2018 Dr. Walter F. de Azevedo Jr. Bioquímica Glicídios (carboidratos) Prof. Dr. Walter F. de Azevedo Jr. 1
Carboidratos (Introdução) Carboidratos são as moléculas orgânicas mais comuns na natureza. Essas moléculas apresentam diversas funções biológicas, como por exemplo o fornecimento de energia na dieta de grande parte dos organismos. São encontrados em vegetais na forma de amido e celulose e em animais na forma de glicogênio. Encontramos carboidratos no exoesqueleto de insetos e na parede bacteriana. Na membrana celular são encontrados ligados às proteínas usadas para sinalização celular. Os alimentos mostrados acima são fontes de carboidratos. Fonte da imagem: https://www.livescience.com/51976-carbohydrates.html Acesso em 18 de março de 2018.
A forma mais simples de carboidratos são os monossacarídeos, como a glicose. De uma forma geral, eles segue a fórmula (CH 2 O) n onde n é maior ou igual a três. Usando-se o número de carbonos, podemos classificar os monossacarídeos como indicado na tabela abaixo. Os monossacarídeos formam o grupo mais simples de carboidratos, sendo também chamados de açúcares simples. Nome do monossacarídeo Número de carbonos Triose 3 Tetrose 4 Pentose 5 Hexose 6 Heptose 7
Abaixo temos as estruturas de alguns monossacarídeos relevantes em processos bioquímicos (moléculas representadas usando-se a projeção de Fischer).
IDe uma forma geral, chamamos de monossacarídeos quando temos carboidratos simples, como os destacados anteriormente. Os monossacarídeos podem ligar-se covalentemente uns aos outros formando estruturas mais complexas. Quando temos estruturas com até 10 monossacarídeos dizemos que temos um oligossacarídeo, para acima de 10 temos polissacarídeos. Monossacarídeos Carboidratos Oligossacarídeos Polissacarídeos
As ligações entre monossacarídeos são chamadas ligações glicosídicas, como a mostrada para a molécula de lactose abaixo. A lactose é um dissacarídeo. Ligação glicosídica. Fonte da imagem: Disponível neste link.
Os carboidratos com um aldeído como grupo funcional são denominados aldoses, enquanto aqueles com um grupo cetona são chamados cetoses. Abaixo temos um exemplo de cada um. Exemplos de carboidratos do tipo aldose (A) e do tipo cetose (B) Fonte da imagem: Disponível neste link.
IMoléculas que apresentam a mesma fórmula química e estruturas distintas são chamadas de isômeros. Como exemplo de isômeros de monossacarídeos podemos citar frutose, glicose, manose e galactose, todos isômeros uns dos outros e com fórmula química C 6 H 12 O 6. Carboidratos isômeros que diferem na estrutura na posição de um só carbono são chamados epímeros. A galactose é um epímero em C-4 da glicose. A glicose é um epímero em C-2 da manose. Epímeros. Fonte da imagem: Disponível neste link.
Quando observamos isômeros que se apresentam como imagem espelho um do outro, temos um par de enantiômeros. Os enantiômeros são denominados do tipo D ou do tipo L. No caso de açúcares, a identificação se faz pela posição do grupo OH do carbono assimétrico (com 4 grupos) mais distante do carbono da carbonila. Quando está à direita temos um açúcar do tipo D, quando está à esquerda temos um açúcar do tipo L. Em humanos a maioria dos açúcares é do tipo D. Enantiômeros da glicose. Fonte da imagem: Disponível neste link.
Menos de 1 % dos monossacarídeos que têm 5 ou mais carbonos apresentam-se na forma acíclica, a grande maioria se apresenta na forma de anéis, ou seja cíclica. Abaixo temos dois exemplos de ciclização de monossacarídeos. Na representação como fórmulas de projeção de Fischer chamamos de configuração α quando o grupo OH projeta-se para o mesmo lado do anel. Na fórmula de projeção Harworth da configuração α, o grupo OH está em posição trans com relação ao grupo CH 2 OH. Glicose mostrada na forma de projeção de Fischer (A) e de Harworth (B) Fonte da imagem: Disponível neste link.
Na identificação dos tipos de ligação glicosídicas entre e monossacarídeos os números dos carbonos são usados. Os carbonos são numerados a partir do carbono da carbonila dos grupos aldeído ou cetona. Além disso, é usada informação sobre a conformação, tipo α ou β. A lactose apresenta uma ligação glicosídica entre o carbono 1 de uma β-galactose e o carbono 4 da glicose. Assim, chamamos de ligação glicosídica β(1->4). Ligação glicosídica. Fonte da imagem: Disponível neste link.
Carboidratos Complexos Carboidratos podem ligar-se a proteínas por meio de ligações covalentes envolvendo as cadeias laterais dos aminoácidos. Veremos numa aula futura detalhes das estruturas dos aminoácidos. No momento vamos só destacar que quando a ligação glicosídica envolve um grupo OH da cadeia lateral do aminoácido chamamos esta ligação de O-glicosídica. Quando a ligação envolve um grupo NH 2 a ligação é N-glicosídica. Tipos de ligações envolvendo aminoácidos Fonte da imagem: Disponível neste link.
Digestão de Carboidratos Os principais locais da digestão de carboidratos são a boca e o intestino. A digestão é rápida sendo catalisada por enzimas chamadas de forma geral de glicosidases. Os produtos finais da digestão são os monossacarídeos glicose, galactose e frutose que são absorvidos pelo intestino delgado. A glicosidase catalisa a reação de hidrólise de ligações glicosídicas, como mostrado na figura abaixo. Hidrólise da ligação glicosídica. Fonte da imagem: Disponível neste link.
Intolerância a Lactose
Trabalho Nomes: Número do Conjunto: 1) Complete as informações sobre as moléculas de carboidratos. Só desenhe os monossacarídeos. Para os dissacarídeos só indique que é dissacarídeo, não é necessário indicar as outras informações. Número da molécula 1 2 3 4 5 Fórmula de projeção Harworth Fórmula Química Configuração 2) Entre as moléculas acima, qual(quais) pode(m) ser catalisadas por glicosidases? Por quê? 3) Entre as moléculas acima, qual(quais) pode(m) ser absorvidas pelo intestino delgado? Por quê?
Referência HARVEY, R. A. FERRIER D. R. Bioquímica Ilustrada. 5ª Ed. Porto Alegre : Artmed, 2012. 520 p. Disponível neste link.