Carboidratos

Vanessa Abrantes

CARBOIDRATOS

Amido

Proteoglica

nos

Glicogênio

Peptid

eoglica

no

Celulose

Reconhecimento e adesão celular

Introdução

• Mais da metade do carbono orgânico do planeta está armazenado em apenas duas moléculas de carboidratos: amido e celulose.

• Ambos são polímeros do monômero glicose, diferenciando-se apenas pela forma na qual estão ligados.

• A glicose, oxidada em CO2 e H2O, é nossa fonte primária de energia.

• A celulose, o componente principal das paredes celulares (células vegetais) e de algodão e madeira, é um polímero cujos monômeros encontram-se no mesmo plano.

Introdução

• Sinonímia: Hidratos de carbono, Glicídios, glícides ou glucídios e Açúcares

• São as biomoléculas mais abundantes na terra

• Função estrutural, protetora em células de bactérias e plantas, bem como tecidos conectivos de animais e metabólica.

• Reconhecimento e adesão entre células

Introdução

• Conceito: são poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias que liberam estes compostos por hidrólise;

• Principais classes:

Monossacarídeos (glicose, frutose)

Oligossacarídeos (dissacarídeos)

Polissacarídeos (celulose, amido, glicogênio)

Classificação

Monossacarídeos ou açúcares mais simples: uma unidade de poliidroxialdeído ou cetona, ex.: glicose.

Podem ser:

Triose: 3 carbonos, ex: gliceraldeído;

Tetrose: 4 carbonos, ex.: eritrose;

Pentose: 5 carbonos, ex.: ribose;

Hexose: 6 carbonos, ex.: glicose;

Heptose: 7 carbonos, ex.: sedoeptulose

Oligossacarídeos:

Duas cadeias curtas de unidades de monossacarídeos;

Dissacarídeos;

Ligações glicosídicas.

Exemplos:

Lactose: galactose + glicose

Maltose: glicose + glicose

Sacarose: frutose + glicose

Polissacarídeos:

Cadeias longas de monossacarídeos;

Glicogênio;

Celulose.

Monossacarídeos

• Existem aldoses com 3C (aldotrioses), 4C (aldotetroses), 5C (aldopentoses), 6C. O mesmo vale para as cetoses (cetotetroses, cetopentoses…)

•Fórmula Geral: CnH2nOn n≥ 3

•Propriedades:

• solúveis em água e insolúveis em solventes apolares

• brancos e cristalinos

• maioria com saber doce

• estão ligados à produção energética.

Monossacarídeos

• Monossacarídeos mais simples: gliceraldeído e diidroxiacetona

Monossacarídeos

MONOSSACARÍDEOS Séries das aldoses

MONOSSACARÍDEOS Séries das cetoses

Monossacarídeos

• Açúcares de 6C são os mais abundantes na natureza, mas açúcares de 5C, ribose e desoxirribose, ocorrem no RNA e DNA, respectivamente.

• Esquemas de representação: Projeção de Fischer e Projeção de Haworth.

Monossacarídeos - Estereoisomeria

• Estereoisômeros com imagens especulares são também chamados de enantiômeros (ex: L-gliceraldeído e D-gliceraldeído).

• Os diasteroisômeros que se diferem uns dos outros na configuração em somente um C quiral são chamados de epímeros.

Monossacarídeos

• Alguns dos estereoisômeros possíveis são muito mais comuns na natureza que outros (ex: açúcares D são mais abundantes que açúcares L).

Monossacarídeos

• Ocorre uma reação entre os grupos alcoólicos de um carbono distante e a carbonila dos aldeídos ou cetonas, assim formam os hemiacetais (a partir de aldoses) e hemicetais (a partir de cetonas)

Monossacarídeos – Estruturas cíclicas

• Em solução aquosa, poucas aldoses e cetoses continuam na forma linear. Assim ocorre a ciclização dessas moléculas;

ÁLCOOL + ALDEÍDO ------ HEMIACETAL

ÁLCOOL + CETONA ------ HEMICETAL

Monossacarídeos

• Representa mais fielmente a configuração total das moléculas. Mostra desenhos em perspectiva como anéis planares de 5 ou 6 elementos.

Monossacarídeos – Projeção de Haworth

» 5 elementos: furanose

» 6 elementos: piranose (cadeira)

Monossacarídeos – Projeção de Haworth

Os organismos têm uma variedade de derivados de hexoses

• Um açúcar com um grupo OH ligado a um C anomérico pode reagir com outra hidroxila para formar uma ligação glicosídica (R-C-R’).

Monossacarídeos – Reações – Formação de glicosídeos

• A notação para a ligação glicosídica especifica qual

forma anomérica do açúcar (α ou ß) é a que está

envolvida na ligação e também quais átomos de C estão ligados.

Monossacarídeos – Reações – Formação de glicosídeos

Formação da ligação glicosídica (ex: maltose)

As figuras mostram as ligações glicosídicas e sua relação com a formação de estruturas ramificadas.

Poder Redutor • Açúcares como a glicose podem ser oxidados por Agentes Oxidantes

relativamente suaves: Fe³+ e Cu²+

• O carbono do grupo carbonila é oxidado e vira uma carboxila

Veja só! Aqui está ele!

O carbono anomérico!

Veja só! Carbonila virando carboxila!

Veja só!!

REDUZIU!!

glicose e frutose são açúcares redutores por possuírem grupo carbonílico e cetônico livres, capazes de se oxidarem na presença de agentes oxidantes em soluções alcalinas.

O carbono anomérico da Glicose não pode ser oxidado na forma

de anel, mas como está em equilibrio com a forma linear, há como oxidá-lo com o íon cuproso

O mesmo vale para dissacarídeos!

GLICOSE

• Glicose: Redutor

* c1 da glicose com OH

Livre

SACAROSE

• α-D-glicose + ß-D-frutose

(aldohexose) (cetohexose)

Ligação glicosídica: α (1 → 2)

Não é um açúcar redutor (2 grupos anoméricos envolvidos na ligação), apesar de a glicose e a frutose serem redutores.

LACTOSE • ß-D-galactose + D-glicose (epímeros-C4)

Ligação glicosídica: ß(1 → 4)

Como o carbono anomérico não está envolvido na

ligação, a glicose assume tanto a forma α quanto a ß e

está livre para reagir com agentes oxidantes.

MALTOSE - Formado pela união

de duas moléculas de glicose

- α (1 → 4)

- Encontrado no malte

Polissacarídeos

Forma mais encontrada na natureza;

Alto peso molecular;

Diferenças:

Identidade monossacarídica;

Tipos de ligação que as une;

Comprimento de suas cadeias;

Grau de ramificação

Podem ser:

Homopolissacarídeos

Heteropolissacarídeos

Homopolissacarídeos

Forma de armazenamento (amido e glicogênio);

Elementos estruturais das paredes de células vegetais e de

exoesqueleto de animais (celulose e quitina).

Heteropolissacarídeos

Dois ou mais tipos diferentes de unidades monoméricas;

Fornecem suporte extracelular nos organismos de todos os

reinos naturais;

Componente celular da parede bacteriana

Polissacarídeos - Celulose

• É o principal componente estrutural das plantas, especialmente de madeira e plantas fibrosas.

• É um homopolissacarídeo linear de ß-D-glicose, e

todos os resíduos estão ligados por ligações glicosídicas

ß (1 → 4).

• Cadeias individuais reunidas por pontes de H, que dão às plantas fibrosas sua força mecânica.

• Os animais não possuem as enzimas celulases que

atacam as ligações ß, que são encontradas em bactérias

incluindo as que habitam o trato digestivo dos cupins, animais de pasto, como gado e cavalo.

Polissacarídeos - Amido

• São polímeros de α-D-glicose, que ocorrem nas

células de plantas.

• Podem ser distinguidos uns dos outros pelo grau de

ramificação da cadeia. Ex: a ligação da amilose é α (1 →

4) e a da amilopectina α (1 → 6).

• Enzimas que hidrolisam o amido: α e ß amilase, que

atacam as ligações α (1 → 4), e enzimas

desramificadoras, que degradam α (1 → 6).

AMIDO: dois tipos de polímero de -D-glicose (amilose e amilopectina)

Amilose: linear, ligações glicosídicas (14)

Amilopectina: ramificado; ligações glicosídicas (14) e (16) a cada 24 a 30 resíduos

Polissacarídeos - Glicogênio

• São polímeros de α-D-glicose, que ocorrem em animais,

sendo uma forma de armazenamento de energia.

• Possui cadeia ramificada, com ligações α (1 → 4) e

α (1 → 6) nos pontos de ramificação.

• A glicogênio-fosforilase remove unidades de glicose do glicogênio (uma por vez) a partir do final não-redutor.

O glicogênio é muito semelhante a amilopectina, também possui ligações alfa-(1-4) e alfa-(1-6), no entanto o que os diferencia é que no glicogênio, a ligação alfa-(1-6) ocorre a cada 8 a 12 resíduos, tornado esta molécula mais ramificada que a amilopectina (a cada 24 a 30).

Polissacarídeos – Quitina

• É semelhante à celulose em estrutura e função, com

resíduos ligados por ligações glicosídicas ß (1 → 4).

• Difere-se da celulose na natureza de

monossacarídeos; na celulose o monômero é a ß-D-

glicose, e na quitina o monômero é a N-acetil- ß-D-

glicosamina.

• Possui papel estrutural e apresenta boa resistência mecânica

Estrutura: polímero de N-acetil-D-glicosamina Ligações (14)

Principal componente do exoesqueleto de artrópodes

Segundo mais abundante polissacarídeo

Proteoglicanos

• Macromoléculas de superfície celular ou matriz extracelular

• Uma ou mais cadeias de glicosaminoglicanos estão ligadas a uma proteína de membrana ou uma proteína secretada

• Agem como organizadores de tecidos e influenciam várias atividades celulares, como ativação de fatores de crescimento e adesão.

Glicoconjugados

Glicosaminoglicanos

• Encontrados na matriz extracelular

• Polímeros lineares compostos por unidades repetitivas de dissacarídeos

• N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina + ácido urônico

Hialuronato: lubrificante no fluido sinovial, humor vítreo do olho, matriz extracelular, cartilagens, tendões

Condroitin sulfato: cartilagens, tendões, ligamentos

Dermatan sulfato: pele e vasos sanguineos

Queratan sulfato: córnea, cartilagem

Heparina: anticoagulante natural, liga-se à proteína antitrombina inibindo a coagulação do sangue

• Entrelaçadas com os proteoglicanos extracelulares estão as proteínas fibrosas da matriz, como colágeno, elastina e fibronectina;

• A fibronectina, por exemplo, possui domínios para fibrina, heparan-sulfato, colágeno e integrinas.

Glicoproteínas

• Possuem um ou mais oligossacarídios, além da cadeia polipeptídica

• Porção externa da membrana plasmática, matriz extracelular e sangue

• Formam sítios específicos de reconhecimento e ligação de alta afinidade por outras proteínas Anticorpos: são glicoproteínas

Sistema ABO: distinções dependem das porções

oligossacarídicas

• As porções de carboidratos são menores e estruturalmente mais diversas

• Ligação glicosídica entre C anomérico e –OH da serina ou treonina (O-ligada) ou nitrogênio da amida da asparagina (N-ligada)

• Lectinas: proteínas que ligam carboidratos com alta afinidade e especificidade

• SELECTINA: Uma família de lectinas, da membrana plasmática, implicada em vários processos tais como:

• A migração dos linfócitos para o local da inflamação;

• O retorno para os nódulos linfóides

GLICOLIPÍDEOS

• Lipídeos que contêm cadeias de oligossacarídeos covalentemente ligados.

Gangliosídeos: determinam, por exemplo, os grupos sanguíneos em humanos

São normalmente encontrados na face externa da membrana

plasmáticas

Tipagem Sanguínea

Tipo

sanguíneo

Anticorpos

contra

Recebe de: Doa para:

O A,B O O, A, B, AB

A B O, A A, AB

B A O, B B, AB

AB Nenhum O, A, B, AB AB

• Determinado por oligossacarídeos de gangliosídeos e certas glicoproteínas.

Tipo sangüíneo Genótipo Aglutinogêneo

(na membrana

das hemácias)

Aglutinina

(no plasma)

A IA IA ou IA i A Anti-B

B IB IB ou IB i B Anti-A

AB IA IB AB Ausência

O ii Ausência Anti-A e Anti-B

Identificação ABO