Home >Documents >Monozaharidele ţ ş ă ţ ă ş ţ ş ă ţ și carbonilice ă ţ ş ţ ... · ului, ATP-ului...

Monozaharidele ţ ş ă ţ ă ş ţ ş ă ţ și carbonilice ă ţ ş ţ ... · ului, ATP-ului...

Date post:27-Oct-2019
Category:
View:5 times
Download:0 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • Biochimie - Curs 3- 2019

    Monozaharidele

    Carbohidraţii sunt:

    surse de energie sau intermediari metabolici;

    componenţi ai acizilor nucleici (ADN-ului sau ARN-ului) sau a substanţelor care permit diferenţierea între grupele de sânge;

    compuşi care rezultă în procesul de fotosinteză (sub forma de celuloză);

    elemente structurale ale peretelui celular al plantelor sau componente ale pielii, ţesutului conjunctiv, tendoanelor, cartilajelor sau oaselor;

    participă la recunoaşterea şi adeziunea/interacţiunea dintre celule;

    unii derivaţi ai carbohidraţilor pot fi folosiţi drept antibiotice (streptomicina, eritromicina, carbomicina);

    pot fi legaţi de unele proteine şi lipide - au rolul de semnal, fapt care determină localizarea intracelulară sau traseul metabolic al acestor molecule;

    unele glicoproteine au rol de protecţie a organismului la temperaturi joase. Monozaharidele sunt aldehide sau cetone care au în componenţă grupări

    hidroxilice și carbonilice. Formula lor generală este (CH2O)n (aldohexoza D-glucoza are

    formula generală (CH2O)6). Carbohidraţii au în componenţă molecule (monozaharide)

    care conţin între 3 şi 9 atomi de carbon. Cele mai frecvente hexoze sunt glucoza şi

    fructoza. Majoritatea carbohidraţilor din alimente sunt convertiţi în glucoză în cursul

    digestiei. Glucoza este utilizată de organism pentru biosinteza altor monozaharide sau

    polizaharide (glicogenul – polizaharid de rezervă care este stocat în ficat sau muşchi – are

    în componenţă unităţi de glucoză). Glucoza poate fi un precursor al biosintezei

    aminoacizilor sau a altor componente necesare organismului. Fructoza este întâlnită în

    componenţa fructelor sau mierii şi poate fi folosită drept conservant.

    Clasificare În funcţie de numărul atomilor de carbon monozaharidele pot fi

    clasificate astfel: trioze, tetroze, hexoze etc. În funcţie de natura grupei carbonil care

    apare în structura carbohidraţilor aceştia pot fi clasificaţi în aldehide şi cetone.

    Aldozele şi cetozele

    Triozele sunt monozaharidele cele mai simple. Există 2 trioze: glicerinaldehida

    este primul membru din clasa aldozelor şi dihidroxi-acetona, cel mai simplu membru din

    clasa cetozelor. De remarcat faptul că gliceraldehida şi dihidroxicetona au aceeaşi

    compoziţie atomică. Cei doi compuşi sunt tautomeri ce pot fi convertiţi unul în celălalt

    prin intermediul unui endiol (Figura 1). Acelaşi tip de tautomerie poate avea loc şi la

    monozaharidele care posedă un lanţ hidrocarbonat mai lung.

    Figura 1. Interconversia aldozelor în cetoze via un intermediar instabil

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    Figura 2. Stereoizomeri ai aldehidei glicerice

    Enantiomeria monozaharidelor

    Una din caracteristicile principale ale structurii monozaharidelor poate fi

    observată la examinarea structurii gliceraldehidei. Cel de-al doilea atom de carbon are

    grefaţi patru substituienti diferiţi, deci este un atom de carbon chiral, asemeni atomilor

    de carbon din pozitia a majorităţii aminoacizilor. Din acest motiv, gliceraldehida are

    doi stereoizomeri, numiţi şi enantiomeri, ale căror structuri nu se suprapun şi nu

    constituie imaginea celeilalte în oglindă.

    Una dintre cele mai utilizate forme de

    reprezentare ale enantiomerilor este aceea în care se

    folosesc formulele de reprezentare Fischer.

    Structurile de proiecţie Fischer ale gliceraldehidei

    sunt reprezentate în acelaşi plan. Rosanoff, în 1906,

    a propus cele două tipuri de enantiomeri ai

    gliceraldehidei drept referinţă. Ceilalţi enantiomeri

    ai monozaharidelor superioare au fost denumiţi

    prin analogie cu gliceraldehida (Figura 2)

    ultimul atom de carbon asimetric dictează tipul de stereoizomer – D dacă gruparea –OH

    este în partea dreaptă a atomului de C asimetric sau L dacă gruparea –OH este în partea

    stângă a atomului de C asimetric).

    La reprezentarea structurilor de proiecţie Fischer se folosesc următoarele reguli:

    - lanţul de atomi de carbon este poziţionat vertical, cu gruparea carbonil în partea de sus, iar ultimul atom de carbon din lanţ, situat la distanţa cea mai mare de grupa

    carbonil, la partea inferioară;

    - toate liniile verticale reprezintă legături C-C din lanţul hidrocarbonat sunt situate sub un plan imaginar în timp ce liniile orizontale reprezintă legăturile situate deasupra

    planului imaginar;

    - numerotarea atomilor de carbon din monozaharide porneşte de la grupa carbonilică (în aldoze) sau de la atomul de carbon din vecinatatea grupei carbonilice (în cetoze).

    Ca şi în cazul aminoacizilor, una din formele enantiomere ale monozaharidelor

    predomină în organismele vii. Dacă în proteine forma enantiomeră cel mai des intâlnită

    este aceea a L-aminoacizilor, în carbohidraţi subunităţile sunt preponderent sub formă de

    D-mono-zaharide. Există însă şi situaţii în care L-monozaharidele apar în diverse

    macromolecule (L-arabinoza intră în componenţa peretelui plantelor, L-galactoza în

    componenţa agarului).

    Diastereoizomeri ai monozaharidelor

    Monozaharidele care au în componenţă mai mult de 3 atomi de carbon pot avea

    mai mult de un atom de carbon asimetric, fapt care conduce la apariţia a două tipuri de

    stereoizomeri. Tetrozele sunt monozaharide cu formula (CH2O)4. Aldotetroza are 4

    stereoizomeri datorită existenţei celor 2 atomi de carbon asimetrici (Figura 3).

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    Figura 3. Stereoizomeri ai aldotetrozei

    Treoza şi eritroza sunt două aldotetroze la care gruparea hidroxil de la atomul de

    carbon 2 are orientare diferită. Acest timp de stereoizomeri nu sunt unul faţă de celalalt

    imaginea în oglindă şi de aceea poartă numele de diastereizomeri. Fiecare din aceste

    monozaharide are un enantiomer (D sau L – în funcţie de poziţia grupării hidroxilice de

    la ultimul atom de carbon asimetric), molecule care la rândul lor sunt şi diastereoizomeri.

    D-eritroza se găsește în sânge și țesuturile cartilaginoase. În celulă este localizată

    la nivelul citoplasmei. D-4-eritroz-fosfatul este un derivat fosforilat al D-triozei și

    constituie un intermediar important în calea metabolică a pentozelor. De asemenea, poate

    fi utilizat la biosinteza aminoacizilor aromatici sau a serinei și joacă un rol important în

    metabolismul vitaminei B6.

    Cetoza cu 4 atomi de carbon, eritruloza, are numai o singură pereche de

    enantiomeri, deoarece această monozaharidă posedă numai un atom de carbon asimetric.

    În cele mai multe cazuri, denumirea cetozei se face plecând de la numele aldozei care are

    acelaşi număr de atomi de carbon, la care se adaugă sufixul ul înaintea sufixului oza.

    Aceste monozaharide (de exemplu: eritroza şi eritruloza) sunt forme tautomere.

    Conversia aldozelor în cetoze este o modalitate de transformare a unui diastereoizomer în

    altul prin intermediul cetozelor.

    Diastereoizomerii pentozelor

    Prin adăugarea unui nou atom de carbon la structura tetrozelor se obţin pentozele.

    Aceste monozaharide (aldopentozele) au 3 atomi de carbon asimetrici, şi din acest motiv

    această subclasă are 8 stereoizomeri (4 perechi de enantiomeri). D-aldopentozele au

    conformaţia D la atomul de carbon din poziţia 4, respectiv conformaţiile D sau L la

    atomii de carbon 2 şi 3.

    Xiloza este o aldopentoză care se găsește în embrionii plantelor și în polizaharidul

    xilan (asociat de obicei cu celuloza). Se consideră faptul că xiloza este unul dintre cele

    opt zaharuri esențiale pentru nutriția umană.

    Riboza este o aldopentoză care poate fi sintetizată la nivelul țesuturilor din alte

    monozaharide (glucoza). Este un compus esențial care se regăsește în structura ARN-

    ului, ATP-ului (sursă primară de energie la nivelul mușchilor), ADP-ului sau AMP-ului.

    Drojdia de bere care are o concentrație mare de ARN este o sursă bogată în riboză. S-a

    demonstrat faptul că prin suplimentarea cu riboză, după un exercițiu intens, se poate mări

    rata resintezei ATP-ului. Utilizarea ribozei la persoanele cu boală coronariană severă a

    determinat o toleranță mai mare a acestor pacienți la efort fizic.

    Cetopentozele au numai doi atomi de carbon asimetrici şi drept urmare posedă 4

    stereoizomeri. Diastereoizomerii D sunt D-ribuloza şi D-xiluloza. În mamifere D-xiluloza

    este convertită îm xilitol (eritrocitele umane) sau constituie un precursor pentru un pentiol

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    Figura 4. Structura unor aldohexoze

    (D-arabitol). D-Ribuloza este un intermediar esențial al D-arabitolului în fungi. În formă

    bifosforilată (1,5) poate prelua CO2 în cadrul fotosintezei.

    Diastereoizomerii

    hexozelor

    Monozaharidele care conţin

    6 atomi de carbon se numesc

    hexoze. D-glucoza, D-manoza, D-

    galactoza şi D-xiloza (constituent

    al polizaharurilor din lemn) sunt

    cele frecvent mai întâlnite

    monozaharide din cele 16

    aldohexoze (Figura 4).

    Unele proteine intracelulare

    (lectinele, chaperonii etc) recunosc

    unele oligozaharuri pe bază de manoză. L-Fucoza este un zahar care poate fi obținut din

    D-manoză în celulele procariote sau eucariote.

    D-galactoza este o aldohexoză care apare în mod natural în forma D în lactoză,

    cerebrozide, gangliozide și mucoproteine. D-galactoza este un metabolit care furnizează

    energie și, de asemenea, un substrat de bază necesar pentru biosinteza unor

    macromolecule din organism.

    Riboza, fructoza şi glucoza (pentozele şi hexozele) formează semiacetali ciclici

    care posedă şase (piranoze) sau cinci (furanoze) atomi într-un heterociclu (ciclu de atomi

    care conţine pe lângă atomi de carbon şi alţi atomi – N, O, S). Un centru suplimentar

    asimetric este creat după ciclizare. Pentru conversia unei structuri de proiecţie Fisher într-

    una ciclică se aplică următoarele criterii:

    - toate grupările –OH din dreapta catenei de atomi de carbon sunt plasate sub planul ciclului din reprezentarea Haworth iar cele aflate în stânga vor fi poziţionate deasupra

    planului;

    Figura 5. Modalitate de conversia a unei structuri de proiecţie Fisher într-una ciclică

    - în D-aldoze, gruparea –CH2OH se poziţionează deasupra planului ciclului din formula Haworth; în L-aldoze, această grupare se plasează în partea de jos a planului;

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    (ARN) (ADN)

    - În cazul anomerului al D-glucozei gruparea –OH este situată în partea de jos a

    ciclului piranozic (la atomul de carbon 1, Figura 5, dreapta). În cazul anomerului

    gruparea –OH este situată deasupra planului. În cazul -L-monozaharidelor gruparea

    –OH este situată deasupra planului.

    - În cazul cetozelor atomul de carbon anomeric este cel de-al doilea din reprezentarea Fischer.

    Figura 6. Formele anomere ale D-glucopiranozei

    În cazul glucozei sunt predominante două structuri ciclice (anomeri, Figura 6): -

    D-glucopiranoza (o treime), -D-glucopiranoza (două treimi). Aceste structuri ciclice

    sunt predominante comparativ cu forma aciclică (

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    Glucoza este un substrat universal energetic. Prin oxidarea unui gram de glucoză

    se eliberează o cantitate de energie de 17 KJ (aproximativ 4 Kcal). Celulele eucariote

    sunt capabile să producă/preia energie din glucoză chiar și în condiții anaerobe. Există

    populații de celule dependente de glucoză: eritrocitele, celule ale sistemului nervos

    central etc. Reacția complexului piruvat dehidrogenazei este ireversibilă (nu este posibilă

    sintetiza glucozei din acizi grași). Din contră, celula este capabilă să convertească excesul

    de glucoză la acizi grași și mai apoi la triacil-gliceroli.

    În alimente glucoza este sub diferite forme: a) liberă; b) parte a oligozaharidelor

    (în special a dizaharidelor); c) componentă a polizaharidelor.

    Glucogeneza se bazează pe biomolecule cu 3 sau 4 atomi (lactat, glicerină,

    majoritarea aminoacizilor). Aceste molecule sunt convertite în glucoză în cazul

    perioadelor prelungite de post sau în anumite condiții patologice. În condiții de

    înfometare îndelungată glucoza oferă doar 20% din energia utilizată de organismul

    nostru, restul fiind oferit prin intermediul proceselor de oxidare a lipidelor.

    Glucidele serice

    Nivelul sanguin de glucoză din sânge este dictat de aportul exogen (200-300 g/zi),

    hidroliza enzimatică a glicogenului hepatic (proces cunoscut sub numele de

    glicogenoliză) sau de cantitatea de glucoză biosintetizată (glucogeneză) din alte

    monozaharuri, aminoacizi, glicerină (rezultată din metabolismul lipidic). Glicemia,

    concentraţia glucozei din sânge, este influențată de numeroşi factori, precum stilul de

    viaţă sedentar, obezitatea, mediul stresant de lucru, alimentaţia nesănătoasă sau

    medicamentația neadecvată.

    Nivelul normal al glicemiei se situează între 60 şi 100 mg/dL (3,3-5,6 mmol/L),

    limitele putând fi puţin diferite în funcţie de metoda utilizată în laborator. Acestea

    exprimă glicemia măsurată după cel puţin opt ore de post. De asemenea, valoarea

    glicemiei recoltată la 1-2 ore după masă nu trebuie să depășească 160 mg/dL (7 mmol/L).

    Atunci când există o deviere de la valorile normale ale glicemiei, se disting două situaţii

    distincte:

    a. Hipoglicemia (diminuarea glicemiei – scăderea nivelului glucozei sub concen-trația de 60 mg/dL) poate fi indusă de administrarea de insulină sau medicamente

    (tolbumină – medicament folosit în tratarea diabetului de tip II), poate sugera

    existența unor tumori ale celulelor pancreatice (insulinom) sau pusă pe seama

    unor defecte metabolice ale metabolismului glicogenului. Simptomele hipo-

    glicemiei sunt: paloare, modificări ale dispoziției, transpirație abundentă, stare de

    slăbiciune, dureri de cap, vedere încețoșată, tremor, senzație de foame și uneori de

    poate ajunge până la pierderea cunoștintei dacă scăderea este semnificativă.

    Starea hipoglicemică se instalează rapid (în 30-60 minute) și din aceste motiv

    pacientului i se administrază oral glucoză sau băuturi/alimente bogate în glucoză.

    În situația în care bolnavul devine inconștient acestuia i se injectează glucagon (o

    peptidă cu rol de hormon care conține o secvență de 29 de aminoacizi).

    b. Hiperglicemia (creșterea glicemiei – creșterea nivelului glucozei peste concen-trația de 120 mg/dL) poate fi pusă pe seama unui deficit de insulină, indusă de

    unele stări emoționale, situații de stres, medicamentației (catecolamine sau

    https://ro.wikipedia.org/wiki/Hipoglicemiehttps://ro.wikipedia.org/wiki/Glucoz%C4%83https://ro.wikipedia.org/wiki/Hipoglicemie

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    corticoizi) sau datorată diabetului zaharat. Simptomele hiperglicemiei sunt:

    senzație de sete, urinare frecventă, dureri de cap, vedere încețosată.

    În organism reglarea glicemiei se poate realiza printr-un control hormonal. Dacă

    insulina este un hormon cu efect hipoglicemiant există și o serie de hormonii

    hiperglicemianţi (glucagonul, corticotropina, adrenalina, catecolaminele, hormonii

    tiroidieni şi somatotrop STH). Insulina este un hormon hipoglicemiant eliberat de celulele

    β-pancreatice ca răspuns la o creștere a concentrației glucozei, aminoacizilor şi a lipidelor

    din plasmă. Insulina este un hormon anabolic care favorizează sinteza şi depozitarea

    glicogenului, a proteinelor și trigliceridelor. Efectele sale se manifestă la nivel hepatic,

    muscular şi a ţesutului adipos.

    Deficiențele insulinei pot avea consecințe funcționale grave:

    - hiperglicemia induce o creștere a concentrației sorbitolului (în lentilele oculare se instalează cataracta, neuropatia) sau glucozei din urină;

    - distrugerea lipidelor – rezultă acizi grași care acidifiază organismul, situație în care se poate instala coma.

    Diabetul zaharat (DZ) este o afecţiune caracterizată prin alterarea metabolismelor

    glucidic, proteic şi lipidic datorită deficitului absolut sau relativ de insulină sau excesului

    hormonilor hiperglicemianţi având drept efect hiperglicemia respectiv complicaţiile acute

    şi cornice ale acesteia. Factorii de mediu, obezitatea, sedentarismul, “moștenirea”

    genetică, infecțiile virale (oreionul, rubeola, cauzate de citomegaloviruși), bolile

    pancreasului pot determina apariția acestei boli.

    În cazul diabetului nivelul glucozei din sânge devine atât de mare încât acest

    carbohidrat se revarsă în urină, oferind posibilitatea diagnosticării bolii. În ciuda

    concentrației ridicate de glucoză din sânge celulele sunt “înfometate” deoarece accesul

    acesteia este restricționat (fiind nestimulat de insulină). Din acest motiv sunt favorizate

    hidroliza esterilor acizilor grași, glicogenoliza și formarea corpilor cetonici. Dat fiind

    faptul că corpii cetonici sunt acizi, o concentrație mai mare influențează capacitatea de

    tamponare a sângelui sau rinichilor, care controlează pH-ul sângelui prin excreția

    excesului de H+ în urină. Această excreție este acompaniată de eliminarea NH4+, Na+, K+,

    ionilor fosfat și a apei, cauzând deshidratarea severă (setea excesivă constituie un

    simptom clasic al diabetului).

    Clasificare clinică

    - DZ tip 1 insulinodependent (mediat imunologic) - se manifestă prin debut rapid, incidență la copii/tineri și poate induce complicații renale;

    - DZ tip 2 noninsulinodependent (insulinorezistenţă) - se manifestă prin debut progresiv, care se instalează de obicei după vârsta de 40 ani și poate induce

    complicații cardiovasculare;

    - DZ secundar, indus specific de leziuni pancreatice, infecţii, medicamente antidia-betice, afecţiuni genetice, exces de hormoni hiperglicemianţi sau defecte ale

    receptorilor insulinici/postreceptor;

    - DZ gestaţional prin insulinorezistenţă sub acţiunea hormonilor de sarcină, la femei obeze cu antecedente familiale de DZ.

    DZ tip 1 insulinodependent este cauzat de deficiențe ale celulelor pancreatice În diabetul de DZ tip 1 (insulinodependent), nivelele scăzute de insulină sunt puse

    pe seama lipsei sau deficienței celulelor . Acestă condiție rezultă în cele mai multe

    situații datorită unui răspuns autoimun în urma căruia sunt distruse celulele pancreatice.

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    Indivizii cu diabet insulinodependent necesită injecții zilnice cu insulină și trebuie să

    urmeze o dietă echilibrată și să efectueze exerciții fizice. Durata de viață a acestor

    pacienți este redusă cu o treime ca rezultat al unor complicații degenerative ca

    disfuncționalități ale rinichilor, terminațiilor nervoase, instalarea bolilor cardiovasculare

    care apar datorită unui control metabolic neadecvat indus periodic de injecții cu insulină.

    Hiperglicemia sau diabetul zaharat pot conduce la orbire prin degenerarea retinei și

    glicozilarea proteinelor din lentile, care cauzează cataractă.

    DZ de tip 2 noninsulinodependent (insulinorezistent) poate fi cauzat de o

    deficiență a receptorilor insulinici sau în transmiterea semnalului metabolic generat de

    acest compus. DZ de tip 2, include aproape 90% din cazurile de diabet dignosticate și

    afectează peste 18% din populația care depășește vârsta de 65 de ani, apare în mod

    frecvent la persoanele obeze care au o predispoziție genetică pentru aceasta. Acești

    indivizi au un nivel normal sau crescut de insulină, dar celulele acestora nu răspund la

    insulină și de aceea spunem ca sunt rezistenți la insulină. În consecință, concentrațiile

    glucozei din sânge sunt mult mai mari față de cele normale, în particular după o masă.

    Hiperglicemia care acompaniază rezistența la insulină induce o creștere a

    concentrației acestui hormon în celulele pancreatice. Aceste nivele ridicate de insulină

    diminuează capacitatea celulelor de a răspunde la creșterile următoare de glucoză din

    sânge. În consecință, hiperglicemia și complicațiile sale inerente tind să se agraveze în

    timp.

    Un procent mic de cazuri de diabet zaharat de tip II rezidă din mutații ale

    receptorilor insulinici care diminuează abilitatea acestora de a lega insulina sau

    activitatea tirozin kinazei.

    Medicamente folosite în tratamentul diabetului non-insulino-dependent sunt

    metformina și tiazolidindionele (TZD), compuși care scad rezistența la insulină prin

    suprimarea glucozei eliberate de ficat (metformina) sau eliminare glucozei la nivelul

    mușchilor (TZD), crescând raportul AMP:ATP respectiv fosforilarea de către enzima

    AMPK (o kinaza dependentă de AMP). Cele două medicamente acționează prin creșterea

    activității AMPK.

    Glucidele din urină

    În urină apar cantități mici de zaharuri: glucoză (maxim 200 mg/24 ore), fructoză,

    manoză (5-20 mg/24 ore), arabinoză, xiloză (5-20 mg/24 ore) și urme de ramnoză,

    galactoză sau riboză.

    Atunci când nivelul glucozei sanguine crește peste 170-180 mg/dL (10 mmol/L)

    filtratul glomerular conține mai multă glucoză decât poate fi absorbită, iar excesul se

    elimină prin urină. Condiția este cunoscută sub numele de glicozurie. Glicozuria ridicată

    este corelată de obicei cu hiperglicemie, ca în cazul diabetului zaharat (pancreatic).

    Glicozuria poate fi permanentă sau tranzitorie (de origine alimentară, care apare în

    timpul sarcinii, în hipertiroidism sau unele intoxicații)

    Pentozele care apar în urină accidental, sporadic, au o origine exclusiv alimentară,

    dar dacă apare o cronicizare a prezenței lor în urină, aceasta se poate datora unei anomalii

    metabolice ereditare inofensive, cu eliminare de arabinoză racemică. Apariția pentozei în

    urină poate fi cauzată și de administrarea de medicamente.

    Fructozuria Fructoza se găsește în urină de obicei alături de glucoză, în cazurile

    de diabet sau în urina unor pacienți cu anomalii ale metabolismului glucidic. În cazul

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    Figura 11. Conformațiile de tip plic ale

    -D-ribozei

    unor leziuni ale parenchimului hepatic sau în unele forme de icter s-a constatat o toleranță

    redusă la fructoză.

    Lactozuria (vezi lactoza-dizaharide) și galactozuria apar în special la sfârșitul

    perioadei de sarcină și în perioada lactației.

    Acidul glucuronic (vezi subcapitolul derivaţii naturali ai monozaharidelor) apare

    în urină în special în cazul proceselor de detoxifiere.

    Conformaţia ciclurilor piranozice şi furanozice

    Ciclurile piranozice adoptă două tipuri de conformaţii: scaun şi baie (Figura 9).

    Substituienţii atomilor de carbon care formează conformaţia ciclică de tip scaun au două

    tipuri de orientări (axială şi

    ecuatorială). Legăturile axiale sunt

    aproape perpendiculare pe planul

    ciclului, iar cele ecuatoriale sunt

    aproximativ paralele cu acelaşi plan.

    În forma scaun între substituienţii

    axiali (la atomii de carbon din poziţiile

    1 şi 3) pot avea loc interacţii

    (împiedicări) sterice, iar în forma baie

    aceste interacţii sunt considerabil diminuate.

    Forma scaun a -D-glucopiranozei este predominantă deoarece poziţiile axiale sunt

    ocupate de atomi de hidrogen iar cele ecuatoriale de grupări mai voluminoase (-OH sau –

    CH2OH, Figura 10). Forma barcă (sau baie) a glucozei este mai puţin favorizată datorită

    interacţiilor sterice. Forma barcă poate avea 6 conformaţii diferite.

    Figura 10. Conformații scaun ale anomerului β-D-glucopiranoza

    Formele “semiscaun” (12 variante) şi “distorsionată” (6 variante) sunt mai puţin

    folosite în cazul hexopiranozelor.

    Ciclurile furanozice formează

    conformaţii de tip plic în care patru atomi

    sunt aproximativ în acelaşi plan, iar cel de-al

    cincilea atom în afara acestuia. În cazul

    biomoleculelor sunt întâlnite două tipuri de

    conformaţii de tip plic (conformaţii endo) în

    care unul dintre atomii de carbon din

    poziţiile 2 sau 3 este situat în afara planului

    format de ceilalţi atomi (Figura 11) ai

    ciclului furanozic. În conformaţia “răsucită” a furanozelor 2 atomi se află înafara planului

    format de atomii rămaşi (de exemplu C1, O, C4).

    Figura 9. Conformații ale ciclurilor de 6 atomi

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    Figura 12. Formula de proiecție

    Mills a hexozaharurilor

    Formulele de proiecţie Haworth prezintă un ciclu planar (piranozic sau furanozic) cu

    substituienţii de o parte şi de alta a acestui ciclu, în timp ce

    formulele conformaţionale Haworth prezintă conformaţia

    probabilă a moleculei în care atomii de carbon au conformaţie

    tetraedrică. În formulele Mills (Figura 12) nucleul piranozic se

    află într-un plan iar substituienţii deasupra (legăturile mai

    pronunţate) sau dedesubtul planului (legături punctate).

    Derivaţii naturali ai monozaharidelor

    Zaharurile sunt metabolizate sub forma esterilor fosforici.

    6-Fosfatul glucozei (Glc-6-P) este un intermediar cheie în metabolismul

    zaharurilor. Glc-6-P conectează o serie de căi metabolice ca glicoliza, glucogeneza, calea

    pentozelor, sinteza glicogenului, glicogenoliza. Deoarece Glc-6-P nu este capabil să

    traverseze membrana citoplasmatică sub această formă glucoza este menținută în celulă.

    Fosforilarea glucozei menține un gradient de concentrație între spațiul intra- și

    extracelular. Acest gradient ușurează penetrarea glucozei în celulă.

    Polialcoolii rezultaţi ca urmare a reducerii grupării carbonil din zaharuri sunt frecvent

    întâlniţi în natură. De exemplu, D-glucitolul (D-sorbitolul, Figura 13), un alcool obţinut

    prin reducerea fie a D-glucozei sau L-sorbozei, este un produs majoritar rezultat în

    procesul de fotosinteză sau în calitate de intermediar în fungi. Acest hexol este adesea

    întâlnit în bacterii şi mai puţin la celulele eucariote. Este prezent în cantităţi mari în

    fructele unui arbore din familia Rosaceae sau în alte fructe. Deasemenea se acumulează

    în cantităţi mici în lentilele diabeticilor.

    Figura 13. Formulele structurale ale unor polioli

    Manitolul, un alt produs de fotosinteză, este present în multe organisme. Alt

    poliol care se găseşte în concentraţii semnificative (0,06-0,25 mM) în sangele uman este

    1,5-anhidro-D-glucitolul (1,5-AG). Concentraţia acestui compus este un indicator pentru

    identificarea persoanelor cu diabet. Astfel, concentrația plasmatică a acestui compus

    scade la pacienții diabetici (2-4 g/mL) comparativ cu indivizii sănătoși (13-28 g/mL).

    Nivelurile inferioare de 1,5-AG la pacienții diabetici sunt considerate a fi datorate

    inhibării competitive a reabsorbției compusului (prin intermediul unei proteine transpor-

    toare) în tubii renali proximali.

    Două 6-deoxi zaharuri de la care lipseşte gruparea hidroxilică de la atomul de

    carbon din poziţia 6, ramnoza şi fucoza (derivaţi metilaţi), sunt derivaţi metabolici ai D-

  • Biochimie - Curs 3- 2019

    glucozei şi D-manozei. L-Ramnoza este un deoxizahar întâlnit în glicozidele din plante

    sau în componența lipidelor localizate în membranele externe bacteriene (Figura 14).

    L-Fucoza este o componentă a glicoproteinelor (din lapte), substanţelor din grupele

    sangvine, precum şi a antigenilor localizaţi la suprafaţa peretelui celular bacterian.

    Figura 14. Formulele structurale a două deoxi L-zaharuri

Click here to load reader

Reader Image
Embed Size (px)
Recommended