Glucide: Structură, Sinteză și Roluri Esențiale

Glucide

• Sunt cele mai abundente molecule organice din natură și o sursă importantă de energie.
• Sub formă de glicogen, servesc ca formă de stocare a energiei în organism și sunt componente ale membranelor celulare.
• Mediază unele forme de comunicare intercelulară.
• Reprezintă o sursă importantă de energie și sunt componente ale membranelor celulare.
• Constituie componentele principale ale hranei omului și a multor animale.

Sinteza și Rolul Glucidelor

• Pot fi sintetizate numai de către plante din CO2 și H2O, prin procesul de fotosinteză.
• Compușii denumiți "fibre" sunt reprezentați de celuloză, hemiceluloză, lignină, pectină, gingii și mucilagii.
• Fibrele cresc peristaltismul intestinal prin reducerea stagnării conținutului intestinal.
• Constituie principalul furnizor de atomi de carbon, sursă necesară pentru organismele animale în biosinteza proteinelor, lipidelor.
• În lumea animală, îndeplinesc un rol energetic.

Monozaharide

• Lanțul atomilor de carbon în monozaharidele obișnuite este neramificat.
• Fiecare atom de carbon, cu excepția unuia, conține o grupare hidroxil.
• Dacă gruparea carbonil este la capătul lanțului, monozaharidul este un derivat aldehidic numit aldoză.
• Glucoza poate fi stocată sub formă de glicogen.
• În soluție, marea majoritate a moleculelor monoglucidelor se găsesc sub formă ciclică, numită formă semiacetalică.

Glucoza

• D-glucoza reprezintă sursa energetică majoră pentru cele mai multe organisme.
• Glucoza prezentă în organism provine din surse endogene (sinteza de novo a glucozei).
• Seria D și seria L la pentoze și hexoze se referă la configurația atomului de carbon asimetric cel mai îndepărtat de gruparea carbonil, indicând apartenența la seria corespunzătoare.
• D-glucoza reprezintă piatra de construcție a polizaharidelor precum amidonul și celuloza.
• Se găsește în sânge, în concentrație constantă de circa 0,1%, iar variațiile concentrației duc la tulburări grave.
• În boala diabet apare D-glucoză în concentrație crescută în sânge și urină.
• Sub acțiunea microorganismelor, este fermentată și transformată în etanol și dioxid de carbon.
• Cel mai răspândit monozaharid este cel cu șase atomi de carbon, respectiv D-glucoza.
• De la ea derivă o serie întreagă de monozaharide.
• Concentrația constantă în sânge este menținută de adrenalină și insulină.
• Mușchii își constituie depozite mici de glicogen, utilizate în glicoliză.
• Ciclizarea monoglucidelor, se realizează astfel încât să rezulte un ciclu cu atom de oxigen, datorită stabilității maxime a penta- și hexaciclicelor.
• Atât gruparea carbonil cât și grupele hidroxil determină proprietățile chimice ale monoglucidelor.
• Reducerea conduce la polialcooli, iar reacția este catalizată de enzime NADH și NADPH dependente.

Fructoza

• La reducere are loc formarea a doi polioli diastereoizomeri: D-sorbitol și D-manitol.
• În diabetul zaharat se formează cantități mari de sorbitol.
• Cetozele sunt rezistente la oxidare.
• Formele D și L trebuie să fie în cantități egale pentru a crea un amestec racemic.
• D-fructoza este dextrogiră, iar forma L este levogiră.

Glicozide

• Termenul cuprinde compuși în care o glucidă este legată de o altă substanță neglucidică.
• Dacă provin de la glucoză se numesc glucozizi, componenta neglucidică fiind agliconul.
• Ca urmare a prezenței grupelor OH alcoolice, pot fi deshidratate, rezultând eteri sau esteri.
• Toate grupările OH din molecula glucidelor pot fi esterificate.

Esteri Fosforici

• Printre esterii fosforici se numără glucozo-6-fosfatul, fructozo-6-fosfatul, fructozo-1,6-difosfatul.
• Importanța lor biochimică se reflectă în capacitatea de a transporta fosfatul de calciu necesar formării țesutului osos.
• De asemenea esterii, joacă un rol în sinteza amidonului și a glicogenului, în procesele de respirație și în cele de fermentație.

Bioelemente

• Macrobioelementele sunt formate din nemetale și alcătuiesc materia vie.
• Fierul (Fe) intră în structura hemoglobinei.

Soluții Tampon

• Au concentrație de ioni de hidrogen definită și constantă.
• Mențin concentrația în limite stricte și se opun variațiilor de pH.
• Sunt un amestec în echilibru cu acidul și baza sa conjugată.

Aminoacizi - Generalități

• Sunt unitatea structurală de bază a proteinelor, substanțe organice în a căror structură se găsesc concomitent grupări funcționale amino și carboxil.
• Aminoacizii proteinogeni intră în compoziția proteinelor naturale și conțin legătură peptidică.

Proprietăți Fizico-Chimice

• Ionizarea aminoacizilor este fenomenul în urma căruia o moleculă sau un atom se încarcă electric prin transferul unei particule.
• Aminoacizii conțin grupări carboxil și amino ionizabile.
• Gruparea carboxil (COOH) are caracter acid, iar gruparea amino (NH2) are caracter bazic.

Structura Aminoacizilor

• În structura aminoacizilor naturali, gruparea amino se găsește în poziția α față de gruparea carboxil, iar majoritatea au configurație L.
• După structura chimică, se disting șase grupe de aminoacizi, izolați din produsele de hidroliză a proteinelor.
• Analiza evidențiază prezența a cel putin 20 de aminoacizilor.

Alanina

• β-Alanina intră în constituția unor dipeptide de origine animală (carnozina, anserina).
• β-Alanina intră în constituția vitaminei B3, numită acid pantotenic.
• Acționează ca agent de blocare al sinapselor.

Ornitina și Citrulina

• Sunt aminoacizi care se află în corelație cu arginina, reprezentând produși intermediari în ciclul ureogenezei.

Acidul γ-aminobutiric (GABA)

• Se găsește în special în țesutul cerebral.
• Rezultă prin decarboxilarea acidului glutamic.

Aminoacizi Esențiali și Neesențiali

• Cei sintetizați de organism se numesc neesențiali, iar cei care nu pot fi sintetizați se numesc esențiali.

Structura și Activitatea Optică

• Cu excepția glicinei, toți aminoacizii conțin atomi de carbon asimetric.
• Prezintă activitate optică.
• Aminoacizii sunt substanțe cu caracter amfoter.
• La pH fiziologic prezintă o structură amfionică.

Solubilitate și Grupări Chimice

• Datorită caracterului amfoter, aminoacizii se comportă ca baze în mediu acid și ca acizi în mediu bazic.
• Punctul izoelectric reprezintă pH-ul la care aminoacidul este neutru din punct de vedere electric.
• Solubilitatea aminoacizilor este minimă la pH izoelectric.
• Aminoacizii pot fi acilați cu formare de N-acilderivați.
• Betaina glicocolului este un important donor de grupare metil în organism.
• Glicocolul prin acilare la nivel hepatic conduce la acid hipuric.

Reacții și Transformări Chimice

• Gruparea amino reacționează reversibil cu aldehidele, formând baze Schiff.
• Reacția aminoacizilor cu formaldehida stă la baza metodei de dozare a aminoacizilor prin metoda Sörensen.
• Bazele Schiff apar în organism și sub formă de compusi intermediari.
• Aminioacizii in procesul de transaminare, decarboxilare etc.

Metode de Dozare

• Metoda Sörensen determină cantitativ aminoacizii prin titrarea grupărilor carboxil libere.
• Reacția cu ninhidrina este o metodă utilizată.
• Reacția cu ninhidrina stă la baza uneia din cele mai utilizate metode de dozare a aminoacizilor
• Reacția cu ninhidrina este folosită pentru a detecta toți aminoacizii.
• Măsurarea volumului de azot permite determinarea cantitativă a grupărilor amino din aminoacizi
• Reacția Xantoproteică produce o culoare galbenă.
• Reacția Sakaguchi identifică arginina care dă o colorație roșie, iar reacția cu nitroprusiat identifică cisteina.
• CO2 pote reactiona cu grupările amino din hemoglobină și permite transportul CO2 de la țesuturi la plămâni.

Decarboxilarea Aminoacizilor

• Reacțiile de decarboxilare sunt catalizate de enzime numite aminoacid decarboxilaze, clasificată ca liaze.
• Bacteriile intestinale și de putrefacție participă la transformarea aminoacizilor în amine primare.
• Aminele produse pe cale enzimatică sunt amine biogene.
• Tiramina determină contracția uterului.
• Glicogenul se formeaza în citoplasma celulară și este stocat în ficat şi muşchi.

Transformari și hormoni :

• Prin decarboxilarea tirozinei se obține tiramina.
• Prin decarboxilarea histidinei se obține histamina.
• Prin decarboxilarea triptofanului se obține triptamina.
• Aminoacizii formează prin decarboxilare amine primare, proces catalizat enzimatic cu formare de amine biogene.

Caracteristici ale substanțelor

• Putresceina este diamină toxică prezentă în carnea alterată, iar cadaverina este hipertensiv.
• Penicilinele, bacitracinele, polimixinele și gramicidinele au structură polipeptidică.
• Tiramina nu este anagonist al histaminei.
• Bradikinina acționează ca un antagonist potențial asupra contracției muşchiului neted.

Glutationul

• Tripeptidă deosebit de importantă, peptidă naturală izolată din drojdia de bere.
• Participă la transferul de electroni și este un sistem de oxido-reducere.
• Este un factor important în a reduce și oxidare.
• Grupările tiolice libere din glutation, pot fi reduse sau oxidate și participă la transferul de electroni.
• Trecerea glutationului din forma redusă în forma oxidată este reversibil.

Hormoni

• Sunt un hormon polipeptidic secretat de celulele a-pancreatice din insulele Langerhans.
• Glugagonul alături de epinefrină se opune multora dintre acțiunile insulinei.

Actiunile hormonilor

• Glucagonul stimulează glicogenoliza și gluconeogeneza hepatică pentru a menține nivelurile sanguine ale glucozei.
• Vasopresina și ocitocina sunt hormoni peptidici cu structuri chimice apropiate și acțiuni fiziologice diferite.
• Insulina favorizează sinteza de glicogen, proteinelor și triacilglicerolilor, având efecte metabolice anabolice.
• Carnozina este o dipeptidă identificată în mușchii mamiferelor și manifestă proprietăți hipotensive.
• Angiotensina II este constituită din 8 aminoacizi.
• Ocitocina stimulează contratctia musculaturii uterine și a musculaturii netede.
• Ocitocina stimuleaza musculatura din jurul alveolelor mamare, stimulând eliminarea de lapte