Bioquímica carboidratos e nucleotídeos

Prévia do material em texto

Bioquímica 01/09 
Carboidratos
· INTRODUÇÃO 
Carboidratos são as moléculas mais abundantes na natureza. Podem ser chamados de açucares, sacarídeos ou glicídios.
Os carboidratos estão divididos em três grupos principais, de acordo com o tamanho: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.
- Monossacarídeos: são os açucares mais simples, constituídos por uma única unidade de poli-hidroxialdeídos ou cetonas.
- Oligossacarídeos: são compostos por uma cadeia mais curta de unidades monossacaridícas, ou resíduos, unidos entre si por ligações glicosídicas, formados por duas unidades de monossacarídeos. 
- Dissacarídeos são os mais abundantes, formado por duas unidades de monossacarídeos.
- Polissacarídeos: são polímeros que contem 20 unidades de monossacarídeos. 
· CONCEITO 
-Aldeído ou cetona polihidroxilados 
 -Todos os monossacáridos são compostos incolores, sólidos cristalinos, naturalmente solúveis em agua, porem insolúveis em solventes apolares.
-Átomos de carbono são unidos entre si por ligações covalente simples.
· FUNÇÕES 
Componentes estruturais essenciais das células 
Energética: oxidação da glicose 
Armazenamento: amido e glicogênio 
Estrutural e proteção: celulose, pectina, quitina, peptidioglicano 
Reconhecimento celular: glicocálix 
· ESTRUTURA 
Aldoses: na extremidade 
Cetose: no meio da cadeia 
· CLASSIFICAÇÃO 
De acordo com o número de carbonos: 3c triose, 4c tetrose, 5c pentose, 6c hexose 
De acordo com a composição química 
Aldose (aldeído) cetose (cetona) 
· Observação: O contraste que tomamos quando fazemos exames de tomografia é uma solução de glicose fluoretada que detecta os tecidos moles. 
· Quiralidade e epímera 
-Carbono quiral ou centro quiral é aquele que possui quatro ligantes diferentes.
 -Os monossacarídeos D-gliceraldeido e L-gliceraldeido são usados como
 Referência na determinação da configuração de moléculas orgânicas.
- A maioria dos monossacarídeos apresentar um ou mais átomos de carbono assimétrico podendo, portanto, apresentar enatiômeros (isômeros ópticos) 
- Só e possível observar quiralidade em estruturas lineares 
· ESTERIOISÔMEROS
-Diferem quanto a configuração do centro quiral mais distante da carbonila 
- Carboidratos se dividem em 2 grupos:
1) isômero D (lado direito) 
2) isômero L (lado esquerdo) 
*Os açucares mais comuns = forma D
· EPÍMEROS 
São monossacarídeos que se diferem apenas em um carbono assimétrico 
-D manose é epímero da D glicose no c-2 
-D galactose é epímero da D glicose no c-4 
· Ciclização dos monossacarídeos 
- Monossacarídeos com 5 ou mais carbonos formam hemiacetais ou hemicetais 
- Novo carbono assimétrico na carbonila (carbono 1)
- Dois Isômeros cíclicos: alfa e beta (alfa pra baixo e beta para cima) 
- Forma furanosídica predomina no dissacarídeo (anel com 5 elementos) forma piranosídica predomina do monossacarídeo (anel com 6 membros)
-Formula de haworth 
- Mutarrotação: Interconversão entre alfa e beta quando os carboidratos se encontram em solução 
- Forma beta é mais estável 
· Ciclização da frutose:
- A D-frutose é comumente encontrada na forma de furanose 
- Ocorre uma condensação entre a carbonila e C5
*pode formar pirano, mas não é estável 
* elementos do lado direito vão p/ baixo 
*elementos do lado esquerdo vão p/ cima 
· Forma de piranose 
*ocorre uma condensação entra a carbonila e C5
· FORMA DE FURANOSE 
- Ciclização da carbonila (C1) e a hidroxila do C4 
· AMINOAÇUCARES
- 
· DESOXIAÇUCARES 
-
· AÇUCARES ACIDOS 
- 
· AÇUCAR REDUTOR
- Todos os monossacarídeos são açucares redutores, pois possuem carbono anomérico livre 
- São capazes de reduzir íons férricos e cúpricos 
· OLIGOSSACAÍDEO 
- São constituídos de três a vinte monossacarídeos 
- Todas as células são recobertas com açucares a forma de gliconjugados, como as glicoproteínas ou glicolipideos 
- Carboidrato na superfície da célula possuem atividade de reconhecimentos provenientes das lectinas 
- É a formada quanto a hidroxila de uma molécula reage com a hidroxila do carbono anomérico de outro açúcar 
-São formados pela ligação glicosídica entre 2 até 10 monossacarídeos 
- toda vez que houver a formação de uma ligação glicosídica, haverá a formação de uma molécula de agua.
· Exemplo de oligossacarídeo 
- Rafinose (trisacarideos): casca do algodão, feijão e repolho 
-Estaquiose (tetrassacarídeo): feijão verde e soja
· DISSACARÍDEOS: são constituídos por dois monossacarídeos unidos covalentemente entre si por uma ligação O- glicosídica 
- NATURAIS 
Sacarose: não redutor 
Lactose: redutor 
Trealose: não redutor 
-PRODUTOS DE HIDRÓLISE 
Maltose: redutor
Isomaltose: redutor 
Celobiose: redutor 
· POLISSACARÍDOES 
- Homopolissacarideos: igual (celulose, quitina, amido)
-Heteropolissacarideos: • Pe p t i d e o g l i c a n o s
 • G l i c o s a m i n o g l i c a n o s ou G l i c o c o n j u g a d o s:
 • P r o t e o g l i c a n o s
 • G l i c o p r o t e í n a s
 • G l i c o l i p í d e o s
 dois ou mais tipos de monossacarídeos (gelano) 
 *Quanto ao tipo de cadeia: 
Simples: cadeia linear 
Ramificada: cadeia principal + ramificações 
· Devido as ligações glicosídicas poderem ser formadas por qualquer grupo hidroxila de uns monossacarídeos 
· Amido (Célula vegetal)
-Amilose: ligação do tipo alfa (1-4) polissacarídeo linear, cadeias longas e não ramificadas (conformação helicoidal). Dissacarídeo do amido= maltose 
-Amilopectina: ligação alfa (1-4) nas cadeias e a alfa (1-6) nas ramificações 
Cadeias com ramificações entre 24 a 30 resíduos. Quebrado pela enzima alfa- amilase 
· Glicogênio (células animais)
-Reserva animal 
-Ocorre no fígado e músculos 
-Ligação alfa 1-4 nas cadeias e alfa 1-6 nas ramificações 
-Estrutura com ramificação a cada 8 ou 12 resíduos
- Cada ramificação do glicogênio termina com um açúcar não redutor 
- Alto peso molecular, muito ramificado e é quebrado pela enzima alfa- amilase 
· Celulose 
-Polissacarídeo mais abundante na natureza 
-Substância fibrosa, resistente e insolúvel em H20 (rede de pontes de hidrogênio) 
- Encontrado na parede celular dos vegetais, onde tem função estrutural 
- Fornece energia para os animais que secretam a enzima celulase, hidrolisa as ligações beta 1-4 (polímero linear de D-glucose)
-Cadeia distendidas na conformação de fibras (permite a formação de camadas) 
*seres vivos não possuem enzimas capazes de quebrar ligação do tipo beta 
· Quitina (linear) 
-Polissacarídeo estrutural dos invertebrados 
- Principal componente do exoesqueleto 
- Encontrado na parede celular de certos fungos 
- Formada por unidades de N-acetilglicosamina
- Ligação beta 1-4
- Cadeia distendida como a celulose 
- Insolúvel 
Observação: 
- Maltose é o dissacarídeo do amido 
- Quitobiose é o dissacarídeo da quitina 
- Celobiose é dissacarídeo da celulose 
• O s C a r b o i d r a t o s p o s s u e m f u n ç õ e s f u n d a m e n t a i s n o s s i s t e m a s
b i o l ó g i c o s 
• E s t r u t u r a l m e n t e s ã o p o l i á l c o o i s c o m u m g r u p a m e n t o c a r b o n i l a d e
c e t o n a ou a l d e í d o ;
• D i v e r g e m e m t a m a n h o d a c a d e i a c a r b ô n i c a e p o d e m s e r c o n s t i t u í d o s d e 
m a i s u m a s u b u n i d a d e d e m o n o s s a c a r í d e o ;
• S ã o e n c o n t r a d o s e m c a d e i a c í c l i c a e f a z e m L i g a ç ã o G l i c o s í d i c a p a r a
f o r m a r ol i g o e p o l i s s a c a r í d e o s ;
• A s c a r a c t e r í s t i c a s e s t r u t u r a i s a n í v e l m o l e c u l a r r e f l e t e m a s
p r o p r i e d ad e s f u n c i o n a i s d a m a c r o m o l é c u l a .
• P e p t í d e o g l i c a n o- t e m p a p e l f u n d a m e n t a l n a c o m p o s i ç ã o e d i n â m i c a d a
p a r e d e c e l u l a r b a c t e r i a n a ;
• G l i c o s a m i n o g l i c a n o s- a t u a m n a c o e s ã o e m a n u t e n ç ã o d a m a t r i z
e x t r a- c e l u l a r d e a n i m a i s e b a c t é r i a s ;
• P r o t e o g l i c a n o s- s ã o c o m p o s t o s p o r u m c e r n e p r o t e i c o l i g a d o s
c o v a l e n t e m e n t e a G l i c o s a m i n o g l i c a n o s e e s t ã o e n v o l v i d o s n o s p r o c e s s o s
d e r e c o n h e c i m e n t o m o l e c u l a r a n í v e l c e l u l a r ;
• O p a d r ã o d e s u l f a t a ç ã o d o s p r o t e o g l i c a n o s é c r u c i a l p a r a r e g u l a ç ã o d e
i n t e r a ç õ e s c o m m o l é c u l a s s i n a l i z a d o r a s ;
• G l i c o p r o t e í n a s e G l i c o l i p í d e o s t ê m e m s u a s p o r ç õ e s o l i g o s s a c a r í d i c a s
Ácido nucleico e nucleotídeos
· Nucleotídeos: possuem uma variedade de funções no metabolismo celular 
-Base nitrogenada 
-Pentose (açúcar)
-Grupo fosfato 
· Funções 
-Moeda energética nas transações metabólicas (ATP)
-Molécula sinal em respostas as células ( ampc e gmpc) 
-Componentes estruturais de enzimas e cofatores- NAD e FAD 
-Constituintes dos ácidos nucleicos 
· Estrutura geral dos nucleotídeos 
- Base nitrogenada: 
1) Purinas: 2 anéis nitrogenados: ligam-se a pentose em N9
2) Pirimidinas: 1 anel nitrogenado: liga-se a pentose em N1
- Pentose: 
1) Ribose: RNA -> OH na posição C2
2) Desoxirribose: DNA -> somente H na posição C2 
*A pentose se liga a base nitrogenada através de uma ligação N-B glicosídica e se liga ao grupo fosfato pelo C5.
-Fosfato 
1) mono, di ou trifosfato 
· Nucleosídeo
· Bases nitrogenadas 
-DNA: adenina, citosina, guanina e timina 
-RNA: adenina, citosina, guanina e uracila
* o que difere as pentoses é a posição da OH
· Desoxiribonucleotídeos
· Ribonucleotídeos
· NAD e FAD: possuem a propriedade (dependendo do meio) de estar na forma oxidada ou reduzida, por isso são importantes cofatores enzimáticos. Estes catalisam reações de oxido redução que são essenciais no metabolismo dos organismos. 
- Bases nitrogenadas, tanto no NAD quanto no FAD são as moléculas que podem ser reduzidas e reoxidadas (nicotinamida e flavina) 
· CO enzima A: transferência em grupos acila em reações de carboxilação ou descarboxilação no metabolismo dos seres vivos. 
ÁCIDO NUCLEICO 
· Polímeros de nucleotídeos 
· Ligação fosfodiéstes
· Polaridade 5’-3’
· Ph : fosfato com carga negativa (devido a ionização dos grupos fosfatos em p fisiológico) 
· Complementariedade das bases:
*A-T no DNA e com U no RNA através de 2 ligações de hidrogênio 
*C-G através de 3 ligações de hidrogênio 
· Diferenças entre DNA e RNA 
	DNA
	RNA
	Pentose: desoxirribose
	Pentose: ribose
	Bases: A, T, C e G
	Bases: A, U, C e G
	Fita dupla
	Fita simples
	Forma helicoidal
	Formas: RNA m, RNA t, RNA r, ribozimas, entre outros
 
· Principais tipos de RNA
- RNA ribossômico: são componentes estruturais dos ribossomos, os complexos que executam a síntese proteica
-RNA mensageiro: são intermediários, carregando a informação genética de um ou poucos genes para o ribossomo, onde as proteínas correspondentes podem ser sintetizadas 
- RNA transportados: são moléculas adaptadoras que traduzem fielmente a informação do rna mensageiro em uma sequência especifica de aminoácidos 
· Caraterísticas do modelo Watson e Crick 
- O estudo de raio x de Rosalind Franklin descrevia a molécula de DNA como: duas cadeias enroladas entorno do mesmo eixo formando hélices. 
Características: 
- Dupla fita: 2 cadeias independentes unidas por meio de complementariedade de bases 
-Fitas anti-paralelas
-Ligação das bases: complementariedade 
-Sulcos maiores e menores 
-Esqueleto de pentoses: exterior hidrofílico 
-Bases hidrofóbicas no interior 
-Bases de fita anti-paralelas ligadas por ligação de hidrogênio 
-Interações hidrofóbicas por “ empilhamento’’: bases planas sobrepostas para estabilização da hélice 
-Duplicação semiconservativa 
 
· Estabilidade do DNA
- Desnaturação 
* separação da dupla fita 
* quebra das ligações de hidrogênio 
* nenhuma ligação covalente é rompida 
· Fatores de desnaturação 
* aumento de temperatura 
* variação brusca de ph 
* agentes desnaturantes: formamida e ureia 
· Eletrosfere: separação de moléculas carregadas em um campo elétrico, por meio dela as moléculas são separadas conforme o tamanho 
- Gel de agarose: é a matriz onde são aplicadas as amostras. Por possuir um aspecto de rede, formando “malhas” se possível realizar a separação da passagem das moléculas, atuando como uma ‘’peneira” molecular 
- Agarose: polissacarídeo neutro (parede celular de algas). 
· Renaturação
-Anelamento 
-Retorno da temperatura ou ph 
-Processo rápido 
· Temperatura de fusão 
-Temperatura na qual 50% das moléculas de DNA se encontram desnaturadas 
-Mede estabilidade da molécula de DNA 
-Influenciado pelo teor de C-G, pela força iônica e pelo tamanho da molécula 
· DESNATURAÇÃO DE DNA
Duas amostras de DNA a serem comparadas (DNA humano e DNA de camundongo) são completamente desnaturadas devido a temperatura (65 graus). Quando as duas soluções são misturadas e esfriadas lentamente, as fitas de DNA de cada amostra associam-se com seu parceiro complementar normal e anelam formando hélices. 
Se os dois DNAs possuírem semelhanças significantes de sequência, eles tendem a formar duplex parciais ou híbridos com o outro; quanto maios a semelhança de sequências entre os dois DNAs, maior o número de híbridos formados. Isso reflete uma herança evolucionaria comum, organismos diferentes geralmente possuem algumas proteínas e RNAs com funções semelhantes e, frequentemente com estruturas
similares.
· RNA, segunda forma principal de ácidos nucleicos 
-São produtos da transição. Sua estrutura depende de sua sequência de nucleotídeos
Lipídeos 
· Conceito: são substancias orgânicas insolúveis em agua e solúveis em solventes orgânicos como éter e clorofórmio 
· Embora não apresentem nenhuma característica estrutural em comum, todas as moléculas de lipídeos têm muito mais ligações C-H do que as outras biomoléculas. 
Ao contrário das outras biomoléculas, os lipídeos não são polímeros, isto é, não são repetições de uma unidade básica
· Funções:
- Reserva energética 
- Componentes de membrana 
- Isolantes térmicos 
- Hormônios 
- Sinalizadores biológicos 
- Componentes de sistemas enzimáticos 
· Classificação 
Triacilgliceróis: reserva energética 
Glicerofosfolipídeo e esfingolipídios: estrutura de membrana
Esteroides e derivados: colesterol, hormônios, vitaminas K,A,D,E 
· Ácidos graxos 
Ácido carboxílico de cadeia hidrocarbonada (4 a 36c)