Carboidratos (sacarídeos)

Transcrição

1 Universidade Federal do Pampa Bioquímica Carboidratos (sacarídeos) Profa. Marina Prigol 1

2 Sacarídeos Estrutura e propriedades de sacarídeos Moléculas orgânicas mais abundantes na natureza A fotossíntese converte mais de 100 bilhões de toneladas de CO 2 e H 2 O em carboidratos de origem vegetal a cada ano. Base da dieta Fonte de energia 2

3 Sacarídeos Componentes estruturais Parede celular de bactérias Membrana celular Exoesqueleto de insetos Fibras de celulose 3

4 Sacarídeos São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas ou substâncias que liberam estes compostos por hidrólise. Fórmula empírica: (CH 2 O) n Carboidratos, glicídios, açúcares, hidratos de carbono 4

5 Monossacarídios Podem ser classificados de acordo com o nº de carbonos que contêm: Nomes genéricos Exemplos 3 carbonos: trioses Gliceraldeído 4 carbonos: tetroses Eritrose 5 carbonos: pentoses Ribose 6 carbonos: hexoses Glicose 7 carbonos: heptoses Sedoeptulose 8 carbonos: nonoses Ácido neuramínico 5

6 Monossacarídios Açúcares simples Única unidade de poliidroxialdeído ou cetona Monossacarídio + abundante na natureza: D-glicose 6

7 Glicose C anômérico Carbono 1 da aldose Carbono 2 da cetose Frutose 7

8 Os átomos de C de um açúcar são numerados começando-se pela extremidade da cadeia mais próxima do grupo carbonila. 8

9 4 C 5 C 6 C Monossacarídios: compostos incolores, sólidos cristalinos, solúveis em água. A maior parte deles tem sabor doce 9

10 10

11 Todos os monossacarídeos contém um ou mais átomos de carbono assimétrico (quiral) O que é carbono quiral? 11

12 ocorrem em duas formas opticamente ativas: D e L Enantiômeros 12

13 Seres Humanos: D-açúcar 13

14 ISÔMEROS Mesma fórmula química Estruturas diferentes 14

15 ISÔMEROS Diferem na configuração ao redor de um único átomo de carbono EPÍMEROS 15

16 Ciclização de Monossacarídios Menos de 1% dos monossacarídios com 5 ou + carbonos ocorre na forma de cadeia aberta 16

17 Representação da conformação do açúcar: Projeção de Fischer Projeção de Haworth 17

18 Aldose - Glicose Ligação hemiacetal α x β Anômeros Mutarrotação em solução aquosa Grupo hidroxila de C5 reage com grupo aldose em C1 18

19 Cetose - Frutose α, D frutose α x β β, D frutose Grupo hidroxila de C5 reage com grupo cetona em C2 19

20 α x β Enzimas 20

21 Açúcares redutores para um açúcar ser considerado redutor, deve ter pelo menos um carbono anomérico livre. Monossacarídios podem ser oxidados por agentes oxidantes como Fe 3+ ou Cu 2+ Reação de Benedict 21

22 Unindo monossacarídios... Dissacarídios (2 resíduos), Oligossacarídios (3 a 20 resíduos) Polissacarídios (> 20 resíduos) 22

23 É formada quando um grupo hidroxila de um açúcar reage com o C anomérico de outra molécula de açúcar. LIGAÇÕES GLICOSÍDICAS (Glicosiltransferases) 23

24 Oxidação do C anomérico APENAS NA FORMA LINEAR Em equilíbrio C anomérico envolvido na ligação glicosídica não pode assumir a forma linear 24

25 DISSACARÍDEOS Lactose (galactose + glicose) Sacarose (glicose + frutose) Maltose (glicose + glicose) 25

26 LACTOSE C anomérico livre = açúcar redutor Ligação glicosídica entre o carbono 1 de uma β-galactose e o carbono 4 da glicose: β (1 4) Enzima lactase (β galactosidase) 26

27 INTOLERÂNCIA À LACTOSE O que é? Incapacidade de digerir a lactose 27

28 diarréia, flatulência excessiva (excesso de gases), cólicas aumento do volume abdominal. 28

29 MALTOSE Glicose + Glicose C anomérico livre = açúcar redutor Maltase Ligação glicosídica entre o carbono 1 de uma glicose e o carbono 4 da outra glicose. A configuração do carbono anomérico envolvido na ligação é α α (1 4) 29

30 SACAROSE Glicose + Frutose α, (1 2) Sacarase ou invertase Não é açúcar redutor 30

31 Açúcar Invertido Muito usado na fabricação de doces, principalmente para evitar que o açúcar cristalize-se e dê ao produto final uma desagradável consistência arenosa. Hidrólise enzimática ou química As abelhas secretam a enzima invertase, que transforma grande parte da sacarose contida no néctar proveniente dos vegetais em glicose e frutose. 31

32 POLISSACARÍDIOS A maioria dos sacarídeos encontrados na natureza Polímeros de média até alta massa molecular Diferem: nas unidades monossacarídicas repetitivas, nos tipos de ligação que os une, no comprimento das suas cadeias e no grau de ramificação 32

33 Homopolissacarídio: contêm apenas um único tipo de unidade monomérica Heteropolissacarídio: contêm 2 ou + tipos diferentes de unidade monomérica 33

34 Polissacarídeos de armazenamento: - amido (células vegetais) - glicogênio (células animais) - ocorrem intracelularmente como agregados ou grânulos 34

35 Amido e glicogênio: - Altamente HIDRATADAS Pontes de H com a ÁGUA 35

36 AMIDO Armazenamento nas células vegetais Abundante: tubérculos e sementes 36

37 AMIDO polímeros de glicose: amilose e amilopectina 37

38 GLICOGÊNIO Armazenamento nas células animais Polímero de glicose: Ligações (α 1 4) e (α 1 6) 38

39 GLICOGÊNIO 39

40 Polissacarídeos estruturais: Celulose Abundante na natureza. Substância fibrosa, resistente e insolúvel em água. Encontrada na parede celular dos vegetais, particularmente em tronco, galhos... 40

41 Homopolissacarídeo linear e não-ramificado ligações β(1-4) 41

42 Não pode ser usada pela maioria dos animais como fonte de energia porque eles não possuem a enzima que hidrolisa ligações β1,4. (Fibras) Organismo humano não metaboliza Estrutura e propriedades de sacarídeos Glicogênio e Amido α (1-4) α amilases saliva e secreções pancreáticas Ruminantes e cupim metabolizam celulose 42

43 Quitina Polímero linear de N-acetilglucosamina, unidas em ligação β (1 4); Difere da celulose pela substituição de um grupo OH por um grupo amino em C2 43

44 Componente do exoesqueleto de animais 44

45 Polissacarídeos de suporte: PEPTIDEOGLICANOS Componente rígido das paredes celulares bacterianas; Heteropolímero Formado por dois derivados de açúcares a N-acetilglucosamina (NAG) e ácido N-acetilmurâmico (NAM) unidos por ligações β 1,4; 45

46 GLICOSAMINOGLICANOS Componente da matriz extracelular São cadeias polissacarídicas, longas, não ramificadas unidades dissacarídicas repetidas: N-acetilglicosamina ligada a um ácido urônico 46

47 Polissacarídeos de sinalização celular: GLICOCONJUGADOS Reconhecimento celular Adesão célula-célula Migração celular Coagulação sanguínea Resposta imunológica O sacarídeo é covalentemente ligado à proteína ou lipídio. 47

48 PROTEOGLICANOS São macromoléculas da superfície da célula ou da matriz extracelular Cadeias de glicosaminoglicanas estão ligadas a um proteína de membrana ou secretada. 48

49 GLICOPROTEÍNAS e GLICOLIPÍDIOS Sacarídeos ligados covalentemente a uma proteína ou lipídio União entre as células servindo de proteção da membrana plasmática. Sítios altamente específicos para reconhecimento e ligação com alta afinidade. 49

50 Lista de Exercícios Carboidratos Quais as principais funções biológicas dos carboidratos? Exemplifique Como os monossacarídeos são classificados considerando o grupo funcional? Cite exemplos de monossacarídeos compostos de 3 a 6 átomos de carbono de ambos os grupos funcionais Defina enantiômero, isômero e epímeros. Exemplifique. Escrever a formação de um açúcar ciclizado pela reação de aldeídos ou cetonas com álcoois. Como pode ser definida a ligação glicosídica? Escrever as estruturas dos dissacarídeos: maltose, lactose e sacarose indicando quais são redutores e não redutores. Evidencie a ligação glicosídica entre os monossacarídeos constituintes. O que são polissacarídeos? Como podem ser classificados? Se a celulose e o amido são constituídos de polímeros de glicose, qual a justificativa de possuírem funções tão distintas? Qual é o polissacarídeo de reserva dos animais? E das plantas? Qual a diferença entre eles? 50