Bioquímica - Carboidratos, Glicólise, Fermentação, Ciclo de Krebs, Neoglicogênese, Glicogênese
BIOQUÍMICA DOS CARBOIDRATOS
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Prof. Ms.: Serlyjane P. H. Nunes Departamento de Ciências Fisiológicas
UFMA
Carboidratos Glucídeos
Sacarídeos
Hidratos de Carbono
Glicídios
Podem apresentar N, P ou S
Biomoléculas mais abundantes da biosfera
Há mais glicídeos que todas as outras matérias orgânicas juntas
Desviam o plano da luz polarizada
Desempenham uma ampla variedade de funções ◦ Fonte e reserva de energia
◦ Função estrutural
◦ Matéria-prima para a biossíntese de outras biomoléculas
Maiores produtores ◦ Plantas (fotossíntese)
Pequenos produtores Animais (a partir de gorduras e proteínas)
CO2 + H2O + luz açúcar
Alimentos naturalmente açucarados ◦ Mel, caldo de cana, beterraba, frutas, batata doce
Alimentos açucarados propriamente ditos ◦ Açúcar cristal, açúcar refinado, açúcar bruto, melaço, mel, xarope
de milho, rapadura, melado
Alimentos elaborados a base de açúcar ◦ Caldas (xarope), geléias, doces em massa, caramelos, balas, glacês,
"marshmallow”, frutas cristalizadas
Alimentos elaborados com adição de açúcar ◦ Bombons, sorvetes, compotas, leite condensado, biscoitos doces,
bolos, pudins, refrigerantes, licores, gelatina, roscas e pães doces
Homem 65Kg 1 Kg de glicídeos ◦ Fígado em torno de 350 g
◦ Músculo esquelético até 600 g
◦ Sangue restante
Açúcar e metabolismo de gorduras
Na ausência de carboidratos suficientes, quantidades maiores de gordura são utilizadas na produção de energia
Glicose no sangue: 4 min
Glicogênio no fígado: 18 min
Glicogênio no músculo: 70 min
Triglicerídeos no tecido adiposo ◦ 4000 min
Oses ◦ Monossacarídeos ou açúcares simples
Osídeos ◦ Derivados de monossacarídeos
◦ Dissacarídeos ou dímeros
◦ Trissacarídeos ou trímeros
◦ Oligossacarídeos
◦ Polissacarídeos ou glicanos
Unidades básicas de carboidratos
Não sofrem hidrólise
São carboidratos mais simples, dos quais derivam todas as outras classes
Seu esqueleto de carbono é não ramificado
Cada átomo de carbono, exceto um, possui um grupo hidroxílico
A maioria possui sabor adocicado
Todos os monossacarídeos simples são sólidos cristalinos, brancos e livremente solúveis em água, mas insolúveis em solventes não polares
Em solução aquosa apenas 0,02% apresentam cadeia aberta, enquanto o restante apresenta forma ciclizada
99,98% - forma ciclizada ◦ Anel de 5 vértices – anel furanosídico
◦ Anel de 6 vértices – anel piranosídico
O grupo carbonila pode reagir com um grupo hidroxila formando um hemiacetal (ou hemicetal, no caso das cetoses)
Gliceraldeído (Aldotriose)
Diidroxiacetona (Cetotriose)
Nomes genéricos Exemplos
3 carbonos: trioses Gliceraldeído
4 carbonos: tetroses Eritrose
5 carbonos: pentoses Ribose
6 carbonos: hexoses Glicose
7 carbonos: heptoses Sedoeptulose
9 carbonos: nonoses Ácido neuramínico
Projeção de Fischer
Linhas verticais – atrás do plano
Linhas horizontais – projetam-se para a frente do plano
Projeção de Haworth
Formas ciclizadas
Maior estabilidade
Capacidade de desviar o feixe de luz plano-polarizada
Dextrógiro (d ou +) ◦ Desvia para a direita
Levógiro (l ou -) ◦ Desvia para a esquerda
Exemplos: ◦ Sacarose dextro-rotatória (+65,5°) ◦ Glicose dextro-rotatória (+52,5º) ◦ Frutose levo-rotatória (-92º)
Panificação – maior poder adoçante que sacarose
Preparação de xaropes – aquecimento inverte a sacarose
(+65,5°)
meio ácido
(+52,5°) (-92°)
Um composto é a imagem especular do outro, originando assim 2
famílias ou séries para os carboidratos.
Os carboidratos da série D são definidos como sendo aqueles que
possuem a configuração do último átomo de carbono assimétrico*
(centro quiral) idêntico ao do D-gliceraldeído, ou seja, a hidroxila
voltada para o lado direito. São os mais abundantes na natureza
Os açúcares que tiverem a hidroxila (-OH) para o lado esquerdo são
ditos da série L
D e L são enantiômeros ou quirais
*Carbono assimétrico = possui todos os 4 ligantes diferentes entre si
D-gliceraldeído L-gliceraldeído
espelho
Oses que diferem na configuração de apenas um centro de assimetria
Estereoisômeros α e β O carbono anomérico
Para as oses D: α significa OH de C1 está em
lado oposto em relação ao CH2OH no centro quiral; β significa que OH está do mesmo lado.
Carbono que passa a ser quiral ou assimétrico (faz 4 ligações diferentes) depois de ocorrer a ciclização da molécula
O átomo de carbono da carbonila ou hemiacetal é chamado de carbono anomérico
Nas aldoses, o anomérico será o carbono 1 e nas cetoses corresponde ao carbono 2
O rompimento da ligação hemiacetálica por adição de álcali rompe o anel e a molécula fica aberta com um grupamento redutor
Poder redutor é a capacidade que a hidroxila anomérica tem, por ser altamente instável, de ceder juntamente com o H+, o seu elétron
O íon Cu+ (íon cuproso) produzido em condições alcalinas forma um precipitado vermelho de óxido cuproso
reduziu
oxidou
Monossacarídeo Fonte Importância
D-ribose Ácidos nucléicos ou
derivado da glicose
Componente dos
nucleotídeos energéticos
(ATP) e dos ácidos nucléicos
(DNA e RNA)
D-glicose Hidrólise do amido,
glicogênio, sacarose,
maltose, lactose e
outros
Principal combustível celular
D-frutose Frutas, mel, sacarose
e outros
Convertido em glicose é
utilizado como combustível
celular
D-galactose Leite e derivados Convertido em glicose é
utilizado como combustível
celular
Única fonte de energia aceita pelo cérebro
Importante para o coração
Combustível universal dos fetos
Forma com que os carboidratos são absorvidos pela corrente sanguínea
É a partir da glicose que quase todos os carboidratos do organismo são formados
Produto da digestão do amido e, em certos casos, da celulose (ruminantes)
Meninges
Cerebrum
Cerebral cortex
Podem ser modificados naturalmente ou em laboratório
Inclui compostos que possuem mesma configuração básica embora possuam diferentes grupos funcionais
• Glicosídeos
• n-glicosilaminas
• Derivados O-acílicos
• Derivados O-metílicos
• Osazonas
• Açúcares-álcoois
• Açúcares-ácidos
• Açúcares-fosfato
• Desoxiaçúcares
• Aminoaçúcares
Redução do C2
Redução do C2
União de aminoácidos com monômeros de açúcar
Funcionam como marcadores na superfície celular para serem reconhecidos por outras biomoléculas
Essa característica de reconhecimento é de suma importância nas transfusões, pois a compatibilidade dos tipos sangüíneos depende das glicoproteínas
Ligação que ocorre entre os açúcares para formar os polímeros (dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos)
glicose glicose
hidrólise desidratação
Maltose: açúcar redutor presente na cerveja Ligação glicosídica a (1,4)
Mais comuns ◦ Maltose (2 resíduos de D-glucose) – presente na cerveja
◦ Lactose (D-galactose e D-glucose) – presente no leite
◦ Sacarose (D-glucose + D-frutose) – presente em plantas
maltose lactose sacarose
Ocorrem livremente e em grande número na natureza
Rafinose (açúcar da beterraba) ◦ [O-α-D-galactopiranosil-(16)-O-
α-D-glucopiranosil-(12)-B-D-frutopiranosídeo]
Carboidratos que por hidrólise formam 2 a 10 unidades de monossacarídeos
Ex: Maltotriose
Participam de interações célula-célula e no reconhecimento imune
Cadeias de oligossacarídeos codificam considerável informação biológica
Podem ser ◦ Simples: no máximo uma ramificação na cadeia ◦ Complexos: de 2 a 5 ramificações (antenas)
Macromoléculas formadas por milhares de unidades de monossacarídeos unidas por ligações glicosídicas
Mais da metade de todo C orgânico na Terra está armazenada em apenas 2 moléculas de carboidratos: amido e celulose
Maioria dos carboidratos encontrados na natureza: polissacarídeos de alto peso molecular
São biopolímeros
Hidrólise completa com ácidos ou enzimas produz monossacarídeos ou derivados de monossacarídeos
Unidade monossacarídica predominante é D-glucose
São comuns os polissacarídeos de D-manose, D-frutose, D e L-galactose, D-xilose e D-arabinose
Homopolissacarídeos ◦ Nomes de classes indicando a natureza dos monômeros
primários
Glucanos: amido, glicogênio, celulose
Mananos: manose
◦ Exemplo: Amido (D-glucose)
Heteropolissacarídeos ◦ Ácido hialurônico: ácido glucurônico e N-acetil-D-
glucosamina
Quanto à função ◦ De reserva
Amido
Glicogênio
◦ Estrutural
Celulose
Reserva energética animal
Encontrado em grânulos semelhantes ao amido das células vegetais
Polímero de cadeia ramificada
Molécula é uma esfera, resultante do arranjo de cadeias ramificadas e lineares em 12 camadas concêntricas de unidades de glicose
Formado exclusivamente por moléculas de α-D-glicose ligadas entre si por ligações glicosídicas
do tipo α-1,4 em sua cadeia linear e α-1,6 nas ramificações.
Ligações glicosídicas b 1,4
10.000 a 15.000 D-glicose cadeias lineares alinhadas lado a lado e estabilizadas por ligacões de H intra- e intercadeias
Principal constituinte das células vegetais conferindo-lhes resistência e proteção.
Apresenta somente cadeias lineares
Formado exclusivamente por moléculas de β-D-glicose unidas por ligações β-1,4
Suas cadeias retas são interligadas por ligações cruzadas com o hidrogênio, o que
confere uma estrutura helicoidal muito resistente.
Amilose: linear, ligações glicosídicas (a14)
Amilopectina: ramificado; ligações glicosídicas (a14)
e (a16) a cada 24 a 30 resíduos
Polissacarídeo de reserva dos vegetais
Mais abundante e rica fonte alimentar de carboidratos para os animais
Encontrado nos cereais, batatas e outros vegetais
Formado exclusivamente por moléculas de α-D-glicose unidas por ligações α-1,4 (cadeia linear) e α-
1,6 (ramificações)
Ácido glucurônico N-acetilgalactosamina
Galactose N-acetilglucosamina
Polímeros lineares constituídos por unidades dissacarídicas repetitivas formadas alternadamente por N-acetilglucosamina ou N-acetilgalactosamina unidas através de ligação glicosídica a um ácido urônico
Alta densidade de compostos negativos força uma conformação estendida;
Formam a matriz extracelular junto com proteínas
Ácido glucurônico N-acetilglucosamina
Prof. Ms.: Serlyjane P. H. Nunes Departamento de Ciências Fisiológicas
UFMA