Glúcidos Flashcards
Glúcidos- nome, geral, funções
- NÃO Hidratos de carbono/ Carbohidratos (CH2O)n (NEM TODOS TÊM FORMULA GERAL)
- NÃO Açúcares (NEM TODOS SÂO DOCES)
MAS:
- Glúcidos / Glícidos
- Oses e Ósidos
- Monossacáridos e polissacáridos
§Biomoléculas mais abundantes na Terra!
§A fotossíntese produz por ano, 100 mil milhões de toneladas de celulose e outros produtos a partir de CO2 e H2O
Funções:
-ARMAZENAMENTO DE ENERGIA E METABOLISMO DOS GLÚCIDOS
(§Alguns ósidos (amido, sacarose) são essenciais na dieta
(§Oxidação é a principal fonte de Energia (em organismos não fotossintéticos)
-ESTRUTURAIS
§Alguns (insolúveis): estruturais e protectores nas paredes das células bacterianas, plantas, tecidos conjuntivos dos animais
-LUBRIFICAÇÂO
§Poliósidos: lubrificantes em articulações, participam no RECONHECIMENTO E ADESÃO entre células
-SINALIZAÇÂO
§Poliósidos complexos ligam-se covalentemente a proteínas e lípidos–> sinais que determinam a localização intracelular/ destino metabólico desses híbridos (glicoconjugados –>nas membranas… transplantes..)
Glúcidos- ponto de vista químico
polihidroxialdeídos ou polihidroxicetonas ou substâncias que os originam por hidrólise (partilham grupo carbonizo e série de grupos hidroxilos)
Às vezes são (CH2O)n, por vezes com N ou P ou S
Classes de glúcidos
MONOSSACÁRIDOS/ OSES
Uma unidade de polihidroxialdeído ou polihidroxicetona
3C – trioses, 4C – tetroses, 5C – pentoses, 6C – hexoses, 7C – heptoses Com mais de 4C tendem para estruturas cíclicas
OLIGOSSACÁRIDOS/ OLIGÓSIDOS
Associação de algumas oses através de ligações osídicas (glicosídicas): O-osídicas ou N-osídicas (lig. através de N de cad. lat. de AA?)
[ Todos os monossacáridos e dissacáridos são designados com recurso à terminação ose]
POLISSACÁRIDOS/ POLIÓSIDOS
Mais de 20 resíduos de oses (ex celulose, linear (estrutura); glicogénio, ramificada (armazenamento))
=>estrutura dif–> função dif
Oses
- ->Aldoses e Cetoses
- Sólidos cristalinos incolores
- Solúveis em água (muitos OH)
- alguns têm sabor doce (ligam-se a recetores específicos nas papilas gustativas… –> cascatas de transição de sinal)
- Cadeia não ramificada
- Ligações C-C, C-O e C=O
ex. Gliceraldeído e Dihidroxicetona, intermediários metabólicos (fosforilados)
mais comuns na natureza: Aldo- e cetohexose
Oses- quiralidade
Todas as oses possuem um ou mais carbonos assimétricos (quirais) (?- excepto dihidroxicetona, right?!)
–> formas opticamente ativas, desviam luz polarizada…
Gliceraldeído:
n carbonos assimétricos – 2^n estereoisómeros
Classificação D/L: carbono quiral mais distante do carbonilo! D= OH direita, semelhante ao D-gliceraldeído
–> quase todas dos organismos vivos são D! ( AA são só L), fenómeno de seleção natural…
Epímeros
Oses que diferem apenas na estereoquímica em torno de um único átomo de carbono
ex. D-manose é epímero em C-2de D-glucose
Formas cíclicas
formas naturais para aldotetroses (nas cetotetroses não chega nº de átomos) e oses com 5 ou mais átomos de carbono!
Aldeído + Álcool hemiacetal
(+ álcool acetal) –> reação intramol. grupo OH e C=O (ataque nucleofílico)
Cetona + Álcool hemicetal (+ álcool cetal)
Na glucose: Reacção do hidroxilo em C-5 com a função aldeído em C-1
=> gera-se novo centro quiral!
–> Anómeros: diferem apenas no carbono da ciclização (carbono anomérico) –> alpha e beta
[Na glucose: 2/3 beta-D-glucopiranose + 1/3 alpha-D- glucopiranose + formas lineares e glucofuranoses]
Interconversão por mutarrotação
Anel de seis membros – piranose (com 2 conformações em cadeira interconvertíveis ~46kJ/mol; as conformações das oses = determinantes da estrutura e função dos poliósidos!)
Derivados de oses
Estudar folhas!
…-amina
N-acetil-…-amina
(em poliósidos das paredes celulares bacterianas)
fosforilada (intermediário metabólico, nucleótidos)
formas ácidas
Ácidos aldónicos
(Oxidação da glucose em C1 – Ácido glucónico)
Ácidos urónicos
(Oxidação da glucose em C6 – Ácido glucorónico)
Ésteres estáveis (intramoleculares) - lactonas
[Ácido siálico (ácido N- acetilneuramínico)- Derivado de ose com 9 carbonos (N-acetilmanosamina) –> Glicoproteínas e glicolípidos de animais]
Desoxi-oses
Em poliósidos de plantas, glicoproteínas e glicolípidos
Oses como agentes redutores (ver folhas!)
§Oxidação do grupo carbonilo a carboxilo – redução de iões Fe3+ ou Cu2+ –> reação de Fehling –> usada antigamente para medir nível de glucose no sangue…
Diósidos- estrutura da ligação
–> 2 oses ligadas por ligação O-osídica (O- glicosídica)
(sacarose, maltose, lactose)
§O carbono anomérico de uma ose reage com um grupo hidroxilo de outra!
§Formação de um acetal a partir de um hemiacetal (Glucopiranose, p.ex.) e um álcool (um grupo hidroxilo de outra ose)
Capacidade redutora e extremidade redutora: enquanto carbonilo está livre+ linearizado –> se ambos os C anoméricos envolvidos na ligação osídica=> perde capacidade redutora
ligação osídica:
Sensível a hidrólise ácida, mas não básica
Em glúcidos – ligação O-osídica
Em glicoproteínas e ácidos nucleicos – ligação O-osídica ou N- osídica
Diósidos- nomenclatura
O nome descreve o diósido com a extremidade não redutora à esquerda
(1) a configuração (alpha ou beta) do carbono anomérico que junta a ose mais à esquerda à segunda ose
(2) o nome do resíduo de ose não redutor (inserindo a designação furano ou pirano)
(3) entre parênteses quais os átomos de carbono envolvidos na ligação
(4) o nome do segundo resíduo
(5) na mesma sequência, caso haja mais de dois resíduos
Maltose
alpha-D-glucopiranosil-(1->4)-D-glucopiranose
Glc(a1->4)Glc
redutora
Lactose
beta-D-galactopiranosil-(1->4)-beta-D-glucopiranose
Gal(beta1->4)Glc
Existe no leite (intolerantes: não têm enzima lactase que degrada no intestino (hidrolisa lig. glic.) –> fermentação pq bacterias…+liquefeito…)
Diósido redutor
Sacarose
alpha-D-glucopiranosil-(1->2)-beta-D-frutofuranose
Glc(alpha1↔2beta)Fru (ou ao contrário!)
Formado em plantas mas não animais
Diósido não redutor Intermediário da fotossíntese Diferença na nomenclatura
Trealose
alpha-D-glucopiranosil-(1->1)-alpha-D-glucopiranose
Glc(alpha1↔1alpha)Glc
Hemolinfa dos insectos Armazenamento de energia
Não redutor
Poliósidos
(/polissacáridos ou glicanos)
Homopoliósidos
§Armazenamento de ose combustível (amido e glucogénio)
§Elementos estruturais em paredes de células vegetais e em exoesqueletos de animais (celulose e quitina)
Heteropoliósidos
§Suporte extracelular em grande número de organismos
–> camada rígida do envelope celular bacteriano (peptidoglicanos)
–> matriz extracelular em tecidos animais (proteção, forma, suporte de células, tecidos e órgãos)
A dimensão é muito variável
–> A síntese não é feita com recurso a um molde – o processo é enzimático e não tem sinais de stop!!
Homopoliósidos de armazenamento
Existem sob a forma de grandes agregrados ou grânulos:
Grânulos de amido (~1,0 μm) num cloroplasto
Grânulos de glucogénio (~0,1 μm) num hepatócito
moléculas muito hidratadas.(muitos grupos OH, estabelecem ligações com água)
Amido
Homopoliósidos de armazenamento
Amilose – cadeias longas não ramificadas de resíduos de D-glucose com ligações (alpha1->4)
Amilopectina – cadeias de resíduos de D-glucose com ligações (alpha1->4) com ramificações via ligações (alpha1->6) a cada 24-30 resíduos
–> Agregado de amilose e amilopectina organizadas em estruturas helicoidais, muito compactas
Amido mobilizado para produção de energia= As extremidades não redutoras removidas enzimaticamente
Glucogénio
Homopoliósidos de armazenamento
§Principal poliósido de armazenamento em animais §Estrutura semelhante à da amilopectina mas mais compacta (ramificação a cada 8-12 resíduos)
§7% da massa seca do fígado (em agregados com enzimas de síntese e degradação)
§Músculo esquelético
§Uma única extremidade redutora e imensas não redutoras
Porque não se armazena D-glucose simples?
[Glucogénio]hepatócito = 0,01 μM
–> [Glucose]intracel = 0,4M??? [Glucose]extracel = 5 mM
[=> osmolaridade muito elevada- imensa água entraria na célula! Não tem parede –> rebentaria! + diferença [] glu dentro e fora: gradiente de [] muito elevado=> custo energético de entrada de glu para células muito alto]
Dextranos
§Poliósidos bacterianos e de levedura
§Poli-D-glucose em ligações (alpha1->6) e ramos em (alpha1->3) e (alpha1->4) ou (alpha1->2)
§Existem na placa dentária
§Dextranos sintéticos são usados em produtos comerciais (resina de Sephadex) usados em cromatografia de filtração em gel!
Celulose
Homopoliósidos de estrutura
§Fibra insolúvel em água
§Paredes celulares de plantas sobretudo em caules, troncos e todas as partes mais lenhosas
§Algodão ~100% celulose
§Homopoliósido linear não ramificado com ligações (beta1→4)
§10 000 a 15 000 resíduos de D-glucose
grande força tensora
Ausência de ezima capaz de hidrolisar a ligação beta glicosídica em animais -só ruminantes porque têm em simbiose microorganismos no rumen (1º estômago) [–> fermentação leva a acetate, propionate, beta-hydroxybutyrate, que animal usa para sintetizar açucares do leite]
–>térmitas digerem porque têm em simbiose Triconympha! secretam celulase (e invertebrados tmb)
Biomassa (começo fermentação–> etanol: aditivos gasolina… potencial para bioenergia)
Quitina
Homopoliósidos de estrutura
§Homopoliósido de N-acetilglucosamina (beta1→4)!! (derivado da glucose c/ grupo amina acetilado no C2)
§Semelhante à celulose
§Não digerível por vertebrados
§Exoesqueleto duro de cerca de um milhão de espécies de artrópodes (insectos, lagostas, caranguejos…)
§O 2º poliósido mais abundante na natureza (a seguir à celulose)
Folding de homopoliósidos
(=forma como se organiza de ponto de vista 3D para desempenhar det. função)
- Ligações covalentes (osídicas) entre oses– nível primário
- Estabilização por interações fracas intra-e intermoleculares:
ligações H! +imp!
interações hidrófobas,
interações de van der Waals,
interações eletrostáticas (quando há grupos carregadas–> derivados de oses)
A rotação em torno das ligações é livre… mas há constrangimentos espaciais
–> Os ângulos de torsão phi e psi em tornos da ligação osídica definem as relações espaciais entre anéis adjacentes
=> Perfil de energia em função dos ângulos de torsão (mapa de linhas isoenergéticas, semelhante Ramachandran plot) –> ver mínimos)
amilose, amilopectina, glicogénio: anéis encurvam, assumindo estruturas helicoidais
Amilose: mais estável ângulos de 60º, 6 resíduos/volta, Detecção pelo teste do iodo
celulose: mais estável é linear, com todos os grupos – OH envolvidos em ligações de H com cadeias justapostas–> fibras com grande força tensora, ausência de água, aplicações comerciais…
Peptidoglicanos
Heteropoliósidos estruturais
Parede celular bacteriana
§Polímero de N-acetilglucosamina em alternância com ácido N-acetilmurâmico (beta1–>4)
[Hidrólise pelo lisozima–> lágrimas! defesa contra infeções bacterianas!]
§Estrutura lineares, Ligadas por (tetra)péptidos–> pode conter D-aminoácidos!
+ unidades de pentaglicina
§Estrutura rígida que impede o inchamento da célula
§A penicilina impede a formação das ligações cruzadas (parede fraca–> Lise osmótica)
Agar
Heteropoliósidos estruturais
Algas, paredes celulares
§Agarose – estrutura linear + Agaropectina – ramificada
§Agarose: Unidades de D-galactose (beta1–> 4)-ligada a 3,6-anidro-L-galactose (com éter…?)
D-Gal(b1–>4)3,6-anidro-L-Gal2S
§Estrutura em gel com moléculas de água – usado como suporte sólido para eletroforese de ácidos nucleicos
Glicosaminoglicanos
(Heteropoliósidos estruturais )
[confirmar com folhas!]
§Família de polímeros lineares formados por repetição de resíduos de diósidos
1)Ose obrigatória:
N-acetilglucosamina ou N-acetilgalactosamina
2) 2a ose: ácido urónico (D-glucurónico ou L-idurónico)
3) Alguns grupos OH esterificados com sulfato (carga negativa)
§São componentes da matriz extracelular (com proteínas fibrosas (colagénio, elastina, fibronectina, laminina)) –> suporte poroso para difusão de nutrientes e O2
-hialuronato (forma livre)
~50 000 repetições MM 1 000 000; Soluções viscosas
-> lubrificantes (líquido sinuvial nas articulações, olhos- humor vítreo)
-> Cartilagens e tendões (elasticidade)
Hialuronidase (bactérias patogénicas; fertilização…)
-proteoglicanos (Mais curtos, ligados cov. a proteinas):
4-sulfato de condroítina [20-60 repetições, Cartilagens, tendões, ligamentos e paredes da aorta]
Sulfato de dermatano [Pele e vasos sanguíneos, IdoA em vez de GlcA]
Sulfato de queratano [~25 repetições, –> SEM ácido! Só ose, Cartilagens, ossos, córnea, estruturas “mortas” (chifres, cabelo, unhas…)]
Heparina [15-90 resíduos, §Anticoagulante derivado do sulfato de heparano produzido em mastócitos §Liga-se à antitrombina, inibindo a trombina – fenómeno electrostático]
Funções dos Glicoconjugados
Transportadores de informação
§Marcam o destino de proteínas na célula
§Medeiam interacções específicas célula-célula
§Medeiam interacções entre a célula e a MEC §Reconhecimento na adesão celular
§Migração de células durante o desenvolvimento
§ Coagulação
§Resposta imunitária
§ Cicatrização
Gliconjugados: 3 grupos
Proteoglicanos
Glicolípidos
Glicoproteínas
Proteoglicanos
§Macromoléculas da superfície celular ou MEC
§1 ou mais cadeias de GAG sulfatados ligadas covalentemente a uma proteína de membrana ou secretada
GAG muito maior que o resíduo proteico, é o centro principal da função
GAG numa sequencia de consenso proteina: Ser-Gly-X-Gly
Tecido conjuntivo (cartilagem), + de 40 em células de mamífero
Função: Gerar muitos locais de ligação (grupos -OH e cargas) a outras estruturas
2 famílias principais de proteoglicanos contendo sulfato de heparano:
Sindecano- c/ Âncora peptídica e presença de sulfato de condroítina
Glipicano- c/ Âncora lipídica
Existem em agregados –> Agrecanos:
§ Estruturas supramoleculares na MEC
§ Zona central – proteína do core do agrecano
§ Cada estrutura monomérica de proteína + GAGs tem ~2 000 KDa
§ Os agregados interactuam com o colagénio => tensão, resistência ao tecido conjuntivo.
Glicoproteínas
§Um ou mais oligósidos (de complexidade variável) ligados covalentemente a uma proteína:
O-glicosilação: num grupo OH de Ser (ou Thr)
N-glicosilação: num grupo NH2 de Asn
§Presentes:
- na face externa da membrana plasmática,
- na MEC
- no sangue
- em organitos especializados (CG, grânulos de secreção, lisossomas)
- -> nunca no citosol!
Os oligósidos são fonte de variabilidade (ao contrário dos glicosaminoglicanos)
=> Locais de reconhecimento e especificidade de ligação – dão mais informação à proteína
Glicolípidos
§Esfingolípidos de membrana em que as cabeças polares são glúcidos
§ Funções semelhantes às glicoproteínas (reconhecimento…)
–> cérebro e neurónios: elevada presença
§As zonas glicídicas de alguns esfingolípidos determinam o grupo sanguíneo
[§ Lipopolissacáridos: Bactérias Gram-
Alvo de anticorpos
6 AG + 2 GlcN + Oligossac]
Glicobiologia
Estudo da estrutura e função dos glicoconjugados
… uma das áreas em maior desenvolvimento na Bioquímica e Biologia Celular
Porquê?
A célula usa oligósidos específicos para codificar informação importante em processos como
§ Interacção célula-célula
§ Targeting (direccionamento) intracelular das proteínas
§ Desenvolvimento dos tecidos
§ Sinais extracelulares
§ …
Diversidade em glicoconjugados
Grande diversidade e complexidade estrutural dos ósidos usados em glicoproteínas
§ 14 oses de 4 tipos diferentes
§ Ligações (1→2) (1→3) (1→4) (1→6) (2→3) (2→6)
§ Configuração alpha ou beta
§ Estruturas ramificadas
§ Modificações (Presença de grupos sulfato…)
20 oses- 1,44 x 10^15 hexósidos
20 aminoácidos- 6,4 x 10^7 hexapéptidos
4 nucleótidos- 4 096 hexanucleótidos
Um mundo de interacções… com proteínas
=> The Sugar Code
Lectinas
Proteínas ubíquas (sempre presentes) que ligam glúcidos com elevada capacidade e especificidade –> intervêm em processos de reconhecimento na sinalização e adesão celular e no targeting intracelular de proteínas recém sintetizadas
Ex: Alguns agentes patogénicos microbianos possuem lectinas–> medeiam a adesão bacteriana às células do hospedeiro:
Helicobacter pylori adere à superfície interna do estômago por interacção de lectinas bacterianas com oligósidos específicos de glicoproteínas da membrana do epitélio gástrico (Le^b)!
–> Úlcera gástrica
Análogos químicos do oligósido administrados oralmente podem ser medicamento curativo pois impedem ligação da bactéria no estômago
Análise de glúcidos- ver slide!!!!
- Remoção
- Purificação (cromatografias)
a) hidrolise c/ ácido + cromatografia –> tipos de ose
b) tratamento com agente metilante + hidrólise…–> identificar posição ligs glic
c) glicosidases –> oligossac. mais pequenos, depois analisar por a), b)
d) NMR, espetrometria de massa –> razão massa/carga
