PC e Fibra ; Bioquimica de CHO

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Girafa
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Acácia
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GERENUK
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GERENUK
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 Ibex
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Camelo
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Alpaca 
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Lhama
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Vicunha
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Parede celular e Fibra
Marcelo T. Rodrigues
DZO/UFV
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Parede Celular
Estrutura rígida, permeável, típica de célula de plantas, tal como a celulose.
 Apresenta camadas com características semelhante à celulose,
 secretada pelo citoplasma.
 No inicio é fina e delicada mas modifica-se em extensão , espessura e natureza química à medida que se desenvolve e amadurece
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Parede Celular
Animais superiores não as têm,
O melhor termo seria PC de plantas,
Bactérias apresentam PC bem desenvolvida além da glicocalix (matriz glicoprotéica),
A PC em micróbios é diferente da PCP na sua bioquímica, na determinação analítica, 
PC bacteriana é solúvel em solução detergente enquanto que a maioria dos polissacarídeos da PCP não o são,
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Fibra
Definição é muito mais ampla. Não definida como estrutura biológica com funções especificas
 Conceitos são bastante variados podendo se adequar à área de conhecimento utilizado
Historicamente tem sido investigada com sendo a fração não digerível do alimento ingerido
 Associada ao baixo valor nutritivo dos alimentos
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Fibra
Apesar da afirmação inicial como sendo indigerível, foi demonstrado ser falso. Atualmente apresenta conceituação nutricional mais definida
Considerada até há 20 anos atrás como indigestivel para humanos e inerte nutricionalmente
Fibra bruta, Fibra dietética, Fibra em detergente acido, Fibra em detergente neutro, Lignina, Parede celular
Carboidratos estruturais, carboidratos não estruturais, carboidratos fibrosos, carboidratos não fibrosos, Carboidratos solúveis em detergente, Fibra solúvel em detergente são outros termos utilizados ao se discutir fibra
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Marcelo Teixeira Rodrigues
Departamento de Zootecnia
 UFV
Carboidratos
Lehninger: Principles of biochemistry
Uma Retrospectiva
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Os carboidratos
Biomoléculas mais abundantes sobre a Terra
Produção de energia nas células não fotossintéticas depende dos CHO´s
Polímeros de CHO´s servem como elementos estruturais e de proteção da PC de plantas e bactérias.
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Definição de Carboidratos
Aldeídos ou cetonas poliidroxilados, ou substâncias que através da hidrólise os produzam
Se o grupo carbonil estiver no final da cadeia carbônica – aldeído. Caso contrario, cetona.
A maioria das substâncias tem formula empírica sugerindo que sejam C hidratados na razão de 1:2:1 de C:H:O
Alguns CHO´s contêm N, P, S.
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As classes de carboidratos
Definidas em relação ao tamanho da molécula
Monossacarídeos : Única unidade de aldeído ou cetona poliidroxilada (3 a 7 átomos de C)
O monossacarídeo mais simples : Aldose (Gliceraldeido) e Cetose (Di-hidroxi acetona)
D-Glicose é o açúcar mais abundante na natureza com 6 unidades de carbono
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As classes de Carboidratos cont.
A bioquímica é tridimensional – Cristalografia de raios X e a NMR
Os átomos de Carbono aos quais os grupos hidroxilas estão ligados são frequentemente centros quirais e a presença de estereoisomerismo é comum entre os monossacarídeos 
Louis Pasteur - Trabalho com o ácido racêmico (racemus – Latim: uva)
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Uma das formas isoméricas apresentará atividade ótica
Isômeros óticos são denominados enantiômeros
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As classes de Carboidratos cont.
A adição do grupo OH a partir de uma mesma molécula irá produzir uma forma cíclica nos açucares de 5 a 6 carbonos para ser criado um novo centro quiral
Um novo centro quiral irá adicionar posterior complexidade estereoquímica.
Os monossacarídeos mais comuns ocorrem na forma cíclica
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D Glicose
cristalizada
de solução
aquosa
D Glicose
cristalizada
de solução
Piridina
O C1 é 
também 
um quiral
quando na
forma 
cíclica
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As classes de Carboidratos cont.
Monossacarídeos não tem côr, tem sabor adocicado,
São cristais solúveis em água mas insolúveis em solventes não polares (técnica para separação de mono e dissacarídeos de polissacarídeos - Beth Hall)
Todos os monossacarídeos tem C assimétrico, exceção para a DHA (cetose com 3 carbonos)
Os outros mono: Tetroses, Pentoses, Hexoses, Heptoses (aldoses e cetoses)
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As classes de Carboidratos cont.
Uma aldohexose, com 4 centros quirais, terá 24 estereoisomeros.
1) D – Alose; 2) D – Altrose;
3) D – Glicose; 4) D – Manose;
5) D – Gulose; 6) D – Idose;
7) D – Galactose; 7) D - Talose
Gli, Gal, Man, são chamados Epimeros por diferirem em somente 1 C quiral (C2,3,4)
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As classes de Carboidratos cont.
A maioria das hexoses encontradas nos organismos vivos são isômeros D
Alguns açucares ocorrem naturalmente na sua forma L, com a L- Arabinose (aldeido com 5 C) e alguns derivados de açucares componentes de glicoproteínas
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As classes de Carboidratos cont.
Oligossacarídeos: Pequenas cadeias de monossacarídeos unidas por ligações glicosídicas (formação de um acetal)
Monossacarídeos são agentes redutores
Dissacarídeos são os mais abundantes – sacarose
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As classes de Carboidratos cont.
As ligações glicosídicas se apresentam quando da reação entre OH de um açúcar com o C anomérico de outro açúcar
O carbono anomérico envolvido não atuará mais como carbono redutor 
A maioria dos oligossacarídeos com 3 ou mais unidades não ocorrem como entidades livres (não açucares ligados) - Glicoconjugados
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As classes de Carboidratos cont.
Maltose  D Glicose (1→4)  D Glicose é um agente redutor (Açucares hidrolizados pela parte não redutora)
Lactose  D Galactose (1→4)  D Glicose é um agente redutor
Sacarose  D Glicose (1→2)  D Frutose não é um agente redutor. Tem-se um aldeido e uma cetose com 6 C. Piranose e Furanose com os 2 carbonos anoméricos envolvidos na ligação glicosídica
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Polissacarídeos ou Glicanos?
Se diferenciam por apresentar:
Unidades recorrentes de monossacarídeos,
Comprimento da cadeia,
Tipo de ligações unindo as unidades,
Grau de ramificação.
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Glicanos ou Polissacarídeos Cont.
Homopolissacarideos – 1 única unidade monomérica: Celulose, quitina, amido, glicogênio
Cadeia lineares: Celulose, quitina
Cadeias ramificadas: Glicogênio, Amilopectina
Heteropolissacarídeos: Pectina e Hemicelulose
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Glicanos ou Polissacarídeos Cont.
A síntese de Glicanas é definida pela ação enzimática, que varia entre as moléculas
De maneira diferente às proteínas, os polissacarídeos não tem PM definido
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Amido
A amilose – Cadeias longas e não ramificadas D Glicose ( 1→4) com MW de milhares a 500.000
Amilopectina MW próximo de 1.000.000 e apresenta-se muito ramificada. Apresenta ligações ( 1→4) e ramificações a cada 24 a 30 residuos de glicose ( 1→6) 
Milho cultivado no Brasil e nos EUA diferem na concentração entre os dois tipos de polímeros
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Polímeros Constituintes da Parede Celular
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Carboidratos
Celulose
Hemicelulose
Pectina
Proteínas
Estruturais
Não Estruturais
Compostos Fenólicos
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Carboidratos
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Monossacarídeos da Parede Celular
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Polissacarídeos da Parede Celular
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Celulose
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Celulose
Apresenta cadeia linear. Homopolissacarideo estrutural, insolúvel em água e com 10.000 a 15.000 unidades de D- glicose
A maioria das madeiras é constituída principalmente por celulose. O algodão é praticamente celulose pura
Os resíduos de celulose apresentam configuração D Glicose ( 1→4) 
A unidade básica da celulose é a celobiose
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Celulose
Celobiose
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Outros polissacarídeos
Quitina, de maneira semelhante à Celulose é formada por ligações D- N-acetilglicosaminas ( 1→4)
Representa o exoesqueleto de caranguejo, camarão, lagosta, insetos. Também é um homoglicano.
Heteroglicanos formados por D- N-acetilglicosaminas ( 1→4) + D- N-acetilmuramic acid ( 1→4) (C3 e C6) constituem a parede celular de bactérias alem de peptídeos
Lisossomos encontrados nas lágrimas são capazes de hidrolizar os peptídeos glicanos
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Um segmento curto de quitina, um homopolimero de unidades
N- acetil – N- glicosamina em ligação β 1→4
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Heteroglicanos formados por D- N-acetilglicosaminas ( 1→4) + D- N-acetilmuramic acid ( 1→4) (C3 e C6) constituem a parede celular de bactérias alem de peptídeos
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Glucanos de Ligação Cruzada e Pectinas
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Hemicelulose e Pectinas
A Hemicelulose é representada por um grupo de homo e heteropolissacarídeos componentes da matriz da PC secundária de plantas
A hemicelulose está presente em grande quantidade nas plantas forrageiras tropicais e com concentração reduzida nas plantas leguminosas
Pectina participa da lamela média e da parede celular primária de plantas
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Função da Hemicelulose
Envolver as microfibrilas de celulose, mantendo-as unidas com uma rede
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Principais tipos de Hemiceluloses
Xiloglucanos
Gluconoarabinoxilanos
Glucanos de ligação mista
Mananas
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O
C
HO
OH
O
O
C
HO
HO
OH
O
(FucoGalacto)XiloGlucanos
Xilose
Glicose
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O
C
HO
OH
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O
C
HO
HO
OH
O
O
C
OH
HO
O
(FucoGalacto)XiloGlucanos
O
O
HO
O
HO
Glicose
Xilose
Galactose
Xilose
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O
C
HO
OH
O
O
C
HO
HO
OH
O
O
C
OH
HO
O
(FucoGalacto)XiloGlucanos
O
O
HO
O
HO
O
C
OH
O
HO
HO
Glicose
Xilose
Galactose
Xilose
Fucose
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O
C
HO
OH
O
O
C
HO
OH
O
O
C
OH
HO
O
O
C
HO
OH
O
O
C
OH
HO
O
(FucoGalacto)XiloGlucanos
O
C
OH
HO
O
O
O
HO
O
HO
O
C
OH
O
HO
HO
Glicose
Xilose
Xilose
Galactose
Fucose
Arabinose
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(Arabino)XiloGlucanos
Glicose
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O
C
HO
OH
O
O
C
HO
OH
O
O
C
OH
HO
O
O
C
HO
OH
O
O
C
OH
HO
O
O
O
HO
HO
O
C
OH
HO
O
(Arabino)XiloGlucanos
HO
HO
HO
HO
O
OH
HO
HO
C
O
O
O
HO
HO
O
OH
HO
HO
C
O
Xilose
Arabinose
Glicose
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(Arabino)XiloGlucanos
Xilose
Arabinose
Glicose
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GluconoArabinoXilanos
Xilose
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GluconoArabinoXilanos
O
O
OH
O
O
OH
HO
O
Xilose
Ác. Glucurônico
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GluconoArabinoXilanos
O
O
OH
O
O
OH
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O
O
O
OH
O
O
O
HO
O
O
O
OH
O
O
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O
O
O
HO
OH
C
OH
Xilose
Ác. Glucurônico
Arabinose
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GluconoArabinoXilanos
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OH
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O
O
OH
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O
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HO
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O
O
OH
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O
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O
HO
OH
C
Xilose
Ác. Glucurônico
Arabinose
Ác.ferrúlico
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Glucanos de Ligação Mista
Glicose
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(Galacto)Glucomananas
Glicose
Manose
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(Galacto)Glucomananas
O
C
O
OH
HO
HO
O
Glicose
Manose
Galactose
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GalactoMananas
Manose
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GalactoMananas
O
C
O
OH
HO
HO
O
OH
O
C
O
OH
O
OH
O
C
O
OH
O
Galactose
Manose
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Pectinas
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Funções da Pectina
Determinação da porosidade da Parede celular
Adesão das células na lamela média
Molécula de reconhecimento que alerta a célula sobre a presença de insetos, patógenos e simbiontes 
Regula o pH e a concentração de cargas da parede celular 
Liga-se a enzimas da parede celular concentrando suas atividades catalíticas em regiões específicas 
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Tipos de Pectinas
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HomoGalacturonanos
Ác. Galacturônico
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HomoGalacturonanos
O
OH
HO
O
C
O
O
O
HO
OH
C
O
O
O
OH
HO
O
C
O
O
O
O
HO
OH
C
O-
O
H3C
O
H3C
H3C
H3C
Ác. Galacturônico
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XiloGalacturonanos
O
OH
HO
O
C
O
O
O
HO
C
O
O
O
OH
HO
O
C
O
O
O
O
HO
OH
C
O-
O
O
OH
O
C
O
O
O
O
HO
C
O
O
H3C
O
H3C
H3C
H3C
Ác. Galacturônico
Xilose
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RhamnoGalacturonano I
Rhamnose
Ác. Galacturônico
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RhamnoGalacturonano I
Rhamnose
Ác. Galacturônico
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RhamnoGalacturonano I
Rhamnose
Ác. Galacturônico
Arabinose
Galactose
Galactose
Arabinose
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Carboidratos da planta
Conteúdo celular
Parede celular
Monossacarídeos
 Oligossacarídeos
Amido
Frutosanas
Substâncias pécticas
Galactosanas
Β-glicanas
Celulose
Hemicelulose
Frações dos Carboidratos nos alimentos
FDA
FDN
FSDN
Polissacarídeos não amiláceos
CSDN (CNF)
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Neste slide apresentamos um diagrama ou esquema conceitual de como seria a célula de um vegetal superior.
Verifica-se (W) a conteúdo celular e as diversas camadas de parede celular.
A Lamela média constitui uma região de comunicação entre as unidades celulares e a primeira camada a ser formada é a PC primaria. Uma posterior deposição de camadas ocorre formando as PC secundarias e que recebem o nome de PC secundaria S1, S2 e PC terciária. As camadas mais complexas como a PC terciária está mais próxima ao conteúdo celular enquanto a PC primaria fica na porção mais exterior da célula.
A definição de Parede celular.
Lembrar que está é uma definição com conotação biológica. 
Vamos diferir este termo de um outro comumente usado como sinônimo que é FIBRA, embora isto seja uma impropriedade.
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Os primeiros estudos utilizavam a fração não ingerida por cavalos, um animal de ceco funcional.
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Fotossíntese de plantas e algas produz mais de 100 bilhões de toneladas de celulose e outros polissacarideos/ano.
Biomoléculas mais abundantes sobre a Terra
Produção de energia nas celulas não fotossintéticas depende dos CHO´s
Polímeros de CHO´s servem como elementos estruturais e de proteção da PC de plantas e bactérias.
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Monossacarídeos : Sakkharon: Açúcar do grego
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Monossacarídeos : Sakkharon: Açúcar do grego
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Monossacarídeos : Sakkharon: Açúcar do grego
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Monossacarídeos : Sakkharon: Açúcar do grego
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Monossacarídeos : Sakkharon: Açúcar do grego
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Monossacarídeos : Sakkharon: Açúcar do grego
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Monossacarídeos : Sakkharon: Açúcar do grego
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Monossacarídeos : Sakkharon: Açúcar do grego
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