Carboidratos: Classificação e Isomeria

Prévia do material em texto

NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
@larirodrigues.b 
1 
 
Carboidratos 
Carboidratos são poli-hidroxialdeídos ou poli-
hidroxi-cetonas, ou substâncias que geram 
esses compostos quando hidrolisadas. Muitos 
carboidratos têm a fórmula empírica (CH2O)n; 
alguns também contêm nitrogênio, fósforo ou 
enxofre. 
Quanto ao grupo funcional, dividem-se em: 
a) Aldoses - Apresentam uma cadeia 
carbônica não ramificada onde o 
primeiro átomo de carbono é unido a um 
átomo de oxigênio por uma dupla ligação 
formando um grupo carbonila e os 
demais, unidos a grupos hidroxila e 
átomos de hidrogênio. 
Ou seja, aldeídos poliidroxilados. O 
grupo carbonil está na extremidade da 
cadeia de carbonos (isto é, em um grupo 
aldeído). 
 
b) Cetoses - Apresentam uma cadeia 
carbônica não ramificada onde o 
segundo átomo de carbono é unido a um 
átomo de oxigênio por uma dupla ligação 
formando um grupo carbonila e os 
demais, unidos a grupos hidroxila e 
átomos de hidrogênio. Ou seja, podem 
ser definidos como cetonas 
poliidroxiladas. Quando o grupo carbonil 
está em qualquer outra posição (em um 
grupo cetona), o monossacarídeo é uma 
cetose. 
 
Quanto ao n° de átomos de carbonos os 
carboidratos, que apresentam apenas um 
grupo aldeídico ou cetônico poliidroxilado, 
são classificados em: 
a) Trioses - são os mais simples, pois 
possuem 3 átomos de carbono, sendo 
representados pela fórmula C3H6O3. 
Não podem sofrer ciclização. Únicas 
trioses possíveis: gliceraldeido 
(aldotriose) e a diidroxicetona 
(cetotriose). 
 
b) Tetroses - 4 átomos de carbono, sendo 
representados pela fórmula C4H8O4. Da 
mesma forma que nas trioses, ocorrem 
apenas em cadeia linear quando em 
solução aquosa. Exemplos: eritrose 
(aldotetrose) e eritrulose (cetotetrose). 
 
c) Pentoses - apresentam 5 átomos de 
carbono, sendo representados pela 
fórmula C5H10O5. A forma cíclica é um 
anel de cinco lados, que lembra o 
composto furano, daí o açúcar é 
classificado como uma furanose. Estão 
presentes como intermediários nas vias 
metabólicas e como parte de moléculas 
mais complexas, tais como os ácidos 
nucléicos e as coenzimas. Exemplos: 
ribose (aldopentose) e a ribulose 
(cetopentose). 
 
d) Hexoses - 6 átomos de carbono, fórmula 
C6H12O6. Formam estruturas cíclicas. 
Além dos anéis furanosídicos, podem 
formar também anéis de seis lados, que 
lembram o composto pirano, açúcar 
classificado como uma piranose. Muito 
comuns nos animais e vegetais, onde 
desempenham papéis fisiológicos 
importantes. Ex.: glicose, galactose e 
manose (aldohexoses) e a frutose 
(cetohexose). 
 
 
Definição 
Classificação 
NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
@larirodrigues.b 
2 
 
 
 
 
 
 
 
Quanto ao número de unidades monoméricas 
formadoras, dividem-se em: 
a) Monossacarídeos - são sólidos, 
cristalinos, solúveis em água e muitos 
apresentam sabor doce. Aldeídos ou 
cetonas com dois ou mais grupos 
hidroxila; os de seis carbonos, glicose e 
frutose, têm cinco grupos hidroxila. 
Isomeria estrutural: mesma forma molecular 
porém estruturas diferentes (cadeia, função ou posição). 
Estereoisomêros: mesma forma molecular, mesma 
estrutura, mas diferem na configuração (arranjo dos 
átomos de carbono no espaço). Este tipo de 
isomeria pode ser óptica ou geométrica (cis-trans). 
Enantiômeros: mesmo ponto de fusão, ebulição e 
solubilidade, mas diferem no desvio da luz polarizada. 
Diastereoisômeros: compostos que não são 
enantiômeros, ou seja, apresentam diferentes pontos de 
ebulição, fusão e solubilidade, em geral também diferem 
nas propriedades químicas. 
Epímeros: mesma fórmula estrutural, mas diferem 
quanto à disposição espacial do hidrogênio e da hidroxila 
ligados a um dos carbonos. 
Muitos monossacarídeos são estereoisômeros. 
Fórmula para saber quantos estereoisômeros 
possuem um composto: 2n (n: n° de centros 
quirais). 
 
 
1. Identificar o carbono quiral mais distante da 
carbonila. 
2. Olhar para a hidroxila do carbono quiral. 
Se ela estiver na direita, o composto 
receberá o prefixo, "D" e se estiver na 
esquerda, o prefixo "L" ( letras deveram 
sempre estar em maiúsculo). 
 
Glicose e manose são 
epímeros (diferença 
presente no carbono 2) 
 
 
Em solução aquosa, as aldotetroses e todos os 
outros monossacarídeos com 5 ou mais 
carbonos, formam uma cadeia cíclica. 
A reação geral para formação de uma cadeia 
cíclica resulta em hemacetais ou hemiacetais, 
onde: 
 Hemicetais: cetona+ alcool 
 Hemiacetais: aldeido+ alcool 
 
Um epímero quando convertido em uma cadeia 
cíclica receberá a nomenclatura de anômero, e 
haverá a formação de um novo centro quiral 
denominado carbono anomérico. 
 
IMPORANTE: Carbono anomérico será o único 
carbono da molécula ligado a dois oxigênios. 
 
É importante a determinação desse carbono 
anomérico, pois este será usado como 
referência para a nomenclatura do composto. 
 
 
 
 
 
 
 
Definição 
Estruturas cíclicas 
D-Manose 
(epímero em C-2) 
D-Glicose 
NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
@larirodrigues.b 
3 
 
Quando a hidroxila presente no carbono 
anomérico estiver do lado oposto ao carbono 
fora da cadeia, receberá a nomenclatura 
"alpha", quando estiver no mesmo lado, 
"beta". 
Os dissacarídeos consistem em dois 
monossacarídeos unidos covalentemente por 
uma ligação O-glicosídica, a qual é formada 
quando um grupo hidroxila de uma molécula de 
açúcar reage com o carbono anomérico de 
outro. 
Essa reação representa a formação de um 
acetal a partir de um hemiacetal e um álcool 
(um grupo hidroxila da segunda molécula de 
açúcar) e o composto resultante é chamado de 
glicosídeo. 
 
 
 
 
 
 
Será um agente redutor todo e qualquer 
sacarídeo que possuir o carbono anomérico 
livre pra reagir. 
Todo monossacarídeo, portanto, é um 
agente redutor. 
 
 
 
 
 
Quando se tratando de dissacarídeos, podem 
haver redutores e não redutores: 
 
Neste caso o dissacarídeo redutor é aquele que 
contém UM dos carbonos anomérico LIVRE. 
Neste caso o dissacarídeo não é redutor pois, 
não contém NENHUM dos carbonos 
anoméricos LIVRE. 
b) Oligossacarídeos – possuem de 2 a 10 
unidades de monossacarídeos unidos 
covalentemente por uma ligação 
covalente denominada glicosídica. 
Quanto ao número de unidades de 
monossacarídeos unidas por ligações 
glicosídicas, os oligossacarídeos são 
classificados em: dissacarídeos, 
trissacarídeos, tetrassacarídeos, 
pentassacarídeos, etc. 
Os dissacarídeos mais comuns são 
maltose, lactose e sacarose, estes são 
os mais abundantes na natureza. 
 
 
 
Dissacarídeos 
Agentes redutores 
Carbono anomérico livre 
Hemiacetal 
Álcool 
Acetal Hemiacetal 
α-D-Glicose β-D-Glicose 
Maltose 
α-D-glicopiranosil-(1 4)-D-glicopiranose 
Hidrólise Condensação 
Carbono 
anomérico 
Carbono 
anomérico 
Se ligou ao C-4 
Livre 
Carbono 
anomérico 
NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
@larirodrigues.b 
4 
 
 
c) Polissacarídeos - são carboidratos 
complexos, formados por cadeias muito 
longas de unidades de 
monossacarídeos ligados entre si por 
ligações glicosídicas que podem ser do 
tipo alfa ou beta. As cadeias formadas 
podem ser lineares ou ramificadas. São 
também chamados de glicanos. 
Apresentam duas funções biológicas 
principais: reserva energética e 
estrutural. 
Exemplos de polissacarídeos com 
função de reserva energética: 
homopolissacarídeos amido (plantas) e 
glicogênio (animais e fungos). Exemplos 
de polissacarídeos com função 
estrutural: Celulose (parede celular 
vegetal) e quitina (parede celular de 
fungos e algas/exoesqueleto dos 
artrópodes). 
Onde n unidades iguais formam uma cadeia. 
Servem para armazenamento de combustível e 
como componentes estruturais da parede e 
matriz celular. 
Amido e glicogênio= combustível 
Celulose, quitina e dextrana= função estrutural 
Macete: No glicogênio,cada ramificação 
termina com uma unidade de açúcar não 
redutora, uma molécula de glicogênio com n 
ramificações, terá n+1 extremidades não 
redutoras. 
Quando glicogênio é utilizado como fonte de 
energia, as unidades de glicose são removidas 
uma de cada vez a partir da unidade não 
redutora. 
A maioria dos animais vertebrados não 
consegue digerir celulose por ausência de 
enzima digestiva específica. 
 
 
 
 
 
Onde n unidades diferentes formam uma 
cadeia. Compõem a parede celular de 
bactérias. 
Glicosaminoglicanos: formam uma família de 
polímeros (macromoléculas formadas por 
varías pequnas moléculas) lineares compostos 
por unidades de dissacarídeo repetidas. 
Os glicosaminoglicanos são exclusivos de 
animais e bactérias, não sendo encontrados em 
plantas. Um dos dois monossacarídeos é 
obrigatoriamente N-acetilglicosamina ou 
N-acetilgalactosamina; o outro, na maioria dos 
casos, é um ácido urônico, geralmente ácido 
D-glicurônico ou ácido L-idurônico. 
Gliscosaminoglicanos possuem diferentes 
graus de sulfatação, esses diferentes graus 
determinam diferentes funções biológicas, 
como reconhecimento molecular. 
São carboidratos ligados a uma proteína ou 
lipídeo. 
Glicoseaminoglicanos ligados a uma haste 
proteica. 
Os proteoglicanos presentes na matriz 
extracelular realizam importantes funções, 
dentre elas, regulação da atividade de 
moléculas sinalizadoras, controle do tráfego de 
células e moléculas, atuação como co - 
receptores e interação com proteínas fibrosas 
da matriz. 
 
 
 
 
 
Homopolissacarídeos 
Heteropolissacarídeos 
Glicoconjugados 
Proteoglicanos 
NUTRIÇÃO, UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
@larirodrigues.b 
5 
 
As glicoproteínas contêm oligossacarídeos 
covalentemente ligados. 
Muitas proteínas extracelulares ou da superfície 
celular são glicoproteínas, assim como a 
maioria das proteínas secretadas. 
Os oligossacarídeos covalentemente ligados 
influenciam o enovelamento e a estabilidade 
das proteínas, fornecem informações cruciais 
sobre o destino de proteínas recentemente 
sintetizadas e permitem o reconhecimento 
específico por outras proteínas. 
Carboidratos ligados a lipídeos. 
Glicolipídeos em plantas e animais e 
lipopolissacarídeos em bactérias são 
componentes do envelope celular com cadeias 
de oligossacarídeos expostas na superfície 
externa da célula. 
Formadas a partir da junção de dois 
monossacarídeos. 
Podem ser: 
1. O-Glicosídicas 
 
 
 
 
 
2. N-Glicosídicas 
 
 
 
Glicoproteínas 
Glicolipídeos 
Ligações Glicosídicas