CARBOIDRATOS 12/4/2011. Mark William Lopes CARBOIDRATOS

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1 CARBOIDRATOS Mark William Lopes CARBOIDRATOS Cadeia carbonada não ramificada Ligações C-C simples 1 carbono ligado ao oxigênio através de dupla ligação (grupo carbonila) Na extremidade: aldeído: ALDOSES Outra posição: cetona: CETOSES Biomoléculas mais abundantes na face da terra: Fotossíntese converte bilhões toneladas de CO 2 e H 2 O em carboidratos (celulose e outros açúcares) 1

2 CARBOIDRATOS Glicogênio Reconhecimento e adesão celular Peptideoglicano Proteoglicanos Amido Celulose CARBOIDRATOS Os carboidratos estão divididos em três classes principais, de acordo com seu o seu tamanho: Monossacarídeos: açúcares simples, consistem de uma única unidade de poliidroxialdeído ou cetona; Ex: D- glicose; Oligossacarídeos: compostos por cadeias curtas de unidades monossacarídicas, ou resíduos, unidos por ligações glicosídicas. Os mais abundantes são os dissacarídeos; Ex: sacarose; Polissacarídeos: são polímeros que contém mais de 20 unidades de monossacarídeos e podem ter cadeias contendo centenas ou milhares de unidades monossacarídicas. Ex: glicogênio. 2

3 MONOSSACARÍDEOS Compostos incolores, sólidos cistalinos, naturalmente solúveis em água, porém insolúveis nos solventes apolares. Cadeia carbonada não ramificada Ligações covalentes simples entre C-C 1 carbono ligado ao oxigênio através de dupla ligação (grupo carbonila) Na extremidade: aldeído Outra posição: cetona MONOSSACARÍDEOS possuem centro assimétrico São opticamente ativos Molécula com n centro quiral: 2 n estereoisomeros Estereoisômeros são divididos em dois grupos que diferem na configuração do centro quiral mais distante do grupo carbonila: D isômeros e L isômeros 3

4 MONOSSACARÍDEOS Séries das aldoses Epímeros MONOSSACARÍDEOS Séries das cetoses 4

5 Formação de hemiacetais e hemicetais Formação das duas formas cíclicas da D-glicose Aldeído do C-1 com OH do C-5 forma a ligação Hemiacetal e produz dois Estereoisômeros: anômeros α e β O átomo de carbono da carbonila é chamado de carbono anomérico 1/3 2/3 Piranoses e furanoses (fórmulas em perspectiva de Haworth) As formas piranosídicas assumem duas conformações 5

6 Monossacarídeos são agentes redutores É possível se determinar a concentração de um açúcar redutor pela medida da quantidade do agente oxidante que é reduzido em solução deste mesmo açúcar. O íon Cu +1 produzido em condições alcalinas forma um precipitado vermelho de óxido cuproso: Reação de Fehling Derivados de hexoses -OH do C2 é substituído por NH 2 -NH 2 condensado com ác. acético Ác. Láctico no C3 Subst. OH por -H Oxidação do C6: ác. urônico corres. Oxidação do C1: ác. aldônico corres. Ésteres intramol: lactona 6

7 Derivados de hexoses Derivado do fosfoenolpiruvato Der. N-acetilmanosamina 7

8 DISSACARÍDEOS Dois monossacarídeos ligados por uma ligação O-glicosídica: grupo hidroxil de 1 açúcar reage com o carbono anomérico de outro açúcar (formação de acetal) Quando o carbono anomérico de um resíduo de açúcar está envolvido em uma ligação glicosídica ele não pode assumir a forma linear e, portanto, tornase um açúcar não-redutor. DISSACARÍDEOS Lactose: açúcar redutor presente no leite Sacarose: açúcar não redutor Formado somente por plantas Trealose: açúcar não redutor Fonte de armazenamento de energia presente na hemolinfa de insetos 8

9 POLISSACARÍDEOS ou GLICANOS Homopolissacarídeos: forma de armazenamento de energia (amido e glicogênio) e componente estrutural de parede celular de vegetais e exoesqueleto (celulose e quitina) Heteropolissacarídeos: suporte extracelular em muitas formas de vida e componente estrutural de parede celular de bactérias AMIDO: dois tipos de polímero de α-d-glicose (amilose e amilopectina) Amilose: linear, ligações glicosídicas (α1 4) Amilopectina: ramificado; ligações glicosídicas (α1 4 e (α1 6) a cada 24 a 30 resíduos 9

10 Conformação mais estável da amilose é em curva GLICOGÊNIO:polímero de α-d-glicose ramificado Fígado e músculos esqueléticos Similar à amilopectina, porém mais densamente ramificado: cada ramo 8-12 resíduos Fígado: 7% do peso úmido α-amilases (saliva e secreção intestinal: degradam ligações α 1 4 POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS Homopolissacarídeos: celulose e quitina Estrutura da celulose: polímero de β-d-glicose (flip 180 de cada unidade) a D-glicose cadeias lineares alinhadas lado a lado e estabilizadas por ligacões de H intra- e intercadeias Fungos e bactérias possuem celulase: hidrolisam lig. β1 4 10

11 POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS Homopolissacarídeos: quitina Estrutura: polímero de N-acetil-D-glicosamina Ligações (β1 4) Principal componente do exoesqueleto de artrópodes Insetos, caranguejos, lagostas 11

12 POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS Heteropolissacarídeo: N-acetilglicosamina alternado com ác. N-acetilmurâmico(ligações (β1 4) Componente do peptideoglicano da parede celular de Staphylococcus aureus (bactéria gram +) Forma um envelope que protege a bactéria de lise osmótica Lisozima: rompe a Ligação β1 4 Penicilina (Fleming) inibe a enzima transpeptidase responsável pelas ligações cruzadas: bactéria é lisada Penicilinase (bactérias resistentes) GLICOSAMINOGLICANOS Heteropolissacarídeos da matriz extracelular Unidades de dissacarídeos que se repetem: um é sempre N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina O outro geralmente é um ácido urônico (D-glicurônico ou L-idurônico Em alguns uma ou mais OH estão esterificadas com sulfato 12

13 Lubrificante nos fluidos sinoviais das articulações e conferem ao humor vítreo dos olhos dos vertebrados sua consistência gelatinosa. Componente essencial na matriz extracelular das cartilagens e tendões, e contribui para a elasticidade e resistência atensão. Contribui para a resistência à tensão das cartilagens, tendões, ligamentos e paredes da aorta. Presente na córnea, cartilagens, ossos e em uma variedades de estruturas duras formadas por células mortas. Ex: cabelos, unhas. Anticoagulante natural, sintetizada nos mastócitos e é liberada no sangue onde inibe a coagulação pela ligação com a proteína antitrombina. 13

14 Proteoglicanos Macromoléculas presentes na superfície da célula ou da matriz extracelular, neles uma ou mais cadeias de glicosaminoglicanos estão ligados covalentemente a uma proteína de membrana. 14

15 GLICOPROTEÍNAS Compostos formados pela conjugação de carboidratos a proteínas. Os carboidratos estão unidos ao grupo hidroxila de resíduos serina e treonina. Muitas das proteínas secretadas pelas células eucarióticas são glicoproteínas, incluindo a maioria das proteínas do plasma sanguíneo. Por exemplo as imunoglobulinas e alguns hormônios. GLICOLIPÍDEOS Os glicolípideos e lipopolissacarídeos são componentes da membrana plasmática com cadeias de oligossacarídeo expostas na superfície externa da célula. 15

16 LECTINAS Encontradas em todos os organismos são proteínas que se ligam a carboidratos com alta afinidade e especificidade. Atuam em uma ampla variedade de processos intercelulares de reconhecimento, de adesão e sinalização, como também endereçamento intracelular de proteína recém-sintetizadas. Canavalia brasiliensis (ConBr) 16

17 Selectinas são uma família de lectinas, encontradas nas membranas plasmáticas, que medeiam o reconhecimento e adesão célula-célula em vários processos celulares. Um desses processos é o movimento nos locais de infecção ou inflamação, das células imunes do sangue para os tecidos. Alguns patógenos microbianos têm lectinas que medeiam a adesão bacteriana nas células hospedeiras ou a entrada de toxinas. Helicobacter pylori, uma bactéria causadora de úlceras gástricas adere a superfície interna do estômago pelas interações entre as lectinas na superfície da bactéria e oligossacarídeos específicos das glicoproteínas da membrana d as células gástricas. 17

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