Bioquímica de Carboidratos

A bioquímica de carboidratos estuda as estruturas e reações de açúcares e seus polímeros, desde monossacarídeos simples até os complexos glicanos que decoram proteínas e lipídios.

Definition

A bioquímica de carboidratos é o estudo dos sacarídeos — aldeídos e cetonas polihidroxilados —, sua estereoquímica, as ligações que os unem em polímeros e suas funções estruturais e de reconhecimento.

Scope

Este tópico abrange a estrutura e estereoquímica de monossacarídeos, formação de anéis e anômeros, a ligação glicosídica, os principais dissacarídeos e polissacarídeos como amido, glicogênio e celulose, e os fundamentos de glicoconjugados e os papéis de reconhecimento dos carboidratos.

Core questions

• Como os monossacarídeos ciclizam e o que são anômeros e epímeros?
• Como as ligações glicosídicas determinam as propriedades dos polissacarídeos?
• Por que o amido, o glicogênio e a celulose são tão diferentes, apesar de serem todos polímeros de glicose?
• Que papéis os carboidratos desempenham no reconhecimento molecular?

Key theories

O código glicano

A diversidade de monossacarídeos, posições de ligação e ramificações confere aos glicanos uma enorme capacidade de informação, permitindo que os carboidratos sirvam como marcadores de reconhecimento lidos por proteínas de ligação a carboidratos.

Mechanisms

Em solução, os açúcares se equilibram entre as formas de cadeia aberta e hemiacetal cíclico, gerando anômeros alfa e beta no novo estereocentro. Os açúcares se condensam através de ligações glicosídicas cuja estereoquímica e posição ditam a forma do polímero: ligações alfa-1,4 produzem as cadeias helicoidais e digeríveis de amido e glicogênio, enquanto as ligações beta-1,4 produzem as fibras retas e ligadas por pontes de hidrogênio da celulose. A ligação de glicanos a proteínas e lipídios cria glicoconjugados que medeiam o reconhecimento.

Clinical relevance

A química de carboidratos é central para a glicociência, materiais biopoliméricos e o estudo do reconhecimento da superfície celular; é uma área central da biologia química. O tratamento é descritivo e não prescritivo.

History

Fischer determinou as configurações dos açúcares e introduziu a projeção que leva seu nome; Haworth descreveu as formas cíclicas; e trabalhos posteriores sobre nucleotídeos de açúcar e glicobiologia revelaram os papéis biossintéticos e de reconhecimento dos carboidratos.

Key figures

• Emil Fischer
• Walter Haworth
• Luis Leloir

Seminal works

• nelson2021
• varki2017

Frequently asked questions

Qual a diferença entre um epímero e um anômero?

Epímeros diferem na configuração em um estereocentro em outra parte da molécula, enquanto anômeros são um caso especial que difere especificamente no carbono anomérico formado quando o açúcar cicliza.

Por que os humanos conseguem digerir amido, mas não celulose?

As enzimas humanas hidrolisam as ligações glicosídicas alfa-1,4 do amido, mas não as ligações beta-1,4 da celulose, de modo que a celulose passa em grande parte intacta como fibra alimentar.