Isomeria, estrutura e função dos Carboidratos

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Isomeria, estrutura e função dos Carboidratos
Profa. Dra Urquisa de Oliveira Bicalho
BIOQUÍMICA
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Isomeria
Isômeros são compostos diferentes que apresentam a mesma forma molecular;
Isomeria plana (ou constitucional): moléculas se diferem em virtude dos seus átomos estarem ligados em ordens diferentes, ou seja, elas diferem na conectividade entre seus átomos;
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A isomeria plana pode ser dividida em cinco:
Isomeria de cadeia: os isômeros pertencem à mesma função e se diferenciam pelo tipo de cadeia;
Isomeria de posição: os isômeros pertencem à mesma e se diferenciam pela posição de uma ramificação, insaturação ou grupo funcional:
I. H3C – CH2 – CH2 – OH Propanol
II. H3C – CH – CH3 2-propanol
		 |
		 OH
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Isomeria de compensação ou metameria: os isômeros pertencem à mesma função e apresentam a mesma cadeia carbônica, porém, apresentam heteroátomo em posições diferentes (cadeias heterogêneas). A metameria pode ser considerada um caso de isomeria de posição.
I. H3C – O – CH2 – CH2 – CH3 1-Metoxipropano
II. H3C – CH2 – O – CH2 – CH3 Etoxietano
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Isomeria de função – são isômeros que pertencem a funções químicas diferentes:
I. H3C – CH2 – OH Etanol (álcool)
II. H3C – O – CH3 Metoximetano (éter)
Tautomeria - ocorre quando dois compostos de mesma fórmula molecular e grupos funcionais diferentes coexistem em equilíbrio dinâmico em soluções, no qual um deles está continuamente se transformando em outro e vice-versa:
C2H4O
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Carboidratos
Biomolécula mais abundante da Terra;
Mais de 100 bilhões de toneladas de CO2 são convertidas em carboidratos (celulose e outros açucares).
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Funções:
Reconhecimento e adesão celular;
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Funções:
Estruturação celular: Peptideoglicanos, proteoglicanos, quitina e celulose;
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Funções:
Reserva energética: Glucose, amido e glicogênio;
Amido
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Principais características dos carboidratos
Possuem cadeia carbonada não ramificada;
Apresentam ligação C-C simples;
Um dos carbonos é ligado a um oxigênio através de uma dupla ligação (grupo carbonila);
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Estrutura
Se o grupo carbonila se apresenta na extremidade, dá-se o nome de aldeído;
Se o grupo carbonila se apresenta em outra posição, dá-se o nome de cetona.
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Estrutura
Monossacarídeos: unidade funcional dos carboidratos;
D-glucose
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Monossacarídeos
Estereoisômeros são divididos em dois grupos que se diferem na configuração do centro quiral mais distante do grupo carbonila: D-Isômeros e L-Isômeros
São opticamente ativas
Moléculas com N centros quirais
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Enanciômeros:
Estereoisômeros que são imagens especulares um do outro, que não se superpõem, sendo também chamados de moléculas quirais, ou seja, aquelas que guardam uma relação enanciomérica entre si (imagem x objeto)
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Epímeros: Compostos orgânicos que diferem apenas pela rotação de um dos cabonos quirais. Ex:
Diastereoisômeros: são estereoisômeros que não são imagens especulares um do outro
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Série das Aldoses
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Série das Cetoses
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Formação de Hemiacetais
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Glucose: D-Glucose e L-Glucose
Formação das duas formas da D-Glucose:
Aldeído em C-1 com OH do C-5 forma a ligação hemiacetal e produz dois estereoisômeros: anômero α e β
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Piranoses e Furanoses
Formas piranosídicas possuem duas conformações
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Monossacarídeos são agentes redutores
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Estrutura
Dissacarídeo: duas unidades;
Sacarose
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Dissacarídeos
Dois monossacarídeos ligados por uma ligação O-glicosídica: grupo hidroxil de um açucar reage com o carbono anomérico de outro açúcar (formação de acetal).
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Dissacarídeos mais conhecidos
Lactose: Açúcar redutor presente no leite; A intolerância à lactose é comum a ausência em africanos e orientais;
Sacarose: Açúcar não redutor formado somente por plantas;
Trealose: Açúcar não redutor, fonte de armazenamento de energia presente na hemolinfa de insetos.
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Estrutura
Polissacarídeo: mais de duas unidades de monossacarideos.
Glicogênio
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Polissacarídeos ou glicanos
Homopolissacarídeos: Forma de armazenamento de energia (amido e glicogênio) e componente estrutural de parede celular de vegetais e exoesqueleto (celulose e quitina)
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Polissacarídeos ou glicanos
Heteropolissacarídeos: suporte extracelular em muitas formas de vida e componente de parede extracelular de bactérias
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Amido: dois tipos de polímeros de α-D-Glucose
Amilose linear, ligações glicosídicas (α-1  4)
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Amilopectina: ramificado, ligações glicosídicas (α-1  4) e (α-1 6) a cada 24 a 30 resíduos
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Amilose apresenta conformação mais estável em curva
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Glicogênio: Polímero de Glucose ramificado
É encontrado no fígado e músculos esqueléticos;
Similar à amilopectina, porém mais densamente ramificado: cada ramo apresenta 8-12 resíduos
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Polissacarídeos estruturais: Celulose
Polímero de β-D-Glucose
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Polissacarídeos estruturais: Quitina
Polímero de N-acetil-D-glucosamina/Ligações (β14);
Principal componente no exoesqueleto de artrópodes (Insetos, caranguejos, lagostas), nas células dos anelídeos poliquetas, na rádula de certos moluscos e parede celular de fungos;
Segundo mais abundante polissacarídeo depois da celulose.
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Polissacarídeos estruturais: Peptideoglicanos
N-acetilglicosamina alternado com ác. N-acetilmurâmico (Ligações β1-4).
 Componente do peptideoglicano da parede celular de Staphylococcus aureus (bactéria gram +)
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Polissacarídeos estruturais: Peptideoglicanos
N-acetilglicosamina alternado com ác. N-acetilmurâmico (Ligações β1-4).
 Forma um envelope que protege a bactéria de lise osmótica. Lisozima: rompe a Ligação 14. 
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Polissacarídeos estruturais: Peptideoglicanos
N-acetilglicosamina alternado com ác. N-acetilmurâmico (Ligações β1-4).
 Penicilina (Fleming) inibe a enzima transpeptidase responsável pelas ligações cruzadas: bactéria é lisada Penicilinase (bactérias resistentes)  desenvolvimento de penicilinas semi-sintéticas.
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Referências:
QUIMA, M. Química Orgânica I: Aula V – Isomeria. Farmácia – UCL. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABrxkAJ/isomeria#>. Acesso em: 01 ago 2012.
UFSC. Estrutura e função dos carboidratos. Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. UFSC. Disponível em: <ppgbqa.ufsc.br/files/2011/05/Aula-Carboidratos.ppt>. Acesso em: 01 ago 2012.