Cartoon sobre hidratos de carbono complexos

Obrigado pela sugestão Francisca Santana! :)
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Cartoon sobre enzimas

Amido

O amido, também conhecido como amilo, é um glícido constituído por um único tipo de monossacarídeo, a glucose, sendo um homopolissacarídeo. Para se formar este polímero natural é necessário que a glucose se ligue entre si por ligações glicosídicas. É considerado   um polissacarídeo pouco solúvel e de elevado peso molecular, que não só serve como reservatório energético das plantas como também é o mais comum carbohidrato na alimentação humana, sendo encontrado em grandes quantidades em alimentos como a batata e o arroz. A nível da sua composição e estrutura, o amido é formado por várias sequências de apenas dois poliósidos: a α-amilose e a amilopectina, que são polímeros de glicose formados através de um processo de síntese por desidratação. 

A α-amilose é uma molécula linear formada por resíduos de glucose, que dão origem a um polímero de 250 a 300 resíduos de D-glicopiranose, ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, que conferem à molécula uma estrutura helicoidal. No entanto, a amilopectina é uma macromolécula, menos hidrossolúvel que a α-amilose, constituída por cerca de 1400 resíduos de α-glicose ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, ocorrendo também ligações α-1,6, responsáveis pela sua ramificação, em intervalos mais ou menos regulares (24 a 30 resíduos). A amilopectina constitui, aproximadamente, 80% dos polissacarídeos do grão de amido. A síntese de amido é realizada nos cloroplastos, auxiliada pelas enzimas amido sintetase, destacando-se a ADP-G, que tem como função a polimerização da glicose, ou seja, catalisa a incorporação da mesma no polímero. A digestão do amido, que acontece tanto no ser humano como nas plantas, tem como objetivo simplificar a estrutura do mesmo para este ser absorvido e alimentar as células. Ocorre através de reações de hidrólise em carbohidratos menores. Essa hidrólise é efetuada pelas enzimas amilases que existem na saliva e suco pancreático do Homem. Dentro destas enzimas, destacam-se a α-amilase, que rompe as ligações glicosídicas α-1,4 da amilose, ação da qual resultam a glucose e maltose, e a β-amilase, que rompe as ligações α-1,4 dos polissacarídeos promovidas pela hidrólise da amilopectina, de onde resulta apenas maltose. O amido pode ser identificado através de vários processos, de entre os quais se destaca a identificação pelo lugol (solução de iodo), empregue, por exemplo, para detetar a atividade extracelular de amilases. O amilo apresenta várias aplicações comerciais. Na indústria alimentar, devido ao seu baixo custo, é utilizado para alterar ou controlar diversas características alimentares, como por exemplo, a textura, podendo ainda ser usado para auxiliar no processamento de embalagens. Para além disso, este pode ser usado no tratamento da varicela, no fabrico de xaropes e de álcool etílico, sendo também um dos compostos mais importantes para a produção do bioplástico.

Texto escrito por:
Andreia Luís
Antónia Franco
Joana Silva
Laura Ferreira
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Mapa sobre as proteínas de superfície nos linfócitos B

Hidratos de carbono - oligossacarídeos

Os oligossacarídeos são hidratos de carbono formados por mais do que 1 resíduo de monossacarídeo. 

O prefixo “oligo significa alguns, por isso o correto é dizer que são hidratos de carbono formados por alguns resíduos de monossacarídeos. Como o conceito de “alguns” é muito subjetivo, normalmente estabelece-se que um oligossacarídeo contém um número de resíduos de monossacarídeo compreendido entre 2 e 10. 

Ou seja, os dissacarídeos são uma subclasse de oligossacarídeos.
Num oligossacarídeo todos os resíduos de monossacarídeos encontram-se ligados uns aos outros através de ligações glicosídicas. Como é óbvio, o número de carbonos anoméricos é igual ao número de resíduos de monossacarídeos que compõem o oligossacarídeo. Sendo assim, como é que se determina se um oligossacarídeo apresenta propriedades redutoras? (se quiseres podes ler mais sobre açúcares redutores aqui) Se n for o número de resíduos de monossacarídeo que compõem o oligossacarídeo, significa que essa molécula vai conter n-1 ligações glicosídicas, ou seja, pelo menos n-1 carbonos anoméricos envolvidos em ligações e, portanto, n-1 carbonos anoméricos não redutores. Sendo assim, o truque é procurar se nalgumas das extremidades do oligossacarídeo existe 1 carbono anomérico livre (não envolvido em ligações glicosídicas). Se isso acontecer, significa que o oligossacarídeo é redutor.
Os oligossacarídeos podem ser formados apenas por resíduos de monossacarídeos simples, ou seja, não modificados quimicamente, ou então podem ser formados por derivados de monossacarídeos. Em qualquer um dos casos, uma vez que são moléculas ainda relativamente pequenas e cheias de grupos funcionais polares, os oligossacarídeos tendem a ser muito solúveis em água. Os mais conhecidos são os dissacarídeos sacarose e lactose, bem como as maltodextrinas.
A maior parte dos oligossacarídeos têm um sabor doce, apesar de que, à medida que o número de resíduos de monossacarídeos aumenta, a tendência seja para perder esse sabor doce. De igual forma, à medida que a complexidade do oligossacarídeo aumenta, mais lenta é a sua digestão e, consequentemente, mais lento é o aparecimento dos correspondentes monossacarídeos na corrente sanguínea.

Cartoon sobre iões

Celulose

A celulose é um homopolissacarídeo constituído por resíduos de D-glucose ligados por ligações glicosídicas β(1   4) (que se encontram evidenciadas na figura) com configuração linear. A celulose é então composta por unidades repetidas de monómeros de glucose. As suas ligações e a estrutura estabilizada por ligações de hidrogénio intermoleculares e intramoleculares permitem que as unidades de glucose se disponham lado a lado formando fibras com elevada resistência mecânica, conferindo à celulose a sua elevada força de tensão. É o principal componente estrutural da parede celular das plantas, cerca de 33% da massa das plantas é celulose. Embora a celulose seja normalmente associada só a plantas, existem também bactérias capazes de produzir celulose. A maioria dos animais não consegue digerir a celulose, já que não possui nenhuma enzima capaz de clivar as ligações β(1   4). A celulase refere-se a um grupo de enzimas que atua sobre celulose, decompondo-a. A celulase converte a celulose, que é um polissacárido complexo, em açúcares simples como a glucose. As celulases são produzidas por diversos organismos desde bactérias, fungos até às próprias plantas. Os seres humanos não produzem celulase e por esta razão, a celulose passa pelo sistema digestivo sem ser digerida nem absorvida, no entanto existem animais como vacas e térmitas que possuem no seu trato digestivo bactérias simbiontes capazes de digerir celulose.
Obtenção e aplicações
Industrialmente, a celulose é extraída da madeira de árvores como o pinho e o abeto ou de plantas herbáceas com grande quantidade de celulose no talo, como a cana-de-açúcar, diversas gramíneas e juncos. O algodão puro é formado em 99,8% de celulose.  Para se obter a celulose, a matéria-prima deve ser limpa e descascada e depois submetida a trituração mecânica. O material triturado é tratado com barrela quente, ou com bissulfito de cálcio ou sulfato de sódio, para dissolver a lignina - substância que une as fibras da celulose.  Posteriormente, o produto é lavado, depurado e embranquecido. Utiliza-se a celulose na indústria de papel e na extração de fibras artificiais como a seda artificial. O rayon é uma fibra manufaturada a partir da celulose. O processo industrial de síntese de rayon normalmente utilizado é o método de viscose e é um processo algo complexo. As fibras de rayon apresentam características interessantes: são altamente absorventes, fáceis de tingir, macias e confortáveis. A partir da celulose fabricam-se também vernizes, explosivos e o celulóide que serve de suporte a filmes fotográficos e cinematográficos.

Texto escrito por:
Alberto Palhau
António Silva
Maria Prieto
Laura Mendes
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Mapa metabólico sobre canais iónicos nas células endoteliais

Açúcar redutor

Todos os monossacarídeos apresentam na sua composição um grupo carbonilo, sendo que, se forem oligossacarídeos ou polissacarídeos, apresentam um número de grupos carbonilo igual ao número de monossacarídeos que possuem na sua composição. Além do grupo carbonilo, todos eles apresentam também grupos hidroxilo, mas é sobre os grupos carbonilo que eu vou falar hoje.

Conforme referi anteriormente (neste post), os monossacarídeos têm tendência a ciclizar, quando colocados em solução. Quando ocorre o processo de ciclização, o grupo carbonilo deixa de existir, pois o carbono desse grupo funcional transforma-se no carbono anomérico, que é um carbono quiral, ou seja, apresenta quatro ligações covalentes simples. No entanto, como a ciclização é um processo reversível, os monossacarídeos quando estão na forma cíclica encontram-se em equilíbrio com a sua forma aberta, ou seja, encontram-se em equilíbrio com a forma que possui o grupo carbonilo. Mas então o que é que esse grupo carbonilo tem de especial? Basicamente ele confere propriedades redutoras ao monossacarídeo. Portanto, um açúcar redutor é um açúcar que apresenta pelo menos um grupo carbonilo e, por isso, consegue reduzir iões Cu2+ (ou Fe3+ ou Ag+) em solução alcalina. 

Se isso acontecer, o grupo carbonilo é oxidado a um grupo carboxílico, e forma-se um precipitado de CuO. Esta reação é muito utilizada do ponto de vista laboratorial para detetar a presença de monossacarídeos ou dissacarídeos em solução, através do teste do licor de Fehling, ou do teste de Benedict, por exemplo. Portanto, para um açúcar ser redutor, tem que estar na forma aberta.

Uma vez que todos os monossacarídeos se encontram em equilíbrio com a sua forma aberta, podemos então afirmar que todos eles são redutores. Quando se fala em oligossacarídeos ou polissacarídeos, já não é possível fazer generalizações. E o motivo é muito simples… pelo menos alguns dos carbonos anoméricos dos monossacarídeos constituintes passam a estar envolvidos em ligações glicosídicas. Se isso acontecer, os monossacarídeos que possuem esses carbonos anoméricos deixam de estar em equilíbrio com a sua forma aberta e, por isso, perdem as suas propriedades redutoras. Dito de uma forma mais simples, de uma maneira geral, todos os hidratos de carbono que apresentam carbonos anoméricos livres, ou seja, não envolvidos em ligações glicosídicas, têm propriedades redutoras. Por isso é que se diz que todos os monossacarídeos são açúcares redutores, pois não possuem ligações glicosídicas! Quando se fala em oligossacarídeos grandes, ou em polissacarídeos, é frequente substituir-se a expressão “açúcar redutor” por “extremidade redutora”.

De todos os hidratos de carbono mais comuns, apenas um deles é não redutor: a sacarose. Esse dissacarídeo apresenta uma única ligação glicosídica, entre uma glucose e uma frutose. No entanto, esta ligação glicosídica envolve os carbonos anoméricos de ambos os monossacarídeos, ou seja, a frutose não tem nenhum carbono anomérico livre, e, por isso, perde as suas propriedades redutoras.

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Cartoon sobre a música da vida

Ubiquitina

A ubiquitina é uma proteína dos seres vivos eucariotas que possui 76 resíduos de aminoácidos e uma massa molecular de 8,5KDa, estando envolvida em diversos mecanismos celulares, tais como: regulação da progressão do ciclo celular, reparação do DNA, embriogénese, regulação da transcrição, indução da resposta inflamatória, apresentação do antigénio e apoptose. A sua primordial função está relacionada com a degradação de substratos proteicos marcados por poliubiquitinação mediada por um complexo proteico constituído por proteases, o proteossoma 26S. Neste complexo, as proteínas são separadas da ubiquitina e são degradadas por ataques nucleofílicos, dando origem a pequenos péptidos. A ativação da ubiquitina está diretamente relacionada com a enzima E1. O resíduo C-
-terminal da ubiquitina liga-se covalentemente a um resíduo de sulfidril-cisteína da enzima E1 ficando a molécula ativada. A ativação ocorre na presença de Mg2+ e com o consumo de 1 ATP, libertando AMP e pirofosfato. O processo de ativação está incluído numa sequência – ativação, conjugação e ligação. Inicialmente, a enzima E1 ativa a ubiquitina formando um grupo tioéster. Quando esta se encontra ativada, a enzima E2 realiza o transporte até ao substrato a ser utilizado e a enzima E3 (ligase) transfere a ubiquitina ativada. As enzimas envolvidas são codificadas por uma super família de genes, sendo que a enzima E1 é comum à maioria dos organismos eucariotas.
A monoubiquitinização, durante a endocitose, serve como sinal para regular a internalização das proteínas na membrana plasmática. Há também a ubiquitinação das histonas, que influencia modificações da cromatina. A poliubiquitinação marca as proteínas que devem ser degradadas no proteossoma. A regulação do ciclo celular é feita pelas cinases e a atividade destas depende das ciclinas (subunidades reguladoras) e de subunidades inibitórias e o sistema ubiquitina/proteassoma regula a degradação dessas mesmas subunidades: a SCF é responsável pela ubiquinação e proteólise das inibitórias enquanto que o complexo ACP degrada as ciclinas e promove a anafase.
A proteína p53 é uma proteína importante para o controlo do ciclo celular. Caso ocorram danos no DNA, esta proteína bloqueia a progressão do ciclo e ativa as proteínas que o reparam e, na situação de impossibilidade de reparação, ativa a apoptose celular. A p53 é degradada através do proteossoma, sofrendo poliubquitinação. No entanto, a sua degradação pode ser acelerada na presença da oncoproteína do vírus do papiloma humano (HPV), comprometendo sua função anti-cancerígena. Assim, a ubiquitinação das proteínas é importante na regulação de mecanismos celulares. Conclui-se que a ubiquitina está envolvida em muitos processos celulares, muitos ainda não esclarecidos ou totalmente identificados. Para além do seu envolvimento na degradação de proteínas ou na regulação, também é de notar o recrutamento desta proteína por proteínas virais nas suas estratégias de sobrevivência no que diz respeito a células infectadas. Têm sido identificadas várias doenças genéticas, as quais apresentam disfunções no mecanismo de ubiquitinação, nomeadamente, mutações na enzima E3.

Texto escrito por:
Ana Rita Oliveira
Celina Pereira
Luís Almeida
Margarida Antelo
Raquel Azevedo

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Mapa metabólico sobre o funcionamento dos recetores acoplados a proteínas G

Ligação glicosídica

A ligação glicosídica é uma ligação covalente que, por definição, envolve o carbono anomérico de um monossacarídeo. Ao contrário do que muita gente pensa, a ligação glicosídica não tem que ser obrigatoriamente entre dois monossacarídeos, basta pensar no que acontece nos nucleótidos, por exemplo, onde a ribose estabelece uma ligação glicosídica com a base azotada. Claro que também pode envolver dois monossacarídeos, como é o caso das ligações existentes nos oligossacarídeos ou polissacarídeos, mas não é obrigatório que isso aconteça.

Quando se estabelece uma ligação glicosídica, é libertada uma molécula de água, sendo, por isso, uma reação de condensação. O átomo de oxigénio e um hidrogénio são libertados do carbono anomérico, enquanto que o segundo átomo de hidrogénio é libertado pelo átomo ao qual o carbono anomérico se vai ligar. 

Uma vez que o monossacarídeo envolvido na ligação glicosídica (ou os monossacarídeos, se for esse o caso) perde átomos em relação à sua composição original, passa a designar-se “de resíduo” de monosscarídeo. Por isso é que muitas vezes se ouve dizer, por exemplo, que a sacarose é composta por um resíduo de glucose e um resíduo de frutose…

Consoante o tipo de átomo ao qual se liga o carbono anomérico, a ligação glicosídica recebe um nome diferente. Sendo assim, existem dois tipos de ligações glicosídicas, as do tipo O e as do tipo N. Ou seja, no caso das ligações O-glicosídicas, o carbono anomérico está ligado a um átomo de oxigénio, enquanto que nas N-glicosídicas, está ligado a um átomo de azoto. 

Além desta designação, também é vulgar as ligações glicosídicas serem chamadas de alfa ou beta. Essa nomenclatura depende da configuração do carbono anomérico envolvido na ligação glicosídica (mais informações sobre esse assunto aqui). Ou seja, se o carbono anoméico estiver na configuração alfa, a ligação é do tipo alfa, se estiver na configuração beta, a ligação é do tipo beta.

Por último, gostaria de destacar que quando um monossacarídeo estabelece uma ligação glicosídica, deixa de ser um açúcar redutor, pois deixa de ter o seu carbono anomérico livre (em breve irei colocar um post aqui no blog sobre esse assunto). 

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Cartoon sobre respiração anaeróbica

Termogenina

A termogenina (UCP1) foi a primeira proteína desacopladora a ser descoberta, no ano 1978. É uma proteína transmembranar presente na membrana interna das mitocôndrias.                    

Os desacopladores são substâncias que provocam a separação funcional entre a oxidação do NADH ou FADH2 e a fosforilação do ADP a ATP. No que concerne à sua função, é de salientar que as proteínas desacopladoras, neste caso a termogenina, fornecem uma via alternativa para os protões (H+) passarem do espaço intermembranar da mitocôndria para a matriz mitocondrial sem se relacionarem com a enzima ATP sintase (complexo F0F1). A energia do gradiente eletroquímico gerado não é direcionada para a síntese de ATP, mas sim para a produção de calor. Existem várias vias metabólicas que utilizam vários substratos (glucose e ácidos gordos) para reduzir transportadores de protões como o NAD+ e o FAD+, que após receberem estes protões, passam a ser denominados de NADH E FADH2, respetivamente. São exemplos destas vias a glicólise, ciclo de Krebs, e oxidação de ácidos gordos. Seguidamente, estes transportadores de protões serão o substrato da cadeia respiratória, onde através da sua oxidação há a produção de energia química sobre a forma de ATP (Adenosina Trifosfato). Este processo ocorre na matriz mitocondrial e consiste na transferência de protões ao longo de uma cadeia de transportadores que é constituída por 4 complexos. Estes protões atravessam a membrana interna de acordo com o gradiente de concentração através de proteínas transmembranares, passando para o espaço intermembranar; de seguida os protões vão retornar à matriz mitocondrial com o recurso a ATP-sintases que utilizam a energia deste transporte para sintetizar ATP a partir de ADP e Pi. O aceitador final dos protões depende de organismo para organismo, sendo que no caso dos seres aeróbios é o O2.                                                            

O tecido adiposo é classificado em dois tipos que apresentam distribuição, fisiologia, estrutura e patologia diferentes. Um deles é o tecido adiposo comum, amarelo ou unilocular (gordura branca), que quando as células estão completamente desenvolvidas, apresentam uma única gotícula de gordura que ocupa quase todo o citoplasma. O outro tipo é o tecido adiposo multilocular, também conhecido como gordura castanha, que apresenta adipócitos com numerosas gotículas lipídicas e muitas mitocôndrias, que lhe conferem a cor castanha.                   

Nos seres humanos, a gordura castanha só apresenta quantidades significativas nos recém-nascidos, com função auxiliar na termorregulação. Ao ser estimulado pela libertação da noradrenalina nas terminações nervosas abundantes em torno das suas células, o tecido adiposo multilocular acelera a lipólise e a oxidação de ácidos gordos. O calor produzido vai aquecer o sangue contido nos capilares do tecido multilocular e é distribuído pelo corpo, aquecendo os diversos órgãos. A atividade desta proteína é também estimulada em muitos animais aquando da sua hibernação.                                      A produção de termogenina é frequentemente estimulada quando consumimos uma refeição hipercalórica, sendo uma forma de gastar energia em excesso de modo a manter o balanço energético (e assim o peso corporal).

Texto escrito por:
Ângela Barbosa

Carla Rocha

Diogo Dinis

Diogo Assis

Marco Ferreira 

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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.