Carboidratos III 34AULA

objetivos Esperamos que, aps o estudo do contedo desta aula, voc seja capaz de: Conhecer as estruturas e a importncia dos homopolissacardeos.

Correlacionar as estruturas com as funes exercidas pelos homopolissacardeos.

Identifi car as enzimas que hidrolisam os homopolissacardeos.

Pr-requisito

Conhecimentos adquiridos nas aulas 32 e 33.

Nesta aula ns vamos lhe mostrar a importncia biolgica dos POLISSACARDEOS,

considerando sua estrutura, classifi cao e funes. Para isto, comearemos com

os homopolissacardeos. Voc encontrar conceitos, tabelas e representaes

estruturais que exemplifi cam e ilustram o que vamos expor.

No deixe de tirar dvidas eventuais com a tutoria.

IMPORTNCIA E OCORRNCIA BIOLGICA

Os polissacardeos so polmeros encontrados na natureza e

podem ter funo estrutural ou de reserva.

Entre os principais polissacardeos encontra-se o amido, a maior

fonte glicdica da alimentao animal. o polmero de reserva energtica

dos vegetais, principalmente em cereais e tubrculos. O amido est

presente nos AMILOPLASTOS da raiz e das sementes.

Nos animais e microorganismos, o material de reserva o

glicognio. Este polissacardeo encontrado na maior parte dos tecidos,

principalmente no fgado e msculos.

Importante tambm a celulose, a matria orgnica mais

abundante na natureza, principal constituinte das partes fi brosas das

plantas (97% a 99% no algodo, 41% a 53% nas madeiras), tendo,

portanto uma funo estrutural.

Outros polissacardeos so: inulina, material de reserva,

encontrado em bulbos de algumas plantas; quitina, material estrutural

do esqueleto dos artrpodes, crustceos e insetos; pectina, encontrada

na polpa de frutas ctricas, mas, cenouras, tendo tambm uma funo

estrutural; Agar, MUCILAGEM vegetal obtida de algas.

Existem tambm os GLICOSAMINOGLICANOS, como por exemplo a

heparina, um anticoagulante natural que se encontra no fgado e no

pulmo de mamferos e na parede das artrias.

INTRODUO

AMILOPLASTOS

MUCILAGEM

GLICOSAMINO-GLICANOS

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CLASSIFICAO DOS POLISSACARDEOS

Os polissacardeos podem ser classifi cados em:

Homopolissacardeos: aqueles que contm na sua molcula

uma nica espcie de monossacardeo. Ex: amido, glicognio, celulose,

inulina e quitina.

Heteropolissacardeos: aqueles que contm na sua molcula

duas ou mais espcies de monossacardeos (ou seus derivados). Ex:

glicosaminoglicanos, cido hialurnico.

Figura 34.1: Polissacardeos podem ser compostos de um nico ou de diferentes tipos de unidades monomricas. Homopolissacardeos ou heteropolissacardeos podem ter tamanhos variados. Podem apresentar uma estrutura linear ou ramifi cada.

Nesta aula, abordaremos as caractersticas e propriedades dos

homopolissacardeos. Na aula 35, estudaremos as caractersticas dos

heteropolissacardeos.

HI D R L I S E

Clivagem de uma ligao covalente

pela entrada de uma molcula

de gua. Neste caso trata-se

da clivagem da ligao glicosdica

entre os monossacardeos glicose e frutose.

Os conceitos de substncias

levgiras e dextrgiras foram vistos na aula 26.

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HOMOPOLISSACARDEOS

Os homopolissacardeos mais abundantes na natureza so

a celulose e o amido, ambos de origem vegetal. Ns iremos verifi car

que eles so constitudos por unidades de glicose, no entanto, o arranjo

destas molculas forma polmeros com caractersticas completamente

diferentes.

A celulose resistente e possui funo estrutural nas plantas. O

amido um composto utilizado pelas plantas como reserva energtica

e por alguns animais como fonte de alimento.

A seguir, trataremos dos aspectos estruturais que conferem aos

polissacardeos caractersticas e funes to diferentes, apesar de serem

formados, em alguns casos, por molculas de glicose.

AMIDO

O amido um polmero de -D-glicose, constitudo por duas fraes de polissacardeos que podem ser desdobradas, por mtodos

qumicos, em amilose e amilopectina.

A amilose (20% - 30% da maior parte do amido) um polmero

formado por muitas unidades glicosdicas (PM poucos milhares

500.000) unidas por ligaes 1-4. As cadeias no so ramifi cadas e tendem a assumir um arranjo helicoidal que apresenta seis resduos de

glicose em cada passo (passo uma volta na estrutura em alfa-hlice),

Figura 34.3a.

A Amilopectina o principal constituinte do amido (70% -

80%), apresenta uma estrutura ramifi cada, formada por molculas de

-D-glicose unidas por ligaes glicosdicas do tipo 1-4. Nos pontos de ramifi caes a estrutura possui ligaes 1-6. O intervalo mdio entre as ramifi caes de cerca de 24 - 30 resduos e o comprimento

mdio das ramifi caes de 12 unidades de glicose. Em virtude desta

formao, bem possvel que tanto as cadeias principais como as laterais

representadas linearmente, apresentem-se na realidade retorcidas. Veja

a Figura 34.3 b.

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GLICOGNIO

A estrutura do glicognio anloga da amilopectina, mas o

intervalo entre as ramifi caes menor, 8-12 resduos, o que torna

a molcula ainda mais ramificada. O glicognio encontrado no

retculo endoplasmtico liso das clulas hepticas e musculares. Este

polissacardeo a reserva glicdica animal. O glicognio heptico uma

pea importante no processo da regulao da GLICEMIA. O glicognio

muscular a grande fonte de energia para o movimento. A hidrlise

parcial do glicognio produz maltose e isomaltose.

A Figura 34.2 apresenta uma MICROGRAFIA ELETRNICA evidenciando a

presena de grnulos de amido e de glicognio. A Figura 34.3 apresenta

os tipos de ligaes encontrados no amido.

(a)

(b)

Figura 34.2: Micrografi a eletrnica do amido e de grnulos de glicognio. a) grnulos de amido no cloroplasto* . O amido formado a partir da glicose for-mada na fotossntese. b) grnulos de glicognio formado nas clulas hepticas. Estes grnulos formam-se no citosol e so muito menores (~0,1 m) do que os grnulos de amido (~1,0 m).

GLICEMIA

MICROGRAFIA ELETRNICA

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Figura 34.3: Amilose e amilo-pectina so os polissacardeos que compem o amido. (a) Um pequeno segmento da amilose, um polmero linear de unidades de glicose unidas por ligaes (1-4). Uma cadeia simples

pode conter milhares de resdu-os de glicose. A amilopectina tem fitas semelhantes entre os pontos de ramifi caes. (b) Um ponto de ramifi cao da amilopectina com uma ligao1-6.

CELULOSE

A celulose uma substncia fi brosa, fl exvel e insolvel em gua.

Ela encontrada na parede das plantas, particularmente no talo, no

tronco e em toda a poro de madeira da planta. A celulose constitui

a principal matria da madeira. A molcula de celulose contm entre

10.000-15.000 unidades de -D-glicose. composta por uma cadeia

linear de unidades de -D-glicose unidas por ligaes 1-4. Por hidrlise

parcial ela produz a celobiose, um dissacardeo formado por glicose-

glicose em ligao 1-4. Na celulose, as cadeias encontram-se empilhadas,

em forma fi brilar, compactas e rgidas.

Ao compararmos a estrutura da amilose (um dos componentes

do amido) com a do polmero celulose verifi camos que, apesar de serem

ambos polmeros lineares formados por unidades de glicose, no amido

esto presentes molculas na conformao alfa e na celulose molculas na

conformao beta. Este fato foi determinante para a conformao dos dois

polissacardeos, ou seja, um tornou-se uma molcula rgida, com funo de

sustentao (celulose), e o outro com funo de reserva (amido). A maior

parte dos animais no possui a enzima b-amilase, logo, no apresentam a

capacidade de hidrolisarem a celulose para fi ns alimentcios.

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Bioqumica I | Carboidratos III

Os ruminantes, que utilizam celulose como fonte alimentcia, tm

esta capacidade, pois possuem bactrias, em uma parte do seu sistema

digestivo, no rumem, que produzem a enzima -amilase. Esta enzima

cliva a celulose para que ela possa ser utilizada pelo ruminante.

As Figuras 34.4 e 34.5 apresentam as estruturas do amido e da

celulose. Observe as inmeras pontes de hidrognio que esto presentes

na celulose, conferindo a este polmero uma estrutura bem mais rgida.

Figura 34.4: A estrutura do amido (amilose). a) Na conformao mais estvel de cadeias rgidas adjacentes. b) desenho de um segmento de amilose. As ligaes (1-4) levam os polmeros de glicose a assumirem uma conformao enovelada.

Figura 34.5: A estrutura da Celulose. a) Duas unidades da cadeia de celulose. Os

resduos de -D-Glicose esto ligados por ligaes (1-4). A estrutura rgida. b) Desenho de duas cadeias de glicose, mostrando a conformao dos resduos de

-D-glicose e as pontes de hidrognio cruzadas que conferem maior resistncia a este polissacardeo.

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QUITINA

uma substncia de sustentao para alguns animais.Est presente

na carapaa de caranguejos. um polmero linear, com ligaes 1-4

entre as unidades de N-acetil glicosamina.

Figura 34.6: Um pequeno segmento de quitina. Um homopolmero de N-acetil-gli-cosamina unidas por ligaes -14.

INULINA

A inulina um polmero de frutoses, linear, onde as ligaes so

do tipo 2-1; a molcula constituda por um nmero relativamente

pequeno de unidades de frutose (menor que 1000). Sendo, por isso,

facilmente solvel em gua.

AGAR

O agar um polissacardeo de estrutura no estabelecida

completamente. Sabe-se que contm D-L-galactose com radical

sulfato.

PECTINA

A pectina um derivado metilado do cido pctico. Este

constitudo de unidades de cido galacturnico unidas atravs de

ligaes 1-4.

A tabela 34.1 apresenta um resumo das principais caractersticas

dos homopolissacardeos.

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Tabela 34.1: Estrutura e funo de alguns homopolissacardeos.

DEGRADAO ENZIMTICA DE POLISSACARDEOS

Agora que j mostramos o aspecto estrutural de alguns dos

homopolissacardeos, voc ir conhecer o processo de degradao

enzimtica que envolve alguns deles.

As enzimas mais importantes no processo de digesto so as

amilases, que degradam o amido e o glicognio em fragmentos menores.

H dois tipos de amilases: alfa-amilase (dextrinognica) e beta-amilase

(sacarognica). Elas esto amplamente distribudas na natureza. As alfa-

amilases esto presente principalmente na saliva (ptialina) e no intestino,

aparecendo em pequenas quantidades no malte (gros de cevada

germinada), e podem ser excretadas por alguns tipos de microorganismos.

As beta-amilases se encontram quase que exclusivamente no reino vegetal,

principalmente em gros em germinao como, por exemplo, o malte.

Outras polissacaridases importantes so as celulases (responsveis pela

degradao da celulose), presentes em microorganismos e no rmen de

alguns animais.

Polmero Tipo Unidade repetida

Tamanho Funo

AmdoAmiloseAmilopectina

Homo Glicose (1-4)Glicose (1-4; 1-6)

50 - 50000Mais 10

Fonte de ener-gia para as plantas

Glicognio Homo Glicose (1-4; 1-6) Mais 50000 Fonte de ener-gia em bactrias e animais

Celulose Homo Glicose (1-4) Mais 15000 Estrutural em plantas; rigidez e fora para a parede celular

Quitina Homo N-acetil- Glico-samina (1-4)

Muito longa Estrutural em insetos, ara-nhas, crust-ceos; d rigidez e fora ao enve-lope celular

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Os polissacardeos podem ser homo ou heteropolmeros. Nesta aula, descrevemos

as caractersticas e funes dos homopolissacardeos. O Amido e a celulose so de

origem vegetal e apresentam as funes de reserva e estrutural respectivamente.

Estas funes nos animais podem ser atruibudas ao glicognio (reserva) e quitina

(estrutural). Aprendemos que a resistncia encontrada na molcula de celulose

devida presena de um grande nmero de pontes de hidrognio formadas

entre molculas de -D-glicose. Por outro lado, vimos que o amido e o glicognio

so polmeros menos resistentes, formados por molculas de -D-glicose cuja conformao no propica a formao de muitas pontes de hidrognio. O ser

humano possui somente enzimas que hidrolisam ligaes glicosdicas do tipo alfa

e por isto glicognio e amido so molculas de reserva energtica.

R E S U M O

EXERCCIOS

1. Celulose :

a) O terceiro composto orgnico mais abundante na natureza;

b) Constituda de glicose que tem o anel na forma b;

c) Um homopolissacardeo ramifi cado;

d) Um componente do citoesqueleto;

e) Todas as respostas esto corretas

2. O glicognio ...

a) Ocorre nos cloroplastos e estoca energia;

b) Contm diversos tipos de acares;

c) Ocorre no citoplasma das clulas animais e contem ramifi caes;

d) b e c esto corretas;

e) Nenhuma das respostas acima est correta.

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3) Complete a tabela abaixo:

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