Carboidratos- Bioquímica

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➢ Carboidratos 
 
Carboidratos = Glicídios = Açúcares 
-Moléculas mais abundantes da Terra 
 
★ Funções: 
 
- Reserva energética: Ex: amido- principal reserva vegetal e glicogênio- principal 
reserva animal 
- Participação na informação gênica: compõem nucleotídeos (pentose=açúcar) 
- Estrutural e proteção: Celulose- compõe a parede celular de plantas e bactérias 
 Quitina- compõe o exoesqueleto de invertebrados 
 Carboidratos que lubrificam as estruturas esqueléticas. 
A celulose é o composto orgânico mais abundante na biosfera. 
- Reconhecimento celular e informação biológica: carboidratos constituintes de 
glicoproteínas e dos proteoglicanos localizados nas membranas celulares 
 
★ Definição: ​compostos polihidroxialdeídos ou polihidroxicetonas, ou substâncias 
que por hidrólise produzem tais compostos. 
 
★ Classificação:​ ​baseada no número de moléculas 
 
1. Monossacarídeos: 
Sólidos cristalinos, não hidrolisáveis, hidrossolúveis e de sabor adocicado. 
- Fórmula geral:​ (CH2O)n ,​ n= maior ou igual a 3 
São subdivididos em 2 famílias:​ Aldoses​ e​ Cetoses 
Divididos pelo número de carbonos. Ex: trioses (aldotriose ou cetotriose), pentoses 
 
Os monossacarídeos possuem 1 ou mais carbonos assimétricos ou quirais (4 ligantes 
diferentes). Devido ao carbono assimétrico, às moléculas adquirem atividade óptica. 
 
- D- e L- isomerismo:​ Isômeros enantiômeros​- imagens especulares um do outro. 
Apresentam propriedades químicas semelhantes e propriedades físicas e biológicas 
diferentes. 
A designação de um açúcar como sendo D-(dextrogiro-desvia o plano de vibração da luz 
polarizada para o lado direito) ou L- (levógiro- desvia para o lado esquerdo) tem a ver com a 
orientação da hidroxila no carbono assimétrico, usando o gliceraldeido como referência. 
 
- Estruturas cíclicas Piranoses e Furoses: 
 Em soluções aquosas as aldotetroses e todos os monossacarídeos com 5+ carbonos 
tendem a existir somente como estruturas cíclicas. 
 A estrutura cíclica forma-se por uma reação espontânea entre a carbonila e a hidroxila da 
mesma molécula. 
 
 ->Glicose: 
 
Mesma conformação do carbono assimétrico mais longe=​ alfa-D-glicose 
Conformação oposta do carbono assimétrico mais longe=​ beta-D-glicose 
 
Esses isômeros são chamados de anômeros, pois formou-se o ​carbono anomérico​, 
envolvido na ligação que formou o ciclo. Todo carbono hemiacetal será no carbono 
anomérico. A presença do carbono anomérico 
 
Carbono hemiacetal- ​formado a partir de uma ligação de uma carbonila aldeídica e uma 
hidroxila. (carbono 1, próximo ao O) 
 
Os monossacarídeos podem ser oxidados por alguns agentes oxidantes tais como, Fe2+ ou 
Cu2+. A glicose e outros açúcares capazes de reduzir tais agentes são chamados ​açúcares 
redutores​. Esta ação de oxi-redução é a base para algumas reações qualitativas ou 
quantitativas de carboidratos (esta é a forma de quantificar o açúcar em uma amostra 
biológica – poder redutor do carbono anomérico). 
 
2. Oligossacarídeos: 
 
São compostos hidrossolúveis, sólidos e de sabor doce que possuem de 2 a 10 
moléculas de monossacarídeos. Os oligossacarídeos são formados pela união de 2 ou mais 
unidades de açúcar, formados por ligações glicosídicas. Os mais comuns são os 
dissacarídeos. 
 
- Ligação glicosídica​: formada por uma condensação (liberação de uma molécula de 
água). Ligação entre o grupo hidroxila de um açúcar e carbono anomérico do outro. 
 
★ Dissacarídeos: formado por 2 monossacarídeos 
 
Maltose: ​Formado pelos resíduos de ligação entre 2 glicoses. Ligação 1,4 do tipo 
O-glicosídica, já que é intermediada por um oxigênio (existem ligações intermediadas por 
nitrogênio, sendo N-glicosídicas). 
 
Uma hidroxila sai do carbono hemiacetal e, então ele passa a ser chamado de carbono 
acetal. Da hidroxila ligada ao carbono 4 sai apenas um hidrogênio. 
Tem-se, então, uma extremidade com capacidade redutora (carbono anomérico). 
 
Lactose ​- Dissacarídeo encontrado no leite, é formado por um resíduo de galactose e um 
resíduo de glicose. 
A enzima que hidrolisa a lactose é chamada de lactase. Ela começa a se expressar 
poucos dias antes do nascimento, depois tem um pico de expressão e ela começa a 
diminuir. Alguns indivíduos deixam de expressar e, então, o intestino não absorve. As 
bactérias intestinais começam a se alimentar do excesso de lactose no intestino. Os 
processos de fermentação geram gases, produtos ácidos derivados geram diarreia, que são 
consequências da intolerância à lactose. 
 A lactose tem capacidade redutora porque tem um carbono anomérico livre. 
 
 
Sacarose - É produzida a partir de glicose e frutose, por vegetais, mas não por animais. Ao 
contrário da maltose e da lactose, a sacarose não possui carbono anomérico livre e 
portanto, não é um açúcar redutor. 
- É hidrolisado pela enzima sacarase. 
- É o glicídio normalmente conhecido como açúcar. O nosso açúcar é o cristal desse 
dissacarídeo. 
 
 
➔ Açúcares importantes: 
 
Açúcar Fonte Importância Bioquímica / clínica 
Maltose Digerido pela amilase ou hidrólise do amido 
Cereais e malte em 
germinação 
Lactose Leite. Pode ocorrer na urina durante a gravidez 
Na deficiência da enzima 
que o degrada, lactase, 
pode ocorrer má absorção 
acompanhada de diarreia 
e flatulência. 
Sacarose 
Açúcar de cana e de 
beterraba. Sorgo, abacaxi 
e raiz de cenoura. 
Na deficiência da enzima 
que o degrada, sacarase, 
pode ocorrer má absorção 
acompanhada de diarreia 
e flatulência. 
Trealose 
Fungos e leveduras . 
principal açúcar – 
hemolinfa dos insetos 
 
 
 
- Oligossacarídeos são determinantes dos grupos sanguíneos ABO 
->Função sinalizadora 
->O que diferencia um indivíduo do tipo A ou B são os antígenos. Os oligossacarídeos que 
vão dar identidade a cada glicocálix (glicolipídio); 
Esses oligossacarídeos que podem dar origem aos anticorpos 
 
 
3. Polissacarídeos: 
 
Polímeros de carboidratos de alto peso molecular. Podem ser formados por apenas 
um tipo de unidade monossacarídica (​homopolissacarídeos​) ou por diferentes tipos de 
unidades monossacarídicas (​heteropolissacarídeos​). 
 
★ Homopolissacarídeos: 
- De reserva: Amido (plantas) e glicogênio (animais) 
- Estruturais: Celulose (plantas e bactérias) e quitina (artrópodes) 
O amido contém duas formas de polímero de glicose: um polímero linear (amilose) e 
um polímero ramificado (amilopectina). 
O glicogênio é muito semelhante estruturalmente à amilopectina, porém é mais 
ramificado e mais compacto. É o principal polissacarídeo de armazenamento nas células 
animais. Especialmente abundante no fígado representando até 7% da massa úmida do 
órgão. Importante reserva energética do músculo esquelético. Basicamente todas as células 
têm reservas de glicogênio, porém hepatócitos e células musculares possuem uma grande 
quantidade de glicogênio. O glicogênio muscular é para uso próprio, já o hepático armazena 
para servir para todo o corpo. 
 
Os resíduos de glicose são unidos por ligações α1→4 na cadeia linear e α1→6 nos 
pontos de ramificação, a cada 8-12 resíduos. É uma molécula ramificada e compacta. Como 
cada ramificação do glicogênio termina com uma unidade de açúcar não redutora, 
apresentam apenas uma extremidade redutora (carbono anomérico livre). 
 
A molécula cresce ou reduz através da extremidade não redutora. Quando o 
glicogênio é utilizado como fonte de energia, as unidades de glicose são removidas uma de 
cada vez a partir da extremidade não redutora. As enzimas de degradação que atuam 
somente em extremidades não redutoras podemtrabalhar simultaneamente nas muitas 
ramificações, acelerando a conversão do polímero em monossacarídeos. 
 
Por que a glicose é armazenada na forma de glicogênio e não na sua forma 
livre e monomérica? 
- O polímero de glicogênio é mais compacto e menos hidrossolúvel que a glicose livre. 
O glicogênio precisa de menor necessidade de água ao seu redor. Isso é importante 
para a osmolaridade da célula, já que a glicose livre atrai água. Então, a pressão 
osmótica na célula seria muito grande, o que poderia romper a célula. Enquanto que 
na forma polimerizada e compactada, atrai-se menos água. 
 
OBS: Síndrome de Andersen > deficiência de enzima ramificadora. Não havendo 
ramificações, só terá uma unidade redutora, ou seja, apenas uma região para crescimento e 
mobilização. O paciente fica hipoglicêmico constantemente, pois a mobilização é muito 
lenta, já que as cadeias de glicogênio nesse caso são lineares e só tem um terminal redutor. 
 
 
★ Heteropolissacarídeos: 
Podem ser formados por unidades repetitivas de um dissacarídeos, como, por 
exemplo, a parede celular bacteriana e os glicosaminoglicanos. A parede celular bacteriana 
é formada por cadeias lineares, contendo unidades repetitivas de N-acetilglicosamina e 
ácido N- acetilmurânco, unidos por ligações do tipo β1→4. As cadeias são unidas entre si 
por peptídeos curtos, cujas sequências varia entre as espécies. Isso confere uma rigidez 
muito grande. São cadeias lineares unidas por aminoácidos. 
 
● Lisozima-> quebra ligação beta 1,4 da cadeia de glicosaminoglicanos, deixando a 
parede bacteriana afetada, o que pode levar à morte da célula. Presente na saliva e 
na lágrima. 
● Penicilina-> impede a formação dos aminoácidos que unem às cadeias de 
heteropolissacarídeos, deixando a parede bacteriana frágil. Esse é o efeito 
antibiótico da penicilina. 
 
 
➔ Glicosaminoglicanos (GAGs): 
 
São heteropolissacarídeos formados por unidades repetitivas de um dissacarídeo, 
composto na maioria das vezes por N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina, unida a 
um acido urônico. 
Muitas vezes os açúcares são sulfatados, o que, somados aos grupos ácidos do 
glicuronato ou iduronato, contribui para a alta densidade de cargas negativas apresentadas 
por estas moléculas. Essas cargas negativas possuem grande capacidade de atrair 
moléculas de água.Então, em geral, tecidos ricos em glicosaminoglicanos são muito 
hidratados. Nossas articulações são formadas por extensas cadeias de 
glicosaminoglicanos, que são altamente hidratadas, dando um aspecto maleável ao tecido. 
São um dos principais componentes da matriz extracelular. 
 
➢ GLICOCONJUGADOS: 
Proteoglicanos, Glicoproteínas e Glicolipídios. 
 
Moléculas biologicamente ativas (moléculas que conseguem alterar a atividade celular), 
onde um carboidrato está covalentemente ligado a um lipídeo ou a uma proteína. 
Envolvidos em: 
● Reconhecimento e adesão entre as células 
● Migração celular durante o desenvolvimento 
● Coagulação sanguínea 
● Resposta imunológica 
● Cicatrização 
 
★ Proteoglicanos: 
Macromoléculas da superfície celular ou da matriz extracelular. Formados pela 
associação entre uma proteína a qual se ligam a várias cadeias glicosaminoglicanos. A 
porção glicosilada da molécula domina a estrutura e é o sítio de ação biológica da molécula. 
Possuem centenas de repetições de heteropolissacarideos. 
 
● Proteoglicanos de membrana: Sindecano e Glipicano 
->Funções: 
- Ativação conformacional 
- Correceptor para ligantes extracelulares. Ex: ligante se liga ao receptor e muda a 
atividade da célula, o que é mediado por um glicosaminoglicano. Muitas vezes as 
cargas presentes nos glicosaminoglicanos facilitam essa interação. 
- Intensificação da ligação proteína-proteína: aproxima as proteínas e facilitam a 
ligação 
- Localização/ concentração na superfície celular. Ex: Quilomícrons levam lipídios à 
superfície da célula onde proteoglicanos ancoram lipases, que vão quebrar o lipídio 
em glicerol e ácidos graxos. Atrai as lipases devido às suas cargas negativas. 
 
 
 
★ Glicoproteínas: 
-Apresentam uma ou mais cadeias de oligossacarídeos de compostos bastante variável 
(menores que os proteoglicanos). 
-Presentes em proteínas de membrana (face externa), matriz extracelular e sangue. 
-No interior das células são encontradas em organelas específicas. 
1. O-ligados 
2. N-ligados 
Ex: Mucina: função de lubrificar, pois possuem oligossacarideos associados com água, o 
que permite essa função. 
 
★ Glicolipídeos: 
Esfingolipídios de membrana que apresentam carboidratos na sua porção hidrofílica. 
São sítios de reconhecimento para ligação de proteínas específicas. 
 
➔ Carboidratos como moléculas informativas: 
Células utilizam oligossacarídeos específicos para codificar importantes informações 
sobre o destino de proteínas, as interações célula-célula, a diferenciação celular e o 
desenvolvimento de tecidos, além de os utilizar como sinais extracelulares. Diferentes 
combinações desses oligossacarídeos produzem diferentes funções. 
 
Importância dos oligossacarídeos na sinalização = exemplo do rolamento. Em determinado 
momento a selectina-P das células endoteliais interage com um oligossacarídeo específico 
das glicoproteínas da superfície dos leucócitos. Essa interação os desacelera, fazendo-os 
rolar sobre o endotélio. Depois, integrinas presentes nas membranas dos leucócitos 
interagem com proteínas de adesão da superfície das células endoteliais, permitindo que 
atravesse a parede do capilar => diapedese. 
 
Vírus também reconhecem às células pela presença de carboidratos.