Bioquímica de Carboidratos

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Bioquímica 
GDI 132 
 
Sejam bem vindos! 
 
 
Pós Doc. Kalynka Livramento 
LCBM 
kalynkag@dqi.ufla.br 
38291172 
1 
2 
PLANO DE CURSO 
 
- CARBOIDRATOS 
- LIPÍDEOS 
- ÁCIDO NUCLÉICOS 
- PROTEÍNAS 
10/ABRIL - 1a PROVA (20%) 
- CLASSIFICAÇÃO, ESPECIFICIDADE, ATIVIDADE E CINÉTICA 
ENZIMÁTICA 
- BIOENERGÉTICA 
- CATABOLISMO CARBOIDRATOS 
- CICLO DE KREBS E CICLO DO GLIOXILATO 
22/MAIO - 2a PROVA (20%) 
- CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
- METABOLISMO DE LIPÍDEOS 
- METABOLISMO DOS COMPOSTOS NITROGENADOS 
26/JUNHO - 3a PROVA (20%) 
03/JULHO - PROVA SUBSTITUTIVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARBOIDRATOS 
Estrutura e função 
 
 
 
Kalynka Livramento 
3 
CARBOIDRATOS... 
 
 - Açúcares 
 - Glicídios/Glucídios 
 - Poliidroxialdeído 
 - Poliidroxiacetona 
 - Sacarídeos 
 - Hidratos de carbono 
 
 Fórmula empírica - (CH2O)n 
 (1:2:1) 
 
 Exceção : ribose e dessoxiribose 
 
 
4 
CARBOIDRATOS... 
 
- Biomolécula + abundante 
 
- Dieta Humana - amido e açúcar comum 
 
 
- Alimentos naturalmente açucarados 
- Alimentos elaborados com adição de açúcar 
- Alimentos açucarados propriamente ditos 
5 
CARBOIDRATOS... 
Principal Função 
 
 FONTE DE ENERGIA SERES VIVOS 
 Vegetais - amido - Fotossíntese 
 Animais - glicogênio 
 - O total de energia 
capturada pode ser 
acumulada na forma 
de polímeros de 
Glicose, ou seja, 
amido 
 
 
- 100 milhões CO2 e H2O  celulose (fotossíntese) 6 
CARBOIDRATOS... 
 Outras funções: 
 
- Conjugados com diversas moléculas constituem: 
- Anticorpos - glicoproteínas (estrutural) 
- Parede celular das bactérias (estrutural) 
 
 
 
 
 
 
- Nucleotídeos (estrutural) 
 
 
7 
Amido 
Prote
oglica
nos 
Glicogênio 
Celulose 
8 
CARBOIDRATOS... 
 
CLASSIFICAÇÃO 
 
 
9 
CARBOIDRATOS... 
 
 
 
- Uma única molécula de poliidroxialdeído ou poliidroxiacetona 
- D-Glicose (Dextrose) – açúcar mais abundante na natureza 
Grupo 
carbonila 
* 
* 
10 
CARBOIDRATOS... 
 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
- Estrutura simples - açúcares simples 
- 3-8 C 
OSE ? 
11 
CARBOIDRATOS... 
 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
-Sabor adocicado 
 
- 5-6 C - mais empregados alimentação humana 
12 
CARBOIDRATOS... 
 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
- Isomêros ópticos ativos 
Imagens especulares - não se 
sobrepões - enantiômeros 
13 
Epímeros 
CARBOIDRATOS... 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
- Isômeros ópticos ativos 
C quiral ou 
C assimétrico ou 
C tetraédrico 
Molécula quiral 
(assimétrica) está 
conectada a 4 grupos 
diferentes. 
14 
CARBOIDRATOS... 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
- Isômeros ópticos ativos - enantiômeros 
 
- GLICOSE 
 
 
 
4 C quirais! 
 
 
16 
enantiômeros 
 
N Centros 
quirais - 2n 
enantiômeros 
A D-glicose desempenha papel de extrema importância no 
metabolismo animal e constitui a base da indústria da 
fermentação alcoólica. Já a L-glicose não participa do 
metabolismo animal e não é fermentada por leveduras. 15 
16 
CARBOIDRATOS... 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
Mas de onde vem a nomeclatura D e L? 
 
- Atividade Óptica observada por Biot no sec XIX. 
 
- Descreveu que algumas moléculas tem a capacidade de 
desvia um feixe de luz (rotação). 
 
- Moléculas opticamente ativas que giram a luz para a 
esquerda são denominadas levógiras (L), as moléculas que 
giram a luz para a direita e são denominadas dextrógiras (D). 
 
Exemplos: 
(-)-morfina é uma substância levógira. 
(+)-sacarose é uma substância dextrógira. 
 
17 
Na bioquímica, isto é fundamental, e uma consequência disto 
são reações extremamente importantes para a manutenção 
da vida em nosso organismo, por exemplo, além da ação de 
alguns medicamentos dos quais fazemos uso. 
 
- Todas as propriedades físicas e químicas são idênticas, com 
exceção de duas: 
- 1- desvio da luz-plana polarizada 
- 2- Taxa de reação não é a mesma - ENZIMAS 
 
- Quem já ouviu falar no mm TALIDOMIDA? 
CARBOIDRATOS... 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
 Atividade Óptica ativa 
18 
CARBOIDRATOS... 
 
MONOSSACARÍDEOS 
Em sua forma cíclica 
Frutose 
> 5C 
19 
CARBOIDRATOS... 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
Como se forma a estrutura cíclica? 
 
Só relembrando a química orgânica…. 
 
Existe uma reação que ocorre entre o grupo hidroxila dos 
álcoois com o grupamento carbonila das acetonas e aldeídos 
 
 
 
 
20 
CARBOIDRATOS... 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
Como se forma a estrutura cíclica? 
 
 
 
21 
CARBOIDRATOS... 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
Estrutura cíclica monossacarídeos 
 
- Adquirem um novo centro quiral (C anômerico)  
Esteroisômeros 
 
 
 
22 
Piranoses e furanoses (fórmulas em perspectiva de Haworth) 
As formas piranosídicas assumem duas conformações 
23 
CARBOIDRATOS... 
 
 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
MUTARROTAÇÃO 
 
 
 
 Processo de Interconversão dos anômeros α e 
β, das piroses e furanoses, quando em solução, tendo 
como intermediário a cadeia aberta  com isso 
altera o desvio da luz constantemente. 24 
CARBOIDRATOS... 
MONOSSACARÍDEOS 
 
De onde vem a diversidade dos açúcares? 
Centros quirais 
 
 
 
Enantiômeros Esteroisômeros 
(D e L) (α e β) 
 
 
 
 
 
Isomeria Estrutural: 
 isômeros estruturais com mesma 
fórmula molecular e fórmulas 
estruturais ≠s. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Isomeria Espacial 
(Estereoisomeria): estereoisômeros 
com mesmas fórmulas molecular e 
estrutural, mas ≠ configuração 
(arranjo de seus átomos no espaço 
tridimensional). 
 
Por que isso é 
importante? 
25 
Monossacarídeos são agentes redutores 
O íon Cu+1 produzido em condições alcalinas forma 
um precipitado vermelho de óxido cuproso: 
Reação de Fehling 
Eles podem ser oxidados 
por agentes oxidantes 
fracos  FE3+ e Cu2+ 
26 
Monossacarídeos são agentes redutores 
 
 
- Aplicações quantificação desses açúcares: 
 
- Quantificação de glicose no sangue. 
 
 
Glicose oxidase 
27 
CARBOIDRATOS... 
 
 
- Poucas moléculas de poliidroxiacetona ou poliidroxialdeído 
- Ligação Glicosídica - DISSACARÍDEOS- TRISSACARÍDEOS 
- Síntese por desidratação 
- Sacarose, Lactose, maltose… 
- > parte Conjugados à moléculas não-açucares 
 Sacarose 28 
CARBOIDRATOS... 
 
 
OLIGOSSACARÍDEOS 
 
Ligação Glicosídica 
 
Ligação Covalente  C anômerico + grupo hidroxila 
Esta ligação é 
facilmente dissolvida 
na presença se ácido!!! 
29 
CARBOIDRATOS... 
 
 
OLIGOSSACARÍDEOS 
 
 
 
- Dissacarídeo mais importante no ponto de 
vista nutricional e da tecnologia de alimentos. 
- Adoçante potente -"açúcar de mesa” 
- Produzida pela fotossíntes 
- Representa o principal oligossacarídeo da 
dieta dos animais. 
α-D- Glicopiranosil (12) α-D-
frutofuranosídeo 
30 
CARBOIDRATOS... 
 
 
OLIGOSSACARÍDEOS 
 
Curiosidade Sacarose 
 
- O açúcar invertido consiste em um xarope quimicamente 
produzido a partir do açucar comum - a sacarose. 
 
- O termo invertido decorre de uma característica física da 
sacarose, que se altera durante o processo de hidrólise: 
originalmente, um raio de luz polarizada que incide sobre a 
sacarose é desviado para a direita, ou seja, a sacarose é 
dextrógira (D). Após o processamento de inversão, a Glicose e 
a frutose (L) têm a propriedade conjunta de desviarem a luz 
polarizada para a esquerda; ou seja o açucar invertido é 
levogiro. 
 
 
 
 
31 
CARBOIDRATOS... 
 
OLIGOSSACARÍDEOS 
 
LACTOSE 
- Glicose + galactose 
- Adoçante do leite 
- 15% Poder adoçante da sacarose 
- Forma Livre ??? Assim como a Trealose 
 
TREALOSE 
 - Hemolinfa insetos 
 - Fungos 
 
 
 
β-D-Galactopiranosil (14) β-D-
glicopiranose 
32 
CARBOIDRATOS... 
 
 
OLIGOSSACARÍDEOS 
 
Os dissacarídeos também podem ser açucares redutores! 
 
"PONTA REDUTORA" 
 
Lactose Maltose 
 
 
 
 
- c 
33 
CARBOIDRATOS... 
 
 
OLIGOSSACARÍDEOS 
 
Os dissacarídeos não redutores! 
 
 
Trealose Sacarose 
 
 
GLICOSÍDEOS 
34 
CARBOIDRATOS... 
 
 
OLIGOSSACARÍDEOSAlguns trissacarídeos também podem ser encontrados livres na 
natureza. 
Rafinose 
 - casca das sementes do algodão. 
 - frutose, galactose e glicose. 
35 
CARBOIDRATOS... 
 
 
OLIGOSSACARÍDEOS 
 
TETRASSACARÍDEOS 
Estaquiose está amplamente distribuída no reino vegetal, 
principalmente nas leguminosas (é o principal carboidrato da 
soja); é formada por 1 frutose + 1 glicose + 2 gactoses. Devido à 
sua baixa digestibilidade, a estaquiose é, provavelmente, a 
principal causa da flatulência decorrente do consumo de 
leguminosas (como o feijão, ervilhas, e a própria soja). 
36 
CARBOIDRATOS... 
 
 
 
- Macromoléculas Naturais 
- Centenas/Milhares de moléculas de poliidroxiacetona ou 
poliidroxialdeído 
- Alto peso molecular 
- Não possuem sabor adocicado 
- Contribuem para a textura dos alimentos - AMIDO 
37 
CARBOIDRATOS... 
 
 
POLISSACARÍDEOS 
 
- Não são solúveis em água 
 
- Classificados como 
 
- Homopolissacarídeos - Mesma unidade monomérica 
 - AMIDO (D-glicose) 
- Heteropolissacarídeos 
- Ácido Hialurônico (D-glicurônico + N-acetil D-glicosamina) 
38 
CARBOIDRATOS... 
 
 
POLISSACARÍDEOS 
 
 
- Classificados como 
 
- Digeríveis 
 - AMIDO (D-glicose) 
- Não digeríveis 
 - CELULOSE E A LIGNINA 
39 
CARBOIDRATOS... 
 
 
POLISSACARÍDEOS 
 
- Como eles se diferem? 
- Cadeia linear (celulose e amido) / ramificada 
(glicogênio) 
- Tipo de ligação glicosídica (1,4 ou 1,6) 
- Funções biológicas distintas: 
- 1-estrutural - Quitina, celulose, pectina 
- 2- reserva - amido, glicogênio, dextranas* 
Designados pelo sufixo “ana” 
 
glicose = glucanas 
 
manose = mananas 
 
galactose + manose = galactomanas 
 
40 
Do ponto de vista nutricional, o amido é o único polissacarídeo 
prontamente digerido no intestino humano, servindo como 
fonte de carboidratos. 
Assim, grande parte da energia requerida pelo organismo 
humano é suprida pelo amido presente nos grãos de cereais e 
tubérculos, como o milho e a mandioca, respectivamente. 
CARBOIDRATOS... 
 
 
POLISSACARÍDEOS de RESERVA 
 
AMIDO 
 
41 
CARBOIDRATOS... 
 
 
POLISSACARÍDEOS de RESERVA 
 
AMIDO 
 
Grânulos de amido de mandioca 
42 
CARBOIDRATOS... 
 
 
POLISSACARÍDEOS de RESERVA 
 
AMIDO 
 
Mistura de dois polissacarídeos: 
 amilose + amilopectina 
43 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS de RESERVA 
 
AMIDO 
 
Na presença de 
Iodo tornam se 
azuis 
As enzimas α-
amilases (secretadas 
pela glandulas 
salivares e pancreas) 
quebram o açucar 
nas extremidade não 
redutoras. 
44 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS de RESERVA 
 
AMIDO 
 
Essas ramificações 
tornam o açucar 
mais solúvel! 
45 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS de RESERVA 
 
GLICOGÊNIO 
 
- É ESTOCADO PRINCIPALMENTE NOS MÚSCULOS 
ESQUELETICOS (1-2% PESO) E 
- NO FÍGADO (10% PESO). 
 
 
 
46 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS de RESERVA 
 
GLICOGÊNIO 
- Sua estrutura é muito parecida com a da amilopectina, 
difererindo apenas no número de ramificações (a cada 10 
resíduos). 
 
 
 
47 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
CELULOSE 
- Polissacarídeo mais abundante na natureza. 
- Homopolissacarídeo com 10.000 - 15.000 unidades de D-
glicose 
- Ligações β- (14) - caddeias longas e resistentes 
- Forma a parede celular dos vegetais e algas. 
 
 
Micrografia eletronica de 
varredura da Parede celular 
de alga - celulose organizada 
em feixes paralelos. 
48 
Cupins abrigam a Triconympha um microrganismo 
que secreta celulase. Animais ruminantes contem 
bactérias que secretam celulase 
 
Celulase é capaz de quebrar ligações 1 4 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
CELULOSE 
49 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
50 
CARBOIDRATOS... 
 
 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
QUITINA 
 
- Constitui exoesqueletos de crustáceos, artrópodes e parede 
celular de fungos. 
 
51 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
ÁCIDO HIALURÔNICO 
 
- Formado pelo ácido glucurônico e a N-acetilglicosamina - 
unidos por ligações β (14) 
 
 
 
 
 
52 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
ÁCIDO HIALURÔNICO 
 
 
- Bactérias produzem - propiciando melhor ambiente p/ 
multiplicação e mobilidade. 
 
- Lisozima - quebra das ligações - matando as bactérias 
 
- Lágrimas e alguns vírus produzem lisozima 
 
- Produtos de estéticas também utilizam desse ácido. 
 
 
 53 
É uma substância naturalmente presente no organismo humano, 
uma molécula de açúcar que atrai a água e pode atuar como um 
lubrificante e absorver choques em partes móveis do corpo como 
as articulações. Do ácido hialurônico no nosso corpo, 56% dele está 
na pele, onde ele atua preenchendo o espaço entre as células, o 
que a mantém lisa, elástica e bem hidratada. Porém, com o tempo, 
sua concentração na pele diminui, o que causa o aparecimento de 
rugas e também seu ressecamento. 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
ÁCIDO HIALURÔNICO 
Preenchimento com ácido Hialurônico 
Processo biotecnológico 
54 
CARBOIDRATOS... 
 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
ÁCIDO HIALURÔNICO 
Preenchimento com ácido Hialurônico 
Processo biotecnológico 
55 
CARBOIDRATOS... 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
SUBSTÂNCIAS PÉCTICAS 
 
- PECTINAS 
- A importância da pectina em alimentos está na 
capacidade que essa substância apresenta de formar 
géis, quando em presença de ácido e açúcar. O gel 
formado é utilizado como base para a fabricação de 
geléias e outros tipos de frutas em conserva. 
D-galacturomanana β 1-4 
 
56 
- PROTOPECTINA 
- Heteropolissacarídeo complexo extraído de plantas 
 
- Origina as substâncias pécticas propriamente ditas: 
ácido pectínico, ácido péctico ou pectinas 
 
CARBOIDRATOS... 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
SUBSTÂNCIAS PÉCTICAS 
 
 
57 
RIGIDEZ DO FRUTO - Amaducerimento: “O processo de 
amadurecimento envolve uma série de processos bioquímicos 
que modificam os aspectos visuais e sensoriais dos frutos. O 
"amolecimento" do fruto, por exemplo está intimamente 
relacionado à conversão da protopectina em substâncias 
pécticas: no estágio verde há predomínio da protopectina, na 
forma de polímeros insolúveis. No processo de maturação, ela 
é convertida a substâncias pécticas solúveis, melhorando a 
característica sensorial.” 
CARBOIDRATOS... 
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS 
 
SUBSTÂNCIAS PÉCTICAS 
 PROTOPECTINA 
58