrana plasmática 
• Selectina P do endotélio 
interagem com oligossacarídios 
dos linfócitos T 
• Linfócitos T ficam aderidos ao 
endotélio 
• Maior adesão dos linfócitos T ao 
endotélio ocorre pela interação 
entre estes e a integrina, 
proteína de MP que permite que 
os linfócitosT atravessem o 
capilar e alcancem o tecido 
lesado 
Função: reconhecimento e adesão celular 
Helicobacter pylori: bactéria causadora da gastrite 
• Bactéria adere à superfície interna 
do estômagos pela interação entre 
a lectina da parede bacteriana e o 
oligossacarídios específicos (Leb) 
das glicoproteínas da membrana 
das células epiteliais gástricas 
Tratamento 
Administração do oligossacarídio sintético 
Código de açúcar 
• Reconhecimento entre lectinas e oligossacarídios é 
especifico 
• Lectinas interagem apenas com um único carboidrato 
devido a complementaridade molecular 
• Região mais polar do carboidratos estabelece pontes 
de hidrogênio com as lectinas 
• Região menos polar dos carboidratos estabelecem 
ligações hidrofóbicas com os aminoácidos apolares 
Lectinas - resumo