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Biologia I

by admin

a maioria das pessoas está familiarizada com carboidratos, um tipo de macromolécula, especialmente quando se trata do que comemos. Para perder peso, alguns indivíduos aderem a dietas de “baixo teor de carboidratos”. Os atletas, em contraste, muitas vezes” carboidratos ” antes de competições importantes para garantir que eles têm energia suficiente para competir em um nível elevado. Os carboidratos são, de fato, uma parte essencial de nossa dieta; grãos, frutas e vegetais são todas fontes naturais de carboidratos. Os hidratos de carbono fornecem energia ao organismo, particularmente através da glucose, um açúcar simples que é um componente do amido e um ingrediente em muitos alimentos básicos. Os carboidratos também têm outras funções importantes em humanos, animais e plantas.

estruturas moleculares

hidratos de carbono podem ser representados pela fórmula estequiométrica (CH2O)n, onde n é o número de carbonos na molécula. Em outras palavras, a relação entre carbono e hidrogênio e oxigênio é de 1:2:1 em moléculas de carboidratos. Esta fórmula também explica a origem do termo “carboidrato”: os componentes são carbono (“carbo”) e os Componentes da água (portanto,”hidrato”). Os hidratos de carbono são classificados em três subtipos: monossacáridos, dissacáridos e polissacáridos.monossacáridos monossacáridos

monossacáridos (mono – = “um”; saccar – = “doce”) são açúcares simples, dos quais a mais comum é a glicose. Em monossacarídeos, o número de carbonos geralmente varia de três a sete. A maioria dos nomes monossacáridos terminam com o sufixo-ose. Se o açúcar tem um grupo aldeído (o grupo funcional com a estrutura do tipo R-CHO), é conhecido como uma aldose, e se ele tem uma cetona grupo (o grupo funcional com a estrutura RC(=O)R’), é conhecido como um ketose. Dependendo do número de carbonos no açúcar, eles também podem ser conhecidos como trioses (três carbonos), pentoses (cinco carbonos), e hexoses (seis carbonos). Ver Figura 1 para uma ilustração dos monossacáridos.

as estruturas moleculares do gliceraldeído, uma aldose, e dihidroxiacetona, uma cetose, são mostradas. Ambos os açúcares têm uma espinha dorsal de três carbonos. O gliceraldeído tem um grupo carbonilo (C Double bonded to o) em uma extremidade da cadeia de carbono com grupos hidroxilo (OH) ligados aos outros carbonos. Dihidroxiacetona tem um grupo carbonila no meio da cadeia e grupos de álcool em cada extremidade. As estruturas moleculares de formas lineares de ribose, uma pentose, e glicose, uma hexose, também são mostradas. Tanto a ribose quanto a glicose são aldoses com um grupo carbonila no final da cadeia,e grupos hidroxila ligados aos outros carbonos.

Figura 1. Os monossacarídeos são classificados com base na posição do seu grupo carbonilo e no número de carbonos na coluna vertebral. Aldoses têm um grupo carbonila (indicado em verde) no final da cadeia de carbono, e cetoses têm um grupo carbonila no meio da cadeia de carbono. Trioses, pentoses e hexoses têm três, cinco e seis backbones de carbono, respectivamente.

a fórmula química para a glucose é C6H12O6. Em humanos, a glicose é uma importante fonte de energia. Durante a respiração celular, a energia é liberada da glicose, e essa energia é usada para ajudar a fazer trifosfato de adenosina (ATP). As plantas sintetizam glicose usando dióxido de carbono e água, e a glicose por sua vez é usada para as necessidades de energia para a planta. O excesso de glicose é muitas vezes armazenado como amido que é catabolizado (o colapso de moléculas maiores por células) por seres humanos e outros animais que se alimentam de plantas.Galactose (parte da lactose ou açúcar no leite) e frutose (parte da sacarose ou do açúcar dos frutos) são outros monossacáridos comuns. Embora a glicose, a galactose e a frutose tenham todas a mesma fórmula química (C6H12O6), diferem estruturalmente e quimicamente (e são conhecidos como isómeros) devido à diferente disposição de grupos funcionais em torno do carbono assimétrico; todos estes monossacáridos têm mais de um carbono assimétrico (Figura 2).

Practice

Figura 2. Glicose, galactose e frutose são todas hexoses. Eles são isômeros estruturais, o que significa que eles têm a mesma fórmula química (C6H12O6), mas um arranjo diferente de átomos.que tipo de açúcares são estes, aldose ou cetose?

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Glicose e galactose são aldoses. Frutose é uma cetose.os monossacáridos podem existir como uma cadeia linear ou como moléculas em forma de anel; em soluções aquosas são geralmente encontrados em formas anelar (Figura 3). A glicose em uma forma de anel pode ter duas disposições diferentes do grupo hidroxilo (-OH) em torno do carbono anomérico (carbono 1 que se torna assimétrico no processo de formação de anéis). Se o grupo hidroxila está abaixo do número de carbono 1 no açúcar, diz-se que está na posição Alfa (α), e se está acima do plano, diz-se que está na posição beta (β).

a conversão de glicose entre formas lineares e anulares é mostrada. O anel de glicose tem cinco carbonos e um oxigénio. Em glicose alfa, o primeiro grupo hidroxila é bloqueado em uma posição baixa, e em beta glicose, o anel é bloqueado em uma posição up. Apresentam-se também estruturas para as formas anelar da ribose e da frutose. Ambos os açúcares têm um anel com quatro carbonos e um oxigénio.

Figura 3. Cinco e seis monossacáridos de carbono existem em equilíbrio entre as formas linear e anel. Quando o anel se forma, a corrente lateral que se fecha é travada em uma posição α Ou β. Frutose e ribose também formam anéis, embora eles formam anéis de cinco membros, em oposição ao anel de seis membros da glicose.os dissacarídeos (di– = “dois”) formam-se quando dois monossacarídeos sofrem uma reacção de desidratação (também conhecida como síntese de desidratação). Durante este processo, o grupo hidroxilo de um monossacarídeo combina-se com o hidrogênio de outro monossacarídeo, liberando uma molécula de água e formando uma ligação covalente. Uma ligação covalente formada entre uma molécula de hidratos de carbono e outra molécula (neste caso, entre dois monossacáridos) é conhecida como uma ligação glicosídica (Figura 4). As ligações glicosídicas (também chamadas ligações glicosídicas) podem ser do tipo alfa ou beta.

A formação de sacarose a partir de glicose e frutose, é mostrado. Em sacarose, o carbono Número um do anel de glicose é ligado ao carbono número dois da frutose através de um oxigênio.

Figura 4. A sacarose é formada quando um monómero de glucose e um monómero de frutose são unidos numa reacção de desidratação para formar uma ligação glicosídica. No processo, uma molécula de água é perdida. Por convenção, os átomos de carbono em um monossacárido são numerados a partir do carbono terminal mais próximo do grupo carbonila. Em sacarose, forma-se uma ligação glicosídica entre o carbono 1 na glucose e o carbono 2 na frutose.os dissacáridos comuns incluem lactose, maltose e sacarose (Figura 5). A Lactose é um dissacárido constituído pelos monómeros glucose e galactose. É encontrada naturalmente no leite. Maltose, ou açúcar de malte, é um dissacárido formado por uma reação de desidratação entre duas moléculas de glicose. O dissacárido mais comum é a sacarose, ou açúcar de mesa, que é composto pelos monómeros glucose e frutose.

as estruturas químicas de maltose, lactose e sacarose são indicadas. Tanto a maltose como a lactose são produzidas a partir de dois monómeros de glicose Unidos em anel. Em maltose, o oxigénio na ligação glicosídica aponta para baixo. Na lactose, o oxigénio na ligação glicosídica aponta para cima. A sacarose é produzida a partir de monómeros de glucose e frutose. O oxigénio na ligação glicosídica aponta para baixo.

Figura 5. Os dissacáridos comuns incluem maltose (Açúcar de grão), lactose (açúcar de leite) e sacarose (açúcar de mesa).polissacáridos

polissacáridos

uma longa cadeia de monossacáridos ligados por ligações glicosídicas é conhecida como polissacáridos (poli– = “muitos”). A cadeia pode ser ramificada ou não, e pode conter diferentes tipos de monossacarídeos. O peso molecular pode ser de 100.000 daltons ou mais, dependendo do número de monômeros Unidos. Amido, glicogênio, celulose e quitina são exemplos primários de polissacáridos.o amido é a forma armazenada de açúcares nas plantas e é constituído por uma mistura de amilose e amilopectina (ambos os polímeros de glucose). As plantas são capazes de sintetizar glicose, e o excesso de glicose, além das necessidades imediatas de energia da planta, é armazenado como amido em diferentes partes de plantas, incluindo raízes e sementes. O amido nas sementes fornece alimento para o embrião, uma vez que ele germina e também pode atuar como uma fonte de alimento para os seres humanos e animais. O amido que é consumido pelos seres humanos é dividido por enzimas, tais como amilases salivares, em moléculas menores, tais como maltose e glicose. As células podem então absorver a glicose.o amido é constituído por monómeros de glucose ligados por ligações glicosídicas α 1-4 Ou α 1-6. Os números 1-4 e 1-6 referem-se ao número de carbono dos dois resíduos que se juntaram para formar a ligação. Tal como ilustrado na Figura 6, a amilose é amido formado por cadeias não ramificadas de monómeros de glucose (apenas ligações α 1-4), enquanto a amilopectina é um polissacárido ramificado (ligações α 1-6 nos pontos do ramo).

Figura 6. A amilose e a amilopectina são duas formas diferentes de amido. A amilose é composta por cadeias não ramificadas de monómeros de glucose ligados por ligações glicosídicas α 1,4. A amilopectina é composta por cadeias ramificadas de monómeros de glucose ligados por ligações glicosídicas α 1,4 e α 1,6. Devido à forma como as subunidades são unidas, as cadeias de glicose têm uma estrutura helicoidal. O glicogénio (não demonstrado) é similar em estrutura à amilopectina, mas mais ramificado.

glicogénio é a forma de armazenamento da glucose no ser humano e noutros vertebrados e é constituída por monómeros de glucose. O glicogénio é o equivalente animal do amido e é uma molécula altamente ramificada, normalmente armazenada no fígado e nas células musculares. Sempre que os níveis de glucose no sangue diminuem, o glicogénio é decomposto para libertar glucose num processo conhecido como glicogenólise.a celulose é o biopolímero natural mais abundante. A parede celular das plantas é feita principalmente de celulose, o que fornece suporte estrutural para a célula. Madeira e papel são principalmente de natureza celulósica. A celulose é constituída por monómeros de glucose ligados por ligações glicosídicas β 1-4 (Figura 7).

a estrutura química da celulose é mostrada. A celulose é constituída por cadeias não ramificadas de subunidades de glicose.

Figura 7. Na celulose, os monómeros de glucose estão ligados em cadeias não ramificadas por ligações glicosídicas β 1-4. Devido à forma como as subunidades de glicose são unidas, cada monômero de glicose é invertida em relação ao próximo, resultando em uma estrutura linear e fibrosa.

como ilustrado na Figura 7, qualquer outro monómero de glucose na celulose é capotado, e os monómeros são embalados firmemente como cadeias longas alargadas. Isso dá à celulose sua rigidez e alta resistência à tração—o que é tão importante para as células vegetais. Enquanto a ligação β 1-4 não pode ser quebrada por enzimas digestivas humanas, herbívoros como vacas, coalas, búfalos e cavalos são capazes, com a ajuda da flora especializada em seu estômago, de digerir material vegetal que é rico em celulose e usá-lo como fonte de alimento. Nestes animais, certas espécies de bactérias e protistas residem no rúmen (parte do sistema digestivo dos herbívoros) e secretam a enzima celulase. O apêndice dos animais herbívoros também contém bactérias que digerem celulose, dando-lhe um papel importante nos sistemas digestivos de ruminantes. Celulases podem decompor celulose em monômeros de glicose que podem ser usados como fonte de energia pelo animal. As térmitas também são capazes de decompor a celulose por causa da presença de outros organismos em seus corpos que secretam celulases.

Figura 8. Os insectos têm um exosqueleto exterior duro feito de quitina, um tipo de polissacarídeo. (crédito: Louise Docker)

hidratos de carbono servem várias funções em diferentes animais. Artrópodes (insetos, crustáceos e outros) têm um esqueleto externo, chamado exosqueleto, que protege suas partes internas do corpo (como visto na abelha Na Figura 8). Este exoesqueleto é feito da quitina macromolécula biológica, que é um nitrogénio contendo polissacarídeos. É feita de unidades repetitivas de N-acetil-β-d-glucosamina, um açúcar modificado. O Chitin é também um dos principais componentes das paredes celulares dos fungos; os fungos não são animais nem plantas e formam um reino próprio no domínio Eukarya.os carboidratos são um grupo de macromoléculas que são uma fonte vital de energia para a célula e fornecem suporte estrutural às células vegetais, fungos e todos os artrópodes que incluem lagostas, caranguejos, camarões, insetos e aranhas. Os carboidratos são classificados como monossacáridos, dissacáridos e polissacáridos dependendo do número de monômeros na molécula. Os monossacáridos estão ligados por ligações glicosídicas que se formam como resultado de reações de desidratação, formando dissacáridos e polissacáridos com a eliminação de uma molécula de água para cada ligação formada. A glicose, a galactose e a frutose são monossacáridos comuns, enquanto os dissacáridos comuns incluem lactose, maltose e sacarose. O amido e o glicogénio, exemplos de polissacáridos, são as formas de armazenagem da glucose em plantas e animais, respectivamente. As cadeias polissacáridas longas podem ser ramificadas ou não. A celulose é um exemplo de um polissacárido não-ramificado, enquanto a amilopectina, um componente do amido, é uma molécula altamente ramificada. O armazenamento de glicose, na forma de polímeros como o amido de glicogênio, torna-o um pouco menos acessível para o metabolismo; no entanto, isso impede que ele vaze para fora da célula ou criando uma pressão osmótica elevada que poderia causar excessiva absorção de água pela célula.

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