bioquÍmica dos carboidratos

Prof. Ms.: Serlyjane P. H. Nunes Departamento de Ciências Fisiológicas

UFMA

Carboidratos Glucídeos

Sacarídeos

Hidratos de Carbono

Glicídios

Podem apresentar N, P ou S

Biomoléculas mais abundantes da biosfera

Há mais glicídeos que todas as outras matérias orgânicas juntas

Desviam o plano da luz polarizada

Desempenham uma ampla variedade de funções ◦ Fonte e reserva de energia

◦ Função estrutural

◦ Matéria-prima para a biossíntese de outras biomoléculas

Maiores produtores ◦ Plantas (fotossíntese)

Pequenos produtores Animais (a partir de gorduras e proteínas)

CO2 + H2O + luz açúcar

Alimentos naturalmente açucarados ◦ Mel, caldo de cana, beterraba, frutas, batata doce

Alimentos açucarados propriamente ditos ◦ Açúcar cristal, açúcar refinado, açúcar bruto, melaço, mel, xarope

de milho, rapadura, melado

Alimentos elaborados a base de açúcar ◦ Caldas (xarope), geléias, doces em massa, caramelos, balas, glacês,

"marshmallow”, frutas cristalizadas

Alimentos elaborados com adição de açúcar ◦ Bombons, sorvetes, compotas, leite condensado, biscoitos doces,

bolos, pudins, refrigerantes, licores, gelatina, roscas e pães doces

Homem 65Kg 1 Kg de glicídeos ◦ Fígado em torno de 350 g

◦ Músculo esquelético até 600 g

◦ Sangue restante

Açúcar e metabolismo de gorduras

Na ausência de carboidratos suficientes, quantidades maiores de gordura são utilizadas na produção de energia

Glicose no sangue: 4 min

Glicogênio no fígado: 18 min

Glicogênio no músculo: 70 min

Triglicerídeos no tecido adiposo ◦ 4000 min

Oses ◦ Monossacarídeos ou açúcares simples

Osídeos ◦ Derivados de monossacarídeos

◦ Dissacarídeos ou dímeros

◦ Trissacarídeos ou trímeros

◦ Oligossacarídeos

◦ Polissacarídeos ou glicanos

Unidades básicas de carboidratos

Não sofrem hidrólise

São carboidratos mais simples, dos quais derivam todas as outras classes

Seu esqueleto de carbono é não ramificado

Cada átomo de carbono, exceto um, possui um grupo hidroxílico

A maioria possui sabor adocicado

Todos os monossacarídeos simples são sólidos cristalinos, brancos e livremente solúveis em água, mas insolúveis em solventes não polares

Em solução aquosa apenas 0,02% apresentam cadeia aberta, enquanto o restante apresenta forma ciclizada

99,98% - forma ciclizada ◦ Anel de 5 vértices – anel furanosídico

◦ Anel de 6 vértices – anel piranosídico

O grupo carbonila pode reagir com um grupo hidroxila formando um hemiacetal (ou hemicetal, no caso das cetoses)

Gliceraldeído (Aldotriose)

Diidroxiacetona (Cetotriose)

Nomes genéricos Exemplos

3 carbonos: trioses Gliceraldeído

4 carbonos: tetroses Eritrose

5 carbonos: pentoses Ribose

6 carbonos: hexoses Glicose

7 carbonos: heptoses Sedoeptulose

9 carbonos: nonoses Ácido neuramínico

Projeção de Fischer

Linhas verticais – atrás do plano

Linhas horizontais – projetam-se para a frente do plano

Projeção de Haworth

Formas ciclizadas

Maior estabilidade

Capacidade de desviar o feixe de luz plano-polarizada

Dextrógiro (d ou +) ◦ Desvia para a direita

Levógiro (l ou -) ◦ Desvia para a esquerda

Exemplos: ◦ Sacarose dextro-rotatória (+65,5°) ◦ Glicose dextro-rotatória (+52,5º) ◦ Frutose levo-rotatória (-92º)

Panificação – maior poder adoçante que sacarose

Preparação de xaropes – aquecimento inverte a sacarose

(+65,5°)

meio ácido

(+52,5°) (-92°)

Um composto é a imagem especular do outro, originando assim 2

famílias ou séries para os carboidratos.

Os carboidratos da série D são definidos como sendo aqueles que

possuem a configuração do último átomo de carbono assimétrico*

(centro quiral) idêntico ao do D-gliceraldeído, ou seja, a hidroxila

voltada para o lado direito. São os mais abundantes na natureza

Os açúcares que tiverem a hidroxila (-OH) para o lado esquerdo são

ditos da série L

D e L são enantiômeros ou quirais

*Carbono assimétrico = possui todos os 4 ligantes diferentes entre si

D-gliceraldeído L-gliceraldeído

espelho

Oses que diferem na configuração de apenas um centro de assimetria

Estereoisômeros α e β O carbono anomérico

Para as oses D: α significa OH de C1 está em

lado oposto em relação ao CH2OH no centro quiral; β significa que OH está do mesmo lado.

Carbono que passa a ser quiral ou assimétrico (faz 4 ligações diferentes) depois de ocorrer a ciclização da molécula

O átomo de carbono da carbonila ou hemiacetal é chamado de carbono anomérico

Nas aldoses, o anomérico será o carbono 1 e nas cetoses corresponde ao carbono 2

O rompimento da ligação hemiacetálica por adição de álcali rompe o anel e a molécula fica aberta com um grupamento redutor

Poder redutor é a capacidade que a hidroxila anomérica tem, por ser altamente instável, de ceder juntamente com o H+, o seu elétron

O íon Cu+ (íon cuproso) produzido em condições alcalinas forma um precipitado vermelho de óxido cuproso

reduziu

oxidou

Monossacarídeo Fonte Importância

D-ribose Ácidos nucléicos ou

derivado da glicose

Componente dos

nucleotídeos energéticos

(ATP) e dos ácidos nucléicos

(DNA e RNA)

D-glicose Hidrólise do amido,

glicogênio, sacarose,

maltose, lactose e

outros

Principal combustível celular

D-frutose Frutas, mel, sacarose

e outros

Convertido em glicose é

utilizado como combustível

celular

D-galactose Leite e derivados Convertido em glicose é

utilizado como combustível

celular

Única fonte de energia aceita pelo cérebro

Importante para o coração

Combustível universal dos fetos

Forma com que os carboidratos são absorvidos pela corrente sanguínea

É a partir da glicose que quase todos os carboidratos do organismo são formados

Produto da digestão do amido e, em certos casos, da celulose (ruminantes)

Meninges

Cerebrum

Cerebral cortex

Podem ser modificados naturalmente ou em laboratório

Inclui compostos que possuem mesma configuração básica embora possuam diferentes grupos funcionais

• Glicosídeos

• n-glicosilaminas

• Derivados O-acílicos

• Derivados O-metílicos

• Osazonas

• Açúcares-álcoois

• Açúcares-ácidos

• Açúcares-fosfato

• Desoxiaçúcares

• Aminoaçúcares

Redução do C2

Redução do C2

União de aminoácidos com monômeros de açúcar

Funcionam como marcadores na superfície celular para serem reconhecidos por outras biomoléculas

Essa característica de reconhecimento é de suma importância nas transfusões, pois a compatibilidade dos tipos sangüíneos depende das glicoproteínas

Ligação que ocorre entre os açúcares para formar os polímeros (dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos)

glicose glicose

hidrólise desidratação

Maltose: açúcar redutor presente na cerveja Ligação glicosídica a (1,4)

Mais comuns ◦ Maltose (2 resíduos de D-glucose) – presente na cerveja

◦ Lactose (D-galactose e D-glucose) – presente no leite

◦ Sacarose (D-glucose + D-frutose) – presente em plantas

maltose lactose sacarose

Ocorrem livremente e em grande número na natureza

Rafinose (açúcar da beterraba) ◦ [O-α-D-galactopiranosil-(16)-O-

α-D-glucopiranosil-(12)-B-D-frutopiranosídeo]

Carboidratos que por hidrólise formam 2 a 10 unidades de monossacarídeos

Ex: Maltotriose

Participam de interações célula-célula e no reconhecimento imune

Cadeias de oligossacarídeos codificam considerável informação biológica

Podem ser ◦ Simples: no máximo uma ramificação na cadeia ◦ Complexos: de 2 a 5 ramificações (antenas)

Macromoléculas formadas por milhares de unidades de monossacarídeos unidas por ligações glicosídicas

Mais da metade de todo C orgânico na Terra está armazenada em apenas 2 moléculas de carboidratos: amido e celulose

Maioria dos carboidratos encontrados na natureza: polissacarídeos de alto peso molecular

São biopolímeros

Hidrólise completa com ácidos ou enzimas produz monossacarídeos ou derivados de monossacarídeos

Unidade monossacarídica predominante é D-glucose

São comuns os polissacarídeos de D-manose, D-frutose, D e L-galactose, D-xilose e D-arabinose

Homopolissacarídeos ◦ Nomes de classes indicando a natureza dos monômeros

primários

Glucanos: amido, glicogênio, celulose

Mananos: manose

◦ Exemplo: Amido (D-glucose)

Heteropolissacarídeos ◦ Ácido hialurônico: ácido glucurônico e N-acetil-D-

glucosamina

Quanto à função ◦ De reserva

Amido

Glicogênio

◦ Estrutural

Celulose

Reserva energética animal

Encontrado em grânulos semelhantes ao amido das células vegetais

Polímero de cadeia ramificada

Molécula é uma esfera, resultante do arranjo de cadeias ramificadas e lineares em 12 camadas concêntricas de unidades de glicose

Formado exclusivamente por moléculas de α-D-glicose ligadas entre si por ligações glicosídicas

do tipo α-1,4 em sua cadeia linear e α-1,6 nas ramificações.

Ligações glicosídicas b 1,4

10.000 a 15.000 D-glicose cadeias lineares alinhadas lado a lado e estabilizadas por ligacões de H intra- e intercadeias

Principal constituinte das células vegetais conferindo-lhes resistência e proteção.

Apresenta somente cadeias lineares

Formado exclusivamente por moléculas de β-D-glicose unidas por ligações β-1,4

Suas cadeias retas são interligadas por ligações cruzadas com o hidrogênio, o que

confere uma estrutura helicoidal muito resistente.

Amilose: linear, ligações glicosídicas (a14)

Amilopectina: ramificado; ligações glicosídicas (a14)

e (a16) a cada 24 a 30 resíduos

Polissacarídeo de reserva dos vegetais

Mais abundante e rica fonte alimentar de carboidratos para os animais

Encontrado nos cereais, batatas e outros vegetais

Formado exclusivamente por moléculas de α-D-glicose unidas por ligações α-1,4 (cadeia linear) e α-

1,6 (ramificações)

Ácido glucurônico N-acetilgalactosamina

Galactose N-acetilglucosamina

Polímeros lineares constituídos por unidades dissacarídicas repetitivas formadas alternadamente por N-acetilglucosamina ou N-acetilgalactosamina unidas através de ligação glicosídica a um ácido urônico

Alta densidade de compostos negativos força uma conformação estendida;

Formam a matriz extracelular junto com proteínas

Ácido glucurônico N-acetilglucosamina

Prof. Ms.: Serlyjane P. H. Nunes Departamento de Ciências Fisiológicas

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