Estudo Dirigido Carboidratos e Glicobiologia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA 
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ESTUDO DIRIGIDO – CARBOIDRATOS E GLICOBIOLOGIA 
PROF. DR. CÍCERO FRANCISCO BEZERRA FELIPE 
 
1. Classifique os carboidratos de acordo com o(a): 
a) Função química. 
b) Número de átomos de carbono. 
c) Número de unidades sacarídeas. 
 
2. Uma característica importante dos monossacarídeos é a propriedade de formarem pares de 
isômeros ópticos (enantiômeros – D e L). Qual é a condição fundamental para a ocorrência 
deste fenômeno? O que deve ser levado em consideração para classificar um açúcar como 
dextrórgiro ou levórgiro? 
 
3. De acordo com a questão anterior, apresente as projeções de Fischer para os pares de 
isômeros dos seguintes açúcares: 
a) Gliceraldeído. 
b) Ribose. 
c) Glicose. 
d) Galactose. 
e) Frutose. 
 
4. Nos derivados de monossacarídeos conhecidos como álcool-açúcares, o oxigênio do carbonil 
está reduzido a um grupo hidroxila. Por exemplo, o D-gliceraldeído pode ser reduzido a 
glicerol. Entretanto, este açúcar não é mais designado D ou L. Por quê? 
 
5. Uma mulher de origem hispânica, de 54 anos de idade, apresentava queixas de distensão 
abdominal depois das refeições, com flatulência e diarréias episódicas há um ano. Esses 
sintomas ocorriam de 30 minutos a 4 horas após as refeições. Ela não se lembrava de fatores 
agravantes e sentia-se melhor pela manhã, ao levantar-se. Um jejum de 8 horas levava, em 
geral, a um completo alívio de todos os sintomas. Não havia história de diabetes ou cirurgia 
gastro-intestinal prévia. Relatava apenas que apresentava há 15 anos uma dor na região 
lombar que havia sido diagnosticada como osteoporose; por esta razão, nos últimos 12 
meses, ingeria cerca de três xícaras de leite por dia para aumentar o seu consumo diário de 
cálcio. Sobre o caso acima, responda: 
a) Qual o possível diagnóstico para o caso acima relatado? 
b) Qual exame laboratorial poderia auxiliar no diagnóstico? 
c) Qual seria o tratamento mais adequado a ser realizado? 
d) Por que pacientes com gastro-enterites têm sintomas semelhantes? 
e) Qual o mecanismo bioquímico que explicaria a ocorrência de todos os sinais e sintomas 
apresentados pela paciente? 
 
6. Os aldeídos e as cetonas podem reagir com alcoóis formando, respectivamente, 
hemiacetais/acetais e hemicetais/cetais. Represente o mecanismo das reações envolvidas na 
formação desses compostos e explique, com base nas reações apresentadas, como as 
pentoses e as hexoses formam, em meio aquoso, estruturas cíclicas (hemicetais e 
hemiacetais cíclicos). 
 
7. Quais ligações na α-D-glicose devem ser rompidas para que sua configuração mude para β-
D-glicose? Quais ligações convertem D-glicose a D-manose? 
 
8. Nos hemiacetais e hemicetais cíclicos, o carbono da carbonila torna-se um novo centro 
assimétrico, chamado de carbono anomérico. Explique como este átomo reage com átomos 
de Cu e Fe e como esta propriedade pode ser usada na identificação de açúcares em 
amostras biológicas. 
 
9. A enzima glicose-oxidase isolada do fungo Penicillium notatum catalisa a oxidação de β-D-
glicose a D-glicono--lactona. Essa enzima é altamente específica para o anômero β da 
glicose e não afeta o anômero α. Apesar dessa especificidade, a reação catalisada pela 
glicose-oxidase é comumente utilizada em um ensaio clínico para glicose sanguínea total – 
isto é, para soluções contendo uma mistura de α e β-D-glicose. Quais são as condições 
necessárias para tornar isso possível? Além de possibilitar a detecção de pequenas 
quantidades de glicose, que vantagem a glicose-oxidase oferece sobre o reagente de 
Fehling/Benedict para a dosagem de glicose sanguínea? 
 
10. A frutose do mel está principalmente na forma β-D-piranose. Este é um dos carboidratos mais 
doces que se conhece, em torno de duas vezes mais doce do que a glicose; a forma β-D-
furanose da frutose é muito menos doce. A doçura do mel gradualmente diminui em altas 
temperaturas. Também o xarope de milho com alto conteúdo de frutose (produto comercial no 
qual muito da glicose do xarope de milho é convertido em frutose) é utilizado para adoçar 
bebidas frias, mas não quentes. Que propriedade química da frutose poderia ser responsável 
por essas duas observações? 
 
11. A manufatura de chocolates contendo um centro líquido é uma interessante aplicação da 
engenharia enzimática. O recheio líquido consiste principalmente em uma solução aquosa de 
açúcares, rica em frutose para garantir a doçura. O dilema técnico é o seguinte: o 
revestimento de chocolate deve ser preparado vertendo chocolate derretido quente sobre um 
centro sólido (ou quase sólido), ainda que o produto final deva ter um centro líquido, rico em 
frutose. Sugira uma maneira para resolver esse problema. (Dica: A sacarose é muito menos 
solúvel do que uma mistura de glicose e frutose.) 
 
12. Algumas proteínas podem reagir com açúcares, formando produtos glicados ou glicosilados. 
Qual a diferença entre as reações de glicação e glicosilação? Como ocorre a formação da 
hemoglobina glicada, e como a sua determinação pode ser útil no diagnóstico e na avaliação 
do paciente diabético? 
 
13. Descreva como a ligação glicosídica é formada e caracterize o tipo da reação envolvida na 
formação dessa ligação. 
 
14. Sobre os polissacarídeos: 
a) Classifique-os quanto às unidades monossacarídicas formadoras. 
b) Classifique-os quanto à presença de ramificações. 
c) Cite suas funções e descreva suas respectivas estruturas. 
 
15. A glicose pode ser estocada no fígado e nos músculos na forma de um polímero ramificado 
chamado glicogênio. Por que a glicose não pode ser armazenada na forma livre no interior 
das células? Qual a vantagem do glicogênio ser uma molécula ramificada? 
 
16. A celulose poderia ser uma forma de glicose extremamente abundante e barata, porém os 
seres humanos não conseguem digeri-la. Por quê? 
 
17. A celulose praticamente pura obtida dos fios das sementes de Gossypium (algodão) é 
resistente, fibrosa e completamente insolúvel em água. Em contrapartida, o glicogênio 
extraído de músculo ou fígado se dispersa prontamente em água quente, formando uma 
solução turva. Apesar das propriedades físicas marcadamente diferentes, ambas as 
substâncias são polímeros de D-glicose em ligações (14) com massa molecular 
comparável. Quais características estruturais desses dois polissacarídeos geram suas 
diferentes propriedades físicas? Explique as vantagens biológicas das respectivas 
propriedades de cada polímero. 
 
18. Os caules do bambu, gramínea tropical, podem crescer a 0,3 m/dia sob condições ótimas. 
Dado que os caules são compostos quase que inteiramente por fibras de celulose orientadas 
no sentido do crescimento, calcule o número de resíduos de açúcar que devem ser 
enzimaticamente adicionados a cada segundo às cadeias crescentes de celulose para 
produzir essa velocidade de crescimento. Cada unidade de D-glicose contribui com ~0,5 nm 
para o comprimento de uma molécula de celulose. 
 
19. Sobre os glicosaminoglicanos: 
a) Defina. 
b) Cite as principais unidades formadoras. 
c) Cite suas funções e descreva suas respectivas estruturas. 
 
20. O que diferencia uma glicoproteína de um proteoglicano? Cite exemplos e as respectivas 
funções de cada uma dessas biomoléculas. 
 
21. Uma função crucial do sulfato de condroitina é agir como lubrificante em articulações 
esqueléticas pela criação de um meio gelatinoso elástico e resistente à fricção e ao choque. 
Essa função parece estar relacionada a uma propriedade peculiar do sulfato de condroitina: o 
volume ocupado por uma molécula é muito maior em solução do que quando em sólido 
desidratado. Por que o volume étão maior em solução? 
 
22. A heparina, um glicosaminoglicano negativamente carregado, é utilizada como 
anticoagulante. Ela age pela ligação a algumas proteínas plasmáticas, incluindo antitrombina 
III, um inibidor da coagulação sanguínea. A ligação 1:1 da heparina à antitrombina III parece 
causar uma alteração na conformação da proteína que aumenta bastante sua capacidade de 
inibir a coagulação. Quais resíduos de aminoácidos da antitrombina III provavelmente 
interagem com a heparina? 
 
23. Quais as principais implicações da glicação/glicosilação de proteínas? 
 
24. Sobre as lectinas: 
a) Defina. 
b) Como são classificadas? 
c) Quais as principais funções?