carboidratos

CARBOIDRATOS

CONCEITOS GERAIS

• Compostos aldeídicos ou cetônicos com múltiplashidroxilas.

• Contém fundamentalmente C, O e H.

• Comumente chamados AÇÚCARES ou HIDRATOS DE• Comumente chamados AÇÚCARES ou HIDRATOS DECARBONO.

• Estrutura básica = monossacarídeo.

• Fisiologicamente a GLICOSE é o monossacarídeomais importante.

• Fórmula geral: (CH2O)n

CONCEITOS GERAIS

• Metade do C orgânico do planeta = amido e celulose

• Amido = polímero de glicose (armazena energia)

• Celulose = função estrutural (madeira, parede celular)

• Não possuímos celulase, ao contrário dos cupins• Não possuímos celulase, ao contrário dos cupins

• Carboidratos podem ser: monossacarídeos (1 monômero de glicose); dissacarídeos (2 monômeros de glicose), oligossacarídeos (poucos, em geral até 10 monômeros de glicose) ou polissacarídeos (muitos monômeros de glicose)

CONCEITOS GERAIS

• A reação que agrega unidade de monossacarídeos a umcarboidrato envolve a perda de uma água para cada novaligação formada = diferença na fórmula geral

• Principais: amido, celulose (armazenamento em plantas),• Principais: amido, celulose (armazenamento em plantas),glicogênio (armazenamento em animais)

• Função principal: fonte de energia

• Outras funções: glicoproteínas (marcador de superfíciecelular para reconhecimento), componentes estruturais(parede celular), ...

MONOSSACARÍDEOS: estrutura e estereoquímica

• Os monos. são classificados de acordo com a natureza química do grupo carbonila e pelo nº de seus átomos de C

• Monossacarídeos: aldose (poliidroxialdeído)

cetose (poliidroxicetona)cetose (poliidroxicetona)

• Monos. 3 C = trioses

• Aldoses/cetoses 4 C = aldotetroses/ cetotetroses

• Aldoses/cetoses 5 C = aldopentoses... cetopentoses

6C = aldohexoses... cetohexoses

7 C = aldoheptoses... cetoheptoses

• Quanto à variabilidade dos monossacarídeos constituintes:

• HOMOPOLISSACARÍDEO = formado por um

MONOSSACARÍDEOS: estrutura e estereoquímica

• HOMOPOLISSACARÍDEO = formado por um tipo de monossacarídeo.

• HETEROPOLISSACARÍDEO = com mais de um tipo de monossacarídeo.

Homopolissacarídeos Heteropolissacarídeos

Linear Ramificado Dois tipos demonômeros

lineares

Múltiplosmonômerosramificados

PROPRIEDADES

Isomeria Óptica

• Algumas moléculas não se superpõem em suasimagens especulares (isômeros ópticos ouestereoisômeros)

Um átomo de C quiral (assimétrico) é usualmente• Um átomo de C quiral (assimétrico) é usualmenteo responsável pela isomeria óptica)

• O carboidrato + simples que contém 1 C quiral é ogliceraldeído (pode existir em duas formasisoméricas que são imagens especulares(opostas) uma da outra

• Gliceraldeído = muda sua orientação dahidroxila de seu carbono α e com isso alteramuitas das suas propriedades = gliceraldeídose ISOMERIZA

• D-triose com hidroxila para a direita e L para a triose com a hidroxila para a esquerda.

Figura: Uma das maneiras de representar os

dois isômeros do gliceraldeído. Os dois

estereoisômeros, são imagens especulares um

do outro. (Lenhinger, 4ª edição)

Para representar estruturas de açúcares de

maneira tridimensional no

papel, empregamos as fórmulas de

projeção de Fisher.

•

Geral: molécula com n centros assimétricos (C quiral – muda posição da hidroxila) e nenhum plano de simetria tem 2n formas de estereoisômeros:

Aldotriose : n=1 = 2 estereo-isômeros = são enantiômeros = imagens ao espelho um do outro.

Aldotetroses : n=2 = 4 estereo-isômerosAldotetroses : n=2 = 4 estereo-isômeros

As OSES que diferem na configuração em 1 só centro de simetria são EPÍMERAS

D-glicose e D-manose epímeras no C-2; D-glicose e D-galactose são epímeras no C-4

���� Os átomos de carbono são numerados a partir daextremidade mais próxima do grupo carbonila

Epímeros: açúcares que diferem na configuraçãode um átomo de carbono

MONOSSACARÍDEOS EM SOLUÇÃO AQUOSA

• São muito solúveis em água = HIDROFÍLICOS.

• Os monossacarídeos em solução aquosa estão presentes na sua forma aberta em uma proporção de apenas 0,02%.proporção de apenas 0,02%.

• O restante das moléculas (aqueles com 4 carbonos ou mais) está ciclizada na forma de um anel hemi(a)cetal de 5 ou de 6 vértices = imitam os núcleos do furano e do pirano.

• O anel de 5 vértices é chamado de anel

furanosídico.

• O anel de 6 vértices é chamado de anel

piranosídico

O carbono onde ocorre a formação dohemi(a)cetal é denominado "Carbono

Anomérico" (o que tem a função aldeído oucetona) que se une a hidroxila da mesmaestrutura formando um anel de 5 ou 6 lados.

���� Estruturas cíclicas da D -frutose

HemicetalD-frutose

Carbono anomérico

A maior parte dos açúcares existe nas fórmulas cíclicas com

anéis de cinco ou seis elementos. O processo de ciclização envolve o grupo

carbonila e dá origem a outro centro quiral, além dos já centro quiral, além dos já presentes na molécula de

açúcar. Os dois isômeros cíclicos possíveis, denominados

ANÔMEROS, são designados αou β.

1 novo anel = 1 novo centro quiral = forma 2 anômerosl

Formação das estruturas cíclicas da D -glucose

D-Glucose

Hemiacetal

Formação das estruturas cíclicas da D -glucose

Carbono anomérico

Mutarrotação � interconversão dos anômeros αααα e ββββ

αααα-D-Frutofuranose ββββ-D-Frutofuranose

• LIGAÇÃO HEMI(A)CETAL = ligação interna, queserve para fixar o anel.

• Feita entre um aldeído ou uma cetona e umálcool da mesma estrutura (HEMIACETAL paraaldeído e HEMICETAL para cetona).aldeído e HEMICETAL para cetona).

• Quando ele se compõe, o monossacarídeo passaa ter um C assimétrico a mais pela transformaçãoda carbonila em hidroxila.

Fórmulas em perspectiva de Haworth

ββββ-D-Glucopiranose

Configuração:

Alfa (a) =Quando OH fica para baixo do plano do anelBeta (b) = Quando OH fica para cima do plano do anel

MONOSSACARÍDEOS EPÍMEROS

• São aqueles que diferem entre si na posição de apenas uma hidroxila. Ex:

Glicose e Galactose são epímeros em C4

Glicose e Manose são epímeros em C2Glicose e Manose são epímeros em C2

LIGAÇÕES GLICOSÍDICAS

Monossacarídeos precisam se unir para formar di, tri, polissacarídeos

A ligação é chamada GLICOSÍDICA e ocorre A ligação é chamada GLICOSÍDICA e ocorre entre o carbono anomérico de 1

monossacarídeo com qualquer outro carbono do monossacarídeo vizinho, através de suas

hidroxilas e com perda de água.

v

C anomérico OH – C vizinho

- Perda de áhua

v

IMPORTANTE !!

Os glicosídeos podem ser formados também pela Os glicosídeos podem ser formados também pela ligação de um carboidrato a uma estrutura não

carboidrato, como uma proteína, por exemplo. O carbono anômero de uma OSE pode ser ligado ao átomo de nitrogênio de uma amina por uma ao átomo de nitrogênio de uma amina por uma

ligação N-glicosídica = importante nas biomoléculas centrais como nucleotídeos, DNA e

RNA.

Dissacarídeos – Ligação O-glicosídica

αααα-D-glucopiranosil-(1 →→→→4)-D-glucopiranose

���� Dissacarídeos mais comuns

PROCESSOS RELACIONADOS DIGESTÃO

• Consiste na hidrólise das ligações glicosídicas.

• Processo catalisado por grupo de enzimas hidrolíticas.

• A digestão dos carboidratos tem o objetivo de transformá-los em monossacarídeos.

• Processo encerrado quando todas as ligações glicosídicasdos carboidratos foram hidrolisadas.

Sacarose = sacarose invertase = glicose + frutose

Lactose = lactase (seres humanos) ou b-galactosidase(bactérias) = glicose + galactose

Maltose = maltase = glicose + glicose

AMIDOAmido: polímero de D -glucose

polissacarídeo de armazenamento em células vegetais

αααα →→→→

Amilose e amilopectina

���� Amilose ( αααα1→→→→4)

Ramificação

Ponto de ramificação(αααα1→→→→6)

���� Amilopectina

CadeiaPrincipal(αααα1→→→→4)

���� Cadeia principal ( αααα1→→→→4)

���� polissacarídeos de armazenamento em células animais

���� Glicogênio: polímero de D -glucose

GLICOGÊNIO

���� Ramificações ( αααα1→→→→6)

���� Mais ramificado e mais compacto que o amido

CELULOSE• É o carboidrato mais abundante na natureza.

• É exclusivo dos vegetais.

• 1015 Kg de celulose sintetizados e degradados/ano naterra.

• Possui função estrutural na célula vegetal, como um• Possui função estrutural na célula vegetal, como umcomponente importante da parede celular

• Semelhante ao amido e ao glicogênio em composição, acelulose também é um polímero de glicose, mas formadapor ligações tipo b-(1,4) e sem ramificação

• = configuração b permite que forme cadeias retas bemlongas, o que é ótimo para construção de fibras com altaforça de tensão.