Carboidratos e Glicobiologia

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2 Bioquímica Fundamental 
Carboidratos e Glicobiologia
Açúcar ou hidratos do Carbono ou oses 
São aldeídos ou cetoses polihidroxilado
Principal fonte de energia
Apresentam centros quirais -> estereoisômeros -> estereoisômeros das enzimas.
Monossacarídeos
Solúveis em água e insolúveis em solventes apolares
Quando o grupo carbonil está na extremidade da cadeia de carbonos (isto é, em um grupo aldeído), o monossacarídeo é uma aldose; quando o grupo carbonil está em qualquer outra posição (em um grupo cetona), o monossacarídeo é uma cetose.
->Nomenclatura: monossacarídeos com quatro átomos de carbono = tetroses
Cinco = pentoses
Seis =hexoses
 Sete = heptoses 
Quando o grupo hidroxila do carbono de referência esta à direita = D
Quando esta a esquerda = L
Dois açúcares que diferem apenas na configuração de um carbono são chamados de epímeros, ex: D-glicose e D-manose, que diferem apenas na estequiometria do C-2 e D-glicose e D-galactose diferem em C-4
->Estrutura cíclica: 
- E solução aquosa é comum estruturas cíclicas -> grupo carbonil forma uma ligação covalente com o O do grupo hidroxila -> reação entre álcoois e aldeídos ou cetoses = hemiacetais 
- Gera um novo centro quiral 
- Anômeros = formas isoméricas de monossacarídeos que diferem apenas na configuração do átomo de carbono hemiacetal ou hemicetal 
-O átomo de carbono da carbonila é chamado de carbono anomérico.
- anéis de seis membros = piranose
- Representação: Grupo hidroxila à direita na projeção de Fisher = aponta para abaixo do plano de anel na perspectiva de Haworth; se ele estiver à esquerda na projeção de Fisher= aponta para cima na perspectiva de Haworth. 
O grupo ¬CH2OH terminal projeta-se para cima no enantiômero D-, e para baixo no enantiômero L-.
 Quando a hidroxila anomérica de uma D-hexose estiver no mesmo lado do anel que o C-6, ou seja, hidroxila para cima = a estrutura beta
E no lado oposto do C-6, ou seja, para baixo e C6 para cima = estrutura alfa.
Ex.: 
Os anômeros a e b da D-glicose se interconvertem em solução aquosa por um processo chamado de mutarrotação, noica qual uma forma em anel (por exemplo, o anômero a) se abre brevemente na forma linear, e então se fecha novamente produzindo o anômero b.
Para interconverter as configurações a e b, a ligação envolvendo o átomo de oxigênio do anel precisa ser rompida, mas a interconversão de duas formas em cadeira (que são confôrmeros) não requer quebra de ligações e não altera as configurações de nenhum dos carbonos do anel.
Reações envolvendo açúcares
Oxidação do Carbono 1 (anomérico)
Açúcar redutor – capazes de reduzir o pion cúprico (Cu++) 
Ex: a reação de benedict identifica açúcares redutores pois o reativo de benedict contem Cobre que reduz em contato com açúcar com carbono anomeérico livre para ser oxidada.
OBS.: Reduzida = cheia de H
Oxidada = + O
Desoxidação
Saída de oxigênio
Aminação
Entrada de grupamentos aminas
Oxidação do Carbono 6
Dissacarídeos
Dois mossocarídeos unidos covalentemente por uma ligação glicosídica (ligação 1,4, que pode ser beta ou alfa) - hidrolisadas por ácido e resistem à clivagem por base.
Ligações glicosídicas O = grupo hidroxila (normalmente de uma molécula cíclica) que reage com o carbono anomérico de outro
Ligações N-glicosídicas unem o carbono anomérico de um açúcar a um átomo de nitrogênio em glicoproteínas e nucleotídeos.
Reação de Benedicts é + para maltose, pois ela apresenta carbono anomperico livre -> duas glicoses unidas por uma ligação glicosídica entre o C-1 e o C-4 do outro, conservando assim, um carbono anomérico livre
Açúcar não redutor – ligação 1, 1(entre os 2C anoméricos)
	Dissacarideos
	Monossacarídeos
	Monossacarídeos
	Maltose
	Glicose
	Glicose
	lactase
	Glicose
	galactose
	Sacarose
	Glicose
	Frutose
Em solução temos glicose tanto na forma de alfa e Beta glucopirosano
O carbono anomérico na molécula linear é aquiral e no ciclo se torna quiral.
OBS.: Frutose -> Furonose e Glicose -> piranose
Polissacarídeos
Ou glicanos, podem ser:
Homopolissacarídeos
Heteropolissacarídeos
- Homopolissacarídeos: formado por 1 tipo de monossacarídeo
Polimero de glicose: amido, glicogênio e celulose.
Amido
Dois polimeros ≠ de glicose = amilose e amilopectina
Amilose: cadeias lineares e longas, não ramificadas, ligações (alfa 1-4)
Amilopectina- cadeia ramificada e nessas ramificações temos ligação alfa 1- 6, enquanto na cadeia principal é ligação alfa 1-4
Glicogênio
 Subs de reversa aos animais - armazenado no fígado e no músculo esquelético. 
Glicose ligadas por ligações (alfa 1-4), com ligações (alfa 1-6) nas ramificações, e possui formato de hélice, estabilizada por ligações de hidrogênio entre as cadeias
Mais ramificado e mais compactado com amido. 
Rapidamente ele é esgotado, pois é pouco armazenado devido a sua camada de solvatação
Por que não armazenar a glicose em sua forma monomérica? Calcula-se que os hepatócitos armazenam uma concentração de glicogênio equivalente a 0,4 M de glicose. A concentração existente de glicogênio, que é insolúvel e contribui pouco para a osmolaridade do citosol, é de cerca de 0,01 mM. Se o citosol contivesse 0,4 M de glicose, a osmolaridade seria perigosamente elevada, causando uma entrada osmótica de água que poderia romper a célula. Além disso, com a concentração de glicose interna igual a 0,4 M e a concentração externa igual a 5 mM (a concentração no sangue de um mamífero), a variação de energia livre para o transporte de glicose para dentro das células contra este gradiente de concentração tão alto seria proibitivamente grande.
Celulose
Exclusivo em plantas – responsável ela sustentação
Linear e não ramificado -> ligação beta 1-4
Possui uma estrutura esticada devido as várias pontes de hidrogênio, o que explica a resistência da planta.
Possuimos α-amilases e glicosidases que rompem as ligações α1->4, logo, conseguimos digerir amido e gligogênio, porém como não temos uma enzima que hidrolise a ligação β1,4, não digerimos celulose
OBS.: Fibra alimentar = tudo o que não é digerido, logo fibra é ≠ de elulose.
Quitina
- Linar com ligação β1,4 entre N-acetilglicosamina
- A única diferença química em comparação com a - celulose é a substituição de um grupo de hidroxila em C-2 por um grupo de amina acetilado.
- Não digerimos
- Possui a função de resistência, por isto, é presente nos exoesqueleto.
- Heteropolissacarídeos: formado por dois ou mais tipos distintos de monossacarideo.
 
Glicosaminoglicano
- Polímeros lineares compostos por unidades de dissacarídeo repetidas 
- São exclusivos de animais e bactérias, não está nas plantas. 
- Formado por açúcar ácido + áçúcar aminado. 
-Alguns contêm grupos sulfato que combinados aos grupos carboxilato gera alta densidade de cargas negativas. Para minimizar as forças de repulsão ocorre a conformação estendida, formando uma hélice em formato de bastão, na qual as cagas – ficam em lados opostos da hélice. 
- Ex: ácido hialurônico, presente no liquido sinovial, também é um componente da matriz extracelular de cartilagens e tendões, onde auxilia na resistência à tensão e elasticidade, devido à sua forte interação não covalente com outros componentes da matriz
Ácido hialurônico, sulfato de condroitina, dermatan-sulfato e queratan-sulfato garantem à matriz extracelular viscosidade, adesão e resistência à compressão.
 1. Peptidoglicano:
- O componente rígido das paredes celulares bacterianas
- N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmurâmico unidos por ligações (β1->4)
- As ligações cruzadas dos peptídeos e peptidoglicano envolve a célula inteira e impede o inchaço e a lise celular devidos à entrada osmótica de água
- A enzima lisozima é bactericida por hidrolisar as ligações glicosídicas (β1->4) entre N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmurâmico. Ex.: lágrimas, penicilina e os antibióticos relacionados são bactericidas por impedirema formação das ligações cruzadas, tornando a parede celular muito fraca para resistir à lise osmótica
Glicoconjugados
Proteoglicanos: chamados de glicosaminoglicanos sulfatados (heparan-sulfato, sulfato de condroitina, dermatan-sulfato ou queratan-sulfato) estão covalentemente ligados a uma proteína central. Unidos à superfície externa da membrana plasmática por meio de um peptídeo transmembrana ou um lipídeo ligado covalentemente, os proteoglicanos fornecem pontos de adesão, reconhecimento e transferência de informação entre as células ou entre as células e a matriz extracelular.
Glicoproteínas; Os oligossacarídeos covalentemente ligados influenciam o enovelamento e a estabilidade das proteínas, fornecem informações cruciais sobre o destino de proteínas recentemente sintetizadas e permitem o reconhecimento específico por outras proteínas.
Glicolipídeos e glicoesfingolipídeos em plantas e animais e lipopolissacarídeos (LPS) em bactérias gram negativa são componentes do envelope celular com cadeias de oligossacarídeos expostas na superfície externa da célula.
Os monossacarídeos podem ser organizados em uma variedade quase ilimitada de oligossacarídeos, os quais diferem na estereoquímica e na posição das ligações glicosídicas, no tipo de orientação dos grupos substituintes e no número e no tipo de ramificações. Os glicanos contêm muito mais densidade de informação do que os ácidos nucleicos ou as proteínas
As lectinas (proteínas com domínios de ligação a carboidratos com especificidade alta) são comumente encontradas na superfície externa das células, onde iniciam interações com outras células. Em vertebrados, oligossacarídeos marcados “lidos” por lectinas determinam a taxa de degradação de certos hormônios peptídicos, proteínas da circulação e células sanguíneas.
Patógenos bacterianos e virais, e alguns parasitas eucarióticos, aderem-se às células-alvo animais por meio da ligação de lectinas dos patógenos a oligossacarídeos da superfície da célula-alvo.