07-Carboidratos

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CARBOIDRATOS
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR
INTRODUÇÃO A BIOQUÍMICA
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 Biomoléculas mais abundantes do planeta.
 Importância alimentar
 Hidratos de carbono 
Cn(H2O)n
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Oxidação dos carboidratos – Principal via metabólica fornecedora de energia.
 Interação célula-célula
 Reconhecimento imune
Componentes estruturais
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São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas ou substâncias que liberam estes compostos por hidrólise
CnH2nOn 
Fórmula geral
Gliceraldeído
Dihidroxiacetona
Glicose
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São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas ou substâncias que liberam estes compostos por hidrólise
CnH2nOn 
Fórmula geral
Muitos carboidratos não apresentam essa fórmula
Ex: glicosamina 
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Classes principais de acordo com o tamanho
 Monossacarídeos (açúcares simples) – Possuem uma única unidade de poliidroxialdeído ou poliidroxicetona. 
Exemplo – D-Glicose
 Oligossacarídeos – Possuem cadeias curtas de monossacarídeos ligados através de ligações glicosídicas.
Exemplo – sacarose (D-glicose + D-frutose)
 Polissacarídeos – Possuem mais de 20 unidades de monossacarídeos (pode chegar a milhares de unidades de monossacarídeos)
Exemplo – Celulose, amido, glicogênio 
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Monossacarídeos
 São os carboidratos mais simples
 Os átomos de carbono, nos quais os grupos –OH estão ligados são centros quirais, dando origem aos açúcares estereoisômeros da natureza
 Incolores e sólidos cristalinos
 Solúveis em água e insolúveis em solventes apolares
 Sabor doce (maioria)
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Gliceraldeído
ALDOSE
Dihidroxiacetona
CETOSE
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C3H6O3
C3H6O3
C6H12O6
C6H12O6
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ALDOSE (poliidroxialdeídos)
 3 átomos de C – aldotriose
 4 átomos de C – aldotetrose
 5 átomos de C – aldopentose
 6 átomos de C – aldohexose
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ALDOSE (poliidroxialdeídos)
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CETOSE
(poliidroxicetonas)
 3 átomos de C – cetotriose
 4 átomos de C – cetotetrose
 5 átomos de C – cetopentose
 6 átomos de C – cetohexose
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CETOSE (poliidroxicetonas)
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Alguns derivados importantes das hexoses
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Estereoquímica dos monossacarídeos
 Estereoisômeros – São moléculas compostas pelos mesmos átomos e fórmula estrutural mas que diferem uma da outra na forma como os átomos ou grupos estão dispostos no espaço.
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Estereoquímica dos monossacarídeos
 Enantiômeros – São estereoisômeros que se comportam como objeto e respectiva imagem num espelho plano.
 Podem desviar o plano da luz polarizada para a direita (dextrogiro - D) ou para a esquerda (levogiro - L)
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Nomenclatura D/L
A designação da configuração L ou D depende do carbono quiral de número mais elevado, ou seja, mais distante do grupo aldeídico ou cetônico.
 Se –OH está do lado direito em relação ao C quiral então a configuração é D
 Se –OH está do lado esquerdo em relação ao C quiral então a configuração é L
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A maioria dos açúcares importantes encontrados na natureza possui configuração D.
 D-glicose – o mais importante na dieta
 D-frutose – o mais doce de todos os açúcares
 D-ribose – presente na molécula de RNA
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Representação tridimensional no papel
Ligações horizontais representam ligações direcionadas para a frente do papel enquanto ligações verticais representam ligações direcionadas para trás do papel 
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Estereoquímica dos monossacarídeos
 Diastereoisômeros – São estereoisômeros que não se relacionam como objeto-imagem num espelho plano e assim, não correspondem a enantiômeros.
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Estereoquímica dos monossacarídeos
 Epímeros – São diastereoisômeros que diferem na configuração de apenas UM átomo de carbono
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Estereoquímica dos monossacarídeos
A diferença em apenas um carbono tem importância biológica?
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Estereoquímica dos monossacarídeos
A diferença em apenas um carbono tem importância biológica?
Sim. Nosso corpo, por exemplo, consegue encontrar a diferença entre esses dois compostos.
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Galactosemia
Ausência de enzimas necessárias à conversão
Acúmulo de galactose ou seu metabólito (dulcitol) causa efeitos tóxicos
Pode levar a retardo mental, catarata e morte
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Estruturas cíclicas
Reação de aldeídos e cetonas com álcoois
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Estruturas cíclicas
Hemiacetal cíclico – formado a partir de um álcool e um aldeído (C1 – C5). 
Hemicetal cíclico – formado a partir de um álcool 	e uma cetona (C2 – C5)
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Piranoses e Furanoses
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Carbono anomérico
Mutarrotação
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Estrutura cíclica - Anômeros α e β
Haworth
Mutarrotação
63,6%
36,4%
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Conversão da projeção de Fisher para perspectiva de Haworth
Carbono 1 = Carbono anomérico
Hidroxilas localizadas a direita são colocadas voltadas para baixo na perspectiva de Haworth
Hidroxilas localizadas a esquerda são colocadas voltadas para cima na perspectiva de Haworth
C6 – Para cima na configuração D e para baixo 
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Ligação Glicosídica
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Ligações 
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Ligações 
ß(1 → 4)
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Sacarose – açúcar de mesa (α-D-glicose + α-D-frutose) 
-1 2
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Oligossacarídeos
dissacarídeos
 Sacarose 
 Lactose
 Maltose
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• Lactose: ß-D-galactose + D-glicose (epímeros-C4)
Ligação glicosídica: ß(1 → 4)
• Maltose: D-glicose + D-glicose (hidrólise do amido)
Ligação glicosídica : α (1 → 4)
• Celobiose: D-glicose + D-glicose (hidrólise da celulose)
Ligação glicosídica: ß (1 → 4)
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 Os oligossacarídeos e polissacarídeos são formados através das ligações glicosídicas
 A natureza química desses compostos vai depender do monossacarídeo a que estiverem ligados 
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Os monossacarídeos são agentes redutores
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Dissacarídeos Redutores
Lactose
Maltose
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Atenção!
Sacarose não é um açúcar redutor
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Açúcar Invertido
Dextrogira
Mistura desvia para a esquerda (Levogira)
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polissacarídeos
 São açúcares complexos que têm mais de 10 moléculas de monossacarídeos
 Homopolissacarídeo X Heteropolissacarídeos
 Principais polissacarídeos
Celulose
Amido
Glicogênio
Quitina
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polissacarídeos
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Polímeros de cadeia linear e ramificada
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 Principal componente estrutural dos vegetais (madeiras e plantas)
 Polímero de β-D-glicose
 Resíduos unidos por ligações glicosídicas do tipo β(1→4)
Celulose
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Celulose
As cadeias individuais de polissacarídeos são ligadas por pontes de H (força mecânica)
Pontes de H
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Celulose
Os animais não possuem as enzimas chamadas CELULASES, que hidrolisam celulose em glicose. 
Atuam sobre as ligações β entre glicoses
Encontradas em bactérias presentes no trato digestório dos cupins e animais de pasto (gado, cavalos, etc)
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Amido
 Servem como veículos para o armazenamento de glicose
 Polímeros de α-D-glicose presente nos vegetais
 Amilose – polímero linear de glicose – ligações α(1→4)
 Amilopectina – polímero de cadeia ramificada - ligações α(1→6) e α(1→4)
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Amido
(amilopectina)
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Amido
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Amido
Enzimas que hidrolisam o amido:
 Vegetais e animais possuem enzimas para digerir o amido
 ß - amilase – Clivam as ligações α (1 → 4) a partir do final não-redutor do polímero (exoglicosidade). Produto: maltose.
 α amilase - Clivam as ligações α (1 → 4) em qualquer lugar na cadeia (endoglicosidade)
 Enzimas desramificadoras, que degradam α (1 → 6) na amilopectina.
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Glicogênio
 São moléculas de armazenamento de glicose nos ANIMAIS
 Polímero de cadeia ramificada de α-D-glicose 
 Formado por ligações α (1 → 4) e α (1 → 6) nos pontos de ramificação.
 Semelhantes à amilopectina porém são mais ramificados
 Grânulos de glicogênio (fígado e músculo)
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Glicogênio
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Amido ou Glicogênio?
Amido
Glicogênio
Iodo
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Amido ou Glicogênio?
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Quitina
 Homopolissacarídeo semelhante à celulose
 Polímero linear formado por N-acetil- β-D-glicosamina
 Formado por ligações β(1→4) 
 Desempenha papel estrutural.
 Principal componente
do exoesqueleto de invertebrados (insetos e crustáceos) e também da parede celular de fungos, algas e leveduras.
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Quitina
β(1→4) 
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Glicoproteínas
São moléculas que possuem resíduos de carboidratos e cadeias polipeptídicas
 Anticorpos
 Determinantes antigênicos (grupos sanguíneos sistema ABO)
Grupo A – N-acetilgalactosamina
Grupo B – α-D-galactose
Grupo 0 – Nenhum
Grupo AB - N-acetilgalactosamina + α-D-galactose
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