Carboidratos 1 Farmácia 2016

Prévia do material em texto

Profº Paulo Soares – paulogsoares@hucff.ufrj.br
Curso: Farmácia
Disciplina: Bioquímica FF1
*
Data Assunto Horas/Aula2ª – 27/06 Introdução / Carboidratos 1: Definição e Características Físico-Químicas 1h30min/aula4ª – 29/06 Carboidratos 2 e 3: Características de Oligos e Polissacarídeos / Glicoconjugados I – Proteoglicanos 2h30min/aula2ª – 04/07 Carboidratos 4: Glicoconjugados II – Glicoproteínas e Glicolipídeos 1h30min/aula4ª – 06/07 Estudo Dirigido 1 (1,0 Pontos) 2h30min/aula2ª – 11/07 Carboidratos 5: Métodos de Análise 1h30min/aula4ª – 13/07 Lipídeos 1: Definição e Características Físico-Químicas 2h30min/aula2ª – 18/07 Lipídeos 2: Fosfolipídeos, Esfingolipídeos, Esteróides e Funções Biológicas 1h30min/aula4ª – 20/07 Lipídeos 3: Membranas Biológicas, Colesterol, Lipoproteínas e Métodos de Purificação e Análise 2h30min/aula2ª – 25/07 Estudo Dirigido 2 (1,0 Pontos) 1h30min/aula4ª – 27/07 Avaliação – Carboidratos e Lipídeos 2h30min/aula6ª – 29/07 2ª Chamada* Agendar 2h2ª – 01/08 Correção – Estudos Dirigidos 1 e 2 (Dúvidas)** 1h30min/aula4ª – 03/08 Prova Final (Todos os Blocos) 2h30min/aula
06/08 Lançamento de Notas no Sistema Fim do semestreletivo 2016.1
*Prova de 2ª chamada oral no laboratório do professor, horário previamente marcado por e-mail durante a quinta-feira 28/07**Vai depender do comportamento da turma.•Domingo (31/07): Liberação das notas (1ª e 2ª chamadas);•Quarta-feira (03/08): Prova Final.
*Estudo Dirigido vale 2,0 pontos (2 estudos dirigidos)
*Prova do bloco (carb. e lip.) vale 8,0 pontos.
*Média da disciplina:
(nota do bloco anterior) + (nota do meu bloco)2
- média > 7,0 - APROVADO- 7,0 > média > 5,0 - Prova final
*Média da prova final:
Med.(Bloco I,II)+Med.(Bloco III, IV) + Med. Final > 5,03
*
*Provavelmente, o primeiro agente utilizado para adocicar foi omel.
*Alexandre, O Grande, introduziu na Europa o açúcar da cana-de-açúcar (sucrose), vindo do Oriente. Este foi o primeiroaçúcar a ser cristalizado. Ironicamente, a fórmula deste açúcarse revelou uma das mais difíceis a ser determinada pelosalquimistas da época.
*Como a cana-de-açúcar é difícil de ser cultivada, na Europaprocurou-se outros substituintes, que culminou com aindustrialização do açúcar da beterraba, estabelecida em 1798por Archaid.
*Maggrat (1747) cristalizou uma substância que foi reconhecidacomo distinta daquela da cana-de-açúcar e denominada de“eine Art Zucker”. Esta substância é hoje conhecida comoglucose. A glucose é mais difícil de cristalizar do que asacarose, o que dificultou sua industrialização.
*A glucose já tinha sido obtida anteriormente de várias outrasfontes, principalmente da uva, e já era conhecida de Persas eÁrabes. A referência ao açúcar da uva pode ser encontrada emmanuscritos mouros, datados de 1150 e nos escritos dosalquimistas.
*A análise elementar da glucose permitiu determinar suaformula empírica: CH2O.
*Esta fórmula representa a origem do termo em francês“hydrate de carbon”, modificado para o alemão como“kohlenhydrat” e para o inglês “carbohydrate”.
*A determinação do peso molecular (180) permitiu estabelecera fórmula verdadeira da glucose: C6H12O6 (Tollens e Mayer,1888).
*Franchimont (1879 e 1892) mostrou que a glicose tem 5grupamentos hidroxilas acetiláveis. Esta observação, associadacom a propriedade redutora da glicose, deram a fórmula:C5H7(OH)5-CO (ou C6H12O6).
*Kiliani (1886) mostrou que a glicose tem um grupo aldeído epossui seis átomos de carbono seguidos ou em arranjo linear,propondo a fórmula CH2OH-(CHOH)4-CHO.
*Atualmente os carboidratos possuem vários nomes:carboidratos [(CH2O)n onde n> 3], glicídeos (glucose),sacarídeos (sacarose, sucrose) e açúcares (devido ao sabordoce).
*Todos os açúcares são doces?
Relative sweetness of various carbohydrates
fructose 173 
invert sugar* 120 
HFCS (42% fructose) 120 
sucrose 100 
xylitol 100 
tagatose 92 
glucose 74 
high-DE corn syrup 70 
sorbitol 55 
mannitol 50 
trehalose 45 
regular corn syrup 40 
galactose 32 
maltose 32 
lactose 15 
* invert sugar is a mixture of glucose and fructose found in fruits.
*O açúcar invertido é um ingrediente utilizado pela indústria alimentíciae consiste em um xarope quimicamente produzido a partir da hidrólisedo açúcar comum, a sacarose. É usado principalmente na fabricação debalas, doces e sorvetes, para evitar que o açúcar cristalize e dê aoproduto final uma desagradável consistência arenosa.
*O termo invertido decorre de uma característica física da sacarose, quese altera durante o processo de hidrólise: a sacarose desvia a luzpolarizada para a direita, ou seja, a sacarose é uma molécula dextrógira(+). Após o processamento de inversão, a glicose dextrógira (+) e afrutose levógira (-) resultantes têm a propriedade conjunta dedesviarem a luz para a esquerda; ou seja, o açúcar invertido é levógiro(-).
*Uma substância natural com características semelhantes ao açúcarinvertido industrialmente produzido é o mel de abelhas. As abelhassecretam a enzima invertase, que transforma grande parte da sacarosecontida no néctar proveniente dos vegetais em glicose e frutose.
*Definição:
*São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas e seus derivados, ousubstâncias que, por hidrólise, fornecem esses compostos.*FÓRMULA GERAL: [Cn(H2O)n].
*Obs. outros contêm N, P, ou S.
Grupo FuncionalAldeído Grupo FuncionalCetona
*Biomoléculas mais abundantes da Terra.
*> 100 bi. ton./ano CO2 e H2O  celulose e outros produtos vegetais) = Fotossíntese.
*Funções:
*Nutrição Humana e Animal;
*Funções:
*Energética e de Reserva (Amido e Glicogênio);
*Funções:
* Informação Genética: Constituintes dos ácidos nucléicos (ribose edesoxirribose).
*Funções:*Estrutural e Proteção –* como a CELULOSE, presenteem parede celular de plantase bactérias, e a QUITINA,presente no exoesqueleto deinvertebrados. A celulose é ocomposto orgânico maisabundante na biosfera.Quitina, o segundo. O usoindustrial de materialcelulósico foi estimado em1.3 bilhões de toneladas noano de 2010.
*Funções:
*Reconhecimento Celular e Informação Biológica; Lubrificação deTecidos:
*Carboidratos constituintes das Glicoproteínas, Proteoglicanos,Glicolipídeos e outros.
*Classificação:* Monossacarídeos* Oligossacarídeos (2-20)* Polissacarídeos (> 20)
CARBOIDRATOS MAIS COMUNS
Monossacarídeos
Pentosesribose Hexosesglicosegalactosefrutosemanose
Oligossacarídeos
Dissacarídeosmaltoselactosesacarosetrealose
Polissacarídeos
amidoglicogêniocelulosequitina
*“Oses” ou açúcares simples. São as unidades monoméricas básicas.Consistem de uma única unidade de poliidroxialdeído oupoliidroxicetona.
*Fórmula Geral: [Cn(H2O)n], onde n > 3.
*Características:* Sólidos* Incolores* Cristalinos* Solúveis em Água (insolúveis em solventes apolares)* Sabor Doce (maioria)* Redutores
 
( H - C - O H ) n 
C H 2 O H 
C 
R 
= O R = H a l d o s e R = C H 2 O H c e t o s e 
EX: Glucose e Frutose (n=6)
*Classificação:*Quanto à família
*Quanto ao nº de carbonos
Grupo FuncionalAldeído(Aldose)
Grupo FuncionalCetona(Cetose)
Nº de Carbonos Aldoses Cetoses
3 aldotrioses cetotrioses
4 aldotetroses cetotetroses
5 aldopentoses cetopentoses
6 aldohexoses cetohexoses
7 aldoheptoses cetoheptoses
*Classificação – Estrutura das Aldoses (séries D)
*Classificação – Estrutura das Cetoses (séries D)
*Estereoisomeria:* Isômeros ou Estereoisômeros: Apresentam a mesma fórmula química, masdiferem na posição da hidroxila (OH) em 01 ou mais C assimétricos.* Enantiômeros: São isômeros que são imagem no espelho um do outro, e osdois membros do par são designados um açúcar D e um açúcar L.
*Número de isômeros (N) = 2n onde n = número de C quirais
Fórmulas: Projeção de Fischer
Fórmulas: Perspectiva
Espelho
*Estereoisomeria:
*Definição de isômeros D e L não correlaciona com rotação da luzpolarizada (+, destrógiro vs -, levógiro):*Estereoisomeria:
*Como diferenciar uma D-glucose de uma L-glucose:
* Rotação óptica específica:
* D-Glc: + 70º
* L-Glc: - 70º 
* Oxidação com enzima específica (D-glucose oxidase):
D-glc
L-glc
Tempo
Oxi
daç
ão
*Estereoisomeria:
*Diastereoisômeros: São isômeros não sobreponíveis.
D-Eritrose D-Treose
1
3
2
4
1
3
2
4
*Estereoisomeria:* Epímeros: São isômeros que diferem na posição da OH em apenas “um” Cassimétrico (quiral).
*Obs.: Se a configuração se modifica apenas no C quiral mais distantes dacarbonila, são isômeros, mas não epímeros.
*Classificação – Estrutura das Aldoses (séries D)
*Ciclização de monossacarídeos:*Monossacarídeos com 5 ou mais átomos de C ocorrem, em geral, naforma cíclica (em anel). A formação do anel ocorre em solução aquosa.*Reação química entre um álcool e um aldeído ou uma cetona.
*Ciclização de monossacarídeos (aldoses):
Hemiacetal (aldeído + álcool)
OH do C-1 para baixo = a
OH do C-1 para cima = b
Carbono Anomérico
*Ciclização de monossacarídeos (cetoses):
D-Frutose
Carbono Anomérico
Hemicetal (cetona + álcool)
*Ciclização de monossacarídeos:
*Projeção de Fischer:
*Projeção de Haworth:
*Os açúcares formam estrutura em cadeira:
*Derivados Monossacarídicos (Oxidação):
* C1 – ÁCIDOS ALDÔNICOS* C6 – ÁCIDOS URÔNICOS* C1 E C6 – ÁCIDOS ALDÁRICOS
*Derivados Monossacarídicos (Redução):
D-GlicoseD-Glicose
*Derivados Monossacarídicos (Esterificação/Fosforilação):
*Derivados Monossacarídicos (Aminação):
*Derivados de Hexoses:
*Dois tipos de isômeros da glicose são formadosem solução: a e b, ambos predominantemente4C1
*D-glicose cristaliza a partir de água e forma mais a-D-Glcp;
*D-glicose cristaliza a partir de piridina e forma maisb-D-Glcp;
*Ao colocar glucose em solução atinge o equilíbrioapós certo tempo (dias).
*αforma aberta  b
*Exemplos
*Espectro 1D da glicose e seus derivados substituídos no C2 à 35°C
10 min
30 min
1,5 h
2,5h
2 days
Glc GlcNH2 GlcNAc GlcNSαH1
βH1
αH1HOD HOD
HOD
HOD90%
10%
85%
15%
65%
35%
53%
47%
33%
67%
88%
12%
83%
17%
70%
30%
65%
35%
60%
40%
75%
25%
67%
33%
40%
60%
54%
46%
52%
48%
91%
9%
91%
9%
86%
14%
86%
14%
81%
19%
βH1
αH1
βH1
αH1
βH1
*Derivados de Pentoses (desoxi-acúcares):
*Açúcares redutores:*Monossacarídeos podem ser oxidados por agentes oxidantes brandos comoíons cúpricos (Cu2+). O grupo carbonila (C=O) é oxidado a um grupocarboxila (COOH).
α-L-Galactose
α-L-Fucose α-L-Rhamnose
*Carboidratos:*Origem do Termo; *Definição;*Funções;*Classificação;*Monossacarídeos:*Definição;*Classificação dos monossacarídeos;*Quiralidade dos monossacarídeos;*Ciclização dos monossacarídeos;*Formas de representação dos monossacarídeos: Fischer e Haworth;*Derivados monossacarídicos: Reações de oxidação, redução,esterificação / fosforilação;*Os monossacarídeos como agentes redutores;