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Bioquímica Médica 1- 11/02/2020 Gabriela Klein Definição Os glicídios, também chamados de açúcares, carboidratos ou hidratos de carbono são moléculas orgânicas constituídas fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio; Sua fórmula empírica é (CH2O)n Maior reserva de energia de todo o reino vegetal (amido), e no reino animal em pequenas quantidades no sangue (glicose), fígado e músculos (glicogênio). São classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Onde encontramos no organismo? Músculo; Fígado- o fígado faz a manutenção da glicemia, ou seja, ele é capaz de captar a glicose e estoca-la na forma de glicogênio ou fazer o processo inverso, quebrando o glicogênio para utilizar a glicose novamente. O fígado também consegue produzir a partir de aminoácidos, a glicose; Núcleo da célula- compondo a desoxirribose (DNA) e a ribose (RNA); Circulação sanguínea- no sangue é necessária uma concentração mínima de glicose entre 90 e 100mg/dL. Se o paciente apresentar uma concentração de 40mg/dL, estará entrando em coma. Abaixo de 30 ou 20mg/dL, a chance de falecimento é muito grande. O cérebro é o principal órgão com a concentração de glicose no sangue, pois ele consome muita energia. A glicose alta em longo prazo não custa tanto quanto a glicose baixa em curto prazo. Função Estrutural de membrana celular- glicoproteínas; Fornecimento de energia - são oxidados com maior facilidade do que os lipídios e proteínas; Reserva energética - evitam que a nossa massa proteica seja digerida para a produção de energia, por isso dietas pobres em carboidratos promovem o canibalismo muscular; Anticoagulante – heparina; Lubrificante (Ácido Hialurônico – articulações sinoviais); Antigênica- ativação do sistema imune; Sinalização celular-glicocálix; Estrutura dos ácidos nucleicos- Riboses e Desoxirriboses. Monossacarídeos Mono-, “um”, sacarídeo, “açúcar”; Sua fórmula empírica é (CH2O)n – o “n” varia normalmente de 3 a 7. São aldeídos ou cetonas derivados de poli- hidroxiácoois de cadeia linear. Contém de 3 a 7 átomos de carbono, ou seja, é uma unidade básica e chamado também de açúcar simples. Possuem uma única unidade estrutural/ de carboidrato, e por isso são mais solúveis em água, o que facilita o seu transporte. Os Monossacarídeos não são hidrolisáveis (não sofrem quebra na molécula por ação da água). São fonte rápida de energia. o São classificados de acordo com a natureza química do seu grupo carbonila e pelo número de átomos de carbono. Se o grupo for um aldeído, o açúcar será uma aldose. Se o grupo for uma cetona, o açúcar será uma cetose. o Os monossacarídeos menores, com três carbonos são as trioses. Ex: Triose aldeídica-Gliceraldeído Triose cetônica - Diidroxicetona. Glicídios Bioquímica Médica 1- 11/02/2020 Gabriela Klein o Os com quatro, cinco, seis e sete átomos de carbono são respectivamente, tetroses (eritrose), pentoses (riboses e desoxirriboses), hexoses (glicose, frutose e galactose) e heptoses. o Glicose: na forma livre, encontra-se nos frutos e em outros órgãos vegetais, no mel e no sangue. É o principal combustível para a maioria dos organismos, e o monômero básico dos oligossacarídeos (sacarose, lactose, maltose) e polissacarídeos (celulose, glicogênio e amido). o Frutose: encontra-se em frutos, no néctar, mel. o Galactose: aparece em dissacarídeos (lactose) e em diversos polissacarídeos. o Manose: presente na cramberry e é capaz de evitar infecções urinárias, uma vez que “gruda” no pili (estrutura de ancoragem) das bactérias, impedindo que ela se aderida nas paredes do trato urinário. o Alguns monossacarídeos possuem carbonos quirais (carbono que possui 4 ligantes diferentes). Isso é importante do ponto de vista biológico porque o posicionamento dos radicais aos quais o carbono quiral está ligado, vai garantir propriedades diferentes para o carboidrato. o Por exemplo, basta a hidroxila estar em um lado que a molécula é classificada como galactose, e se estiver do outro é uma glicose. D-Aldose No esquema, as setas apenas indicam que está ocorrendo a adição de carbono a cada molécula. O prefixo “D” é frequentemente omitido, pois os “L” são biologicamente menos abundantes. Como a Hidroxila do segundo carbono está virada para a direita no Gliceraldeído, ele passará a ser chamado de D-Gliceraldeído, ou seja, tem conformação dextrógira. Todo o carboidrato que produzimos é “D- Carboidrato”, ou seja, todos sempre têm essa Hidroxila virada para a direita. Porém, alguns micro-organismos, como os gram-positivos, quando sintetizam a parede bacteriana, utilizam carboidratos que tem configuração “L”, ou seja, a Hidroxila está virada para a esquerda, e isso implica na ação de um fármaco. Então alguns antibióticos são específicos para combater esse carboidrato, e isso livra o organismo de sofrer a ação do antibiótico, pois ele vai agir somente no carboidrato daquela bactéria, sendo estéreo- seletivo, agindo exatamente reconhecendo a molécula não só na sua composição, mas também no seu posicionamento. Um erro inato do metabolismo (disfunção genética) é a intolerância a lactose, uma doença na qual o indivíduo não possui a enzima Lactase, que é capaz de converter D-Galactose em D- glicose. Os carboidratos mais comuns com 6 carbonos são: D-Glicose, D-Manose, D-Galactose. A pentose D-ribose é componente do RNA. Epímeros: são compostos de mesma forma molecular que diferem na configuração de apenas um carbono quiral. Portanto, a D-Glicose e a D-Manose são epímeros em relação ao carbono 2. Bioquímica Médica 1- 11/02/2020 Gabriela Klein D-Cetose D- Cetoses possuem um número menor de possibilidades de estereoisômeros, já que o grupamento cetona dificulta ter carbono quiral. A mais comum é a D-Frutose, porém nos estudos de metabolismo também é comum estudar a Di-Hidroxiacetona e a D-Ribulose. Ciclização dos Monossacarídeos A Hidroxila do carboidrato reage com os grupos carbonila dos aldeídos para formar hemiacetais e das cetonas para formar as hemicetais, gerando uma cadeia cíclica. Esse processo é lento, e por isso haverá moléculas de cadeia aberta e fechada ao mesmo tempo. Quando a estrutura se fecha em 6 carbonos, passa a se chamar piranose Ex: D-Glicopiranose. Quando a estrutura se fecha em 5 carbonos, passa a se chamar, furanose. Ex: D-Frutofuranose. Os carbonos da carbonila aldeítica (C1) e da cetônica (C2), se chamam carbono anomérico, por serem os mais importantes da molécula, e passam a ser um carbono quiral, por possuir 4 ligantes diferentes. Pelo fato do carbono anomérico ser um carbono quiral, ele irá possuir isomeria de posição, e os isômeros se chamam anômeros (podem ser α ou β), tudo dependerá da posição da hidroxila. Para determinar isso numa hexose, deve-se observar o carbono 5. Se o grupamento CH2OH estiver do lado oposto à hidroxila do carbono anomérico, ele é o anômero α, caso esteja do mesmo lado da hidroxila do carbono anomérico, ele é o anômero β. Do ponto de vista biológico, isso vai influenciar por exemplo, quando há formação de uma cadeia de um polímero de amido, que é unido por ligações do tipo α-1-4, ou seja, é o carbono 1 se ligando ao carbo 4 de outra glicose. Na Bioquímica Médica 1- 11/02/2020 Gabriela Klein celulose, que também é um polissacarídeo, ele é o unido por ligações do tipo β-1-4. O organismo humano não pussui enzimas capzes de hidrolisar a celulose, ou seja quebrar as ligações β-1-4 ou β-1-6, apenas α-1-4 e α-1-6, por isso não é capaz de digerir celulose, mas o amido sim. Os carboidratos podem sofreralgumas modificações nas suas moléculas, dando origem a outros diferentes. Aldeídos podem se converter em Ácidos Carboxílicos. Quando ocorre uma oxidação (adição de oxigênio) de uma Aldose, forma-se o Ácido Aldônico e quando ocorre oxidação especifica de um Álcool primário de uma Aldose, forma-se o Ácido Urônico. Aldoses e cetoses podem ser reduzidas e produzir poli-hidroxiácoois, conhecidos como Alditóis, ou seja, elas vão receber hidrogênio. O adoçante Xilitol é um exemplo de Alditól, ele é metabolizado de maneira diferente da glicose por causa de sua molécula e por isso se pode ter adoçante derivado de carboidrato, pois ele engana a papila gustativa. O Glicerol é outro tipo de Alditól, e ele é muito importante para fazer ancoragem dos Ácidos Graxos na hora de guardá-los no tecido adiposo, formando o Triacilglicerol (três ácidos graxos e uma molécula de glicerol). Nos monossacarídeos ainda pode ocorrer a redução, onde o grupo OH é substituído por H, ou seja, retira-se um oxigênio e se tem a formação dos desoxiaçúcares, como por exemplo a desoxirribose que compõe o DNA. Aminoaçúcares são aqueles carboidratos nos quais um ou mais grupos OH são substituídos por grupamento amina. Ex: D-glicosamina e D-galactosamina que ajudaram a compor glicoproteínas e glicolipidíos. Oligossacarídeos São grupamentos de 2 a 10 monossacarídeos, ligados entre si através de ligações glicosídicas. o Quando por hidrólise produzem 2 monossacarídeos. o Sacarose (glicose+frutose): açúcar; o Lactose (glicose+galactose): leite; o Maltose (glicose+glicose): cevada. o São os monossacarídeos ligados por ligações glicosídicas, que ocorre entre o carbono de um monossacarídeo com o carbono do outro através de suas hidroxilas com a saída de uma molécula de água. o Quando o carbono anomérico de um “antigo” monossacarídeo está livre, ele é chamado de açúcar redutor, ou seja, ainda há chance dele se ligar a outra molécula. o A frutose é uma cetose, então o carbono anomérico dela é o carbono dois e não o um, porque é um grupamento de cetona. Então não ocorre açúcar redutor, pois ela terá sempre o carbono anomérico sendo ocupado. Isso é muito importante em termos médicos porque antigamente não havia métodos precisos para medir a concentração de glicose no sangue, Bioquímica Médica 1- 11/02/2020 Gabriela Klein feito pelo Método Benedict, a partir de uma reação da urina do paciente e com o Sulfato de Cobre e o resultado é comparado em uma escala de cores, porém sem saber o valor real da glicose. Quando há presença de açúcar redutor, a coloração fica azulada, caso contrário fica alaranjada. o A sacarose é o dissacarídeo mais comum, pois é o açúcar de confeiteiro, da cana. o As moléculas que imitam o sabor da sacarose são usadas como adoçantes em alimentos e bebidas, pois imitam os receptores gustativos e não fornecem as calorias que a sacarose forneceria. Além disso, por serem muito mais doces, a quantidade utilizada desses produtos é muito menor do que se fosse usado o açúcar comum. o A sacarina e o aspartame são exemplo de adoçantes artificiais, já que não são carboidratos, porém as papilas gustativas são enganadas e não são metabolizados pelo organismo humano. o Além disso no aspartame, há a fenilalanina e pacientes fenilcetonúricos não conseguem metabolizar esse tipo de aminoácido, logo eles não podem ingerir. o O Ácido Aspártico é um aminoácido que participa da Gliconeogênese, ou seja, é possível fazer glicose a partir dele, logo o aspartame não é livre de calorias. Outro problema desse adoçante é o Metanol, componente carcinogênico. Intolerância à lactose Ao longo da vida, o indivíduo pode ir perdendo a produção da enzima intestinal chamada β-D- Galactosidase ou Lactase, perdendo a capacidade de digerir a Lactose, e consequentemente as bactérias que estão alojadas no intestino grosso, se aproveitam desse dissacarídeo e começam a fermentá-lo produzindo ácidos orgânicos, CO2, e H2, causando disenterias, produção de gases, etc. A solução é ingerir cápsulas com a enzima Lactase ou então produtos com Lactose parcialmente hidrolisada. Essa enfermidade é muito comum em indivíduos de origem africana e asiática, porém hoje em dia já está bastante disseminada. O nosso organismo evolutivamente não está preparado para consumir leite de outros mamíferos, por isso não faz sentido produzirmos essa enzima. O recém-nascido possui uma enzima chamada renina, que é capaz de hidrolisar o leite para que ele possa utilizar as proteínas desse alimento, mas sua produção vai sendo perdida com o seu crescimento. o Quando por hidrólise produzem monossacarídeos. o Rafinose (glicose+galactose+frutose): brócolis, feijão; o Melezitose (glicose+glicose+frutose): excreção de pulgões. Polissacarídeos A palavra polissacarídeos implica na formação de polímeros. Polímero é uma molécula em que se tem uma repetição de uma unidade. , o Polissacarídeos estruturais; o Celulose: é um homopolímero (várias unidades de glicose conectadas entre si através de ligações glicosídicas β-1-4, formando uma estrutura linear. Essas linhas de glicose se sobrepõem umas às outras, originado uma estrutura semelhante a uma “pilha de folhas”, as quais se unem através de ligações de hidrogênio e de Van der Waals). A celulose é insolúvel em água, tem origem vegetal e é digerida apenas pela microflora rumenal e bactérias presentes em cupins. o Quitina: é um homopolímero de acetilglicosaminas unidas entre si através de Bioquímica Médica 1- 11/02/2020 Gabriela Klein ligações glicosídicas β-1-4. É o principal componente do exoesqueleto dos artrópodes, estando presente também na parede celular de alguns fungos e algas. o Inulina: é formado por cadeias lineares de frutose, unidas entre si através de ligações glicosídicas β-2-1. Antigamente, era utilizada na verificação da taxa de filtração glomerular, uma vez que esse polissacarídeo não é utilizado pelo corpo e, portanto, espera-se que ele seja excretado integralmente. Hoje, a creatinina é a mais utilizada para essa finalidade, pois é produzida pelo próprio corpo humano. o São polissacarídeos de reserva; o Amido: formado por glicoses unidas linearmente através de ligações glicosídicas α-1-4 (amilose) e glicoses ramificadas unidas através de lições glicosídicas α-1-6 (amilopectina). É a reserva energética dos vegetais. É depositado nos cloroplastos das células vegetais como grânulos insolúveis. o Glicogênio: possui a mesma estrutura do amido, mas com uma quantidade muito maior de ramificações, o que aumenta sua superfície de contato com as enzimas e torna a degradação desse polissacarídeo mais rápida e eficiente. É a reserva energética dos animais e está presente em todas a células do corpo, sendo mais abundante no fígado (disponibiliza para as outras partes do corpo) e no músculo esquelético (usa a reserva somente para si). É importante lembrar que é mais vantajoso utilizar glicogênio do que glicoses soltas, uma vez que o gradiente de concentração ficaria maior dentro das células, puxando água por osmose e, gerando, então, necessidade de gasto de ATP para reestabelecer o equilíbrio. o Polissacarídeo de reserva dos animais. Presente em todas as células, porém, mais abundante no músculo esquelético e no fígado onde ocorre sob a forma de grânulos citoplasmáticos. A estrutura altamente ramificada do glicogênio permite a rápida mobilização da glicose em períodos de necessidade metabólica. o São cadeias de monossacarídeos que tiveram uma substituição de um OH por um grupo amino. Eles compõem uma rede de fibras que preservam a água em seu interior em grande quantidade, por isso eles formam géis (tem aspecto viscoso) que vão preencher vários espações extracelulares de tecidos conectivos juntamente com colágeno em tendões, cartilagens, pele paredede vasos sanguíneos, humor vítreo dos olhos e no líquido sinovial. o Remédios com condroitina-4-sultato, por exemplo, ajudam pacientes com artrose, dando um maior conforto. o Outro glicosaminoglicano é o Hialuronato ajudando a amortecer o impacto e a reduzir o atrito osso com osso, e por isso está presente no líquido sinovial e humor vítreo dos olhos. o A Heparina é um glicosaminoglicano sulfatado, ou seja, tem enxofre na sua fórmula. Os mastócitos do corpo humano possuem grânulos de Heparina, e sua função é impedir a coagulação sanguínea, o que torna o sangue mais fino para poder favorecer a circulação. o Biofilme de bactérias: pacientes que se encontram no CTI há muito tempo e precisam estar com o cateter toda hora, podem sofrer ação se bactérias super-resistentes que vão entrando nesse acesso e alcançar seu organismo, podendo vir a ter uma sepsemia. Porém há o biofilme, que é feito de glicosaminoglicanos, que ancora as bactérias protegendo o paciente, e a própria bactéria de agente antimicrobianos. o Mucopolissacaridose: O indivíduo que nasce com lisossomos incapazes de sintetizar enzimas para a degradação dos glicosaminoglicanos, apresenta um déficit intelectual, renal, baixa longevidade.... Existem diversos tipos de mucopolissacaridose, sendo a Síndrome de Hurler e Hunter as mais comuns. São doenças autossômicas recessivas. São polissacarídeos formados por uma haste proteica com glicosaminoglicanos aderidos de Bioquímica Médica 1- 11/02/2020 Gabriela Klein maneira semelhante a uma escova de limpar tubos. São estruturas altamente hidratadas, envolvidas por uma espessa camada de água de solvatação. Atuam como componentes extracelular de tecidos conjuntivos. A ausência de ácido hialurônico- componente de proteoglicanos pode resultar em: Metástases; Lesões ateroscleróticas; Osteoartrite; Envelhecimento.
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