carboidratos 3
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Carboidratos III 34AULA
objetivos Esperamos que, aps o estudo do contedo desta aula, voc seja capaz de: Conhecer as estruturas e a importncia dos homopolissacardeos.
Correlacionar as estruturas com as funes exercidas pelos homopolissacardeos.
Identifi car as enzimas que hidrolisam os homopolissacardeos.
Pr-requisito
Conhecimentos adquiridos nas aulas 32 e 33.
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Nesta aula ns vamos lhe mostrar a importncia biolgica dos POLISSACARDEOS,
considerando sua estrutura, classifi cao e funes. Para isto, comearemos com
os homopolissacardeos. Voc encontrar conceitos, tabelas e representaes
estruturais que exemplifi cam e ilustram o que vamos expor.
No deixe de tirar dvidas eventuais com a tutoria.
IMPORTNCIA E OCORRNCIA BIOLGICA
Os polissacardeos so polmeros encontrados na natureza e
podem ter funo estrutural ou de reserva.
Entre os principais polissacardeos encontra-se o amido, a maior
fonte glicdica da alimentao animal. o polmero de reserva energtica
dos vegetais, principalmente em cereais e tubrculos. O amido est
presente nos AMILOPLASTOS da raiz e das sementes.
Nos animais e microorganismos, o material de reserva o
glicognio. Este polissacardeo encontrado na maior parte dos tecidos,
principalmente no fgado e msculos.
Importante tambm a celulose, a matria orgnica mais
abundante na natureza, principal constituinte das partes fi brosas das
plantas (97% a 99% no algodo, 41% a 53% nas madeiras), tendo,
portanto uma funo estrutural.
Outros polissacardeos so: inulina, material de reserva,
encontrado em bulbos de algumas plantas; quitina, material estrutural
do esqueleto dos artrpodes, crustceos e insetos; pectina, encontrada
na polpa de frutas ctricas, mas, cenouras, tendo tambm uma funo
estrutural; Agar, MUCILAGEM vegetal obtida de algas.
Existem tambm os GLICOSAMINOGLICANOS, como por exemplo a
heparina, um anticoagulante natural que se encontra no fgado e no
pulmo de mamferos e na parede das artrias.
INTRODUO
AMILOPLASTOS
MUCILAGEM
GLICOSAMINO-GLICANOS
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CLASSIFICAO DOS POLISSACARDEOS
Os polissacardeos podem ser classifi cados em:
Homopolissacardeos: aqueles que contm na sua molcula
uma nica espcie de monossacardeo. Ex: amido, glicognio, celulose,
inulina e quitina.
Heteropolissacardeos: aqueles que contm na sua molcula
duas ou mais espcies de monossacardeos (ou seus derivados). Ex:
glicosaminoglicanos, cido hialurnico.
Figura 34.1: Polissacardeos podem ser compostos de um nico ou de diferentes tipos de unidades monomricas. Homopolissacardeos ou heteropolissacardeos podem ter tamanhos variados. Podem apresentar uma estrutura linear ou ramifi cada.
Nesta aula, abordaremos as caractersticas e propriedades dos
homopolissacardeos. Na aula 35, estudaremos as caractersticas dos
heteropolissacardeos.
HI D R L I S E
Clivagem de uma ligao covalente
pela entrada de uma molcula
de gua. Neste caso trata-se
da clivagem da ligao glicosdica
entre os monossacardeos glicose e frutose.
Os conceitos de substncias
levgiras e dextrgiras foram vistos na aula 26.
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HOMOPOLISSACARDEOS
Os homopolissacardeos mais abundantes na natureza so
a celulose e o amido, ambos de origem vegetal. Ns iremos verifi car
que eles so constitudos por unidades de glicose, no entanto, o arranjo
destas molculas forma polmeros com caractersticas completamente
diferentes.
A celulose resistente e possui funo estrutural nas plantas. O
amido um composto utilizado pelas plantas como reserva energtica
e por alguns animais como fonte de alimento.
A seguir, trataremos dos aspectos estruturais que conferem aos
polissacardeos caractersticas e funes to diferentes, apesar de serem
formados, em alguns casos, por molculas de glicose.
AMIDO
O amido um polmero de -D-glicose, constitudo por duas fraes de polissacardeos que podem ser desdobradas, por mtodos
qumicos, em amilose e amilopectina.
A amilose (20% - 30% da maior parte do amido) um polmero
formado por muitas unidades glicosdicas (PM poucos milhares
500.000) unidas por ligaes 1-4. As cadeias no so ramifi cadas e tendem a assumir um arranjo helicoidal que apresenta seis resduos de
glicose em cada passo (passo uma volta na estrutura em alfa-hlice),
Figura 34.3a.
A Amilopectina o principal constituinte do amido (70% -
80%), apresenta uma estrutura ramifi cada, formada por molculas de
-D-glicose unidas por ligaes glicosdicas do tipo 1-4. Nos pontos de ramifi caes a estrutura possui ligaes 1-6. O intervalo mdio entre as ramifi caes de cerca de 24 - 30 resduos e o comprimento
mdio das ramifi caes de 12 unidades de glicose. Em virtude desta
formao, bem possvel que tanto as cadeias principais como as laterais
representadas linearmente, apresentem-se na realidade retorcidas. Veja
a Figura 34.3 b.
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GLICOGNIO
A estrutura do glicognio anloga da amilopectina, mas o
intervalo entre as ramifi caes menor, 8-12 resduos, o que torna
a molcula ainda mais ramificada. O glicognio encontrado no
retculo endoplasmtico liso das clulas hepticas e musculares. Este
polissacardeo a reserva glicdica animal. O glicognio heptico uma
pea importante no processo da regulao da GLICEMIA. O glicognio
muscular a grande fonte de energia para o movimento. A hidrlise
parcial do glicognio produz maltose e isomaltose.
A Figura 34.2 apresenta uma MICROGRAFIA ELETRNICA evidenciando a
presena de grnulos de amido e de glicognio. A Figura 34.3 apresenta
os tipos de ligaes encontrados no amido.
(a)
(b)
Figura 34.2: Micrografi a eletrnica do amido e de grnulos de glicognio. a) grnulos de amido no cloroplasto* . O amido formado a partir da glicose for-mada na fotossntese. b) grnulos de glicognio formado nas clulas hepticas. Estes grnulos formam-se no citosol e so muito menores (~0,1 m) do que os grnulos de amido (~1,0 m).
GLICEMIA
MICROGRAFIA ELETRNICA
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Figura 34.3: Amilose e amilo-pectina so os polissacardeos que compem o amido. (a) Um pequeno segmento da amilose, um polmero linear de unidades de glicose unidas por ligaes (1-4). Uma cadeia simples
pode conter milhares de resdu-os de glicose. A amilopectina tem fitas semelhantes entre os pontos de ramifi caes. (b) Um ponto de ramifi cao da amilopectina com uma ligao1-6.
CELULOSE
A celulose uma substncia fi brosa, fl exvel e insolvel em gua.
Ela encontrada na parede das plantas, particularmente no talo, no
tronco e em toda a poro de madeira da planta. A celulose constitui
a principal matria da madeira. A molcula de celulose contm entre
10.000-15.000 unidades de -D-glicose. composta por uma cadeia
linear de unidades de -D-glicose unidas por ligaes 1-4. Por hidrlise
parcial ela produz a celobiose, um dissacardeo formado por glicose-
glicose em ligao 1-4. Na celulose, as cadeias encontram-se empilhadas,
em forma fi brilar, compactas e rgidas.
Ao compararmos a estrutura da amilose (um dos componentes
do amido) com a do polmero celulose verifi camos que, apesar de serem
ambos polmeros lineares formados por unidades de glicose, no amido
esto presentes molculas na conformao alfa e na celulose molculas na
conformao beta. Este fato foi determinante para a conformao dos dois
polissacardeos, ou seja, um tornou-se uma molcula rgida, com funo de
sustentao (celulose), e o outro com funo de reserva (amido). A maior
parte dos animais no possui a enzima b-amilase, logo, no apresentam a
capacidade de hidrolisarem a celulose para fi ns alimentcios.
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Os ruminantes, que utilizam celulose como fonte alimentcia, tm
esta capacidade, pois possuem bactrias, em uma parte do seu sistema
digestivo, no rumem, que produzem a enzima -amilase. Esta enzima
cliva a celulose para que ela possa ser utilizada pelo ruminante.
As Figuras 34.4 e 34.5 apresentam as estruturas do amido e da
celulose. Observe as inmeras pontes de hidrognio que esto presentes
na celulose, conferindo a este polmero uma estrutura bem mais rgida.
Figura 34.4: A estrutura do amido (amilose). a) Na conformao mais estvel de cadeias rgidas adjacentes. b) desenho de um segmento de amilose. As ligaes (1-4) levam os polmeros de glicose a assumirem uma conformao enovelada.
Figura 34.5: A estrutura da Celulose. a) Duas unidades da cadeia de celulose. Os
resduos de -D-Glicose esto ligados por ligaes (1-4). A estrutura rgida. b) Desenho de duas cadeias de glicose, mostrando a conformao dos resduos de
-D-glicose e as pontes de hidrognio cruzadas que conferem maior resistncia a este polissacardeo.
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QUITINA
uma substncia de sustentao para alguns animais.Est presente
na carapaa de caranguejos. um polmero linear, com ligaes 1-4
entre as unidades de N-acetil glicosamina.
Figura 34.6: Um pequeno segmento de quitina. Um homopolmero de N-acetil-gli-cosamina unidas por ligaes -14.
INULINA
A inulina um polmero de frutoses, linear, onde as ligaes so
do tipo 2-1; a molcula constituda por um nmero relativamente
pequeno de unidades de frutose (menor que 1000). Sendo, por isso,
facilmente solvel em gua.
AGAR
O agar um polissacardeo de estrutura no estabelecida
completamente. Sabe-se que contm D-L-galactose com radical
sulfato.
PECTINA
A pectina um derivado metilado do cido pctico. Este
constitudo de unidades de cido galacturnico unidas atravs de
ligaes 1-4.
A tabela 34.1 apresenta um resumo das principais caractersticas
dos homopolissacardeos.
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Tabela 34.1: Estrutura e funo de alguns homopolissacardeos.
DEGRADAO ENZIMTICA DE POLISSACARDEOS
Agora que j mostramos o aspecto estrutural de alguns dos
homopolissacardeos, voc ir conhecer o processo de degradao
enzimtica que envolve alguns deles.
As enzimas mais importantes no processo de digesto so as
amilases, que degradam o amido e o glicognio em fragmentos menores.
H dois tipos de amilases: alfa-amilase (dextrinognica) e beta-amilase
(sacarognica). Elas esto amplamente distribudas na natureza. As alfa-
amilases esto presente principalmente na saliva (ptialina) e no intestino,
aparecendo em pequenas quantidades no malte (gros de cevada
germinada), e podem ser excretadas por alguns tipos de microorganismos.
As beta-amilases se encontram quase que exclusivamente no reino vegetal,
principalmente em gros em germinao como, por exemplo, o malte.
Outras polissacaridases importantes so as celulases (responsveis pela
degradao da celulose), presentes em microorganismos e no rmen de
alguns animais.
Polmero Tipo Unidade repetida
Tamanho Funo
AmdoAmiloseAmilopectina
Homo Glicose (1-4)Glicose (1-4; 1-6)
50 - 50000Mais 10
Fonte de ener-gia para as plantas
Glicognio Homo Glicose (1-4; 1-6) Mais 50000 Fonte de ener-gia em bactrias e animais
Celulose Homo Glicose (1-4) Mais 15000 Estrutural em plantas; rigidez e fora para a parede celular
Quitina Homo N-acetil- Glico-samina (1-4)
Muito longa Estrutural em insetos, ara-nhas, crust-ceos; d rigidez e fora ao enve-lope celular
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Os polissacardeos podem ser homo ou heteropolmeros. Nesta aula, descrevemos
as caractersticas e funes dos homopolissacardeos. O Amido e a celulose so de
origem vegetal e apresentam as funes de reserva e estrutural respectivamente.
Estas funes nos animais podem ser atruibudas ao glicognio (reserva) e quitina
(estrutural). Aprendemos que a resistncia encontrada na molcula de celulose
devida presena de um grande nmero de pontes de hidrognio formadas
entre molculas de -D-glicose. Por outro lado, vimos que o amido e o glicognio
so polmeros menos resistentes, formados por molculas de -D-glicose cuja conformao no propica a formao de muitas pontes de hidrognio. O ser
humano possui somente enzimas que hidrolisam ligaes glicosdicas do tipo alfa
e por isto glicognio e amido so molculas de reserva energtica.
R E S U M O
EXERCCIOS
1. Celulose :
a) O terceiro composto orgnico mais abundante na natureza;
b) Constituda de glicose que tem o anel na forma b;
c) Um homopolissacardeo ramifi cado;
d) Um componente do citoesqueleto;
e) Todas as respostas esto corretas
2. O glicognio ...
a) Ocorre nos cloroplastos e estoca energia;
b) Contm diversos tipos de acares;
c) Ocorre no citoplasma das clulas animais e contem ramifi caes;
d) b e c esto corretas;
e) Nenhuma das respostas acima est correta.
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3) Complete a tabela abaixo:
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