Carboidrases: Enzimas que Hidrolisam Ligações de Monossacarídeos

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Resumo para prova de Bioquímica de alimentos II
Carboidrases – são as enzimas que hidrolisam as ligações entre monossacarídeos sendo capazes de catalisar a reação inversa da hidrólise e reações de transglicolisação. São específicas com relação ao tipo de monossacarídio envolvido na ligação, a posição da ligação do resíduo, a configuração (α ou β)e a massa molecular do substrato.
Posição da ligação – a posição da ligação do resíduo determina a habilidade ,ou não, de uma dada enzima de hidrolisar a ligação.
Configurações do substrato – o carbono 1 de monossacarídeos pode apresentar-se nas configurações α ou β. Dependendo da configuração, serão estabelecidas diferentes ligações glicosídicas para as quais as carboidrases são altamente específicas.
Tamanho da molécula do substrato – algumas carboidrases apresentam alta atividade sobre substratos poliméricos. A medida que a massa molecular do substrato é reduzida, diminui a atividade dessas enzimas sobre eles. Certas enzimas apresentam atividade apenas sobre pequenos oligossacarídio, não sendo capazes de hidrolisar moléculas idênticas, porém de maior massa molecular. 
Modo de ação : 
Exoenzimas – atacam seus substratos de forma ordenada , a partir da extremidade ( em geral, a extremidade não redutora ) . sua atividade pode ser relacionada com a rápida liberação de açúcares redutores e pequena perda de viscosidade .
Endoenzimas – atacam seus substratos de forma aleatória, no interior do polímero. Sua atividade pode ser relacionada com a rápida perda de viscosidade da solução e lenta liberação de açúcares redutores.
Amilases – são as carboidrases capazes de hidrolisar ligações glicosídicas α-1,,4 e/ou α-1,6 presentes no amido (amilose e amilopectina ) e glicogênio e sacarídeos derivados.
Substrato das amilases : Amido – é um polissacarídio constituído de centenas ou milhares de unidades de glicose. As duas frações que o constituem: amilose – polímero linear, formado por unidades de glicose ligadas entre si por ligações α-1,,4. A amilopectina – é um polímero ramificado formado por cadeias de glicose unidas entre si por ligações α-1,,6.
Glicogênio – polímero de glicoses produzido por animais semelhante à amilopectina, porém, mais ramificada ( maior número de ligações α-1,,6).
α-amilases são produzidas por animais, vegetais e microrganismos. São endoenzimas que hidrolisam ligações α-1,4, existentes na amilose e na amilopectina de forma aleatória, no interior do polímero. Ação dessas enzimas sobre o amido é rápida, gerando dextrinas ou maltodextrinas ( oligossacarídios de diferentes pesos moleculares). Em maiores tempos de reação, α-amilases são capazes de produzir glicose e maltose a partir de amilose e uma série de oligossacarídios contendo as ligações α-1,6 glicosídicas, conhecidos como dextrina α-limite, a partir de amilopectina.
Na presença de íons cálcio as α-amilases aumentam sua estabilidade, reduzindo a desnaturação e garantindo maior vida útil.
α-amilases de mamíferos têm pH ótimo na neutralidade (de 6,0 a 7,0); α-amilases de cereais têm pH ótimo em meio ácido ( em torno de 5,0); α-amilases microbianas apresentam pH ótimo extremamente variável.
α-amilases aminais e vegetais apresentam temperatura ótima em torno de 40°C. Já α-amilases microbianas acima de 70°C.
β-amilases – são exoenzimas que hidrolisam exclusivamente ligações glicosídicas α-1,4 do amido, a partir da extremidade não-redutora, liberando unidades de maltose, com inversão da configuração do C1 de α para β. O resultado da hidrólise de amilose por β-amilases é cerca de 90% de maltose e 10% de glicose e maltotriose. Sobre amilopectina, β- amilases realizam hidrólise incompleta, gerando 50 a 60 % de maltose e o restante corresponde a oligossacarídios de alta massa molecular que contêm todas as ligações α-1,6 do polímero ( dextrinas β- limite).
β-amilases vegetais apresentam pH ótimo em torno de 5,0 a 6,0, e temperatura ótima em 30 °C.
Glicoamilase – são exoenzimas que removem unidades de glicose e hidrolisam ligações α-1,4, α-1,6 e α-1,3, tendo mais afinidade por ligações α-1,4. Teoricamente, são capazes de converter completamente amido em glicose. Entretanto, na ausência de α-amilases, a conversão nunca é completa, motivo pelo qual as duas são usadas em conjunto. As glicoamilases podem sintetizar isomaltoses ( dissacarídio composto por duas unidades de glicose lgadas por ligações α-1,6), o que leva a perdas no rendimento final em glicose.
Emzimas desramificantes – são enzimas que apresentam maior afinidade pela ligação α-1,6 do que pela ligação α-1,4.
Isoamilase – ação restrita a dextrinas de tamanho médio.
Pectinases são enzimas capazes de reconhecer ligações glicosídicas do tipo α-1,4, entre unidades de ácido galacturônicos ou seu derivado metoxilado.
Substrato das pectinases : substâncias pécticas – carboidratos componentes da parede celular e da lamela média de vegetais. Essas substâncias podem ser : protopectina, pectina, ácido pectínico e pectato.
Em frutos verdes, a substância péctica predominante é chamada de protopectina ( insolúvel em água e responsável pela textura firme dos frutos verdes) e consiste em cadeias de ácidos galacturônicos metoxilados ligadas entre si por ínos metálicos divalentes ( cálcio e magnésio )por cadeias de outros carboidratos ( arabinose, galactose, ramnose e xilose), por ácido fosfórico além de pontes de hidrogênio. Ao longo da maturação, as protopectinases hidrolisam a protopectina, gerando pectinas e contribuindo para o amolecimento do fruto.
Em frutos maduros , a maior parte das substâncias péctinas consiste na chamada pectina linear, composta por ácidos galacturônicos e por seus derivados metoxilados, ligados entre si por ligações glicosídicas do tipo α-1,4.
Pectina – substâncias pécticas capazes de formar géis em meio ácido e na presença de açúcar. Contêm 75% ou mais de ácidos galacturônicos metoxilados.
Ácido pectínico - são cadeias de ácidos galacturônicos que contém uma proporção insignificante de metoxilação.
Pectato - são cadeias de ácidos galacturônicos totalmente livres de metoxilas e pouco solúveis em água.
Enzimas desmetoxilantes : pectina – metil- esterases são hidrolases que quebram a ligação éster, desmetoxilando ácidos galacturônicos esterificados com metanol . o resultado de sua ação são pectinas com baixo teor de metoxilação ou pectato, além de metanol.
Pectina-metil-esterase de origem vegetal atacam a extremidade não – redutora da cadeia de polissacarídio (exo) ou regiões próximas a grupos carboxílicos livres ( endo).
Emzimas despolimerizantes (poligalacturonase, pectatoliases e pectinaliases) quebram as ligações glicosídicas α-1,4, entre as unidades constituintes das substâncias péctinas, podendo agir como hidrolases ou como liases, liberando ácido galacturônco (exo) ou oligossacarídios (endo).
 Celulases e hemicelulases .
Substrato das celulases – é um polímero formado por inúmeras unidades de glicose, ligadas entre si por ligações glicosídicas β-1,4. É polímero mais abundante do planeta. Nas paredes celulares ela se liga às substâncias pécticas por polímeros de xilose e glicose ( xilanas e xiloglicanas) chamadas de hemicelulose.
Celulases são carboidrases capazes de hidrolisar as ligações glicosídicas β-1,4 entre unidades de glicose. 
Tipos de celulase :
Endo - β-1,4- D- glicanases quebram a celulose de forma desordenada no meio da molécula, liberando oligossacarídios β-1,4.
Exo - β-1,4 – D- glicanases quebram a celulose a partir da extremidade, liberando glicose e celobiose.
β-glicosidases – quebram a celobiose, liberando glicose. Atuam tbm como exoenzimas sobre oligossacarídios β-1,4.
Hemicelulases são um grupo de enzimas capazes de hidrolisar os polissacarídios classificados como hemicelulose. Entre elas as mais importantes são xilanases ( hidrolisam ligações do tipo β-1,4, entre unidades de xilose), as arabanases e as β-glicanases.
Referência : KOBLITZ, M. G. B. Bioquímica de alimentos : teoria e aplicações Práticas. Teresina: Guanabara Koogan, 2008.