3. Carboidratos
• Conceitos Gerais:
• Os carboidratos são as biomoléculas mais
abundantes na natureza.
– Para muitos carboidratos, a fórmula geral é:
[C(H2O)]n, daí o nome "carboidrato", ou
"hidratos de carbono""hidratos de carbono"
– São moléculas que desempenham uma ampla
variedade de funções, entre elas:
• Fonte de energia
• Reserva de energia
• Estrutural
• Matéria prima para a biossíntese de outras
biomoléculas
4. Carboidratos
• Monossacarídeos:
– São os carboidratos mais simples, dos
quais derivam todas as outras classes.
– Quimicamente são aldeídos ou cetonas
derivados de poliidroxiálcoois de cadeiaderivados de poliidroxiálcoois de cadeia
linear contendo pelo menos três átomos
de carbono.
– Os mais simples monossacarídeos
compostos com no mínimo 3 carbonos são:
• O Gliceraldeído
• A Dihidroxicetona
5.
6. Monossacarídeos
• Feita exceção à dihidroxiacetona, todos os
outros monossacarídeos - e por extensão,
todos os outros carboidratos - possuem
centros de assimetria (ou centros quirais),
e fazem isomeria óptica.e fazem isomeria óptica.
• Eles são classificados de acordo com a
natureza química de seu grupo carbonila
e pelo número de seus átomos de
carbono.
7. Monossacarídeos
• Se o grupo carbonila for um aldeído, o
açúcar será uma ALDOSE.
• Se o grupo carbonila for uma cetona, o
açúcar será uma CETOSE.açúcar será uma CETOSE.
• A classificação pode ser baseada no
número de carbonos de suas moléculas;
assim sendo, as TRIOSES são os
monossacarídeios mais simples, seguidos
das TETROSES, PENTOSES,
HEXOSES, HEPTOSES, etc.
14. Monossacarídeos
– Dentre os monossacarídeos, os mais importantes
são as Pentoses e as Hexoses.
– As pentoses mais importantes são:
• Ribose
• Arabinose• Arabinose
• Xilose
– As hexoses mais importantes são:
• Glicose
• Galactose
• Manose
• Frutose
15. Monossacarídeos são agentes redutores
O íon Cu+1 produzido em condições alcalinas forma
um precipitado vermelho de óxido cuproso:
Reação de Fehling
16. Carboidratos
• A GLICOSE é o carboidrato mais
importante.
• É sob a forma de glicose que a maior
parte dos carboidratos da dieta sãoparte dos carboidratos da dieta são
absorvidos pela corrente sangüínea ou é
em glicose que o fígado converte os
outros açúcares.
• É a partir de glicose que todos os
carboidratos do organismo são formados.
17. Carboidratos
• Na biosfera, há provavelmente mais
carboidratos do que todas as outras matérias
orgânicas juntas, graças à grande abundância,
no reino vegetal, de dois polímeros da
D-glucose, o amido e a celulose.D-glucose, o amido e a celulose.
• O carboidrato é a única fonte de energia
aceita pelo cérebro, importante para o
funcionamento do coração e todo sistema
nervoso.
18. Carboidratos
• O corpo armazena carboidratos em três
lugares: fígado (300 a 400g), músculo
(glicogênio) e sangue (glicose). Os
carboidratos evitam que nossos
músculos sejam digeridos para produçãomúsculos sejam digeridos para produção
de energia, por isso se sua dieta for
baixa em carboidratos, o corpo faz
canibalismo muscular.
19. Carboidratos
• A glicose é o principal combustível dos
tecidos de mamíferos (exceto
ruminantes) e o combustível universal
dos fetos.dos fetos.
• A glicose pode ser convertida a outros
carboidratos que desempenham funções
altamente específicas, por exemplo:
20. Carboidratos
• Glicogênio – função de armazenamento;
• Ribose – constituinte dos ácidos
nucléicos;
• Galactose – constituinte da lactose do
leite.
• Galactose – constituinte da lactose do
leite.
• As doenças associadas aos carboidratos,
incluem: o diabetes mellitus, a
galactosemia, as doenças de
armazenamento do glicogênio e a
intolerância à lactose.
21. Glicose
• É uma aldoexose com
a seguinte fórmula
mínima: (CH2O)6
22. Glicose
• A fórmula estrutural de cadeia reta pode
esclarecer algumas propriedades da glicose,
porém a estrutura cíclica é favorecida
termodinamicamente e responde
inteiramente por suas outras propriedades
químicas.químicas.
• Os monossacarídeos em solução aquosa
estão presentes na sua forma aberta em
uma proporção de apenas 0,02%
• O restante das moléculas está ciclizada na
forma de um anel hemiacetal de 5 ou de 6
vértices.
23. Carboidratos
• Os açúcares apresentam várias formas
de isomerismo:
1 – Isomerismo D e L;
2 – Estruturas cíclicas de Piranose e2 – Estruturas cíclicas de Piranose e
Furanose;
3 – Anômeros Alfa e Beta;
4 – Epímeros;
5 – Isomerismo aldose-cetose.
24. Carboidratos
1 - Isomerismo D e L: A designação de
um isômero como da forma D ou de sua
imagem especular como da forma L é
determinada por suas relações espaciaisdeterminada por suas relações espaciais
com um composto da família dos
carboidratos, o gliceraldeído (glicerose)
─ um açúcar com três átomos de
carbono.
27. Carboidratos
2 - Estruturas cíclicas de Piranose e
Furanose: Esta terminologia baseou-se
no fato de que as estruturas cíclicas
estáveis dos monossacarídeos sãoestáveis dos monossacarídeos são
similares às estruturas dos anéis do
pirano ou furano.
No caso da solução de glicose, mais do que
99% está na forma de piranose.
29. Carboidratos
3 - Anômeros Alfa e Beta: Quando um
monossacarídeo se cicliza, o carbono
carbonila, denominado carbono anomérico,
torna-se um centro quiral com duastorna-se um centro quiral com duas
configurações possíveis. No anômero alfa, o
OH substituinte do carbono anomérico está
do lado oposto do anel do açúcar a partir do
grupo -CH2OH no centro quiral que designa a
configuração D ou L (C5 nas hexoses). O outro
anômero é conhecido como a forma Beta.
31. Carboidratos
4 - Epímeros: são os isômeros que diferem
em conseqüência de variações na
configuração dos –OH e –H ligados aos
átomos de carbono 2,3,e 4 da glicose.átomos de carbono 2,3,e 4 da glicose.
Biologicamente, os epímeros mais
importantes da glicose são a manose e a
galactose, formadas por epimerização
dos carbonos 2 e 4, respectivamente.
33. Carboidratos
5 - Isomerismo Aldose-Cetose: A
frutose tem a mesma fórmula molecular
que a glicose, porém difere quanto a sua
fórmula estrutural visto que apresentafórmula estrutural visto que apresenta
um grupo ceto potencial na posição 2, o
carbono anomérico da frutose, enquanto
a glicose apresenta um grupo aldeídico
potencial na posição 1.
36. Formação de
hemiacetais e
hemicetais
Formação das duas formas
cíclicas da D-glicose
Aldeído do C-1 com OH do
C-5 forma a ligação
Hemiacetal e produz dois
Estereoisômeros:
anômero αααα e ββββ
2/31/3
40. DISSACARÍDEOS
Lactose: açúcar redutor
presente no leite
D-galactosidase ou lactase
intestinal: comum a ausência
em africanos e orientais:
Intolerância à lactose
Sacarose:Sacarose:
açúcar não redutor
Formado somente por
plantas
Trealose:
açúcar não redutor
Fonte de armazenamento
de energia presente na
hemolinfa de insetos
42. Carboidratos
• Oligossacarídeos – São polímeros constituídos por
número variável de monossacarídeos (de 2 a 20),
contudo são poucos os que se encontram em
grandes quantidades nos alimentos, sendo que
vários deles são o resultado da hidrólise dosvários deles são o resultado da hidrólise dos
polissacarídeos.
• São compostos normalmente por glicose,
galactose e frutose.
• Os mais comuns são: rafinose (trissacarídeo) e
estaquiose (tetrassacarídeo)
43. Carboidratos
• Polissacarídeos – São polímeros formados por mais de 20
monossacarídeos dispostos de forma linear ou ramificada.
• Se todos os monômeros constituintes são do mesmo açúcar,
os polissacarídeos denominam-se homoglicanas (celulose,
amilose, amilopectina).
• Quando são de diferentes açúcares, denominam-se• Quando são de diferentes açúcares, denominam-se
heteroglicanas (gomas).
• A conseqüente diversidade de polissacarídeos quanto à sua
composição faz com que as propriedades dessas moléculas
de alto peso molecular sejam muito distintas daquelas dos
monossacarídeos que as constituem; assim, dissolvem-se
com mais dificuldade, têm pouco sabor doce e suas reações
são muito lentas.
44. POLISSACARÍDEOS ou GLICANOS
Homopolissacarídeos: forma de armazenamento de energia (amido e glicogênio) e
componente estrutural de parede celular de vegetais e exoesqueleto (celulose e
quitina)
Heteropolissacarídeos: suporte extracelular em muitas formas de vida e
componente estrutural de parede celular de bactérias
45. Carboidratos
• Os Polissacarídeos que mais se encontram
distribuídos na natureza são:
• No reino vegetal – o amido, a celulose e as pectinas;
• No reino animal – o glicogênio.
46. Carboidratos
• Glicogênio: polissacarídeo de reserva nos
tecidos animais, freqüentemente chamado
de amido animal. Está presente em todas as
células, mas é mais abundante no músculocélulas, mas é mais abundante no músculo
esquelético e no fígado, onde ocorre sob a
forma de grânulos citoplasmáticos.
• Após a morte do animal, grande parte
degrada-se em glicose e posteriormente em
ácido lático.
47. Carboidratos
A estrutura primária do glicogênio assemelha-
se à da amilopectina, mas o glicogênio é
mais ramificado, com pontos de ramificação
ocorrendo a cada 8 a 14 resíduos de
glicose, que significa maior grau de
ramificação e lhe confere peso molecular
muito elevado.
É um polímero de D-glicoses unidas por
ligações α(1→4) com ramificações cujas
ligações glicosídicas são do tipo α(1→6).
48. Carboidratos
• O glicogênio ocorre sob a forma de
grânulos intracelulares de moléculas
esferoidais com 100 a 400 Αº de diâmetro,
cada uma contendo até 120 mil unidadescada uma contendo até 120 mil unidades
de glicose. Os grânulos de glicogênio
também contêm as enzimas que catalisam
a síntese e a degradação do glicogênio,
bem como muitas das proteínas que
regulam esses processos.
49. Polissacarídeos
O glicogênio é outro polissacarídeo muito
importante é encontrado nas células animais em
forma de grãos ou grânulos. Assim como a
amilopectina, apresenta ramificações em ligações
do tipo 1-6.
O
HO
OH
OHH
OH
O
HO
O
OHH
OH
O
OH
HO
HO
O
H
OH
O
OH
HO H
OH
O
OH
O
HO
O
H
OH
O
OH
HO
OH
H
O
50. Carboidratos
• Grânulos de
glicogênio (em rosa)
de uma célula
hepática.
• O conteúdo do
glicogênio no fígado
pode alcançar de 2 a
10% do seu peso.
Nas células
musculares até 1-2 %
em peso.
52. Carboidratos
• Diagrama esquemático da estrutura ramificada do glicogênio. Observe que a
molécula tem muitas extremidades não-redutoras, mas apenas uma
extremidade redutora.
53. Carboidratos
Unidades de glicose são mobilizadas por
meio da remoção seqüencial das
extremidades não-redutoras do glicogênio
(extremidades que não possuem um grupo(extremidades que não possuem um grupo
C1-OH). Enquanto o glicogênio possui
apenas uma extremidade redutora, há uma
extremidade não-redutora em cada
ramificação.
54. Carboidratos
A estrutura altamente ramificada do glicogênio
permite, portanto, uma mobilização rápida de
glicose por meio da liberação simultânea de
unidades de glicose no final de cadaunidades de glicose no final de cada
ramificação.
Os grânulos de glicogênio nos músculos
cardíacos e esquelético medem cerca de
50µm de diâmetro, associados,
fundamentalmente, a filamentos de actina.
55. Carboidratos
A quebra do glicogênio ou glicogenólise,
requer três enzimas:
• Glicogênio-fosforilase;
• Enzima de desramificação do glicogênio;• Enzima de desramificação do glicogênio;
• Fosfoglicomutase.
56. Carboidratos
• Celulose – componente estrutural principal
da parede celular das plantas. É
responsável por mais da metade do
carbono presente na biosfera: estima-secarbono presente na biosfera: estima-se
que aproximadamente 1015 kg de celulose
sejam sintetizados e degradados
anualmente.
57. Polissacarídeos
A celulose, é formada por unidade b-glicose
também unidas por ligações do tipo 1-4, o que
lhes confere estrutura tridimensional e
propriedades físicas diferentes.
O
OH
O
OH
OH
OH
A celulose apresenta as unidades monossacarídicas
a 180° em relação às vizinhas, o que lhe confere
um rede estabilizadora de pontes de hidrogênio
O
OH
HO
HO
H
O
OH
O
HO
H
O
OH
O
HO
H
O
OH
O
HO
H
OH
CeluloseCeluloseCeluloseCelulose
58. Carboidratos
Celulose – é um polímero linear de até 15 mil resíduos
de D-glicose ligados por ligações glicosídicas
β(1→4).
59. Carboidratos
• Micrografia eletrônica
da parede celular de
alga. Essa estrutura
altamente coesiva
unida por liga;óes deunida por liga;óes de
hidrogênio confere às
fibras de celulose uma
força excepcional,
tornando-as insolúveis
em água, apesar de
sua hidrofilicidade.
60. Carboidratos
• As fibras da celulose
consistem em
aproximadamente 40
cadeias estendidas e
paralelas de glicanos.
A estrutura final é
estabilizada porestabilizada por
ligações de hidrogênio
intermoleculares.
62. Polissacarídeos
A quitina é outro
polissacarídeo bastante
comum, basicamente
formada por por unidade de
ββββ-N-acetilglicosamida, ou
seja, possui um grupo
aminoacetilado em C2 ao
O
N
HO
HO
H
OH
CO
CH CH
OH
Quitinaaminoacetilado em C2 ao
invés de um grupo hidroxila.
A quitina é o principal
componente dos
exoesqueletos dos
insetos, escamas de
peixes, etc.
CH2 CH3Quitina
63. Polissacarídeos
O amido é constituídos por unidades de a-glicose
unidas por ligações 1-4 e divididos em duas partes, a
amilose, que é uma cadeia linear não-ramificada,
e amilopectina, que apresenta pontos de
ramificação, com ligações do tipo 1-6.
OH
O
OH
HO
HO
O
H
O
OH
HO H
OH
O
OH
O
HO
O
H
OH
O
OH
HO
OH
H
OH
AmidoAmidoAmidoAmido
