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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMCA E BIOLOGIA MOLECULAR BQI 103- BIOQUÍMICA I Carboidratos ROTEIRO DE ESTUDOS - CARBOIDRATOS •Definir carboidratos. •Funções dos carboidratos. •Classificação dos carboidratos quanto ao tamanho das cadeia: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. •Monossacarídeos. 1)Classificação 2)Isomeria. 3)Ciclização 4)Reações 5. Oligossacarídeos e Dissacarídeos (lactose, sacarose, trealose, maltose) a. Importância b. Estrutura c. Tipos de ligações d. Monossacarídeos constituintes e. Poder redutor 6. Polissacarídeos (glicogênio, amido e celulose) a. Importância b. Estrutura c. Tipos de ligações d. Monossacarídeos constituintes e. Poder redutor f. Diferenças entre polissacarídeos Introdução • Carboidratos, açúcares, sacarídeos ou glicídeos; • Biomoléculas mais abundantes na natureza; CONCEITO Aldeídos ou cetonas poliidroxilados; No geral, possuem a relação C:H:O de 1:2:1 = (CH2O)n; Ex.: Glicose = C6H12O6 ou (CH2O)6 Introdução FUNÇÕES Energética; Armazenamento (amido, glicogênio); Estrutural e proteção (celulose, pectina, quitina, peptídeoglicano); Reconhecimento celular (glicolipídeos ou glicoproteínas); Outras: difusão de nutrientes e lubrificação de articulações, anticoagulante (heparina). Classificação TRÊS CLASSES PRINCIPAIS Monossacarídeos - poliidroxialdeído ou cetona Oligossacarídeos - cadeias curtas de unidades de monossacarídeos Polissacarídeos - centenas ou milhares de unidades de monossacarídeos Monossacarídeos • Uma só unidade de poliidroxialdeído ou -cetona; • Unidades de construção de sacarídeos mais complexos - polissacarídeos. Classificação: a)De acordo com a posição da carbonila: - aldoses: na extremidade da cadeia (ex.: gliceraldeído); - cetoses: no interior da cadeia (ex.: diidroxicetona). b)De acordo com o número de átomos de carbono: 3C – Trioses (aldotriose ou cetotriose); 4C – Tetrose (aldotetrose ou cetotetrose); 5C – Pentose (aldo ou cetopentose); 6C – Hexose (aldo ou cetoexose); 7C – Heptose (aldo ou cetoheptose). Monossacarídeos mais simples: D-Gliceraldeído (aldotriose) Diidroxiacetona (cetotriose) M O N O S S A C A R Í D E O S Trioses As pentoses componentes dos Ácidos Nucléicos: D-Ribose (aldopentose) 2-desoxi-D-ribose (aldopentose) M O N O S S A C A R Í D E O S Hexoses mais comuns: D-Glicose (aldohexose) D-Frutose (cetohexose) M O N O S S A C A R Í D E O S Família das D-Aldoses Três carbonos Quatro carbonos Cinco carbonos Seis carbonos D-Gliceraldeído D-Eritrose D-Treose D-Xilose D-Lixose D-Glicose Família das D-Cetoses Quatro carbonos Três carbonos Cinco carbonos Seis carbonos D-Eritrulose D-Frutose Diidroxiacetona M O N O S S A C A R Í D E O S Estereoisômeros Compostos com mesma composição e mesma ordem de conecção de átomos, mas com arranjos moleculares diferentes: 1. Isomeria geométrica (cis x trans) 2. Isomeria óptica (D x L): Espelho D-Gliceraldeído L-Gliceraldeído Fórmulas de projeção de Fischer Modelo tipo bola bastão D-Gliceraldeído L-Gliceraldeído Possuem carbono quiral ou assimétrico ou centro quiral (C*): Quatro ligantes diferentes (carbono assimétrico) 2n estereoisômeros (n=nº centro quirais ou nº C* Carboidratos M O N O S S A C A R Í D E O S Se dividem em 2 grupos: 1) Mesma configuração do C* do D-Gliceraldeido: Isômeros D = desvia plano da luz polarizada para a direita 2) Mesma configuração do C* do L-Gliceraldeido: Isômeros L = desvia plano da luz polarizada para a esquerda A maioria dos organismos vivos= forma D Isômeria optica dos carboidratos: Formas estruturais D e L A configuração no último C assimétrico baseia-se no D e L-gliceraldeido D-Glicose e seus Epímeros D-Manose (Epimero em C-2) D-Glicose D-Galactose (Epimero em C-4) M O N O S S A C A R Í D E O S São monossacarídeos que diferem em apenas um carbono assimétrico. Formação de Hemicetais Monossacarídeos com 5 ou mais C formam hemicetais ou hemiacetais Um aldeído ou uma cetona podem reagir com um álcool na proporção de 1:1 formando um hemiacetal ou hemicetal: novo centro quiral. Aldeído Álcool Hemeacetal Acetal Cetona Álcool Hemecetal Cetal M O N O S S A C A R Í D E O S Ciclização dos monossacarídeos Ciclização da D-Glicose mutarrotação Anômeros Em soluções aquosas D-Glicose α-D-Glicopiranose (proporção:1/3) β-D-Glicopiranose (proporção:2/3) M O N O S S A C A R Í D E O S Ciclização da D-Frutose D-frutose (forma de cadeia aberta) α-D-frutofuranose β-D-frutofuranose (formas cíclica da frutose) M O N O S S A C A R Í D E O S Formas piranosídicas (Glicose) e furanosídicas (Frutose) Pirano Furano α-D-Glicopiranose α-D-Frutofuranose β-D-Glicopiranose β-D-Frutofuranose M O N O S S A C A R Í D E O S Conformação em Cadeira do Anel piranosídico Eixo Eixo Eixo Duas formas possíveis em cadeira Eixo - D- glicopiranose M O N O S S A C A R Í D E O S Há alterações na posição dos átomos no espaço, sem ocorrer quebra de ligações. Derivados dos monossacarídeos Família Glicose Amino acúcares Deoxi açúcares Açúcares ácidos M O N O S S A C A R Í D E O S Reações dos monossacarídeos: 1. Oxidação (Açúcar Redutor) Oxidação do carbono Anomérico da D-Glicose Forma óxido cuproso (precipitado vermelho) Reação de Fehling‘s Peroxidase α-D-Glicose D-Glicose (forma linear) D-Gliconato D-Glicose D-Glicono- δ-lactona Glicose oxidase M O N O S S A C A R Í D E O S 2. Oxidação dos monossacarídeos Oxidação Branda: forma ácidos aldônicos Oxidação Energética: forma ácidos aldáricos Oxidação Enzimática: forma ácidos urônicos 3. Formação de ligações O-glicosídicas É redutora ? Maltose Lactose Lactose é redutora ? Sacarose é redutora ? Sacarose Trealose Trealose é redutora ? Formação de um dissacarídeo Hidrólise Condensação Ligação O-glicosídica α-D-Glicose β-D-Glicose α-D-Glicopiranosil- (1-4)-D- Glicopiranose álcool hemeacet al Oligossacarídeos São formados pela ligação glicosídica entre 2 até 10 monossacarídeos. Dissacarídeosnaturais Ocorre no leite Principal produto intermediário da fotossíntese Principal constituinte da hemolinfa Redutor Não redutor Não redutor Sacarose α-D-Glicopiranosil-β-D-frutofuranose Glc(α1-2 β)Fru Lactose ( forma β) β-D-galactopiranosil-(14)-β-D-glicopiranose Gal(β14)Glc Trealose α-D-Glicopiranosil- α –D-glicopiranose Glc(α1--1α)Glc Polissacarídeos Homopolissacarídeos Heteropolissacarídeos Lineares Ramificada Lineares (Dois tipos de Monômeros) (Ramificado) Múltiplos monômeros São formados pela união de vários monossacarídeos (mais de 300 unidades) através da ligação glicosídica. Amido Extremidade redutora Extremidade não redutora Amilose Amilopectina Ramificação Cadeia principal Amilopeptina Ponto de ramificação Extremidade não redutora Extremidade redutora Amilose: É o polissacarídeo de reserva de energia em vegetais. Ocorrem intracelularmente como grandes agregados ou grânulos. Formado por dois tipos de polímeros de glicose: Glicogênio • Polissacarídeo de reserva nos animais; • Ocorre principalmente no fígado e músculos esqueléticos; • Formado por mais de 500 α-D-glicopiranoses; • Ligações α (1→4) nas cadeias e α (1→6) nas ramificações; • Estrutura com ramificações a cada 8 ou 12 resíduos; Grânulos de Glicogênio Grânulos de Amido Celulose Unidades de D-Glicose unidas por ligações glicosídicas β 1-4 •Polissacarídeo mais abundante na natureza; • fibrosa, resistente e insolúvel em H2O; • Função estrutural nos vegetais (parede celular); • Fonte de energia para microrganismos e animais (cupins, térmitas, ruminantes) que apresentam no trato digestivo de microrganismos que secretam a enzima celulase a qual hidrolisa as ligações β(1→4); •Cadeia distendida (conformação em fibras); •Ligações β(1→4). Quitina C2 amino acetilado •Polissacarídeo estrutural dos invertebrados; •Também encontrado na parede celular de certos fungos; • Formada por unidades de N-acetilglicosamina; • Ligações β (1→4); • Cadeia distendida como a celulose. 19 SABATINA 1 – 1ª. AULA DE CARBOIDRATOS: PARA A PRÓXIMA AULA – INDIVIDUAL - ENTREGAR 1) Desenhar as formas aberta e fechada da glicose, da galactose e da frutose. 2) Fazer a reação de ciclização da galactose, com todos os passos, conforme apresentado em aula. SABATINA 2 – 3ª. AULA DE CARBOIDRATOS: EM SALA - INDIVIDUAL – ENTREGAR 1) Dê a estrutura dos seguintes trissacarídeos: a) O--D-glicopiranosil (1-4) -D-galactopiranosil (1-6) -D-frutofuranose; b) O--D-galactopiranosil (1-6) -D-manopiranosil (1-1) -D-galactopiranosídio. Ambos são redutores? Explicar. 2) Sobre os polissacarídeos glicogênio, amido (amilose e amilopectina), quitina e celulose, discutir: a) monossacarídeos constituintes; b) tipos de ligações glicosídicas presentes; c) funções biológicas. d) origem e) ramificações 3) Sabemos que a amilose e a celulose são polissacarídeos formados por unidades de D- glicose Explicar as diferenças quanto à digestibilidade pelo homem.
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