[Aula] Bioquímica - Carboidratos

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Estrutura e função de carboidratos
Profa. Ana Claudia Peres Rodrigues
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Glúcides
Sinônimos: carboidratos, glicídios, açúcares, sacarídeos, hidratos de carbono
Origem: Vegetal pela fotossíntese
 Luz
 CO2 + H2O Glicose
 Clorofila
Conceito: São aldeídos ou cetonas poliidroxilados ou compostos que por hidrólise fornecem essas substâncias.
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Fórmula Geral: Cn(H2O)n
Glicose
Aldose
Frutose
Cetose
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Funções:
Função energética (rápida): combustível celular (glicose e frutose);
Função de reserva: reserva de energia (amido, glicogênio);
Estrutural: celulose vegetal e a quitina de insetos.
Especial: anticoagulante heparina
Classificação:
Monossacarídeos: glicose, frutose, galactose.
Oligossacarídeos: lactose, maltose, sacarose.
Polissacarídeos: celulose, amido, glicogênio.
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MONOSSACARÍDEOS
São a unidade estrutural dos glúcides.
São substâncias cristalizáveis, solúveis na água e, em geral, possuem sabor adocicado.
Não sofrem hidrólise.
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Classificação:
De acordo com a posição do grupo carbonila:
Gliceraldeído
Diidroxiacetona
CETOSE
ALDOSE
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Com 4 carbonos
Com 3 carbonos
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Com 5 carbonos
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Com 6 carbonos
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D - CETOSES
3 carbonos
4 carbonos
5 carbonos
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6 carbonos
D - CETOSES
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Isomeria:
Todos os monossacarídeos possuem carbono assimétrico, exceto a diidroxiacetona. 
Portanto possuem isômeros.
Isomeria Óptica e Isomeria espacial
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ISOMERIA ÓPTICA
Espelho
Atenção aos carbonos assimétricos!!!!
Isômeros ópticos ou enantiômeros: um é a imagem especular do outro.
Possuem *C
Propriedades físicas e químicas são iguais.
Desvio da luz polarizada:
Destrógiro (d ou +): desviam a PLP para a direita
Levógiro (l ou -): desviam o PLP para a esquerda.
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 D – gliceraldeído L - Gliceraldeído 
Isomeria espacial: Refere-se à configuração ao redor do *C. Possui um composto de referência, o gliceraldeído. D-gliceraldeído possui a OH do *C voltada para direita e o L-gliceraldeído possui a OH do *C voltada para a esquerda.
Se a monose possui mais de 1 *C será considerado o *C mais afastado da carbonila.
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 D - Glicose D – Frutose
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D- Glicose
D- Galactose
Epímera em C4
D- Manose
Epímera em C2
EPÍMEROS 
São estereoisômeros que diferem entre si na configuração de apenas um átomo de carbono.
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Os monossacarídeos, quando em solução aquosa,adquirem uma conformação cíclica.
O carbono que contém o grupo funcional – aldeído ou cetona, é atacado pelo oxigênio da hidroxila do carbono na posição 4 ou 5.
A molécula se torna :
Um ciclo contendo 6 átomos – piranoses (glicose)
Um ciclo contendo 5 átomos – furanoses (ribose e frutose)
CICLIZAÇÃO
PIRANO FURANO
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CICLIZAÇÃO
Ocorre com pentoses e hexoses naturais.
Aldopentoses: ciclização entre os carbonos C1 e C4 
Cetohexoses: ciclização entre os carbonos C2 e C5 
Aldohexoses: ciclização entre C1 e C5 
 
Convenções da ciclização:
Todas as hidroxilas localizadas a direita da estrutura linear devem ser desenhadas voltadas para o exterior (para baixo) do ciclo;
As hidroxilas a esquerda, devem ser desenhadas para o interior (para cima) do ciclo;
O grupamento CH2OH deve ser desenhado para fora (cima) do ciclo se a monose for D e para dentro (baixo) do ciclo se for L.
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D-glicose α-D-glicopiranose
Com a ciclização ocorre a formação de mais um centro de assimetria (carbono funcional), formando um tipo especial de isomeria chamada anomeria, produzindo 2 isômeros, α e β. 
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Anômeros α-glicose e β-glicose
Quando ocorre a ciclização, a hidroxila do carbono anomérico pode assumir 2 posições espaciais: alfa ou beta.
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 α-D-glicose D-glicose β-D-glicose 
Mutarotação: é a interconversão dos isômeros α e β passando pela estrutura linear.
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Reações do monossacarídeos
Redução: O grupo carbonílico das monoses pode ser reduzido formando os correspondentes álcoois açúcares. Essa reação pode acontecer in vivo e in vitro.
Exemplos: 
Sorbitol: derivado da glicose
Manitol: derivado da manose
Xilitol: derivado da xilose
Dois outros açúcares álcoois encontrados na natureza são o glicerol importante componente de alguns lipídeos e o inositol presente em alguns lipídeos e no ácido fítico (reduz absorção de alguns minerais). 
Os açucares álcoois possuem menor valor energético.
São menos absorvido pelo trato gastrointestinal. 
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Reação de redução
Estruturas dos açucares álcoois
inositol
Xilitol
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Oxidação:
Formados pela oxidação do grupo terminal (CH2OH) das monoses.
Participação na estrutura de heteropolissacarídeos.
São utilizados na detoxicação de fármacos.
Reação de oxidação:
α- D- glicose
α- D- ácido glicurônico
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Reação de Maillard
Esta reação consiste na ligação do grupamento carboxil de açucares redutores com o grupamento amino de alguns aminoácidos (Lisina). Reação que provoca alterações na cor, sabor e odor dos alimentos. A reação produz melanoídinas, polímeros insaturados de cor escura.
A reação ocorre em três fases:
Fase inicial: reação entre aminoácido e açúcar proporção 1:1 produtos incolores e sem aroma.
Fase intermediária :começa a percepção de aromas, cor amarelada, aumenta poder redutor da solução e diminui pH. Produto é uma cetose amina que pode sofrer várias reações e seguir diferentes caminhos.
Fase final: ocorre a produção de substâncias responsáveis pelos diferentes sabores, cores e odores, devido aos diferentes aminoácidos envolvidos na reação. 
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Processamento de alimentos assados, frituras, panificação e evaporação do leite. 
No processamento industrial dos alimentos, a reação confere aspectos positivos, como a formação do odor e sabor, mas apresenta conseqüências negativas como a perda de aminoácidos essenciais e a geração de substâncias mutagênicas e cancerígenas.
Reação de Maillard in vivo:
Glicação consiste em uma reação onde monoses, como a frutose e a glicose, ligam-se covalentemente a um aminoácido.
Desencadeando diferentes cadeias de reações complexas, reações de base de Schiff, reações de Amadori e reações de Maillard; que levam à formação de produtos finais de glicação avançada (AGEs). 
Levando a perda quantitativa ou qualitativa das funções originais destas proteínas, quando acumuladas nas células e tecidos, estão associadas ao fenótipo e a doenças relacionados com a idade.
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Açucares aminados:
 Formados a partir da substituição do grupo hidroxila por um grupamento amino.
 Esses açucares compõem os glicosaminoglicanos.
Glicosamina Galactosamina N-acetilglicosamina
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DISSACARÍDEOS
São oligossacarídeos que quando hidrolisados produzem 2 monoses que são unidas por ligação glicosídica.
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Tipos de ligação glicosídica:
Entre dois carbonos anomêricos: produzem açúcares não redutores.
Entre o carbono anômerico de uma monose e a hidroxila alcóolica de outra monose: produzem açúcares redutores.
Açucares redutores são capazes de reduzirem sais metálicos à quente.
glicose
glicose
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Principais dissacarídeos
Sacarose:
Fonte: cana de açúcar, beterraba
Glicose + frutose α1 → β2
Não redutora 
Hidrólise: sacarase ou invertase.
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Trealose:
Fonte: cogumelos e hemolinfa de insetos
Glicose + glicose β1→1β; α1→α1 e β1→1α
Não redutora
Hidrólise: trealase
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Maltose
Fonte: malte, cereal em germinação, hidrólise parcial do amido
Glicose + glicose α1→4
Redutora
Hidrólise: maltase
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Lactose:
Fonte leite
Galactose + glicose β-1→4
Redutora
Hidrólise: Lactase
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Celobiose
Fonte: hidrólise parcial
da celulose
Glicose + glicose β1→4
Redutora
Hidrólise: Celulase
Isomaltose
Fonte: hidrólise parcial do amido e glicogênio
Glicose + glicose α1→6
Redutora
Hidrólise: glicosidade
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Trissacarídeos:
Rafinose é um trissacarídeo formado de α- D - galactose, α- D - frutose e α- D - glucose. Ele pode ser encontrado no feijão, repolho, brócolis, aspargo, couve-de-bruxelas, outras hortaliças e grãos integrais.
Tetrasacarídeos:
Estaquiose: é um tetrassacarídeo formado por duas unidades de α- D - galactose, uma unidade de α- D - glicose e uma unidade de β- D – frutose. É encontrada naturalmente em leguminosas (feijão verde e soja e outros feijões) e plantas.
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POLISSACARÍDEOS
Conceito: são glúcides que quando hidrolisados produzem mais de 10 monoses.
Classificação:
Homopolissacarídios: constituídos por um tipo de monose. Ex: amido, glicogênio, celulose
Heteropolossacarídios: constituídos por mais de um tipo de monose. Ex: ácido hialurônico, heparina
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AMIDO
Formado por amilose e amilopectina. É hidrolisado pela enzima amilase.
Amilose:
Composta por 200 a 300 unidades de glicose (α1→4).
Estrutura helicoidal, interação com iodo.
Hidrólise: amilase.
Amilopectina:
~1200 unidades de glicose (α1→4 e α1→6).
Estrutura ramificada.
Hidrólise: amilase e glicosidase.
HOMOPOLISSACARÍDEOS
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Amilopectina
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Glicogênio:
Formado por várias moléculas de glicose unidas por ligaçoes glicosídicas.
Estrutura ramificada.
Ligaçoes α1→4 e α1→6
Função reseva energética (glicose) nos animais
Hidrólise: glicogênio fosforilase
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CELULOSE
Encontrada nas paredes celulares dos vegetais.
É exemplo de fibra alimentar
~3000 unidades de glicose (β1→4)
Não apresenta valor nutritivo para o homem. Tem função fisiológica.
Hidrólise: celulase
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QUITINA:
Faz parte do exoesqueleto de lagostas, caranguejos e insetos.
Formado por unidades de um açúcar modificado o N-acetilglicosamina (β1→4)
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HETEROPOLISSACARÍDEOS
HEPARINA
Unidades alternadas de ácido glicurônico sulfatado no C2 e glicosamina sulfatada.
Propriedades anticoagulantes porque potencializa a ação dos fatores anticoagulantes fisiológicos.
Está presente na forma de proteoglicanos de granúlos citoplasmáticos.
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ÁCIDO HIALURÔNICO
Unidades alternadas de ácido glicurônico e N-acetil-glicosamina (β1→ 3 e β1→4) alternadas.
Cadeia linear.
Função estrutural, presente na matriz extracelular de tecido conectivo. Responsável pela viscosidade e lubrificação das juntas.
Presente na estrutura de proteoglicanos
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