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Bioquímica/1º período/1º ciclo Carboidratos São moléculas orgânicas, compostas basicamente de carbono, oxigênio e hidrogênio. E pela presença do oxigênio e hidrogênio na sua estrutura isso caracteriza a molécula de carboidrato como sendo polar e gera processo de hidrolise, que pode favorecer os processos de geração de energia. Então a molécula de carboidrato por apresentar as moléculas de hidroxilas (oxigênio com hidrogênio) que vão formar ligações de hidrogênio com as moléculas de água. Sendo assim ao redor da molécula de carboidrato eu terei moléculas de água, e assim eu armazeno menos carboidratos, pois o lugar que poderia estar armazenando mais um carboidrato, eu estou armazenando a água. No caso de uma pessoa musculosa, ela tem ali muito glicogênio no seu músculo, então o glicogênio é praticamente formado glicose e dessa forma a pessoa acumula muita água. Bom! Voltando aos carboidratos, apesar dele ser nossa fonte primaria de energia ele apresenta a desvantagem de não ficar se armazenando por sua característica estrutural que faz com que ele traga com ele uma camada de água impedindo que aquele espaço seja ocupado por outro carboidrato. Bom! A forma mínima (empírica) do carboidrato é CH2O. Eu também tenho carboidratos que podem ter nitrogênio ou enxofre (outros átomos na sua estrutura), mas são menos comuns. Todo carboidrato faz parte de uma classe orgânica, ele tem que ser uma aldose ou uma Cetose. E toda vez que eu tiver um aldeído, o grupamento carbonila vai se fazer presente na
extremidade da cadeia, e toda vez que eu tenho uma cetona, a carbonila vai estar presente entre dois compostos orgânicos, no caso aqui , no meio dos dois carbonos. Os carboidratos mais simples presentes no nosso organismo são o gliceraldeido, e dihidroxiacetona, porque só possuem três carbonos. Resumindo Características estruturais dos carboidratos
- São moléculas polares
- Caracterizados por aldeídos ou cetonas
- Formados por carbono, hidrogênio e oxigênio Características funcionais dos carboidratos
- É uma fonte de energia (primária)
- É possível estocar em forma de glicogênio Obs: O glicogênio é uma classe de polissacarídeo dos carboidratos
- Participa do processo de sinalização celular ( ex: na inflamação como veremos mais adiante no texto).
- O carboidrato também pode se comportar como um elemento estrutural (ex: acido hialuronico).O acido hialuronico é um composto presente na matriz celular, que é um conjunto de proteínas, carboidratos e outras moléculas que dão sustentação as nossas células e permite portanto a nutrição delas.
enzimas são esterioespecificas, então meu corpo precisava determinar um tipo para que minhas enzimas fizessem as funções delas. Então reforçando a importância do monossacarídeo ter um centro quiral é proporcionar o acontecimento das funções enzimáticas. Bom! Outra característica dos monossacarídeos é que esses são agentes redutores, isso quer dizer que eles tem capacidade de oxidar(perder elétrons) e quando eles perdem, outra molécula ganha. E isso reflete no teste que mensura a glicemia, pois toda vez que o carboidrato perde elétrons, a molécula que ele reduz forma um composto colorido que vai favorecer a quantificação desse carboidrato, e assim conseguimos ver quanta glicose a pessoa tem no sangue. Então reforçando, essa característica do monossacarídeo ser um agente redutor tem uma finalidade clinica. Um exemplo aqui é que os glicosimeros usados por pessoas diabéticas para mensurar a glicemia capilar, utilizam dessa característica dos monossacarídeos. Outras duas características é que eles podem se apresentar como epímeros e a outra é que todo carboidrato com mais de 4 carbonos em solução aquosa ele não possui sua estrutura linear, ele sofre uma reação de citrização, ou seja, em solução aquosa eles se tornam estruturas cíclicas. Bom! Os epímeros, são carboidratos estruturalmente semelhantes que diferem na configuração de apenas um carbono e a importância biológica disso é a respeito do funcionamento das enzimas, pois essas são especificas, então se elas tiverem que catalisar um deles, ela não catalisa o outro. Em relação aos que se tornam estruturas cíclicas, é que todo carboidrato com mais de 4 carbonos, eles não ficam com a
estrutura linear, pois eles vão formar estruturas cíclicas e a formação dessas é que vai levar a formação das outras classes de carboidratos que são os oligossacarídeos , polissacarídeos, glicoconjugados. Agora vamos falar de outra classe de carboidratos, os oligossacarídeos, onde oligo quer dizer vários, mas tem referencias que fala que um oligossacarídeo é formado de 2 a 20 monossacarídeos, tem outra que fala que é de 2 a 8, e tem outras que trazem dizendo que é de 2 a 10 sacarídeos. O que será usado aqui na bioquímica será o de 2 a 20 monossacarídeos. ( unidade básica dos carboidratos). No caso o monossacarídeos junta com outro e assim sucessivamente por uma ligação covalente, essa ligação que une vários monossacarídeos é chamada de ligação glicosídica ( é uma ligação de condensação onde eu tenho a perda da molécula de água com conseqüência da formação dessas estruturas). Bom! Os oligossacarídeos é a classe (maior), mas dentro deles eu tenho varias estruturas sendo que a mais comum delas é os dissacarídeos, onde temos como exemplo a sacarose ( nosso açúcar de mesa), e o outro é a lactose.. Sendo dissacarídeos, logo sabemos que esses são formados por dois monossacarídeos no caso da lactose ela é formada por glicose e galactose que são unidos por uma ligação glicosídica. A sacarose é formada também formada por dois monossacarídeos sendo a glicose associada a frutose por uma ligação glicosídica também.
O armazenamento de glicose em forma de glicogênio é vantajoso pois as hidroxilas presentes são escondidas e essas não interagem com a água e dessa forma eu consigo armazenar mais glicose. Mas o glicogênio continua sendo polar, pois isso é ainda mais vantajoso armazenar gordura do que glicogênio porque ai eu armazeno mais. Então em questão de armazenamento sendo o pior é a glicose livre que tem muita água no seu redor, depois vem glicogênio e o por ultimo sendo mais favorável de armazenar são as gorduras. Bom! Quando falamos de heteropolissacarideos, temos como exemplos os glicosaminoglicanos, ele tem função estrutural estando na matriz extracelular mas também tem a função de sinalização e atua no processo de coagulação sanguínea, pois o glicosaminoglicano é uma molécula que exerce função de regulação do processo de coagulação sanguínea ( pois essa dentro de uma veia ou artérias pode causar uma obstrução e pode levar a um comprometimento cardiovascular). Então o glicosaminoglicano exerce a função de regular o processo de coagulação. Um exemplo de glicosaminoglicano é a heparina que é um antigulante, será mencionado como isso vai acontecer mais adiante. A última classe aqui dos carboidratos são os gliconjugados é um carboidrato que está interagindo com outra molécula (proteínas, lipídeos e dependendo de qual molécula esse carboidrato esta interagindo, ele pode receber outros nomes. Quando esse carboidrato tiver ligado a uma proteína teremos então uma glicoproteinas, ou também uma outra classe chamada proteoglicano. A diferença entre eles é a classe de carboidrato que faz parte dessa estrutura. Nas glicoproteinas os carboidratos que fazem parte dele são os oligossacarideos,
sendo assim são carboidratos menores, pois são de 2 a 20 monossacarideos. Já os proteoglicanos a parte de carboidrato dele é um polissacarídeo, ou seja mais de 20, sendo assim uma molécula maior. Então a diferença entre proteoglicano e glicoproteina é o tamanho do carboidrato presente na estrutura. As glicoproteinas tem como função, pois elas estão presentes na superfície das hemácias e dessa forma determina o tipo sanguíneo que somos( A, B,AB, O), ou seja a tipagem sanguínea é dependente dessa classe de glicoconjugados. Outra função das glicoproteinas é que essas estão presentes nas superfície das nossas células imunes e dessa forma atuam como fonte de reconhecimento para mandar nossas células para o sitio de inflamação e matar o microorganismo que esta causando uma desordem e esse processo chama diapdese, então o extravasamento de células imunes para o foco da inflamação que é a diapdese, é a outra função dessas glicoproteinas, porque esse processo só acontece pois essas glicoproteinas estão presentes. Bom! Agora falando de quando o carboidrato tiver ligado a um lipídio, iremos chamá-lo de glicolípideo. E eles fazem parte do glicocálise que está presente na membrana. A membrana é formada predominantemente por lipídeo, mas na região do glicocálice, alem de lipídeos tem muito carboidrato e proteínas e a função desse glicocálise é que ali acontece muito processo de biossinalização , esse processo só acontece porque tem na região lipídeo de membrana que são os fosfolipídios associados a carboidratos e esses carboidratos atuam como fonte de reconhecimento, então vão atuar como moléculas sinalizadoras.
Glicogênio : Esse é um homopolissacarideo e é também formado por glicose, a diferença aqui para o amido é que não tem as estruturas amido e amidopectina. Aqui no caso tem uma cadeia linear, com várias glicoses unidas por uma ligação glicosídica, e também há as pontes de ramificação. Então percebe-se que o glicogênio é semelhante a estrutura do amido, oque diferencia é que no amido temos mais duas subclassificações : amilose e aminopectina. O GLICOGENIO é armazenado no fígado e no músculo, onde o músculo vai usar ele glicogênio para beneficio dele mesmo para ajudar nas contrações musculares. Já o fígado armazena para poder fazer a manutenção da glicemia em uma situação de jejum prolongado.
Ramificação Cadeia linear Ponto de ramificação HETEROPOLISSACARIDEO Esses se tratam de polissacarídeos que são formados por mais de unidades monossacaridicas e essas unidades monossacaridicas podem ser diferentes. Quando falamos da função desses heteropolissacadeos, eles podem ser elementos estruturais, e esses fazem parte da nossa matriz extracelular. Essa matriz é um ambiente rico em proteínas, carboidratos que auxiliam na nutrição das nossas células. Outra função desses heteropolissacarideos é que atuam na função de sinalização. Bom! Antes de falarmos dessas duas funções, temos que deixar claro aqui que existem muitos heteropolissacarideos, um deles é o peptidoglicano, esse se encontra na parede das bactérias e assim essa parede da bactéria fica meio que resistente e assim protege a bactéria de sofre a lise osmotica.
diferentes, e a forma como elas estão organizadas vai caracterizar a função daquele glicosaminoglicano. Na imagem acima vemos dois tipos diferentes de glicosaminoglicanos, perceba que em um deles temos um átomo de enxofre negativado(está em vermelho), esse é um composto que está envolvido na coagulação sanguínea, pois ele viabiliza a sinalização. A coagulação sanguínea vai acontecer em casos de lesões ou hemorragias, e essas situações vai gerar uma cascata de sinalização que no final das contas vai me dar o coagulo, e a função desse coagulo é estancar aquele sangramento excessivo. Mas suponhamso que após o coagulo formado, a cascata continua ativa, isso pode gerar trombose e esse trombo pode se soltar e gerar em alguns casos a embolia pulmonar, e ate mesmo infarto. Logo sabemos então que essa coagulação deve ser regulada, e ai entra esse carboidrato o GLICOSAMINOGLICANO. Esse tem a função de promover a regulação da coagulação afim de impedir o desenvolvimento de conseqüências graves. E vamos entender agora como é que esse glicosaminoglicano vai impedir essa coagulação. Caso clinico (atenção aqui) Então temos varias maneiras de promover a ativação da coagulação no corpo, mas a que vamos falar aqui é a qual o glicosaminoglicano vai participar. Então toda vez que temos uma
hemorragia ou um ferimento no nosso corpo, ele produz um composto protéico chamado de fator XA. Esse fator tem a função de informar o organismo que estamos numa situação de sangramento e no final desse processo o que ele quer é um coagulo para estancar esse sangramento. Então vai acontecer um processo de cascata, esse fator xá vai ativando seqüencialmente varias proteínas, e ele começa com uma proteína chamada protrombina e essa protombina vai se converter em trombina. Essa trombina vai desencadear outra cascata de sinalização, então essa trombina vai atuar sobre outra proteína chamada de fibrinogênio e esse fibrinogênio quando ativado se torna fibrina. E a fibrina é o principal componente do coagulo,pois essa se polimeriza e assim teremos a formação do coagulo. Logo vemos que tínhamos uma lesão e formamos o coagulo para conte-la. Mas agora que já resolvi o problema, eu preciso que esse processo todo mencionado acima, pare. E para conseguir parar ele vamos necessitar do glicosaminoglicano. Como vimos acima na imagem o glicosaminoglicano no decorrer da sua estrutura ele tem pontes de sulfatação( o enxofre em vermelhinho), nesses domínios de sulfatação temos uma densidade de carga negativa. Então vamos observar a imagem abaixo: O de verde como esta citando no desenho são os domínios de sulfatação que tem densidade de carga negativa. Essa densidade vai favorecer a atração de algumas proteínas , mais
determinado tipo sanguíneo, e cada uma delas tem um determinada estrutura chamada de substrato H e essa se encontra na superfície das hemácias, e em grande maioria essa estrutura (substrato H) é um glicolipidio, em determinas estruturas ao invés de ser o glicolipideo pode ser a glicoproteina. Então no caso do glicolipideos ele deve ter uma porção de carboidrato e outra de lipídio. Na imagem a cobrinha representa um glicolipideo. Os nossos genes dos sistema ABO( QUE DETERMINA O TIPO SANGUINEO) , ele codifica para todo mundo um substrato H , independente do tipo sangue. O que vai determinar a diferencia do tipo sanguineo é a variação na estrutura. Então por exemplo uma pessoa do tipo A, além do substrato H, os genes do sistema ABO vão codificar uma enzima chamada de glicosiotransferase(
se trata de enzima que transfere carboidrato) , logo ela transfere um carboidrato(antigenioA) para o substrato H afim de mudar a estrutura e assim determina-se o tipo sanguineo.
- No caso da pessoa com o tipo B, tem a mesma enzima glicosiltransferase, entretanto transfere um carboidrato diferente que pode ser o antígeno B, ou a galactose.
- No caso da pessoa com o tipo sanguineo AB, tem a enzima glicosiltransferase e esse tranfere o antígeno A e o B. No caso aqui então essa pessoa terá duas glciosiltransferase
- No caso da pessoa com o tipo sanguíneo O , são pessoas que sofreram uma mutação que alterou a tradução da enzima glicosiltransferase , logo essa enzima não funciona e assim não consegue se transferir carboidrato. Logo essa pessoa é um doador universal por não ter antígenos na superfície da hemácia, assim independente dele doar o
celulas do sistema imune teremos as glicoproteinas e a parte do carboidratos dessas moléculas vão se gruda com muita força nas selectinas e ao se ligarem as células do sistema imune desacelera, consegue chegar no sitio de inflamação e promover o seu extravasamento e isso chamamos de diapedese que é a desaceleração das células do sistema imune e seu extravasamento. Na imagem as estruturas amarelas são as glicoproteinas, e os pontos em azul que estão no endotélio são as selectinas. Bons estudos! Sitio de inflamação
