Mapa metabólico sobre a via intrínseca da cascata de coagulação

Hidratos de carbono – derivados de monossacarídeos

Os monossacarídeos são as unidades estruturais de todos os hidratos de carbono, são os seus blocos de construção (mais informações sobreesse assunto aqui). Globalmente obedecem à fórmula química CH2On, ou seja, existe a proporção de o equivalente a uma molécula de água (2 hidrogénios e 1 oxigénio) para cada carbono, sendo por isso que surgiu o nome hidratos de carbono. No entanto, existem também monosscarídeos que não obedecem a esta fórmula química, ou seja, são monossacarídeos que surgem por modificação (bio)química dos monossacarídeos originais. Essa modificação pode envolver a remoção de um ou mais átomos, ou a mudança/alteração de grupos funcionais. Estes é que são os chamados derivados de monossacarídeos, ou derivados de açúcar. Devido à sua elevada variabilidade, não há grandes generalizações que se possam fazer em relação aos derivados de monossacarídeos, pois as suas características físico-químicas dependem muito de qual a modificação química que lhes deu origem, mas o objetivo é sempre o mesmo: conferir propriedades novas a essas moléculas, propriedades que não poderiam existir se se tratassem de monossacarídeos “puros”.

Não pensem que estes derivados de monossacarídeos são moléculas muito raras, com funções específicas (apesar de alguns derem exatamente isso). O derivado mais “famoso/conhecido” é a desoxirribose. Esta molécula deriva da ribose, através da remoção de um átomo de oxigénio (daí o prefixo “desoxi”), sendo um elemento fundamental para o DNA, entrando na composição de cada desoxirribonucleótido. 

A fucose é também um derivado de monossacarídeo (neste caso da galactose) presente em glicoproteínas, sendo por isso importante para a composição e função de glicoproteínas e glicosaminoglicanos das células dos mamíferos, insetos e plantas. Quer a desoxirribose que a fucose pertence à família dos desoxiaçúcares.

A glucosamina e a galactosamina são aminoaçúcares (monossacarídeos com um grupo amina), muito importantes como blocos de construção de glicosaminoglicanos. Derivam da glucose e da galactose, respetivamente.

Estes grupos amina podem ainda sofrer modificações adicionais, originando, por exemplo, N-acetilglucosamina ou N-acetilgalactosamina.

Outra família importante de derivados de monossacarídeos são os derivados acídicos. Neste caso podemos ter dois tipos diferentes os ácidos –ónicos e os ácidos –urónicos. Os primeiros surgem quando o grupo carbonilo de um monossacarídeo é oxidado a grupo carboxílico. Se isso acontecer à glucose, por exemplo, obtém-se o ácido glucónico. Os segundos surgem quando é o último grupo hidroxilo da cadeia que sofre oxidação a grupo carboxílico. Por exemplo, se glucose sofrer este tipo de modificação, obtém-se o ácido glucorónico. Estes derivados de açúcar são importantes constituintes de glicosaminoglicanos, por exemplo.

Cartoon sobre a topoisomerase

Queratina

A queratina é uma proteína secundária, com forma tridimensional de α-hélice (α-queratina) ou de folhas-β-pregueadas (β-queratina) e constituída por cerca de 21 aminoácidos ligados entre si através de pontes de hidrogénio. O principal aminoácido que compõe a queratina é a cisteína que, por ser um aminoácido sulfurado, ou seja, que apresenta o elemento enxofre na sua estrutura, estabelece entre si um tipo de ligação covalente denominada ligação cisteídica, que se dá entre dois átomos de enxofre (S-S).A queratina é sintetizada em células diferenciadas - queratinócitos - do tecido epitelial  (pele) e invaginações da epiderme para a derme  (como os cabelos e unhas) de animais terrestres. Devido à sua estrutura tridimensional, esta proteína possui propriedades particulares como microfilamentos com resistência (relacionada com as ligações cisteídicas da cadeia), elasticidade e impermeabilidade à água.
Esta proteína forma uma camada que envolve as células da epiderme (camada mais externa da pele), de modo a evitar perdas desnecessárias de água e, também, proteger o organismo contra agressões externas, tais como choques mecânicos, radiação solar, ventos e chuvas. As células queratinizadas mesmo estando mortas conseguem desempenhar tais funções, porque primeiro detêm microrganismos que auxiliam na retenção de água, depois porque formam uma camada protetora, que evita agressões às células vivas.
Nos mamíferos, além da epiderme, a queratina também é encontrada nas unhas, cabelos, cascos, chifres e garras. Nas aves, as penas e os bicos são estruturas queratinizadas. As escamas dos répteis, as “barbas de baleia”, a carapaça dos cágados, os espinhos do porco-espinho e as barbatanas dos peixes também são ricos em queratina.
Esta proteína é muito usada pela indústria de cosméticos, como na composição de champos, condicionadores, cremes, vernizes, restauradores capilares, cremes alisantes e produtos de higiene pessoal. É muito utilizada em tratamentos capilares, por ser a principal substância que compõe os cabelos, estes que estão destinados à reposição da proteína perdida diariamente por meio de agressões físicas e químicas. A queratina também é utilizada no alongamento de cabelos, que transforma os fios de cabelo com os seus polímeros, tornando os cabelos mais fracos mas mais longos.

Texto escrito por:
Beatriz Gonçalves

Bernardo Machado

Lindoro Salgado

Mafalda Cunha Gomes

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Mapa metabólico sobre o catabolismo de vários aminoácidos

Aqui fica um mapa metabólico sobre o catabolismo da alanina, glicina, serina, cisteína, triptofano e treonina.

Ciclização dos monossacarídeos

Conforme referi num post anterior (podem consultá-lo aqui), os monossacarídeos são polihidroxialdeídos ou polihidroxicetonas, que existem sob duas formas (para monossacarídeos com mais do que 4 carbonos): forma aberta e forma cíclica. Ambas encontram-se em equilíbrio, sendo que a interconversão entre elas não requer a atuação de nenhuma enzima. Em solução os monossacarídeos tendem a estar predominantemente sob a forma cíclica (mas sempre em equilíbrio com a forma aberta), passando a apresentar-se sob a forma de dois isómeros, que, neste caso, se designam de anómeros (mais informação sobre este assunto mais à frente). Existem dois tipos de estruturas cíclicas que podem ser formadas: uma estrutura pentagonal que, devido à semelhança com o composto químico furano faz com que os monossacarídeos sejam classificados como furanoses; uma estrutura hexagonal que, devido a ser parecida com o pirano, faz com que os monossacarídeos sejam classificados de piranoses.

Hoje decidi escrever sobre o processo de ciclização dos monossacarídeos. Trata-se de uma reação química intracelular, ou seja, que ocorre dentro da própria molécula, e requer dois intervenientes diferentes, o grupo carbonilo (que pode ser aldeído ou cetona) e um grupo hidroxilo. Na realidade o que vai acontecer é que esse grupo hidroxilo vai reagir com o grupo carbonilo, formando uma ligação “éter”. Na realidade não é um grupo éter que se forma (e por isso eu usei as aspas), pois um dos carbonos desse suposto grupo éter tem também um grupo hidroxilo. O nome correto depende de qual foi o monossacarídeo que sofreu ciclização. Se foi uma aldose (monossacarídeo no qual o grupo carbonilo é um grupo aldeído), então o novo grupo funcional designa-se de hemiacetal. 

Se foi uma cetose, então designa-se de hemicetal. 

Ou seja, a diferença entre ambos está no facto de o grupo hemiacetal se encontrar na extremidade da molécula, enquanto que o hemicetal se encontra numa posição interna. Em ambos os casos, estamos a falar num carbono que está ligado a um grupo –OH e simultaneamente a um grupo –O-R.

Uma vez que os hidratos de carbono, para serem redutores, devem possuir pelo menos um grupo carbonilo, e que, na forma cíclica, o grupo carbonilo deixa de existir, pode-se dizer que os hidratos de carbono só são redutores na forma aberta.

O carbono que apresentava o grupo carbonilo na forma aberta, e que, consequentemente, não era quiral (pois o grupo carbonilo tem uma ligação dupla entre o carbono e o oxigénio), passa a ser quiral, o que significa que, na forma cíclica, os monossacarídeos apresentam mais carbonos quirais e, por isso, mais estereoisómeros. Esse carbono que passou a ser quiral designa-se de carbono anomérico e os isómeros que diferem entre si apenas na configuração do carbono anomérico chama-se anómeros. Os anómeros são classificados com as letras alfa e beta, e é por isso que muitas vezes se vê esta letra associada ao nome do monossacarídeo. 

Também é por isso que nos referimos às ligações glicosídicas como sendo do tipo alfa ou beta, mas vou deixar esse assunto para um post futuro…

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Cartoon - Metabolismo ósseo

Obrigado pela sugestão Ferraz! :)
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