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2º RESUMO BQ Glícidos (Parte I) São as biomoléculas mais abundantes no planeta, como também, as principais fontes alimentares para a produção de energia para exercerem inúmeras funções metabólicas e estruturais. Possuem na sua estrutura carbono, oxigénio e hidrogénio, ocorrendo de forma simples ou complexa. Glicoconjugados = Glícidos ligados a outros compostos As funções principais dos glícidos encontram-se relacionadas com a obtenção e a reserva de energia em quase todos os seres vivos, mas também servem como suporte estrutural em plantas, animais e alguns microrganismos. Oses As oses podem ser definidas como polihidroxialdeídos ou polihidroxicetonas: As aldoses e as cetoses são as oses mais simples. É designado de aldose por possuir o grupo funcional aldeído, ou cetoses se possuírem o grupo funcional cetona. Todos os glícidos têm pelo menos um carbono quiral, o que dá origem a estereoisómeros e faz com que estas possam provocar rotação do plano. • Muitos dos carbonos aos quais os grupos OH estão ligados, são centros quirais. Os isómeros dos monossacarídeos, podem ser divididos em 2 grupos: D ou L. D: Rotação no sentido horário L: Rotação no sentido anti-horário As aldoses e cetoses naturais ocorrem normalmente na forma D. As cetoses possuem uma função álcool primária em cada extremidade. Esse hidroxilo está ligado ao carbono assimétrico ou quiral mais afastado da função redutora, o que carateriza a série D ou L. 2n = número de carbonos assimétricos da molécula Neste exemplo temos 2 carbonos quirais, ou seja: 22 = 4 Nota: Quando dois açucares diferem na configuração ao redor de 1 único carbono são denominados epímeros. A GLICOSE É A OSE MAIS ABUNDANTE DA NATUREZA Funções Gerais Energética Estrutural Informativa Cetoses Aldose As oses mais comuns possuem estruturas cíclicas As aldotetroses e todos os monossacáridos com 5 ou mais átomos de carbono na estrutura principal da molécula, ocorrem sobretudo na forma cíclica (anel): Esta ciclização tem lugar após a hidratação, eliminando a molécula de água, originando uma ligação covalente. A formação destas estruturas em anel é resultado duma reação geral entre álcoois e aldeídos ou cetonas que formam derivados: hemiacetais ou hemicetais, que contém átomos de carbono quirais adicionais. Isto origina outras duas formas isoméricas: α e β que irão ser utilizadas com os prefixos D e L A interconversão dos anómeros α e β denomina-se por mutarrotação. Os compostos de anéis com 6 átomos são denominados de piranoses e os de 5 átomos de furanoses. Regras de nomenclatura de oligossacáridos mais complexos 1. Escrever a configuração α ou β do 1ºcarbono anomérico (que está à esquerda) 2. Para distinguir as estruturas de 5 ou 6 aneis inserir o termo piranosil ou furanosil 3. Indicar em parêntesis os carbonos que entram na ligação glicosídica, usando uma seta, por exemplo (β1->4) 4. Denominar o 2ºresiduo. Caso exista um 3ºresiduo, descrever a 2ºligação glicosídica pela mesma convenção. 5. Os dissacarídeos não redutores são denominados glicósidos ou glicosídeos. 6. Também podemos escrever a formula abreviada: Glc α (1->4) Glc Classificação dos glícidos de acordo com o número de unidades 1. Monossacaridos São as unidades básicas dos açucares Constituidos por uma única unidade polihidroxialdeidica ou cetónica contendo 3 a 9 átomos de carbono. Os mais frequentes no homem são a glicose, frutose e galactose, todos com 6 átomos de carbono (designadas por oses). 2. Oligossacáridos (<20) Poucos monossacáridos unidos por ligações glicosídicas (correspondem aos Oligósidos). 3. Polissacáridos (ou Poliósidos) Muitos monossacáridos unidos por ligações glicosídicas. 4. Heterósidos Um monossacárido unido a um grupo não glicídico. Classificação pela natureza química dos grupos funcionais Glícidos: 1. Neutros: Designação trivial + ose (terminação) = Exemplo: Frutose 2. Básicos: Designação trivial + amina (terminação) = Exemplo: Glucosamina 3. Ácidos: Ácido + Designação trivial + ónico (terminação) = Exemplo: Ácido glucónico • Aldoses término em ose mas nas cetoses término em ulose Classificação química e estrutural A ligação N-glicosídica pu N-glicosil: União de carbonos anoméricos de um açúcar a um átomo de azoto nas glicoproteínas e nucleótidos. Propriedades físico-quimicas dos glícidos 1. Estado sólido: As oses são substâncias cristalinas e incolores 2. Solubilidade: Oses e ósidos possuem grande solubilidade em água, gerando soluções incolores e sabor doce 3. Estabilidade de formas ciclicas: Formas piranósicas são as mais estáveis 4. Os ácidos concentrados transformam os hemiacetais em furturais 5. Hidrosilação: Glícidos são polímeros que podem libertar os seus componentes por hidrolise 6. Oxidação metabólica das oses: Na célula, as oses sofrem a oxidação dos grupos funcionais dando origem a 3 tipos de derivados: Ácidos aldónicos (oxidação do grupo aldeído), Ácidos urónicos (oxidação da função alcoólica primária) e ácidos aldáricos (oxidação do grupo aldeído e da função alcoólica primária). Terminação redutora Quando descrevemos os dissacáridos e polissacáridos, a terminação duma cadeia contendo o carbono anomérico livre é habitualmente denominado por terminação redutora. Glícidos (Parte II) Homopolissacáridos ≠ Heteropolissacáridos Glicogénio é um polissacárido de armazenamento e é a forma de reserva da glicose nos animais. O glicogénio é abundante no fígado sob a forma de grânulos. A estrutura da molécula de glicogénio termina com um açúcar não redutor. Quando usado como fonte de energia, as unidades de glicose são removidas uma de cada vez a partir das terminações não-redutoras. O glicogénio e o amido ingeridos na dieta são hidrolisados pelas enzimas da saliva e secreções intestinais: as amílases, que quebram as ligações (α1->4). Na célula, o glicogénio para uso metabólico é degradado pelo glicogénio fosforilase. Homopolissacárido s Polissacáridos de armazenamento Glicogénio Amido Polissacáridos estruturais Celulose Algodão A enzima glicogénio fosforilase cliva o glicogéno adicionando grupos fosfato às ligações (α1->4), de forma sequencial em direção à extremidade não redutora da molécula. O amido n(α-glicose)= amilose (linear) + amilopectina (ramificada) O amido e o glicogénio são moléculas altamente hidratadas porque têm grupos OH expostos disponíveis para formar pontes de hidrogénio com a água. São hidrossolúveis pelas α-amilases do aparelho digestivo. A celulose é um dos compostos orgânicos mais abundantes da biosfera e a principal estrutura das paredes celulares dos vegetais. Não é hidrossolúvel pelas enzimas presentes no aparelho digestivo do homem ou de outro mamífero porque não dispõem de celulase. Fazem pontes de H entre si, por isso são insolúveis em água. O principal componente da fibra de algodão é a celulose que representa a maior parte da sua composição química. O Dextrano é um polissacárido produzido por bactérias e leveduras e é formado por várias moléculas de glicose unidas por ligações do tipo α. Nota: Os açucares conseguem formar estruturas tridimensionais estáveis porque apresentam unidades com rotação livre em torno da ligação glicosídica, ao contrário da ligação peptídica entre aminoácidos, os quais têm ângulos restritos e bem definidos de rotação. Heteropolissacaridos (Heterósidos) São compostos formados por uma parte glicídicaque pode ser monossacárido, oligossacárido ou polissacárido e outra parte não glicídica (aglicona). Um exemplo de um heteropolissacarido são as glicoproteínas (resultam da associação por ligações covalentes, de um a proteína com um grupo (ou vários) de natureza glicídica. Estas encontram-se largamente distribuídas nos tecidos animais (tecido conjuntivo) e vegetais, assim como nos microrganismos. As glicoproteínas ocorrem nas membranas celulares, nos líquidos biológicos, no sangue, na matriz extracelular, nos lisossomas e formam sítios específicos de reconhecimento celular. As glicoproteinas contêm ligações O-glicosídicas e N-glicosídicas. As glicoproteínas têm várias funções: • Servem de marcadores para identificar um tipo particular de célula • Determinantes do sistema sanguíneo ABO (A é o N-acetilgalactosamina e para o tipo B é a α-D-Galactose) • Quando as células se transformam do estado normal para o maligno, produz-se alterações nas glicoproteínas da superfície celular. As mucinas correspondem a uma família de glicoproteínas, as O-glicoproteínas, que ocorrem na superfície celular (tecidos epiteliais) e são importantes nas interações célula-célula. Nota: Células tumorais produzem diferentes tipos e quantidades de mucinas comparativamente a células normais. Estas células produzem mucinas com grupos de açúcares alterados. As lectinas estão presentes em todos os tipos de organismos (desde humanos até vírus) e podem atuar como sítios de reconhecimento célula-célula, na adesão celular e em muitos outros processos biológicos. São proteínas que ligam glícidos com elevada afinidade e especificidade. As selectinas são lectinas da membrana plasmática e intervêm no reconhecimento célula a célula e em processos de adesão. Um desses processos é o movimento de células imunitárias através da parede capilar, do sangue para os tecidos, em locais de infeção ou inflamação. A parede bacteriana (peptidoglicano) contém heterósidos. O proteoglicano é um heterósido da matriz celular e conferem forma, proteção, sustenta as células, tecidos e órgãos e mantém as células individuais unidas. Os glicosaminoglicanos pertencem a componentes da matriz extracelular da pele, anticoagulante natural, ocorrem nos tendões cartilagens e outros tecidos conectivos e é também um componente do humor vítreo e do líquido sinovial. A quitina também é um heteropolissacarido e é um dos polímeros naturais mais abundantes, após a celulose. Glicoproteinas Mucinas Lectinas Selectinas Peptidoglicano Glicosaminoglicanos Em resumo: Bioquímica dos ácidos nucleicos O que é um gene? Sequencia de ácidos nucleicos que é a base das caraterísticas da hereditariedade, são determinadas regiões de cromossomas e um segmento de um cromossoma pode dar origem a uma enzima, proteína ou um produto funcional. Propriedades dos ácidos nucleicos: • Temperatura de fusão aumenta com o conteúdo de G+C do que A+T, pois é necessária uma temperatura mais alta para desnaturizar. • Os fatores que estabilizam o DNA são as pontes de hidrogénio, interações hidrofóbicas, forças van der walls e interações iónicas. • Sentido das cadeias é de 5’ -> 3’. • Nucleótido ≠ Nucleósido, uma vez que este possui apenas base e pentose, enquanto o nucleótido possui, base, pentose e fosfato Porque a molécula do DNA tem função desoxi enquanto RNA é oxi? O RNA possui O ligado ao 2º C, sofre hidrolise alcalina, sendo menos estável. É produzido e degradado constantemente na célula. DNA não possui O ligado ao 2ºC, não sofre hidrolise alcalina, sendo mais estável. Guarda a informação genética. RNA: (OXI)RIBOSE ; DNA: DESOXIRRIBOSE Ósidos Holósidos Oligossacáridos Polissacaridos Heterósidos Glicosaminoglicanos Glicoconjugados Proteoglicanos Glicoproteinas Glicolípidos A numeração é sempre feita pelo sentido dos ponteiros do relógio. E a nomenclatura sistemática é sempre: pentose + base azotada + fosfato Metilações do DNA As metilações têm importância fisiológica pois protegem o DNA da hidrolise pelas nucleases endógenas. As bases têm transformações espontâneas na sua estrutura covalente chamadas de FORMAS TAUTOMÉRICAS, contudo, ocorrem a uma taxa muito baixa, porque a nível fisiológico a célula não pode tolerar muitas alterações na informação genética. Lípidos Definem-se melhor pelo seu comportamento químico do que pela sua estrutura química (ao contrário dos aminoácidos e açúcares). Possuem baixa hidrossolubilidade e classificam-se geralmente por apolares e polares (classificação antiga). Lípidos apolares são representados sobretudo pelos triglicéridos, funcionam como moléculas de reserva de combustível metabólico. São hidrofóbicos. Lípidos polares ocorrem sobretudo nas biomembranas, não estando armazenados. Têm estruturas químicas semelhantes aos triglicéridos, mas com funções biológicas distintas. Lípidos possuem 4 tipos de funções: • Estrutural • Reserva • Catalizadora, hormonal ou mensageiros químicos • Transportadora Classificação atual ÁCIDOS GORDOS Saturados ≠ Insaturados Os ácidos gordos saturados na sua forma linear, compactam-se num arranjo quase cristalino, estabilizado por interações hidrofóbicas. Se abusar dos ácidos gordos saturados, eles vão armazenar-se no fígado, como também no tecido adiposo, tornando a membrana mais rígida. A presença de uma ou mais ligações duplas (insaturados) interferem na estrutura rígida e compacta do ácido gordo, resultando um agregado menos estável, mas mais fluida. Lípidos Simples Ácidos Gordos Saturados ou insaturados Triglicéridos Ceras Complexos Fosfolipidos = Glicerofosfolipidos Éter- glicerofosfolipidos e esfingolípidos Glucolípidos Lipoproteinas Associados Prostaglandinas Eicosanóides Esteroides Segundo as regras IUPAC, os carbonos devem ser numerados a partir da extremidade mais próxima do carbono mais oxidado, neste caso o carboxilo. Na nomenclatura α-β o 2º carbono designa-se por α: O triângulo indica o número de insaturações (ligações duplas). O ácido gordo saturado (exemplo: 20:0) tem o sufixo “oico”. EICOSANÓICO O ácido gordo insaturado (exemplo: 16:1(9)) tem o sufixo “enoico”. OCTADECENÓICO • A maioria dos ácidos gordos têm número par de carbonos • A cadeia hidrocarboneta raramente tem ramificações. • As ligações duplas cis são mais comuns. CERAS Possuem na sua ligação dois ácidos gordos: O oleoyl alcohol e o Stearic acid Possuem função protetora, estabilidade térmica e insolubilidade TRIGLICÉRIDOS É o tipo mais comum de gorduras ou lípidos transportados no sangue, depositados nas células ou presentes nos alimentos. Zona imutável Zona mutável É W3 porque a primeira ligação dupla aparece no carbono 3 de trás para a frente Glicerofosfolipidos (Fosfolipidos) * Foi retirado um ácido gordo e colocaram o grupo fosfato. • Éter-Glicerofosfolipidos • Esfingosina Possui 18 carbonos e ocorre no lugar do glicerol. Há 3 subclasses de esfingolipidos: • Esfingomielinas • Cerebrósidos • Gangliósidos Esfingosina + ácido gordo = ceramida Esfingomielinas: Gangliósidos: GLICOLÍPIDOS Ceramida + monossacárido LIPOPROTEÍNAS As lipoproteínas são conjugados de lípidos e proteínas que se encontramno sangue, e que transportam colesterol, triglicéridos, e outros lípidos aos diversos tecidos. Na sua estrutura têm um núcleo de lípidos hidrofóbicos rodeado por uma cobertura de lípidos polares e que por sua vez, está rodeado por uma cobertura de proteína. Tipos de lipoproteínas: 1. Quilomicrones (Q) 2. VLDL (Lipoproteinas de muita baixa densidade) 3. LDL (Lipoproteina de baixa densidade) 4. IDL (Lipoproteinas de densidade intermédia) 5. HDL (Lipoproteinas de alta densidade) HDL é um bom colesterol, uma vez que, está sempre a se renovar e possui como função transportar o colesterol das células e devolvê-la ao fígado ESTEROIDES Para a formação de uma molécula de colesterol são necessárias várias etapas e a intervenção de diversas enzimas. O colesterol é necessário para construir e manter as membranas celulares e regula a fluidez desta. ESTEROIDES REINO ANIMAL COLESTEROL REINO VEGETAL ESTIGMASTEROL REINO FUNGI ERGOSTEROL Mau colesterol O grupo OH presente no colesterol interage com a componente fosfato da membrana celular, enquanto a maior parte dos esteroides e da cadeia de hidrocarbonetos estão mergulhados no interior da membrana. Feromonas são substâncias semelhantes a hormonas, libertadas por alguns organismos para o meio ambiente e que alteram o comportamento dos organismos da mesma espécie. As hormonas podem ser proteicas, derivados de aminoácidos e esteroides. Os ácidos biliares são derivados do colesterol e formam-se por reações de oxidação do sistema de aneis do colesterol, estes armazenam-se da vesicula biliar. EICOSANÓIDES – SEMPRE 20 CARBONOS TERPENOS – CONSTITUIDO POR RESIDUOS DE ISOPRENO De acordo com o número de unidades de isopreno, ou unidades C5 presentes, os terpenos são classificados: Terpenos lipossolúveis: vitaminas ADEK Terpenos hidrossolúveis: B C
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