Carboidratos- bioquimica

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Carboidratos
Bioquímica
Prof. Amintas Lira
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Carboidratos
São os Açúcares Simples (Monossacarídeos) e seus polímeros, os oligossacarídeos e os polissacarídeos;
Também conhecidos como glicídios ou sacarídeos;
Antigamente conhecidos como hidratos de carbono;
Geralmente apresentam a formula esquemática Cn(H2O)n ;
 Ex.: Glicose (C6H12O6)
C:H:O
1:2:1
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Carboidratos
Podem conter também outros átomos como N, S, P.
São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas ou substâncias que por hidrólise liberam um desses dois compostos;
 
poli = vários
Idroxi = hidroxila (OH)
Aldeído
Idroxi = hidroxila (OH)
poli = vários
Cetona
A carbonila (C=O) se encontra na extremidade da cadeia
A carbonila (C=O) se encontra em qualquer posição que não na extremidade da cadeia
Aldose
Cetose
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Classificação dos Carboidratos
São classificados em três classes, de acordo com o número de unidades de poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas:
 
 - Monossacarídeos (carboidratos formados por uma única unidade);
 Ex.: glicose, galactose, frutose.
 
 - Oligossacarídeos (pequenas cadeias de até dez monossacarídeos ligados entre si por ligações covalentes);
 Ex.: sacarose, maltose, lactose.
 - Polissacarídeos (Longas cadeia contendo até centenas ou milhares de monossacarídeos ligados entre si por ligações covalentes).
 Ex.: Amido, Glicogênio
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Monossacarídeos
São sólidos cristalinos, incolores, solúveis em água, não hidrolisáveis e muitos deles apresentam sabor adocicado;
São também conhecidos por oses;
São classificados em poliidroxialdeídos (aldoses) ou poliidroxicetonas (cetoses);
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Monossacarídeos
Também são classificados quanto ao número de carbonos:
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Monossacarídeos
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Estrutura tridimensional ou Estereoquímica
Possui um carbono assimétrico (centro quiral).
São moléculas “quirais” (do grego cheir “mão”).
 
Carbono com quatro substituintes diferentes.
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Estrutura tridimensional ou Estereoquímica
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Estrutura tridimensional ou Estereoquímica
Móleculas que possuem C quirais são opticamente ativos interagem com a luz polarizada, girando o plano da luz para esquerda (levógiros) ou para a direita (dextrógiros).
Essa propriedade foi inicialmente descoberta para ácidos orgânicos e açúcares, com vários C quirais (Emil Fischer - 1891). 
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Estrutura tridimensional ou Estereoquímica
Levógiro 
(do latim laevus, esquerda):
giro da luz para esquerda 
indicado por ( - )
Dextrógiro
(do latim dexter, direita): 
 giro da luz para direita indicado por ( + )
 
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Estrutura tridimensional ou Estereoquímica - Isômeros
Compostos distintos que apresentam mesma fórmula molecular, mas estruturas diferentes.
 Ex.: Glicose (C6H12O6) e Galactose (C6H12O6); D-Glicose (C6H12O6) e L-Glicose (C6H12O6).
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Estrutura tridimensional ou Estereoquímica – Tipos de Isômeros
Enantiômeros ou isômeros óticos:
 Tipo especial de isômeria observada em pares.
 Ex.: 
Exceção:
Os D-carboidratos são predominantes na natureza
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Estrutura tridimensional ou Estereoquímica – Tipos de Isômeros
Enantiomeros ou isômero ótico: D- Aldoses
 
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Estrutura tridimensional ou Estereoquímica – Tipos de Isômeros
Enantiomeros ou isômero ótico: D- Cetoses
 
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Estrutura tridimensional ou Estereoquímica – Tipos de Isômeros
Epímeros:
 Diferem na sua configuração ao redor de apenas um determinado átomo de carbono.
 Ex.: Glicose (C6H12O6), Galactose (C6H12O6), Manose (C6H12O6).
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Estrutura Cíclica dos Monossacarídeos
Carboidratos com 5 ou + átomos de carbono ocorrem, predominantemente (~99%), na forma cíclica;
Para que essa configuração ocorra o grupo aldeído ou cetona, reage com um grupo álcool da mesma molécula, tornando o carbono carbonílico assimétrico
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Estrutura Cíclica dos Monossacarídeos
Anômeros: monossacarídeos cíclicos que diferem entre si apenas na configuração ao redor do C que pertencia ao grupo carbonila (carbono anomérico).
 As enzimas são capazes de distinguir anômeros:
 Ex.: α-D-glicopiranose ► glicogênio;
 β-D-glicopiranose ► celulose
 
Projeção de Fischer
Projeção de Haworth
Interconversão (mutarrotação)
Piranoses = Semelhante a pirano
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Estrutura Cíclica dos Monossacarídeos
Cetose como a frutose apresentam estruturas cíclicas conhecidas por furanoses;
 Ex.: β-D-frutofuranose
 
 Furanoses = semelhante ao furano.
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Derivados dos Monossacarídeos
Os grupos funcionais dos monossacarídeos como a hidroxila (OH) e a carbonila (C=O) podem sofrer reações, produzindo derivados como ésteres fosfóricos, monossacarídeos ácidos (urônicos e aldônicos), desoxi-açúcares e açúcares aminados;
Ésteres fosfóricos são obtidos por fosforilação
(adição de fosfato) a OH dos monossacarídeos como glicose e frutose.
Ácidos aldônicos são os derivados de de aldoses, nos quais o grupo aldeído de C-1 foi convertido em um ácido carboxílico (COOH). Os ácidos aldônicos são nomeados por adição do sufixo “ônico” à raiz do nome da aldose;
Ácidos urônicos apresentam um grupo COOH em vez de um álcool (-OH) no último carbono. Os ácidos urônicos são nomeados
por adição do sufixo “urônico” à raiz do nome da aldose
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Derivados dos Monossacarídeos
Os grupos funcionais dos monossacarídeos como a hidroxila (OH) e a carbonila (C=O) podem sofrer reações, produzindo derivados como ésteres fosfóricos, monossacarídeos ácidos (urônicos e aldônicos), desoxi-açúcares e açúcares aminados;
Desoxi-açúcares são monossacarídeos derivados, nos quais um grupo de OH é substituído por um hidrogênio (H). O desoxi-açúcar de maior importância biológica é a β-D-2-desoxirribose, componente dos nucleotídeos do DNA
Amino açúcares são obtidos por substituição de um ou mais grupo de OH do monossacarídeo por um grupo amino (NH2). Esse grupo amino é freqüentemente acetilado (ou seja, o grupo acetil-CH3CO, se liga ao NH2), como ocorre nos glicosaminoglicanos. Os monossacarídeos N-acetilglicosamina e N-acetilgalactosamina são os mais comuns
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Oligossacarídeos
Ligação glicosídica
Ligação covalente que liga monossacarídeos formando polímeros, os oligossacarídeos e os polissacarídeos;
São denominadas conforme o “n°” dos C que estabelecem conexão e também conforme a configuração do anômero;
 
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Oligossacarídeos
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Polissacarídeos
Também conhecidos por glicanos são os carboidratos mais 
 comuns na natureza;
São cadeias constituídos por centenas ou milhares de monossacarídeos;
São classificados em:
 - Homopolissacarídeo: contêm um único tipo de monossacarídeo;
 Ex.: Amido, glicogênio e celulose
 - Heteropolissacarídeo: contém dois ou mais tipos de monossacarídeos;
 Ex.: Ácido hialurônico e peptidioglicano
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Polissacarídeos
 Amido:
Contém dois tipos de polímeros de glicose;
Cadeias longas não ramificadas, de unidades D-glicose unidas por ligações (α1→4)
Cadeias longas e ramificado e não solúvel em água, contendo resíduos de glicose unidos por ligação (α1→4) e nos pontos em que há ramificação, os residuos de glicose são unidos por ligação (α1→6).
As ligações (α1→4) são dobráveis, o que permite que a molécula do amido se dobre sobre si mesma, facilitando o enovelamento desse polímero na célula, formando grânulos densos.
A ligação (α1→4) é hidrolisada pela enzima α-amilase, liberando glicose 
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Polissacarídeos
 Glicogênio:
Polímero de subunidades de glicose mais ramificado (~1 ramificação a cada 8 ou 12 subunidades) é mais compacto que o amido;
É insolúvel em água e possui as subunidas de glicose unidas por ligações (α1→4) e as ramificações por ligações (α1→6);
É encontrado no fígado (7% da massa úmida) e músculo esquelético.
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Polissacarídeos
 Celulose:
Substância fibrosa, resistente
e insolúvel em água, é encontrada na parede celular do vegetais, principalmente na parte lenhosa (tronco, galho);
É a maior parte da madeira e principalmente do algodão;
Polímero com 10 mil ou mais subunidades de D-glicose não ramificado com ligações (β1→4);
É quebrada pela enzima celulase, produzida por alguns microorganismos.
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Principais funções biológicas dos Carboidratos
Principais combustíveis para a produção de energia em plantas e animais;
 Ex.: Glicose.
Reserva de energia;
 Ex.: Amido (vegetais) e Glicogênio (animais).
Componentes estruturais, dão forma e sustentação;
 Ex.: Celulose (parede celular de vegetais),
 Peptidoglicano (parede celular bacteriana),
 Quitina (exoesqueleto de artrópodes)
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Principais funções biológicas dos Carboidratos
Comunicação celular (Adesão e reconhecimento) 
 Ex: Carboidratos do glicocálix.
Defesa;
 Ex.: glicídios constituintes das glicoproteínas/ anticorpos.
Componentes dos nucleotídeos;
 Ex.: Ribose e Desoxirribose.
Regulação do metabolismo das proteínas e lipídios;
(...).
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