Aulas de Bioquímica I - Parte I PDF

BIOQUíMICA I Medicina Veterinária (MI) INTRODUÇÃO Parte I Bioquímica – Ciência que estuda as bases moleculares da vida Princípios básicos para a compreensão da vida: 1. Célula - unidade estrutural básica - estrutura organizada - requer energia p/ man...

BIOQUíMICA I Medicina Veterinária (MI) INTRODUÇÃO Parte I Bioquímica – Ciência que estuda as bases moleculares da vida Princípios básicos para a compreensão da vida: 1. Célula - unidade estrutural básica - estrutura organizada - requer energia p/ manter organização 2. Processos biológicos envolvem elevado nº de reações químicas fortemente reguladas e integradas 3. Vias metabólicas essenciais são comuns a todos os seres vivos Ex: glicólise 4. Todos os organismos utilizam o mesmo tipo de moléculas -glúcidos -lípidos -proteínas -ácidos nucleicos 5. Instruções p/ desenvolvimento, crescimento e reprodução são codificados pelos ácidos nucleicos. Bioquímica – Ciência interdisciplinar que influencia: Medicina, Nutrição, Farmacologia, Agricultura ou Ambiente Organismos vivos podem ser agrupados em 5 reinos: (1) Monera – todas as espécies são procariontes (2) Protista (3) Fungi (4) Plantae todas as espécies são eucariontes (5) Animalia Procariontes – seres unicelulares s/ núcleo individualizado Eucariontes – seres unicelulares ou multicelulares c/ núcleo individualizado por estrutura membranar complexa contendo a informação genética na forma de cromossomas cujo principal constituinte é o DNA – > Volume celular (100x sup.) ao de procariontes – + complexos (possuem organelos) – compartimentação (c/ [S] ou [P]em locais onde podem ser utilizados + eficientemente) – respondem eficientemente à comunicação intercelular Importância dos organismos procariontes em estudos de Bioquímica (bactérias, cianobactérias)  Abundância  Variedade  Sobrevivência em condições ambientais adversas p/ vida como: - Fontes termais - Lagos com salinidade elevada - Desertos áridos  Importância para o Homem na: - Agricultura, Ex: fixação do nitrogénio por microrganismos do solo - Alimentos lácteos, Ex: produção de queijos e iogurtes - Medicina, Ex: situações patológicas e sua prevenção  Esclarecimento de processos bioquímicos fundamentais resultam de trabalhos de investigação efectuados com microrganismos Ex: Escherichia coli uma vez que possuem: - taxa de crescimento elevada - facilidade relativa de cultura  Aplicação em técnicas de Engenharia genética para: - produção de hormonas - produção de vacinas - estudos farmacológicos Formas mais frequentes de bactérias cocci - esféricas bacilli - bastonetes spirilla - espirais Estrutura interna de bactéria em divisão celular Parede celular: mantém a forma e protege c/ danos mecânicos (estrutura complexa de glúcidos) – peptidoglicanos. Membrana plasmática: estrutura dinâmica – controla fluxo de substâncias interior/exterior celular, local de residência e de reconhecimento por receptores. Mesossomas Parede celular Mesossomas: invaginações membrana, função desconhecida. Plasmídeo Nucleóide: região não individualizada que contém material genético denominado cromossoma (DNA circular). Membrana Ribossomas Nucleóide Plasmática Plasmídeo: DNA circular adicional - DNA cromossomal. Organização estrutural da célula animal Membrana plasmática - fronteira célula/exterior - possui permeabilidade seletiva - confere forma celular - preserva de impatos mecânicos - papel relevante na comunicação celular e na condução impulso nervoso - composta por lípidos + proteínas (enzimas, recetores) Retículo endoplasmático – sist. membranas, túbulos e vesículas - possui compartimento interno – lúmen (sep. meio celular) RER – retículo endoplasmático rugoso (síntese proteínas de membrana e de excreção) SER – retículo endoplasmático liso – síntese de lípidos – biotransformação (mod. Mol. orgânicas p/ excreção) Envelope nuclear Poro nuclear Núcleo - contém material hereditário (DNA) Núcleo - influencia síntese proteica - constituido por: - Nucleoplasma fibras de cromatrina (prot + DNA) Nucléolo - Nucléolo - síntese de rRNA (constituintes ribossomais) - membrana interna atravessadas p/ poros nucleares Nucleoplasma cromatina - membrana externa (passagem proteínas + RNA) Aparelho de Golgi – bolsas membranares face interna – cisterna comunica com RER face externa – comunica com a membrana – Participa na excreção celular (exocitose) – Próximo do núcleo  Ribossomas – proteínas + rRNA – tradução Lisossomas – pequenas bolsas membranares – digestão de materiais importados (endocitose) e de componentes celulares descartáveis Lisossoma Mitocondrio – organização estrutural / função - local onde ocorre a respiração celular Mitocondrio Membrana interna - permeabilidade seletiva elevada Espaço intermembranar - localização da cadeia respiratória Membrana externa (onde ocorre fosforilação oxidativa) Membrana externa - porosa, permeável a mol. c/ Mr < 10000 mitocondrio (matriz Memb Espaço intermembranar - enzimas metabolismo nucleótidos mitocondrial) interna Cristas Matriz – contém DNA circular e componetes p/ síntese proteica Matriz – onde ocorre -oxidação de resíduos acilo DNA mitocondrial Citoesqueleto - Organização estrutural Vacúolo – organização estrutural Célula vegetal (abundante e volumoso) Membrana plasmática – osmorregulação Filamentos – desintoxicação intermédios Microtúbulos – reciclagem de componentes celulares – depósito de substâncias de reserva amido, Mitocondrio proteínas Ribossomas sais orgânicos oxalato de cálcio Membrana Microfilamentos plasmática Vacúolo Rede complexa de proteínas fibrosas e filamentos envolvida na : Célula animal (3 tipos) : – manutenção da forma – movimento celular Contrátil – osmoregulação Digestivo – digestão de mat. extracelulares – estrutura/suporte do movimento organelos Autofágico – digestão constit. celulares Organização estrutural da célula vegetal Vesículas membranares Ribossomas Mitocondrio Cloroplasto - organização estrutural do mitocondrio – conversão energia radiante energia química Membrama externa Tilacóides – sistema membranar complexo responsável por Tilacóides Ribossomas funções metabólicas do organelo – clorofilas e proteínas do Espaço intermembranar transporte de e- encontram aí a sua localização. Grana Estroma Grana – porções empacotadas da membrana dos tilacóides. DNA Lúmen Estroma – substância que envolve os tilacóides semelhante Tilacóides à matriz mitocondrial, com abundância de: Enzimas, Membrana externa - permeável DNA Membrana interna – semi-permeável, contem proteínas p/ RNA tranporte transmembranar Ribossomas Exocitose Processo de exportação de materiais celulares para o meio envolvente após transporte por vesículas membranares, sua fusão com a membrana citoplasmática e libertação do seu conteúdo. Ex: 1. Proteínas produzidas no retículo endoplásmico (RER) 2. transportadas para o aparelho de Golgi, são processadas e revestidas por vesículas 3. Estas migram e fundem-se c/ membrana citoplasmática secretando proteínas p/ exterior Endocitose Processo de importação de materiais p/ o meio celular Glicoproteínas transmembranares Proteína de secreção Glicolípido Aparelho de Golgi Aparelho Golgi Coated pit Vesícula Vesícula Reciclagem de Membrana Membrana Plasmática: Face citoplasmática Face extracelular Glicoproteína Proteína transmembranar secretada Glicolípido de membrana 1- regiões especializadas da membrana “coated pits” despoletam o seu envaginamento progressivo p/ formar vesículas que revestem materiais a importar 2- vesículas fundem-se com o lisossoma onde ocorre a digestão do seu conteúdo 3- Vesículas podem ser recicladas e retornar à membrana por exocitose. Biomoléculas - A maior parte das biomoléculas podem ser consideradas como derivadas dos hidrocarbonetos - Hidrocarbonetos são apolares insolúveis em água hidrófobos Grupos funcionais presentes em moléculas biológicas Ex. hidrocarbonetos metano etano hexano ciclohexano Algumas moléculas com importância biológica – blocos constituintes dos péptidos e polipéptidos Cadeia lateral Grupo ácido carboxílico Grupo amina Glúcidos Glicose Frutose D-Ribose D2-desoxirribose Lípidos Ácido palmítico (C16:0) (saturado) Ácido oleico (C18:1 c9) (insaturado) Fosfatidilcolina (polar) Triacilglicerol (neutro)  BIOQUíMICA I Medicina Veterinária (MI) REATIVIDADE DAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS PROPRIEDADES DA H2O ALGUMAS REAÇÕES QUÌMICAS QUE OCORREM NOS SERES VIVOS REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO NUCLEÓFILA: - Átomo ou grupo de átomos é substituído por outro - Espécie A é ávida por núcleos – nucleófilo – B - electrófilo Ex: aniões ou grupos de átomos c/ carga negativa Mecanismo – 1. Nucleófilo A ataca o eletrófilo B 2. Forma-se nova ligação entre A e B 3. Rompe-se a ligação anterior e grupo X é libertado EX: 1º passo da degradação da glicose nucleófilo.. - + + Glicose Adenosina trifosfato Glicose 6-fosfato Adenosina difosfato (ATP) grupo libertado (ADP) REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO: - Remoção de átomos da molécula alvo c/ formação de uma dupla ligação EX: outro passo importante do metabolismo dos glúcidos 2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato - Remoção de água de compostos que possuam o grupo funcional álcool (ocorre com muita frequência) - Outros produtos da eliminação: amónia (NH3), aminas (R-NH2) álcoois (R-OH) REAÇÕES DE ISOMERIZAÇÃO: - Alterações intramoleculares de átomos ou grupos de átomos EX: Isomerização de glúcidos aldose cetose REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO: - Transferência de eletrões de um doador para um aceitador. EX1: Oxidação do etanol a ácido acético Etanol Ácido acético EX2: Oxidação do lactato a piruvato c/ transferência de equivalentes redutores p/o cofator NAD+ Lactato Piruvato REAÇÕES DE HIDRÓLISE: - Clivagem de uma ligação covalente pela água (pode sofrer catálise ácida ou básica) - Digestão de moléculas dos alimentos EX: Hidrólise do ATP + H2O + + + H+ Adenosina trifosfato (ATP) Fosfato inorgânico Adenosina difosfato (ADP) Água – Meio de suporte à vida - Possui caraterísticas cruciais para a sobrevivência dos sistemas vivos como: - Estabilidade química - Bom solvente - Geometria angular (tetraédrica) - molécula polar - Distribuição de carga assimétrica Estrutura da molécula da água c/ localização da polarização - Distribuição eletrónica assimétrica es desemparelhados de uma molécula de Formação de ligação de hidrogénio água são atraídos para os átomos de H de outra molécula de água Ligação de hidrogénio interação fraca entre um átomo eletronegativo, tal como oxigénio de uma molécula e um átomo eletropositivo, como o hidrogénio de outra. PROPRIEDADES DA ÁGUA - Proteínas - Condicionam a geometria das biomoléculas - Lípidos - Ácidos nucleicos Ligação de Molécula de água Grupo Grupohidrófobo hidrófobo hidrogénio LIGAÇÕES DE HIDROGÉNIO - Embora consideravelmente mais fracas do que as ligações covalentes, são + fortes do que qq outro tipo de interações não covalentes INTERAÇÕES ELETROSTÁTICAS - Interações entre átomos ou grupos de átomos c/ cargas opostas - Interações entre os grupos : COO- e NH3+ das proteínas constituem fator determinante da sua estrutura tridimensional. SOLVATAÇÃO DE IÕES - Devido à sua forte polaridade, as moléculas de água formam esferas de solvatação em torno de iões positivos ou negativos - Hidratação de iões - Decréscimo das forças de atração interiónicas. - Aumento da solubilidade iónica em água. - Poder ser considerada SOLVENTE UNIVERSAL, tendo em conta o nº elevado de substâncias iónicas e polares que dissolve Iões gasosos Esferas de solvatação de moléculas de água em torno dos iões eletropositivos e eletronegativos de um sal como o NaCl Compostos iónicos em solução aquosa estejam dissociados nos seus iões Ciclo de Born-Haber para a solvatação de um sal INTERAÇÕES de Van der Walls - Interações eletrostáticas transitórias relativamente fracas - Podem ser atrativas ou repulsivas, dependendo da distância a que os átomos ou grupos de átomos se encontram - Podem ocorrer 3 tipos de interações: Dipolo permanente-Dipolo permanente: - Entre moléculas polares (distribuição de carga desigual) - Polo + de uma molécula desloca o polo + da outra Metanol Clorofórmio CH3OH CHCl3 Dipolo permanente-Dipolo induzido: - Dipolo permanente induz dipolo transitório (distribuição de carga desigual) distorcendo a sua distribuição eletrónica Dioxigénio Água Acetona qq Hidrocarboneto O2 H2O CH3COCH3 C6H14 (apolar) (polar) Dipolo induzido-Dipolo induzido: - Deslocamento eletrónico em moléculas apolares induz (moléculas apolares) desequilíbrio transitório nas cargas das moléculas adjacentes Interações de London Dipolo transitório polariza (extremamente fracas) octano hexano eletrões de molécula vizinha C8H18 C6H14 INTERAÇÕES HIDRÓFOBAS - Água + pequenas quantidade de substâncias apolares levam à formação de pequenas gotículas devido à coalescência induzida pelas mol água. - Efeito que resulta das propriedades da água como solvente e não das propriedades das moléculas apolares - O agregado formado constitui uma configuração mais favorável (do ponto de vista energético) das moléculas vizinhas (água) da substância apolar. - interações hidrófobas asseguram maior proximidade das substâncias apolares Dois ou mais grupos hidrófobos rodeados por água tenderão a se aglutinar, uma vez que causam menos perturbação na estrutura das ligações de H da água Responsáveis pela: - estrutura das membranas celulares - estabilidade das proteínas PROPRIEDADES TÉRMICAS DA ÁGUA Calor de vaporização: - energia requerida para evaporar 1 mol de um líquido à pressão de 1 atm Capacidade térmica mássica:- Quantidade de energia que deve ser fornecida ou retirada para variar a T de 1ºC Calor de vaporização elevado Água possui: (Devido às ligações de hidrogénio) Capacidade térmica mássica elevada Água comporta-se: - Moduladora da T atmosférica - Reguladora térmica dos organismos vivos. PROPRIEDADES DA ÁGUA COMO SOLVENTE - Dissolve facilmente substâncias iónicas e polares - Compostos apolares são insolúveis em água (não possuem grupos funcionais capazes de formar ligações de hidrogénio - Compostos como os ácidos gordos que possuem grupos polares e apolares formam c/ água arranjos estruturais designados micelas e bicamadas lipídicas (fosfolípidos) Core hidrófobo IONIZAÇÃO DA ÁGUA - As moléculas de água líquida possuem capacidade limitada para se auto-ionizarem - A equação que traduz a auto-ionização da água pode ser representada por: Tem caráter anfotérico H2O H3O+ + OH- - À qual está associada a constante de equilíbrio: [OH-][H3O+] Keq = [H2O] Keq x 55,5 = Kw = [H3O+][OH-] ou Produto iónico da água Kw = [H3O+][OH-] = 1,0 x 10-14 (25ºC) [H3O+],[OH-] = 1,0 x 10-7 , ÁCIDOS, BASES E pH Segundo Arrhenius (1887) ÁCIDO – composto de hidrogénio que se ioniza ou dissocia em água pura para doar iões H+ EX - cloreto de hidrogénio (HCl): HCl (g) H+ + Cl- BASE – composto de hidrogénio que se ioniza ou dissocia em água pura para doar iões OH- EX – hidróxido de sódio (NaOH): NaOH (s) Na+ + OH- Segundo BrØnsted-Lowry (1923) ÁCIDO – espécie química que tende a comportar-se como doadora de protões EX: HCl + H2O H3O+ + Cl- BASE – espécie química que tende a comportar-se como aceitadora de protões EX: NH3 + H2O NH4+ + OH- HCl/Cl- H2O/H3O+ Pares ácido-base conjugados NH4+/NH3 H2O/OH- ÁCIDOS ORGÂNICOS (C/ grupo –COOH) não se ionizam totalmente (ácidos fracos) - A ionização de um ácido orgânico pode ser representada pela equação: HA A- + H3O+ à qual está associada uma Cte de ionização representada por: - + Ka = [A ] [H3O ] [HA] Cte ionização ou Cte de acidez - (medida da força de um ácido) IMPORTÂNCIA DO IÃO HIDRÓNIO (H3O+) NOS SISTEMAS BIOLÓGICOS - Afeta a organização estrutural e funcional das proteínas - Participam em processos como a endocitose OPERADOR MATEMÁTICO: - Se aplicado à [H3O+] temos: - Permite representar de forma mais cómoda a amplitude de variação da [H3O+]. ESCALA DE pH - Associação a fluidos comuns  BIOQUíMICA I Medicina Veterinária (MI) SOLUÇÕES TAMPÃO SOLUÇÕES TAMPÃO - Soluções que resistem a grandes variações de pH quando pequenas quantidades de soluções de iões H3O+ ou de OH- são adicionadas. - Soluções utilizadas em muitas experiências de Bioquímica, nas quais o pH tem de ser controlado com rigor. - A partir da equação de Henderson-Hasselbach (1), observa-se que o pH de uma solução tampão depende de dois fatores: -valor do pH - Razão [Base conjugada]/[Ácido] [Base conjugada] pH = pka + log (1) [Ácido] CONCENTRAÇÃO (C) DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO C = [Base conjugada] + [Ácido] - nº de moles de um ácido forte ou de uma base forte que é necessário adicionar a um L de solução tampão para fazer variar o pH de uma unidade MÁXIMA quando pH = pka Curva de titulação do ácido acético MÁXIMA CAPACIDADE TAMPÃO 9,0 8,0 CH3COO- 7,0 pH = pKa = 4,76 6,0 CH3COOH = CH3COO- 5,76 5,0 Zona tampão pH 4,0 3,76 3,0 2,0 CH3COOH 1,0 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 OH- adicionado (M) COMO FUNCIONA UM SISTEMA TAMPÃO? - Mantêm o pH Cte. após adição de pequenas quantidades de H3O+ ou OH- - Obedece ao Princípio de le Chatelier - Considerando o equilíbrio: CH3COOH + H2O CH3-COO- + H3O+ - Ao adicionar-se pequena quantidade de H3O+ o sistema reage: formando CH3COOH e consumindo H3O+ - Ao adicionar-se pequena quantidade de OH- ocorre: dissociação de CH3COOH c/ formação de H2O de acordo com: CH3COOH + H2O CH3-COO- + H3O+ OH- H2O [H3O+] permanece inalterada REGULAÇÃO DO pH NOS FLUIDOS CELULARES Células dos mamíferos utilizam 3 mecanismos para manter o pH dos fluidos celulares: (1) Função renal O pH do sangue é regulado por 3 sistemas tampão: (2) Taxa respiratória H2PO4-/HPO42- (-) importante (3) Ação tampão H2CO3/HCO3- (via principal da ação tampão) Alvéolos Pulm. Proteínas (várias) Sangue arterial Hemáceas HbO2 H3O+ H2CO3 H3O+ pH = 7,4 Sangue venoso HbO2 H3O+ Hemáceas H2CO3 H3O+ pH = 7,4 Células dos tecidos EQUAÇÃO DE HENDERSON-HASSELBALCH - Admitindo a ionização do ácido HA pela equação: HA + H2O A- + H3O+ - Temos-lhe associada a constante de equilibrio: [A-] [H3O+] Keq = [HA] [H2O] - Como em soluções diluídas, a concentração da água não varia pela ionização do ácido fraco HA, podemos incorporá-lo no valor da constante de equilíbrio: [A-] [H3O+] Keq [H2O] = Ka = [HA] - Rearranjando a equação e aplicando o operador pX temos: Ka [HA] [H3O+] = [A-] [HA] - log[H3 O +] = - log Ka - log [A-] [A-] pH = pKa + log EQUAÇÃO DE HENDERSON [HA] Sistemas tampão – pka para alguns pares ácido-base ÁCIDO BASE CONJUGADA pKa Ác. Acético Ião acetato CH3COOH CH3COO- 4,74 Ac. carbónico Ião hidrogenocarbonato H2CO3 HCO3- 6,35 Ião hidrogenocarbonato Ião carbonato HCO3- CO32- 10,30 Dihidrogenofosfato Monohidrogenofosfato Importante sistema tampão H2PO4- HPO42- 7,2 de ocorrência natural. Utilizado em investigação N-Tris (hidroximetil)aminometano [TRIS] Tampão tb utilizado em TRIS-H+ TRIS investigação há muito tempo (forma protonada) (amina livre) (HOCH2)3 C NH3+ (HOCH2)3 C NH2 8,3 N-Tris (hidroximetil)aminometil glicina [TRIS-GLICINA] TRIS-GLICINA.H+ TRIS-GLICINA (forma zwiterião) (forma anião) (HOCH2 )3 C +NH2CH2COO- (HOCH2)3 C NHCH2COO- 8,15 Resolução de situações problemáticas 1- Calcule [CH3COOH] e de [CH3COO-] em tampão acetato 0,2M, pH 5,0, considerando que Ka(CH3COOH) = 1,70 x 10-5 (pka = 4,77) CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+ No início 0,2 0 0 No equilíbrio 0,2- y y 1,0 x10-5 [CH3COO-] [H3O+] Y. 1,0 x10-5 A Ka = 1,7 x10-5 = [CH3COOH] 0,2- y 3,4 x 10-6 - 1,7x 10-5 y = 1,0 x 10-5 y 3,4 x 10-6 2,7 x 10-5 y = 3,4 x 10-6 y= = 0,126 M 2,7 x 10-5 [CH3COO-] = 0,126 M [CH3COOH] = 0,2 - 0,126 M = 0,074 M [CH3COO-] [CH3COO-] B pH = pKa + log C pK pH = a + log [CH3COOH] [CH3COOH] y 5 = 4,77 + log 0,2 - y [CH3COO-] 0,23 = log y [CH3COOH] 0,23 = log 0,2 - y [CH3COO-] 1,7 y = = antilog 0,23 = 1,7 [CH3COOH] 1 0,2 - y 2,7 y = 0,34 y = 0,126 [CH3COO-] = 1,7 x 0,2 = 0,126 M 2,7 [CH3COO-] = 0,126 M [CH3COOH] = 1 x 0,2 = 0,074 M [CH3COOH] = 0,2 - 0,126 M = 0,074 M 2,7 2- Explique como procederia para preparar 3L de tampão acetato 0,2M, pH 5,0, iniciando a partir de acetato de sódio sólido trihidratado Mr 136 e solução de ácido acético 1M. - Calcular a concentração molar de CH3COO- e CH3COOH no tampão (calculado no problema 1) - nº total de moles de CH3COO- e de CH3COOH para 3L de sol. tampão são respetivamente: 3 x 0,126 = 0,378 mol de CH3COO- 3 x 0,074 = 0,222 mol de CH3COOH - m (acetato de sódio) para 3L de sol. tampão é: 1 mol de NaCH3COO.3H2O 136 g 0,378 mol x x = 0,378 x 0,136 = 51,4 g de NaCH3COO.3H2O - V (ácido acético, 1 M) para 3L de sol. tampão é: 1 mol de CH3COOH 1000 mL 0,222 mol x x = 0,222 x 1000 = 222 mL de CH3COOH R: para preparar 3 L de solução tampão 0,2 M e pH 5,00, dissolvia 51,4 g de acetato de sódio trihidratado numa pequena porção de água. Adicionava 222 mL de ácido acético 1M e diluía a mistura para o volume final de 3 L 3 - Descreva como prepararia 5,0 L de solução tampão acetato de concentração 0,3 M, pH 4,47, a partir de uma solução de ácido acético 2M e de solução de KOH 2,5 M. [CH3COO-] pH = pKa + log [CH3COOH] [CH3COO ]- 4,47 = 4,77 + log [CH3COOH] [CH3COO-] [CH3COO-] 1 - 0,30 = log = 2 [CH3COOH] [CH3COOH] (a) Neste caso a massa do tampão provém em exclusivo do ácido acético (b) Titula-se a proporção adequada de CH3COOH a CH3COO- para se obter as condições desejadas (titulante KOH cujo volume será calculado). (b) 5L x 0,3 mol = 1,5 mol de tampão 1000 mL (CH3COOH) 2,0 mol x 1,5 mol x = 0,750 L = 750 mL de ácido acético y = 1,5 mol x 1/3 = 0,5 mol CH3COO- (pq KOH reage (1:1) 1000 mL (KOH) 2,5 mol x 0,5 mol x = 0,5 x 1000 = 200 mL de hidróxido de potássio R: Diluir 750 mL de CH3COOH (2M) em aprox/ 1,0 L de H2O. Titular com 200 mL de sol. KOH (2,5 M). Transferir para um balão de 5,0 L. Confirmar o pH da solução a 4,47. Perfazer o volume do balão c/ H2O destilada até atingir o traço do balão 4 - Uma reação catalisada enzimaticamente ocorre em tampão Tris 0,2 M pH 7,8. Como resultado da reação formaram-se 0,03 mol/dm3 de iões H3O+. a) Calcule o valor da razão [Tris0] [Tris+] pK + log [Tris0] pH = a [Tris+] [Tris0] 0 7,8 = 8,1 + log [Tris ] - 0,3 = log [tris 0] = 10-0,3 = 0,5 = 1 [Tris +] [Tris+] 2 [Tris+] b) Calcule a [Tris+] e [Tris0] no início da reação [Tris+] = 2 0,2 M = 0,133 M e [Tris0] = 1 0,2 M = 0,067 M 3 3 Tris0 + H3O+ Tris+ d) Calcule a [Tris0] e [Tris+] no final da reação [Tris0] = 0,067 – 0,030 = 0,037 M [Tris+] = 0,133 + 0,030 = 0,163 M e) Calcule o pH no final da reação [Tris0] pK pH = a + log = 8,1 + log [0,037] = 7,45 [Tris+] [0,163] f) Calcule o pH no final da reação, se nenhum tampão estivesse presente 1 1 pH = log = log = log 33,33 Provavelmente o enzima estaria [H3O+] 0,03 desnaturado antes de o pH atingir esse valor PROPRIEDADES COLIGATIVAS Propriedades dos líquidos que dependem maioritariamente da quantidade e não da natureza das moléculas de soluto presentes: - abaixamento da pressão de vapor - depressão do ponto de congelação - elevação do ponto de ebulição - pressão osmótica - ABAIXAMENTO DA PRESSÃO DE VAPOR Pressão de vapor – Tendência das moléculas para escapar da sua superfície para fase de vapor que depende da quantidade de soluto dissolvida. - O fenómeno ocorre pq as moléculas de soluto constituem uma barreira ao processo. - DEPRESSÃO DO PONTO DE CONGELAÇÃO - Como no ponto de congelação da água a pressão de vapor do gelo e da água líquida são =s ocorre decréscimo da pressão de vapor c/ a presença do soluto obriga arrefecimento da solução a T inferior para a congelar Permite determinar Mr Kfc – constante crioscópica molal m – concentração molal (nº mol/kg solvente) - ELEVAÇÃO DA PRESSÃO DE EBULIÇÃO Como a presença de soluto pressão de vapor Necessidade de fornecer + calor ou seja elevar T para levar o líquido (água) à ebulição (ou seja para atingir a Pvapor de 1 atm) Permite determinar Mr Kvap – constante ebulioscópica molal m – concentração molal ( nº mol/kg solvente) - PRESSÃO OSMÓTICA - Se uma solução estiver separada do solvente puro por uma membrana semi-permeável ocorrerá: - difusão das moléculas do solvente para a solução (+ concentrado) - A pressão osmótica ( ) é a pressão que trava o fluxo de solvente (água) através da membrana - A pressão osmótica (hmax sol. no tubo) exerce papel importante na manutenção do movimento ascendente da seiva nas árvores M – Concentração molar R – Cte. dos gases perfeitos T – Temperatura em K - Pode ser utilizada para determinar a Mr de substâncias puras PROBLEMA Determine a massa molar (Mr) da miogloblina (uma proteína capaz de se ligar ao dioxigénio que confere aos músculos a sua cor rosada) sabendo que a pressão osmótica de 1,0 cm3 de solução contendo 1,5 x 10-3 g de proteína era de 2,06 x 10-3 atm a 25ºC. R = 0,082 dm3 atm/K mol 0ºC = 273,15 K 25ºC = 25 + 273,15 = 298,15 K 2,06 x 10-3 M= = 8,43 x 10-5 mol/dm3 0,082 x 298,15 8,43 x 10-5 mol/dm3 1000 cm3 x = 8,43 x 10-8 mol x 1 cm3 8,43 x 10-8 mol 1,5 x 10-3 g Y = 17794 g / mol 1 mol y ALGUNS EFEITOS DA OSMOSE SOBRE OS ORGANISMOS VIVOS Alterações do volume celular Células contém: - [solutos] muito elevada moléculas orgânicas sais - [macromoléculas] baixa Quando colocadas em solução: HIPOTÓNICA (a) HIPERTÓNICA (b) ISOTÓNICA (c) ([solutos] Baixa) ([solutos] Elevada) ([solutos] idêntica à do interior celular) Água move-se para o Água move-se para o interior celular exterior celular Efeito isotónico (isosmótico) Células aumentam de Células perdem volume e não ocorrem alterações do volume e rebentam rebentam por implosão volume celular (a) (b) (c) Ex: Glóbulos vermelhos em diferentes soluções PROTEÍNAS - Afetam significativamente a osmomolaridade de uma solução pq: - Possuem nº elevado de grupos funcionais Efeito atrativo sobre iões do meio celular c/ carga oposta - Não atravessam as membranas que no entanto são atravessadas por: - iões de baixa massa molecular - nutrientes - derivados metabólicos Membranas não são osmóticas mas de diálise A concentração de equilíbrio de cada espécie iónica não é a mesma em ambos os lados da membrana plasmática [iões inorgânicos]in >> [iões inorgânicos]ext. cel. EFEITO DONNAN 1. Tendência p/as células aumentarem de volume 2. Existência de um gradiente eletroquímico denominado potencial de membrana CONSEQUÊNCIAS DO EFEITO DONNAN - Células animais e bacterianas bombeiam iões inorgânicos como o Na+ c/ custos energéticos elevados para manter o volume celular entre limites aceitáveis. - Células vegetais devido à rigidez da parede utilizam o efeito Donnan para criar uma pressão hidrostática interna – importante para o crescimento celular. DIÁLISE - Processo em que ocorre a separação de moléculas de soluto de pequena dimensão de moléculas c/ tamanho molecular elevado, através de uma membrana semi-permeável Diálise diminui [salina] de uma solução proteica - Passo importante na purificação de proteínas p/ remoção de outras moléculas de soluto Antes Após Proteína Solutos iónicos HEMODIÁLISE - Processo artificial para remover derivados metabó- licos do sangue de indivíduos c/insuficiência renal. - todos os constituintes moleculares do sangue, exceto as proteínas plasmáticas movem-se livremente através da membrana. - O fluido de diálise contém Na+, K+, aminoácidos, glicose, para impedir a passa- gem desses nutrientes para o exterior.  BIOQUíMICA I Medicina Veterinária (MI) Glúcidos. GLÚCIDOS - Compostos de carbono mais abundantes na natureza - Desempenham várias funções na célula como: - Armazenamento energético - Estrutural GRUPOS FUNCIONAIS QUE FAZEM PARTE DA SUA CONSTITUIÇÃO FUNÇÃO FÓRMULA GERAL Aldeído Cetona Álcool - Podem ser classificados como: - OSES, MONOSSACÁRIDOS ou MONOSSACARÍDEOS: + simples - OLIGOSSACÁRIDOS ou OLIGOSSACARÍDEOS: e - ÓSIDOS, POLIÓSIDOS, POLISSACÁRIDOS ou POLISSACARÍDEOS: + complexos e que por hidrólise libertam várias oses OSES, MONOSSACÁRIDOS ou MONOSSACARÍDEOS - Aldeídos ou cetonas polihidroxilados - Podem agrupar-se de acordo c/grupos funcionais como: ALDOSES - para além de várias funções álcool, possuem uma função redutora aldeído EX: glicose (aldohexose) CETOSES - para além de várias funções álcool, possuem uma função redutora cetona EX: frutose (cetohexose) FÓRMULAS GERAIS DE: aldoses cetoses - Podem agrupar-se de acordo com o nº de átomos de carbono. EX: trioses (3 átomos C) tetroses (4 átomos C) pentoses (5 átomos C) + abundantes nos seres vivos hexoses (6 átomos de C) - A DESIGNAÇÃO CLÁSSICA combina a informação acerca do grupo funcional + nº átomos C EX: a glicose é uma aldohexose  ISOMERIA E PROPRIEDADES DAS OSES Gliceraldeído - ose + simples - pode ocorrer em 2 formas estereoisómeras São a imagem no espelho um do outro D-gliceraldeído L-gliceraldeído Isómeros ópticos - desviam o plano de polarização da luz em direções opostas (propriedade que permite distingui-los) POLARIMETRIA - Diagrama de um POLARÍMETRO Comando p/ ajustar o filtro Quando o observador ajusta o analisador Filtro alisador rotativo para maximizar a transmissão da luz – Escala em graus pode determinar o desvio do plano de polarização da luz Tubo do polarímetro Plano de polarização da luz Polarímetro manual Filtro de polarização fixo contém solução oticamente ativa Fonte de luz não polarizada (o plano de polarização da luz altera- se quando passa pela solução) (só os feixes de luz alinhados c/ a rede do filtro é que o atravessam) Polarímetro digital Isómero DEXTRÓGIRO (d) ou (+) - Desvia o plano de polarização da luz no sentido direto (dos ponteiros do relógio). Isómero LEVÓGIRO (l) ou (-) - Desvia o plano de polarização da luz no sentido retrógrado (contrário ao dos ponteiros do relógio). SÉRIES D e L - os isómeros óticos agrupam-se nestas duas séries EX: D - Eritrose L - Treose Os símbolos D e L - Indicam a semelhança do arranjo dos átomos em torno do átomo de C assimétrico vizinho da função álcool primária + afastada da função redutora aldeído ou cetona, com a dos isómeros do gliceraldeído O gliceraldeído é pois o composto de referência para agrupamento dos isómeros óticos. (a) (b) Os símbolos D e L - referem-se somente à relação estrutural da molécula não indicam o sentido em que o isómero desvia o plano da luz polarizada Ex: D (-) - frutose Pertence à série D mas é levógiro (desvia a luz polarizada no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio) EXERCÍCIOS 1. Identifique a classe a que pertencem cada um dos seguintes glúcidos (por ex: a glicose é uma aldohexose) (a) (b) (c) (d) centro quiral + afastado da função aldeído aldo-tetrose Ceto-pentose Ceto-hexose aldo-hexose 2. Em que sentido os glúcidos seguintes desviem o plano de polarização da luz (a) D (-) -frutose levógiro (b) L (+) -frutose dextrógiro (c) D-manose s/ informação REGRA DE Van’t Hoff O número de estereoisómeros possíveis (x) está relacionado c/ o nº de átomos de carbono assimétricos da ose (n) pela expressão: assim, temos para: x = 2n ALDO-TETROSES 22 = 4 estereoisómeros FAMÍLIA DE D-ALDOSES D-Eritrose L-Eritrose D-Treose L-Treose enanteómeros enanteómeros Representados 3 dos mais importantes ALDO-PENTOSES 23 = 8 estereoisómeros ALDO-HEXOSES 24 = 16 estereoisómeros D-Xilose D-Lixose Apenas representados os isómeros da série D D-Manose CETO-TETROSES 21 = 2 estereoisómeros O HO H H C H OH D-eritrulose L-eritrulose enanteómeros CETO-PENTOSES 22 = 4 estereoisómeros Representados apenas os membros da série D D-Xilulose D-Ribulose epímeros Carbono de referência FORMAS ISÓMERAS DOS GLÚCIDOS ISÓMEROS EPÍMEROS Possuem a mesma fórmula molecular Configuração difere apenas num dos mas estrutura diferente átomos de carbono (exceção C referência) ISÓMEROS DE POSIÇÃO ESTEREOISÓMEROS Diferem na ordem de ligação dos átomos átomos apresentam a mesma ordem de ligação, mas diferem no arranjo espacial D-manose Gliceraldeído dihidroxicetona ENANTIÓMEROS DIASTEREISÓMEROS ANÓMEROS São a imagem no espelho um do outro Não são a imagem no espelho um do outro Isómero que inclui um novo átomo de carbono assimétrico na estrutura cíclica D-Gliceraldeído L-Gliceraldeído 3. Considere as representações estruturais da D-ribose e da L-arabinose 3.1. desenhe as representações estruturais da L-ribose e da D-arabinose. 3.2. entre as quatro moléculas diga quais são enanteómeros, diasterioisómeros e epímeros. Enanteómeros: D-Ribose e L-Ribose L-arabinose e D-arabinose Diastereoisómeros: D-Ribose e L-Arabinose L-Ribose e D-Arabinose Epímeros: D-Ribose e D-Arabinose L-Ribose e L-Arabinose ESTRUTURA CÍCLICA DAS OSES - glúcidos c/ 4 ou mais átomos de carbono, existem maioritariamente na forma cíclica - Evidências experimentais permitiram deduzir este fato: 1. A glicose assim como as outras aldoses ao contrário da maior parte dos aldeídos, não restitui a cor à fucsina descorada pelo SO2. 2. O poder rotatório (cte. caraterística) de uma solução preparada recentemente de glicose altera-se (mutarrotação). Esta modificação traduz uma alteração estrutural Foram isolados 2 estereoisómeros da glicose - D- glicose - D- glicose [ ] D = 112,2º [ ] D = 18,7º Quando estas duas formas se encontram em sol. sofrem interconversão, obtendo-se uma mistura de equilíbrio c/ poder rotatório = + 52,7º 3. Quando os aldeídos são tratados c/ metanol (Met-OH) em meio ácido ocorre a reação: OCH3 R-CHO + 2CH3-OH R-CH + H2O OCH3 mas ……. D-glicose combina-se c/ uma única molécula de Met-OH que leva à formação de -D-metilgli- cósido (hidrolisável pela -glicosidase) e -D-metilglicósido (hidrolisável pela -glicosidase) átomo de carbono assimétrico complementar TOLLENS - propôs que o C1 da glicose passa a ser assimétrico após: - formação de um anel - c/ eliminação de uma mol. de H2O A reação ocorre entre a função aldeído C1 e hidroxilo C5 novo centro quiral + H2O - H2O carbono anomérico D-glicose D-glicose D-glicose Forma aldeído Hidrato de aldeído Semi-acetal (ligação osídica 1-5) livre glucopiranósica grupos éter e hidroxilo Glúcidos c/ mais do que 4 átomos de C existem na forma cíclica no mesmo C ALDOSES - Formam semi-acetais (C1) Aldeído Álcool Semi-acetal CETOSES - Formam semi-cetais (C2) Cetona Álcool Semi-cetal Nas aldoses - o grupo hidroxilo de um semi-acetal no carbono 1 pode localizar-se : - acima ( ) do plano do anel - abaixo ( ) - Os anómeros são definidos relativamente à classificação clássica D e L de acordo com: as regras anteriores são verdadeiras apenas para os glúcidos da série D – (+ frequentes na natureza) nos glúcidos da série L - o grupo OH -anomérico ocorre acima do plano do anel - As representações se Fischer das moléculas cíclicas tem desvantagens relativamente à de Haworth: - Ligação longa para indicar a estrutura do anel Representação + - Descreve de forma pouco adequada os ângulos adequada e o comprimento da ligação -D-glicose 4. Converta as projeções de Fischer nas estruturas de Haworth correspondentes: CARBONO ANOMÉRICO átomo de carbono carbonílico após a + H2O - H2O ciclização da molécula O Carbono1 (aldoses) 1.Hidratação 2.Ligação glicosídica 3.Estrutura em anel Rearranjo (ligação éter instável) correspondente Carbono 2 (cetoses) + H2O - H2O O Grupos OH à esquerda (Fischer) são representados acima do plano do anel (Haworth) à direita abaixo Em solução aquosa, o grupo aldeído ou cetona dos glúcidos reagem c/ os grupos hidroxilo para formar semi-acetais e semi-cetais. 5. Observe as seguintes estruturas de Haworth (a) D-manose (b) D-psicose (c) D-frutose (d) -D-glucose 5.1. Assinale furanoses e piranoses APOIO: Furano Pirano 5.2. Indique os anómeros e. anómeros : a e c anómeros : b e d 5.3. Desenhe as projeções de Fischer correspondentes às projeções de Haworth: D-manose D-psicose ESTRUTURA CONFORMACIONAL Representação de Haworth: - grande simplificação - apresenta limitações Análises por difração de raio-X mostram que a estrutura dos monossacáridos deverá ter em conta os arranjos conformacionais da molécula O ciclo hexagonal – devido aos ângulos de valência admite 2 conformações: em cadeira em barco A conformação em cadeira é a + estável e pode apresentar duas formas designadas por Reeves C1 e 1C: C1 1C REAÇÕES QUÍMICAS DAS OSES 1. MUTARROTAÇÃO - Interconversão espontânea das formas e dos monossacáridos Processo condicionado pela concentração de equilíbrio de cada uma das formas e por cada tipo de glúcido. Anéis piranósicos EX: Mistura de equilíbrio de formas de D-Glicose Quando se dissolve glicose em água a 25ºC, ocorrem interconversões rápidas das formas anoméricas do glúcido. Ao atingir o equilíbrio (ou seja quando deixam de ocorrer alterações líquidas de cada forma), a solução de glicose apresenta a percentagem exibida no diagrama Anéis furanósicos 2.OXIDAÇÃO-REDUÇÃO Os monossacáridos participam facilmente em reações de oxidação-redução, quando em presença de: - iões metálicos (Cu2+) - alguns enzimas oxidação de um grupo: - aldeído ácido aldónico - álcool dá ácido urónico - aldeído + álcool ácido aldárico Produtos da oxidação da glicose (Grupos funcionais recém-oxidados encontram-se sombreados a azul) Ác. D-glucónico Ác. D-glucurónico Ác. D-Glucárico os grupos carbonilo (C=O) quer como ácido aldónico, quer como ácido urónico podem reagir c/ um grupo (OH) para formar um éster cíclico conhecido como lactona Ácido D-glucónico Àcido D-Glucorónico (um ácido aldónico) (um ácido urónico) Redução do grupo aldeído ou cetona com formação de álcoois EX: redução da D-glicose a D-glucitol (ou Sorbitol) Convertido pelo Catalisador fígado em frutose Os álcoois glucídicos são utilizados no processamento dos alimentos e de produtos farmacêuticos D-Glicose D-Glucitol 3.ISOMERIZAÇÃO Reações em que ocorrem desvios intramoleculares de átomos ou grupos de átomos Conversão aldose-cetose D-Frutose D-Glicose Intermediário Epimerização Enodiol D-Manose 4.ESTERIFICAÇÃO - Grupos OH livres podem reagir C/ grupos: - Ácido carboxílico - Fosfatos - Sulfatos e serem convertidos em ésteres - Derivados fosforilados das oses - são importantes componentes metabólicos das células vivas FOSFORILAÇÃO DA GALACTOSE Galactose ATP a fosforilação facilita muitas vezes a substituição do grupo OH da molécula Galactose- 1-fosfato ADP 5.FORMAÇÃO DE GLICÓSIDOS - Semi-acetais e semi-cetais reagem c/ álcoois para formar acetais (a) e cetais (a) + H2O (a) Aldeído Álcool ´ Ligação osídica acetal ou glicosídica + H2O (b) Cetona Álcool ´ cetal - O nome do glicósido – específica a identidade do componente glucídico EX: glicósidos – são acetais derivados da glicose, glicósidos – são cetais derivados da frutose + GERAL piranósidos – acetais derivados de glúcidos cíclicos Aglícona - componente não glucídico furanósidos – cetais derivados de glúcidos cíclicos (neste caso o grupo metilo) FORMAÇÃO DE METILGLiCÓSIDOS -Metil glicósido -Glicose -Glicose -Metil glicósido Qd se forma uma ligação acetal entre um grupo hidroxilo semi-(a)cetal de uma ose e um grupo hidroxilo semi(a)cetal de outra ose, o glicósido resultante é denominado: DISSACÁRIDO (DISSACARÍDEO) - Um polímero de várias oses ligadas por ligações glicosídicas é denominado: POLISSACÁRIDO (POLISSACARÍDEO, ÓSIDO) OSES, MONOSSACÁRIDOS ou MONOSSACARÍDEOS importantes 1. GLICOSE - aldo-hexose (aldeído pentahidroxilado c/ 6 átomos de C - unidade constituinte do amido, celulose, glicogénio - ose mais abundante - principal fonte de energia das células nervosas e das que possuem poucos ou nenhuns mitocondrios. Por ex: eritrócitos REPRESENTAÇÕES ESTRUTURAIS 1 2 3 Novo carbono 4 assimétrico 5 6 Redutor- reduz os reagentes de Tollens, Benedict e solução de Fehling Pq sofre MUTARROTAÇÃO expontânea – ficando o seu grupo C=O disponível p/ reagir c/ redutor 2.FRUTOSE - 2-cetohexose - cetose mais importante da natureza - encontra-se em muitos frutos e combinada c/ a glicose no dissacárido sacarose - sintetizada nas vesículas seminais e incorporada no esperma onde é utilizada co- mo fonte de energia. REPRESENTAÇÕES ESTRUTURAIS D-Frutose 3. GALACTOSE - 2-aldohexose - epímero no carbono 4 da glicose - Importante para a síntese de lactose, glicolípidos e glicoproteínas - Conversão da glicose é catalisada pelo enzima epimerase - desordem genética em que não se encontre expresso enzima do metabolismo da galactose [galactose] - lesões hepáticas - cataratas [galactose-1-fosfato] - retardamento mental [galacitol] derivado alcoólico Terapia: D-Galactose Remoção de galactose da dieta DERIVADOS DAS OSES - As oses podem converter-se em vários compostos químicos EX: ácido D-glucorónico e ácido L-idurónico Encontram-se c/ abundância Nas células hepáticas combina-se com: no tecido conjuntivo - esteróides - drogas - bilirrubina (produto da degradação da Hb) Aquossolubilidade Remoção do organismo - O grupo hidroxilo do átomo de carbono 2 pode ser substituído por um grupo amina Glúcidos aminados mais vulgares em células animais componentes glicídicos de moléculas ligadas a proteínas Glúcidos em que um grupo OH é substituído por um átomo de H dão origem a desoxiglúcidos EX: - componente glucídico do DNA - abundantes na natureza DISSACÁRIDOS OU DISSACARÍDEOS - glicósidos – compostos por duas unidades monossacarídicas - abundantes na natureza Podem formar-se diversos tipos de ligação glicosídica entre monossacarídeos. O glúcido -D-glicopiranose pode em teoria formar ligações glicosídicas com qq grupo álcool OH de outros monossacarídeos, neste caso outra molécula de -D-glicopiranose 1. MALTOSE - pode obter-se por hidrólise parcial do amido em meio ácido - tb se forma num dos estádios da fermentação do amido a etanol (catalisada pela diastase) - redutor, pois contém grupo carbonilo na forma reativa hemi-acetal - p/ hidrólise ou p/ tratamento c/ maltase (levedura) transforma-se completamente em D (+)-glicose - é constituído por 2 unidades de 6 6 5 5 4 1 4 1 3 2 3 2 Responsável p/ poder redutor - glúcido do malte, produto intermediário da hidrólise do amido 2.SACAROSE - Açúcar de cana e de beterraba - Glúcido Não redutor (não possui grupo funcional cetona ou aldeído livre) 6 5 - Por hidrólise c/ sol ácidas diluídas ou por ação da 4 1 invertase ( de levedura, obtém-se quantidade equimolar de D(+)-glicose e D(+)-frutose 3 2 6 - Produzida nas folhas das plantas 5 2 1 4 3 3.LACTOSE - Glúcido do leite Grupo semi-acetal Glúcido redutor 6 5 4 1 6 3 2 glicose 5 galactose 4 1 3 2 Posição do grupo OH anomérico da glicose 4.CELOBIOSE - produto da degradação da celulose - não de encontra livre na natureza OLIGOSSACÁRIDOS - Glúcidos constituídos por > 2 e < 10 oses - encontram-se muitas vezes ligados a glicoproteínas e glicolípidos - destacam-se os que se encontram ligados a: - membranas - proteínas secretoras do retículo endoplasmático e do complexo de Golgi 1. Ligados a um polipéptido por ligação N-glicosídica c/ a cadeia lateral de um grupo amina de 1 aa. 2. Ligados a um polipéptido por ligação O-glicosídica c/ a cadeia lateral de um aa serina ou treonina (grupo hidroxilo). Polímero de manose ligado a Polímero oligossacarídeo ligado a polipéptido por ligação N-glicosídica polipéptido por ligação O-glicosídica Man – manose GlcNAc – N-acetilglicosamina Gal – galactose NANA – ácido N-acetilneuramínico ÓSIDOS – POLISSACÁRIDOS ou POLISSACARÍDEOS - Compostos de reserva ou estruturais - Constituidos por centenas ou milhares de oses - Podem apresentar estrutura: - Linear – celulose, amilose - Ramificada – glicogénio, amilopectina - A sua massa molar não apresenta valor fixo Depende do estado metabólico celular EX: nos mamíferos, quando: Síntese de glicogénio pelos (após refeição) enzimas hepáticos [glúcidos] no sangue Enzimas hepáticos quebram ligações das moléculas do glicogénio (em jejum) Podem agrupar-se em duas classes: HOMOPOLISSACÁRIDOS - Constituídos por um único tipo de oses (holósidos) HETEROPOLISSACÁRIDOS - Constituídos por dois ou mais tipo de oses (heterósidos) HOMOPOLISSACÁRIDOS Estrutura, componentes primários Reserva de glicose das células vegetais Cél vegetais animais amido glicogénio celulose Por hidrólise libertam D-glicose 1. AMIDO - Polímero natural - ocorrem em simultâneo dois polissacáridos: - Fonte importante de glúcidos da dieta animal - Amilose (20%) – solúvel em água - Presente em: batatas, arroz, milho e trigo - Amilopectina (80%) – insolúvel em água 1.1.AMILOSE - Cadeias longas não ramificadas de resíduos de D-glicose Cadeias de comprimento variável que se podem associar por ligações de hidrogénio entre grupos hidroxilo formando estruturas compactas em hélice – ideal para armazenamento. Glúcido maioritariamente não redutor - Possuem terminal redutor em que o anel pode expor um grupo aldeído c/ propriedades redutoras - Massa molar média 150000 -600000 1.2. AMILOPECTINA - Por hidrólise dá unicamente maltose - Por metilação e hidrólise sucessivas obtém-se 2,3,6 –tri-O-metil-D-glicose - Constituída por cadeias de unidades de D-glicose - Cadeias principais são idênticas às da amilose (ligação ) - Cadeias principais ligam-se umas às outras (ligações ) Frequência destes pontos de ramificação: 20-25 resíduos de glicose Terminais não redutores Terminal redutor Ligação (1,4) Amilopectina DIGESTÃO DO AMIDO NO HOMEM (Exceto as que estão próximas dos pontos de bifurcação) Produtos: maltose, maltotriose e -dextrinas Oligossacáridos c/ 8 unidades de glicose c/ 1 ou + pontos de Enzimas produzidos pelas células intestinais convertem estes produtos bifurcação intermediários em D-glicose que são absorvidas pelas células intestinais – transportadas pelo sangue para o fígado (1º) e outros tecidos. 2. GLICOGÉNIO - Moléculas de armazenamento de glúcidos nos vertebrados - 8-10 % do peso seco das células hepáticas 2-3 % das células musculares Em algumas regiões da molécula poderá ser entre 8-12 resíduos - Molécula + compacta do que a de outros polissacáridos Ocupam pouco espaço (importante no corpo móvel dos mamíferos) 3. CELULOSE Glicogénio - Polímero de resíduos D-glicopiranose - Ligações (1,4) - Pares de moléculas c/ 12000 unidades de glicose ligadas por ligações H constituem as microfibrilhas ( 40 pares) Componentes da parede celular c/ função de suporte - Polissacárido + importante das plantas (1/3 da biomassa vegetal) Composto de carbono + abundante na Terra - Só os microrganismos c/ celulase tem capacidade para digerir a celulose - Algumas espécies animais (p.Ex térmitas e bovinos) utilizam tais microrganismos no seu trato digestivo p/ digerir a celulose 3. CELULOSE (continuação) - produto vegetal fibroso - propriedades estruturais conferem-lhe elevada importância económica: - madeira Possuem caraterísticas únicas, - papel devido ao seu conteúdo elevado - algodão Textura em celulose - linho Resistência Capacidade para absorver água MICROFIBRAS DE CELULOSE Ligações de H intermoleculares (entre moléculas de celulose) contribuem para a forte resistência da celulose HETEROPOLISSACÁRIDOS - Polímeros glucídicos c/ massa molar elevada que possuem mais do que um tipo de ose - Muitos dos resíduos glucídicos c/derivados aminados. Por esse motivo são por vezes referidos como glicosilaminoglicanos - Agrupados c/ base na identificação do resíduo glucídico, tipo de ligação entre esses resíduos e da localização de grupos sulfato - Podem distinguir-se 5 classes: Mr 5000-50000 Mr 4000-19000 Constituinte dos proteoglicanos Constituinte das presente em: cartilagens, córnea cartilagens e discos intervertebrais Mr 15000-40000 Mr 4000 Mr 6000-25000 Atividade anticoagulante Abundante no humor vítreo c/ a idade e fluido sinuvial - Polímeros lineares de unidades dissacarídicas - Unidades dissacarídicas contém ácido hexurónico…, exceto sulfato de ceratano que contém galactose - Está tb sempre presente um sulfato de N-acetilhexaruilamina, excetuando o ácido hialurónico que con- tém N-acetilglucosamina  GLICOCONJUGADOS - Compostos que resultam de ligações covalentes entre glúcidos e proteínas ou lípidos - Podem ser agrupados em duas classes de conjugados glúcidos – proteínas: - proteoglicanos - glicoproteínas PROTEOGLICANOS - Conteúdo elevado em glúcidos (95% peso seco) - nº elevado de GAG (glicosilaminoglicanos) Ligações N ou O-glicosídicas polianiões - Possuem nº elevado moléculas de água e de catiões in seridos na sua estrutura Cadeia polipeptídica - Ocupam espaço > densidade de empacotamento mol. - Contribuem para as funções de suporte e elasticidade Proteoglicano (cartilagens) ESTRUTURA DE UM PROTEOGLICANO - Agregado mol. presente na matriz do tecido conjuntivo Cadeias GAG - A ligação não covalente de cada proteoglicano ao ácido hialurónico é mediada por duas prot. de ligação linkers Cadeia Ácido (não apresentado) hialurónico - Abundantes na matriz extracelular dos tecidos conjuntivos e encontram-se ligados direta/à membrana plasmática SÍNDROMA DE HULER - desordem genética recessiva autossomal - Cópia de um gene é favorecida por cada progenitor Deficiência de um enzima específico Acumulação de sulfato de dermatano Sintomas: - retardamento mental - deformações no esqueleto - morte infantil precoce GLICOPROTEÍNAS Cadeia polipeptídica - proteínas ligadas a glúcidos por ligações O e N- glicosídicas - composição glucídica varia entre 1-85% do peso total - tipo de glúcidos: - oses - dissacáridos no caso do glicogénio - oligossacáridos ramificados no caso das glicoproteínas do plasma ESTRUTURA DE UMA GLICOPROTEÍNA - ausência de ácidos urónicos, grupos sulfato - ausência de unidades repetidas de dissacáridos típicos dos proteoglicanos glúcidos ligados à proteína por: (1) Ligação N-glicosídica entre N-acetilglucosamina e a Asn (tipo mucina) (2) Ligação O-glicosídica entre N-acetilglucosamina e o OH da Ser e Thr FUNÇÕES DAS GLICOPROTEÍNAS - Ocorrem nas células como proteínas solúveis ou ligadas a membranas - Transporte de - metais (transferrina, ceruplasmina) - componentes do complemento através (s. imunitário) - hormonas (FSH) - Muitos enzimas são glicoproteínas (atividade catalítica) (RNase) Degradação de RNA - Transporte molecular através das membranas Na+,K+-ATPase - Receptor de membrana (antigene de histocompatibilidade, recetor para a insulina) No entanto o papel dos glúcidos nestes polipéptidos ainda não se encontra completamente estabelecido Parece que: - contribuem para a estabilidade da proteína - participam nos fenômenos de reconhecimento celular (HIV) gp120 –CD4 - protegem da desnaturação - protegem da proteólise - viscosidade elevada (elevada concentração de ácido siálico) viscosidade das mucinas salivares e das EXEMPLOS DE GLICOPROTEÍNAS proteínas lubrificantes FUNÇÃO EXEMPLO FONTE Mr % GLÚCIDOS Enzima Ribonuclease B bovina 14700 8 Imunoglobulina IgA, IgM humana 160000, 95000 7, 10 Hormona Gonadotropina placenta humana 38000 31 FSH humana 34000 20 Prot. Membrana Glicoforina humana RBC 31000 60 Prot. Ligação glúcidos Lectina batata 50000 50 GLICOCÁLIX ou GLICOCÁLICE Cobertura glucídica ligada a proteínas de membrana, com espessura de 10 a 20 nm que reveste a célula e lhe confere proteção Oligossacáridos unidos por Oligossacáridos unidos por ligações N-glicosídicas ligações O-glicosídicas GPI Proteoglicanos Âncora Glicolípidos Membrana Plasmática Glicoproteínas Membrana transmembranares Bicamada lipídica CITOPLASMA GPI (glicosilfosfatidilinositol) estrutura especializada que liga diversos tipos de oligossacáridos à membrana plasmática de algumas células eucarióticas Proteína da Bactéria membrana plasmática Vírus PAPEL DOS OLIGOSSACÁRIDOS NO RECONHECIMENTO BIOLÒGICO. Selectina Toxina Cadeia Oligossacarídica Glicolípido Leucócito A ligação específica de lecitinas (proteínas de ligação a glúcidos) a grupos oligossacarídicos de glicoconjugados são caraterísticas essenciais de muitos fenômenos biológicos. (a) interações célula-célula (reconhecimento de leucócitos), (b e c) infeções por agentes patogénicos, e (d) ligação de toxinas (toxina da cólera) às células. 6.Diga qual o tipo de ligação glicosídica envolvida na formação dos diósidos: (a) Maltose 1 4 1 (b) Sacarose 2 4 (c) Celobiose 1 7.Observe as estruturas da amilose e da amilopectina. Refira qual o tipo de ligações glicosídicas envolvidas Amilose Amilopectina