BIOQUÍMICA DOS CARBOIDRATOS

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BIOQUÍMICA DOS CARBOIDRATOS
Carboidratos
Definição:
Carboidratos são poliidroxidaldeídos ou poliidroxiacetonas
 ou
substâncias que por hidrólise fornecem esses compostos
Carboidratos
Estrutura:
Fórmula geral: (CH2O)n, n ³ 3; podem conter N, P, S
- Maior parte de matéria orgânica terrestre
- Imensa variedade de estrutura
Funções: 
armazenam, fonte e intermediários de energia
estrutura de ácidos nucléicos
estrutura de paredes celulares
interações célula-célula (ligados a proteínas/lipídeos)
Os carboidratos (ou hidratos de carbono) são poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias que, hidrolisadas, originam estes compostos. Apresentam, em geral, a fórmula empírica (CH2O)n, da qual deriva a sua nomenclatura, que, todavia, é inadequada: muitos carboidratos não apresentam essa fórmula geral (como a glicosamina e outros carboidratos que contêm grupos amino) e existem compostos com essa fórmula que não são carboidratos (ácido lático, por exemplo). Carboidratos com sabor doce, como sacarose, glicose e frutose, comuns na alimentação humana, são chamados açúcares.
BIOQUÍMICA DOS CARBOIDRATOS
fórmula geral
CnH2nOn
Monossacarídeo
não podem ser hidrolizados
em compostos mais simples
Nº C
triose
pentose
hexose
tetrose
2 famílias
Aldose (ex:glicose, galactose)
Cetose
(ex: frutose)
Dissacarídeos
fórmula geral 
Cn(H2O)n-1 
iguais ou diferentes 2 monossacarídeos
hidrólise
Dissacarídios são os carboidratos que quando hidrolisados produzem duas moléculas de monossacarídios. Ex. Maltose (glicose+glicose),
sacarose (glicose+frutose).
Dissacarídeos
Dissacarídeos
Ligação Glicosídica (maltose)
DISSACARÍDEO
COMPOSIÇÃO
FONTE
Maltose
Glicose + Glicose
Cereais
Sacarose
Glicose + Frutose
Cana-de-açúcar
Lactose
Glicose + Galactose
Leite
Oligossacarídeos
Oligossacarídios são carboidratos formados por um pequeno número de monossacarídios unidos por ligações glicosídicas. Estas ligações são, teoricamente, formadas entre duas hidroxilas de duas moléculas de monossacarídios, pela exclusão de uma molécula de água.
Oligossacarídeos
Entre os oligossacarídios, os mais comuns são os dissacarídios, que incluem a sacarose — formada por glicose e frutose, unidas por ligação α-1,2 — e a lactose, constituída de glicose e galactose, unidas por ligação β-1,4 
Polissacarídeos
 fórmula geral 
 (C6H10O5)n
iguais ou diferentes +6 monossacarídeos
Polissacarídios são polímeros constituídos de centenas ou milhares de resíduos de monossacarídios, mais comumente a glicose. Podem formar cadeias lineares, como na celulose, ou cadeias ramificadas, como no amido e no glicogênio. Na celulose, as unidades de glicose são unidas por ligações glicosídicas entre os carbonos 1 (com configuração β) e 4: ligações β-1,4. O amido e o glicogênio contêm cadeias similares, com grau de ramificação maior no glicogênio. A organização supramolecular das cadeias para formar grânulos é, todavia, totalmente diferente nos dois polissacarídios.
Polissacarídios
POLISSACARÍDEO
FUNÇÃO E FONTE
Glicogênio
Açúcar de reserva energética de animais e fungos
Amido
Açúcar de reserva energética de vegetais e algas
Celulose
Função estrutural. Compõe a parede celular das células vegetais e algas
Quitina
Função estrutural. Compõe a parede celular de fungos e o exoesqueleto de artrópodes
Ácido hialurônico
Função estrutural. Cimento celular em células animais
POLISSACARÍDEOS:
amido
glicogênio
fibras
O glicogênio, o polissacarídeo de reserva dos animais, está presente em todas as células, mas é mais abundante no mús- culo esquelético e no fígado, onde ocorre como grânulos citoplasmáticos .
Na célula, o glicogênio é degradado para uso metabólico pela glicogênio-fosforilase, que quebra as ligações α(1→4) do glicogênio de forma sequencial da parte interna até as suas extremidades não redutoras, formando glicose-1-fosfato. A estrutura altamente ramificada do glicogênio, que tem muitas extremidades não redutoras, permite a rápida mobilização de glico- se em períodos de necessidade metabólica .
Glicogênio
Glicosaminoglicanos
Os espaços extracelulares, especialmente aqueles dos tecidos conectivos, como as cartilagens, os tendões, a pele e as paredes dos vasos sanguíneos, consistem em fibras de elastina e colágeno embebidas em uma matrizgelatinosa conhecida como matriz extracelular. A matriz extracelular é composta principalmente por glicosamino- glicanos (GAGs; alternativamente, mucopolissacarídeos), polissacarídeos não ramificados de resíduos alternados de ácido urônico e hexosamina.
As soluções de GAGs têm uma consistência gelatinosa e mucoide, resultante da sua alta viscosidase e elasticidade.
Ácido hialurônico
O ácido hialurônico (também chamado hialuronana) é um importante componente dos GAGs da matriz extracelular, do líquido sinovial (o fluido que lubrifica as articulações) e do humor vítreo dos olhos. Ele também ocorre nas cápsulas que circundam certas bactérias, em geral patogênicas. As molécu- las de ácido hialurônico são compostas por 250 a 25.000 unidades dissacarídicas ligadas por ligações α(1→4) que consistem em ácido D-glicurônico e N-acetil-D-glicosamina ligados por uma ligação α(1→3). Os comportamento viscoelástico torna as soluções de hialuronato excelentes absorventes de impacto biológico e lubrificantes. O ácido hialurônico e outros glicosaminoglicanos são degradados pela hialuronidase, que hidrolisa as ligações α (1→4). A hialuronidase está presente em uma variedade de tecidos animais, em bactérias (onde provavel- mente acelera sua invasão ao tecido animal) e em toxinas de insetos e serpentes.
 Outros glicosaminoglicanos:
Os outros componentes glicosaminoglicânicos da matriz ex- tracelular consistem em 50 a 1.000 unidades dissacarídicas sulfatadas, que ocorrem em proporções que são dependentes do tecido e da espécie. As estruturas mais abundantes dessas substâncias geralmente heterogêneas são : 
1- condroitina-4-sulfato (do grego: chondros, cartila- gem), um importante componente das cartilagens e outros. 
2- A condroitina-6-sulfato é sulfatada na posição C6 dos seus resíduos de N-acetil-D-galactosamina. Os dois sulfatos de condroitina ocorrem separadamente ou em misturas, de- pendendo do tecido.
3- O dermatan-sulfato (do grego: derma, pele), o qual é denominado dessa forma pela sua abundância na pele, diferencia-se da condroitina-4-sulfato somente pela inversão da configuração do C5 do resíduo α-D-glicuronato, formando α-L-iduronato. 
4- O queratan-sulfato (do grego: keras, chifre; não deve ser confundido com a proteína queratina) consiste principal- mente em resíduos alternados de D-galactose e N-acetil-D- glicosamina-6-sulfato ligados por ligações 􏰘(1 S 4) (e, por isso, não apresenta resíduos de ácido hialurônico). É um componente de cartilagem, osso, córnea, assim como cabelo, unhas e chifre. 
5- A heparina é um GAG sulfatado de forma variada que contém predominantemente resíduos de L-iduronato-2-sul- fato e N-sulfo-D-glicosamina-6-sulfato ligados por ligações 􏰁(1S4). Apresenta uma média de 2,5 resíduos de sulfato por unidade dissacarídica, o que a torna o polímero mais carre- gado negativamente nos tecidos dos mamíferos.
 Outros glicosaminoglicanos:
 Outros glicosaminoglicanos:
6- A heparina, diferentemente dos GAGs anteriores, não é um constituinte do tecido conectivo, mas ocorre quase que ex- clusivamente nos grânulos intracelulares dos mastócitos que revestem as paredes das artérias, especialmente no fígado, nos pulmões e na pele. Ela inibe a coagulação sanguínea, e sua liberação, decorrente de uma lesão, previne a formação indiscriminada de coágulos. Por isso, a heparina é amplamente
usada para inibir a formação de coágulos,por exemplo, em pacientes pós-cirúrgicos.
 
As glicoproteínas são constituintes importantes da membra- na plasmática. Os carboidratos são mediadores importantes de reconhecimento célula-célula e estão implicados em processos relacionados a esse reconhecimento, como a fertilização, a diferenciação celular, a agregação de células para formar os órgãos e a infecção de células por bactérias e vírus. 
Glicoproteínas
Os proteoglicanos vêm sendo implicados em uma gran- de variedade de processos celulares. Por exemplo, o fator de crescimento de fibroblastos (FGF, de fibroblast growth factor; fatores de crescimento são proteínas que induzem o crescimento e/ou a diferenciação de suas células-alvo específicas; liga-se à heparina ou às cadeias de heparan-sulfato dos proteoglicanos e somente liga seus receptores de superfície celular quando em complexo com esses glicosaminoglicanos. 
 
Proteoglicanos
Digestão dos carboidratos
A digestão do amido, a principal fonte de carboidrato na dieta humana, inicia na boca. A saliva contém α-amilase, a qual hidrolisa aleatoriamente todas as ligações glicosídicas α (1 → 4) do amido, exceto suas ligações mais externas e aquelas próximas às ramificações. Quando os alimentos que foram bem mastigados chegam ao estômago, onde a acidez inativa a α-amilase, o tamanho médio das cadeias de amido foi reduzido de milhares para menos que oito unidades de glicose. A digestão do amido continua no intestino delgado sob a influência da α-amilase pancreática, que é semelhante à enzima salivar. 
Digestão dos carboidratos
Esses oligossacarídeos são hidrolisados aos seus componentes monossacarídeos por enzimas específicas contidas na membrana ciliada da mucosa intestinal: uma α-glicosidase, que remove um resíduo de glicose por vez dos oligossacarídeos, uma α-dextrinase ou enzima desrami- ficadora, que hidrolisa ligações α (1→6) e α(1→4), a sacarase e, pelo menos em crianças, a lactase. Os monossacarídeos resultantes são absorvidos pelo intestino e transportados para a corrente sanguínea.
Todas as células utilizam Glicose para gerar ATP 
Glicólise
Oxidação da glicose em piruvato
Características da Glicólise
Ocorre no citosol das células;
Gera ATP;
Reduz o NAD para NADH;
Fase Aeróbica x Fase Anaeróbica
Glicose
(2) Piruvato
(2) Lactato
2ADP + Pi
2 ATP
2 NAD+
2 NADH + 2H+
O2
Sem ou pouco O2
Muitas células são parcialmente ou total mente dependentes de glicose.
120 gramas de glicose / dia = 480 Kcal
(2) Piruvato
(2) Lactato
Sem ou pouco O2
Lactato desidrogenase
Hemácias – só fazem glicólise anaeróbica – Não têm mitocôndria.
Demais tecidos – fazem glicólise aeróbica conforme a sua capacidade mitocondrial e disponibilidade de oxigênio.
Presença de Oxigênio 
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
Piruvato
Acetil Coa
Complexo Piruvato Desidrogenase
Tiamina (B1)
Ácido lipóico
FAD (B2 – Riboflavina)
COASH (vitamina B5 ou ácido pantotênico)
NAD (vitamina B3 ou nicotinamida)
CK
*
*
*
*
2 X
3 ATP
3 ATP
2 ATP
3 ATP
Glicose
Piruvato
Acetil CoA
CK
2 NADH
6 ATP
2 ATP
2 NADH
6 ATP
6 NADH
18 ATP
2 FADH2
4 ATP
2 GTP
2 ATP
Total 38 ATP
Gliconeogênese
“Glicos” = doce
“Neo” = novo
“Gênese” = origem
Gliconeogênese
O principal destino do lactato é a conversão a glicose pela GLICONEOGÊNESE
Jejum
Glucagon
Lactato produzido pelo músculo esquelético ( e outros tecidos) é captado pelo fígado e é convertido em glicose.
Obrigado,
Até a próxima aula!
Paulo