Atividade Avaliativa – Bioquímica (Carboidratos)
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Os carboidratos são moléculas orgânicas compostas por carbono, hidrogênio e oxigênio, e considerada
a principal fonte de energia dos seres vivos. Eles são as biomoléculas mais abundantes na natureza,
encontrados principalmente nos vegetais, sendo considerado o principal produto da fotossíntese.
Sobre as biomoléculas carboidratos, responda:
a) Pensando em relação aos seus conhecimentos sobre a vida do planeta Terra, descreva e por que se diz que, se a produção dos açúcares naturais acabasse, a vida na terra seria extinta (lembre-se também da composição estrutural das moléculas que dão sentido a vida).
O DNA centro da célula e da vida é constituído de açucar (aldo pentose monossacarídeo) , então tudo que constitui o DNA, se faltasse , destruiria a vida. A vida tambem é um complexo bioquímico interdependente que nem existiria se todas as partes essenciais não estivessem presentes . No caso dos carboidratos e açucares nós precisaríamos que as plantas, que são dependentes de animais e insetos como abelhas para a sua polinização, fabricarem os açucares que compõe seu DNA, ou seja, plantas e abelhas teriam que coexistir num sistema favorável a vida, e tudo se extinguiria se eliminássemos uma parte desta interdependência complexamente irredutível.
“Os açúcares naturais utilizados pelos vegetais são obtidos por meio da fotossíntese. É com a fotossíntese que as plantas, algas e certas bactérias transformam a luz solar em energia, isto é, em açúcar. Já os animais, como não são seres autótrofos, não são capazes de produzir o açúcar que funciona como energia.”
b) Originária da Índia, a banana é uma das frutas a mais tempo consumida pelo homem (…). Rica em
açúcares e vitamina C foi chamada ‘o alimento dos sábios’. A banana também favorece a secreção dos
neurotransmissores, sendo um alimento completo e de baixa caloria (…). A banana é um excelente
‘combustível’ para os esportistas. Isto se deve ao fato de essa fonte natural de energia (…) conter, em
proporções ideais, diversos carboidratos (…). In: “Tudo – O livro do conhecimento”. Os carboidratos
podem se apresentar na banana sob a forma de glicose, frutose e amido. Responda… Qual a
classificação dos açúcares mencionados? Quais deles podem ser aproveitados diretamente? Qual
precisa sofrer digestão?
Glicose e frutose são monossacarideo, já o amido é polissacarídeo, os mono podem ser aproveitados diretamente, já os poli no caso o amigo precisa ser quebrado e sofrer digestão.”As macromoléculas (polissacarídeos, proteínas ou lipídios) ingeridas na alimentação não podem ser diretamente usadas na produção de energia pela célula. Essas macromoléculas devem sofrer digestão (quebra), produzindo moléculas menores, para serem utilizadas no processo de respiração celular. “
c) Sob o sol forte, seu Manoel, romeiro e devoto caminhava firme e com fé para Trindade-Goiás-Brasil.
Ele suava muito, tinha a respiração ofegante e fraqueza muscular nas pernas. Nos intervalos de parada
da caminhada da fé, para homenagear o Divino Pai Eterno, seu Manoel comia um pedaço de rapadura
que levava no bolso. Sentindo melhora da fraqueza, retornava firmemente à sua devoção. Explique
como o consumo de rapadura, alimento rico em sacarose, melhorou a condição física de seu Manoel.
O consumo de rapadura permitiu a elevação do índice glicêmico, por se tratar de um alimento rico em carboidrato, compreendido como a biomolécula energética do organismo além de vitaminas, ferro e flúor.
d) Compare os dissacarídeos maltose e sacarose, identificando a ligação glicosídica em cada caso.
Agora responda o motivo pelo qual a maltose é redutora e a sacarose não é.
A maltose é um açúcar redutor, pois em sua estrutura existe uma extremidade redutora e, portanto, pode ser oxidado. Estes compostos possuem um grupo aldeído ou cetona livre, a sacarose não tem caráter de açúcar redutor porque os grupamentos aldeídicos do C1 da glicose e cetônico do C2 da frutose estão bloqueados pela ligação glicosídica ∝-1,2 (ligação nos 2 carbonos anoméricos). Precisa ser hidrolisada antes.
A maltose, por exemplo, possui uma ligação glicosídica entre o carbono 1 e o carbono 4 de seus monossacarídeos. A ligação glicosídica pode ser classificada em alfa ou beta dependendo da posição do radical hidroxila que participará da ligação.
Maltose é um dissacarídeo redutor composto da junção de uma molécula de α-D- glicose e outra de β-D-glicose, através de uma ligação O-glicosídica. Ela é o primeiro produto obtido durante a digestão do amido pela beta-amilase, sendo depois quebrada e transformada em glicose.
A sacarose ou açúcar é um composto formado pela condensação da frutose e da glicose. A sacarose, conhecida comumente como açúcar, é um sólido cristalino à temperatura ambiente, que se dissolve em água e possui sabor doce. A sacarose é encontrada em diversas plantas, principalmente na beterraba e na cana-de-açúcar.
Porque a maltose é redutora e a sacarose não é?
São também açucares redutores a maltose e a lactose. Porém, a sacarose não tem caráter de açúcar redutor porque os grupamentos aldeídicos do C1 da glicose e cetônico do C2 da frutose estão bloqueados pela ligação glicosídica ∝-1,2 (ligação nos 2 carbonos anoméricos). Precisa ser hidrolisada antes.
Porque a maltose é redutora e a sacarose não é?
São também açucares redutores a maltose e a lactose. Porém, a sacarose não tem caráter de açúcar redutor porque os grupamentos aldeídicos do C1 da glicose e cetônico do C2 da frutose estão bloqueados pela ligação glicosídica ∝-1,2 (ligação nos 2 carbonos anoméricos). Precisa ser hidrolisada antes.
e) A digestão de cada ser vivo está adaptada aos seus hábitos alimentares. No caso dos ruminantes,
como boi, carneiro, cabra, girafa, veado, camelo, entre outros, que se alimentam de vegetais, o
estômago é muito desenvolvido e se divide
em pança ou rúmen; barrete ou retículo; folhoso ou omaso e coagulador ou abomaso. Você sabia que
quando esses animais estão com o alimento na boca, eles o mastigam muito pouco? Portanto explique
para o Prof. Rodrigo, como se dá a digestão da celulose e de outros carboidratos vegetais, através do
alimento ingerido, nos ruminantes.
A celulose é uma substância que está presente na maioria das folhas, quando ruminantes começam ingerir esses vegetais, vai diretamente para rúmen onde fica armazenado por alguns tempo e também onde grande quantidade de microrganismos começam digerir a celulose. E uma parte de glicose resultante dessa digestão é usada na alimentação dos próprios microrganismos, sendo bem alimentados podem se multiplicar rapidamente. Depois de alguns tempo no rúmen o alimento passa para retículo e depois volta para a boca do ruminante onde é mastigado por mais tempo triturando o alimento em pequena particulas e vai misturando com saliva ambulante em processo de ruminação. Após disso o alimento é engolido novamente indo pro rúmen onde os microrganismos digerem toda a celulose que foram triturados, no qual a maior parte da celulose ingerido pelo ruminante é transformado em glicose através da ação das enzimas dos microrganismos. Além disso os microrganismos produzem vitamina B e proteínas que estão sintetizados a partir de substância não nitrogenadas e sais de amônio.
Lista de Exercícios IV – Bioquímica (Carboidratos)
1 – O que são as biomoléculas carboidratos e quais são as suas funções? Como são
classificados de acordo com o tamanho?
2 – Os açúcares podem ser divididos quimicamente em duas famílias. Quais são? E
o que caracteriza suas estruturas.
Carboidratos (também grafado como carbo-hidratos[1]), glicídios, glícidos, glucídios, glúcides ou hidratos de carbono
CarboidratoImportância biológicaTrioses
(C3H6O3)GliceraldeídoComposto intermediário da glicólise.DiidroxiacetonaParticipa da glicólise e do ciclo de Calvin.Pentoses
(C5H10O5)RiboseMatéria-prima para a síntese de ácido ribonucleico (RNA).Desoxirribose
(C5H10O4)Matéria-prima para a síntese de ácido desoxirribonucleico (DNA).Hexoses
(C6H12O6)GlicoseMolécula mais utilizada pelas células para a obtenção de energia.FrutoseFunção energética.GalactoseConstitui a lactose do leite. Função energética.
3 – O que são monossacarídeos? Como são denominadas as moléculas de açúcar de
esqueletos carbônicos com 3, 4, 5, 6 e 7 átomos de carbono?
Monossacarídeo é o carboidrato mais simples existente, cuja estrutura é formada por um pequeno número de carbonos, além de outros elementos, como hidrogênio e oxigênio. A fórmula geral de um monossacarídeo é Cn(H2O)n e o número de carbonos varia de 3 a 7.
4 – Explique a seguinte frase dita pelo professor Rodrigo durante a aula: “ … a
maioria das hexoses encontradas nos seres vivos estão na configuração D, mas
algumas ocorrem na forma L, como por exemplo a L-arabinose …”. O que significa
essas configurações D e L?
Esquerda e direita.
Arabinose é uma aldopentose; um monossacarideo constituído por cinco átomos de carbono (pentose) e com um grupo funcional aldeído (CHO).
Devido à biossíntese, a maioria dos sacarideos de ocorrência natural tem a conformação “D-“, sendo estruturalmente análogos ao D-gliceraldeído. No entanto, a L-arabinose é mais abundante que a D-arabinose na natureza, e pode ser encontrada na composição de alguns biopolímeros, tais como a hemicelulose ou a pectina.
Isomerismo
L-arabinose tem a mesma configuração no seu penúltimo carbono que L-gliceraldeído.
5 – O que são carboidratos epímeros? Dê exemplos.
Dois açúcares que diferem apenas na configuração ao redor de um átomo de carbono específico são chamados epímeros. A D-glicose e a D-galactose são epímeros em relação ao átomo de carbono 4.
6 – Em relação às conformações cíclicas de açúcares. Explique:
a) hemiacetais
Hemiacetais e hemiacetonas são compostos derivados respectivamente de aldeídos e cetonas. A palavra grega hèmi significa meio. Esses compostos são formados pela reação entre um álcool e um grupo carbonila.
b) anômeros
Anômeros são dois açúcares que diferem somente em suas configurações no carbono que continha o grupo carbonílico na cadeia aberta. Esse carbono é chamado de carbono anomérico. Os prefixos α e β são utilizados para denotar as configurações no carbono anomérico.
c) mutarrotação
A mutarrotação é um processo dinâmico resultante de uma reação química que promove a interconversão entre as formas α e β-D-glicose em solução, apresentando cinética de pseudo-primeira ordem. Acontece pela formação e hidrólise de um hemiacetal, por catálise ácida, passando por um intermediário aldeído acíclico.
d) pirano x furano
e) configurações α e β
7 – O que são açúcares redutores e não redutores? Explique.
8 – Qual a origem da glicosamina, galactosamina, L-fucose, L-ramnose e α-Ddesoxiglicose?
9 – Caracterize uma ligação glicosídica. Existe alguma particularidade em relação a
essas ligações?
10 – Diferencie homopolissacarídeos de heteropolissacarídeos.
11 – Pesquisa a estrutura e a função dos seguintes carboidratos:
- Monossacarídeos: Pentoses (ribose e desoxirribose) e Hexoses (frutose, galactose
e glicose). - Dissacarídeos: sacarose, lactose, maltose e trealose.
- Polissacarídeos: celulose, quitina, amido, glicogênio e peptidioglicano.
12 – Pesquise o papel biológico dos glicosaminoglicanos.
13 – Alguns carboidratos são especialmente importantes, porque constituem a
base da dieta de muitos povos em razão de sua abundância, preço e valor
energético. Sobre esse tópico tão importante para a indústria de alimentos, é
correto afirmar que ágar-ágar, goma guar, e goma xantana são exemplos de
polissacarídios usados na indústria de alimentos? Explique e justifique.
14 – Os açúcares complexos, resultantes da união de muitos monossacarídeos, são
denominados polissacarídeos.
a) Cite dois polissacarídeos de reserva energética, sendo um de origem animal e
outro de origem vegetal.
b) Indique um órgão animal e um órgão vegetal, onde cada um destes açúcares
pode ser encontrado.