Aula 4 carboidratos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE (FURG) 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS (ICB) 
Aula nº 4 
 
Docente: Dra. Juliane Ventura Lima 
Química e metabolismo 
de carboidratos 
 
BIOQUÍMICA 
Curso-Enfermagem 
Tópicos a serem abordados na aula de hoje 
 Química de carboidratos 
 
 Via glicolítica 
 
 Regulação da via glicolítica 
Monossacarídeos: Estrutura 
Aldotriose 
São compostos incolores, sólidos cristalinos, solúveis em água. São os carboidratos 
mais simples e quimicamente podem ser um poliidroxialdeído (aldose) ou 
poliidroxicetona (cetose). 
Cetotriose 
Açúcares de 6 carbonos são os mais abundantes na natureza; porém dois açúcares de 5 
carbono são de extrema importância nas estruturas do DNA e RNA. Os açucares são 
classificados conforme o nº de átomos de carbono 
Quando o grupo 
carbonila 
está na extremidade → 
ALDOSE 
Grupo carbonila em 
qualquer outra 
posição→ CETOSE 
Monossacarídeos: Estrutura 
D-Glicose 
(Aldose) 
D-Frutose 
(Cetose) 
Comparação das estruturas da L-glicose e D-glicose 
Observe que na forma de cadeia aberta 
um dos átomos de carbono está ligado a 
um átomo de oxigênio para formar um 
grupo carbonila; enquanto cada um dos 
outros átomos de carbono têm um 
grupo hidroxila (OH) 
Muitos carboidratos, mas NÃO 
TODOS possuem fórmula empírica 
(CH2O)n; outros também contém 
nitrogênio, fósforo ou enxofre 
Estruturas Cíclicas 
Em soluções aquosas os açucares com mais de 4 carbonos predominam em 
estrutura cíclica. A ciclização acontece como resultado da interação de grupos 
funcionais em carbonos distantes. 
No caso das CETOSES há uma interação entre o carbono 2 e o carbono 5 a 
estrutura deste anel de 5 elementos é chamado de FURANOSE devido a 
semelhança com o furano. 
Neste caso, a interação acontece entre o carbono 1 e o carbono 5 formando um 
anel de 6 elementos é chamado de PIRANOSE devido a semelhança com o 
pirano. 
Em ambos os casos o carbono 
carbonílico torna-se um novo centro 
quiral, chamado carbono anomérico. 
Estruturas Cíclicas 
Furano Pirano 
Observe a estrutura semelhante... 
Como os monossacarídeos se ligam para formar 
açucares maiores? 
Pelas ligações glicosídicas 
Quando o carbono anomérico de um açúcar se 
liga a um grupo hidroxila de um outro açúcar 
A notação para a ligação entre 2 açúcares especifica qual a forma anomérica e 
quais carbonos estão envolvidos nas ligações glicosídicas. As notações para 
ligações entre moléculas de glicose podem ser:  (14) e  (16). 
Importância das ligações glicosídicas 
Quando açúcares maiores são formados, como oligossacarídeos e polissacarídeos 
a natureza química destes açúcares dependem de quais monossacarídeos e que 
tipo de ligações glicosídicas foram formadas. 
Ligações glicosídicas na cadeia linear 
  (14) 
Ligações glicosídicas na cadeia linear 
  (14) e nos pontos de ramificação  (16) 
Oligossacarídeos 
Ocorrem frequentemente 
como Dissacarídeos 
Sacarose 
Lactose 
Maltose 
2 monossacarídeos 
Ligações glicosídicas 
O C-1 da glicose está ligado ao C-2 da frutose 
a ligação glicosídica tem a notação  , (1 2) 
perceba que os 2 carbonos anoméricos estão 
envolvidos nesta ligação. 
Sacarose 
Oligossacarídeos 
Lactose: dissacarídeo constituído de 
-D-galactose e D-glicose 
INTOLERÂNCIA À LACTOSE 
Em adultos, a deficiência da enzima 
Lactase nas vilosidades intestinais 
causa o acúmulo da lactose ao se 
ingerir um produto a base de leite 
 A lactase é a responsável pela 
degradação da lactose em glicose e 
galactose, assim a glicose e a galactose 
podem ser absorvidas pela corrente 
sanguínea a partir das vilosidades 
Sem a lactase, a lactose acumulada no 
intestino pode sofrer a ação da lactase das 
bactérias intestinais, produzindo gás 
hidrogênio, dióxido de carbono e ácidos 
orgânicos. Estes produtos de reação 
bacteriana podem levar à problemas 
digestivos como a diarréia da mesma 
forma que a lactose acumulada. 
Os monossacarídios e alguns dissacarídios são agentes redutores 
Podem ser oxidados por agentes 
oxidantes com os íons cúprico ou 
férrico (aula prática) 
O carbono do grupo carbonila 
é oxidado a ácido carboxílico 
Açucares redutores: útil em análise de laboratório 
Sacarose: açúcar não-redutor Frutose: açúcar redutor 
Polissacarídeos 
Glicogênio 
Molécula de armazenamento de carboidratos em animais 
Ramificações com ligações  (1  6) e ao longo 
da cadeia ligações  (1  4) . 
Glicogênio 
Enzimas degradam o glicogênio e removem 
moléculas de glicose (atuam tanto 
na cadeia linear como nas ramificações) 
Local de ação 
da enzima 
As -amilases (enzimas da saliva e das secreções pancreáticas) hidrolisam o 
glicogênio e o amido ingeridos na dieta rompendo as ligações glicosídicas (1→4) 
consequentemente liberando a glicose 
Glicoconjugados 
GLICOPROTEÍNAS: está relacionado à resposta imune, por exemplo, 
anticorpos que se ligam à antígenos (substâncias estranhas ao organismo). 
Atuam como determinante antigênicos, as porções de uma molécula antigênica 
que os anticorpos reconhecem e se ligam 
GLICOLIPÍDEOS: são lipídeos de 
membrana nos quais os grupos-cabeça 
hidrofílico são oligossacarídeos que 
como nas glicoproteínas, agem como 
sítios específicos para o reconhecimento 
pelas proteínas que se ligam a 
carboidratos. Também são componentes 
de membrana. 
Consistem de um carboidrato ligado covalentemente a uma proteína (glicoproteína) 
ou lipídeo (glicolipídeo) formando uma molécula biologicamente ativa 
Tópicos a serem abordados na aula de hoje 
 Química de carboidratos 
 
 Via glicolítica 
 
 Regulação da via glicolítica 
Glicólise: uma visão geral 
Possui um papel chave na maneira como os organismos extraem energia dos nutrientes 
Glicose 
Frutose-1,6-
bifosfato 
 2 Piruvato 
Glicólise anaeróbica 
2 Lactato 
Oxidação aeróbica 
Fermentação alcoólica 
anaeróbica 
2 CO2 + 2 etanol 
Ciclo de 
Krebs 
Fosforilação oxidativa 
6 CO2 + 6 H2O 
2 ADP + 2Pi 
2 ATP 
2 NAD+ 
2 NADH 
2 NADH 
2 NAD+ 
2 NADH 
2 NAD+ 
2 NADH 
2 NAD+ 
6 O2 
O piruvato formado pode ter muitos destinos 
 
Primeira fase da via glicolítica: fase de investimento 
de ATP 
Fase preparatória para a transferência de elétrons e para a fosforilação do ADP 
1º Fase: Glicose →→→ Gliceraldeído-3-fosfato 
Conversão da glicose a gliceraldeído-3-fosfato 
1º passo: Fosforilação da glicose a glicose-6-fosfato 
Glicose Glicose-6-fosfato 
Ponto de controle 
da via 
G= - 4,0Kcal/mol 
+ ADP 
Mg2+ 
A atividade da 
hexoquinase é inibida 
pela glicose-6-fosfato 
2º passo: Isomerização gerando frutose-6-fosfato 
Glicose-6-fosfato Frutose-6-fosfato 
G= + 0,4 Kcal/mol 
Redução do C-1 a um 
grupo OH e oxidação 
em C-2. Aldose→ 
Cetose 
3º passo: Fosforilação da frutose-6-fosfato 
Conversão da glicose a gliceraldeído-3-fosfato 
Reação chave na Glicólise 
Comprometimento com a via 
Principal local de regulação da 
Glicólise (o ATP é um regulador da 
atividade da fosfofrutoquinase) 
4º passo: Quebra de frutose-1,6-bisfosfato em 2 fragmentos de 3 átomos de 
carbono 
G= - 3,3 Kcal/mol 
Frutose 1,6 bisfosfato Gliceraldeído-3-fosfato 
Diidroacetona fosfato 
G= + 5,7 Kcal/mol 
Neste estágio não há mais volta.... 
Frutose-1,6 bisfosfato Frutose-6-fosfato 
Conversão da glicose a gliceraldeído-3-fosfato 
5º passo: Conversão da Diihidroxicetona fosfato à gliceraldeído-3- fosfatoDiidroxiacetona fosfato Gliceraldeído-3-fosfato 
Triose fosfato isomerase 
Formação da segunda molécula de G3P 
Até aqui, a molécula de glicose que continha 6 carbonos, foi convertida 
em duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato (G3P)→ final da 1º fase. 
G= + 1,8 Kcal/mol 
 
 
 
 
 
 
 
Segunda fase da via glicolítica 
Fase de pagamento do ATP investido na primeira etapa 
2º Fase: Gliceraldeído-3-fosfato →→→→→ piruvato 
Conversão do gliceraldeído-3-fosfato a piruvato 
6º passo: Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato a 1,3 bisfosfoglicerato 
1º Reação de oxidação 
2º Fosforilação 
7º passo: Produção de ATP pela fosforilação de ADP 
Geração de 2 moléculas de ATP= até aqui ganho líquido 0. 
Gliceraldeído-3-fosfato 1,3 bisfosfoglicerato 
Gliceraldeído-3-
fosfato desidrogenase 
G= + 3,0 Kcal/mol 
1,3 bisfosfoglicerato 3 fosfoglicerato 
 Fosfoglicerato quinase 
G= - 9,0 Kcal/mol 
+ NADH 
1º coenzima 
reduzida 
A produção de ATP requer iniciadores de alta energia como o 1,3 bisfosfoglicerato 
Conversão do gliceraldeído-3-fosfato a piruvato 
8º passo: Mudança de posição do grupo fosfato 
9º passo: Reação de desidratação 
3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato 
Fosfoglicomutase 
G= + 2,1 Kcal/mol 
2- fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato 
Enolase 
 
 
G= - 0,8 Kcal/mol 
Preparando o esqueleto carbonado para as reações a seguir 
Durante o curso da reação a 
água se liga ao Mg2+. Isso 
mostra a importância dos 
cofatores na atividade de 
algumas enzimas 
10º passo: Transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP 
Conversão do gliceraldeído-3-fosfato a piruvato 
Piruvato quinase 
G= - 15,0 Kcal/mol 
 Devido a produção de ATP a energia liberada pela glicólise pode ser 
utilizada pelo organismo em outras vias ou reações que necessitam de 
energia 
 
 Se não houvesse a produção de ATP esta energia seria perdida pelo 
organismo sob a forma de calor. 
Composto de 
“alta energia” 
A piruvato 
quinase é 
controlada 
pelos níveis de 
ATP 
Reações anaeróbicas do piruvato 
Conversão do lactato a piruvato no músculo 
Piruvato Lactato 
O lactato é o final da linha do 
metabolismo, porém pode ser reciclado 
para formar uma nova glicose num 
processo que veremos mais adiante 
(gliconeogênese). 
A lactato desidrogenase pode 
ser utilizada no diagnóstico de 
doenças do coração como o 
infarto do miocárdio 
O excesso de 
lactato no 
músculo pode 
causar cãimbra 
Tópicos a serem abordados na aula de hoje 
 Química de carboidratos 
 
 Via glicolítica 
 
 Regulação da via glicolítica 
Pontos de controle da via glicolítica 
X 
X 
X 
(Inibida pela G6P) 
(Inibida pelo ATP) 
(Inibida pelo ATP) 
São de extrema importância uma vez que estas vias precisam ser “desligadas” 
quando não houver necessidade imediata de seus produtos.