02-Carboidratos

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Carboidratos e glicoconjugados
Carboidratos – moléculas mais abundantes da face da Terra
Mais de 100 bilhões de toneladas de CO2 e H2O convertidos em biomassa vegetal a cada ano pela fotossíntese
Carboidratos - Carbono hidratado - (CH20)n onde n≥3
Monossacarídeos
Oligossacarídeos
Polissacarídeos
Glicoconjugados – Polímeros mais complexos de carboidratos, ligados covalentemente a proteínas ou lipídeos
Carboidratos – múltiplas funções
reserva energética = açúcar e amido: base da nutrição humana; 
oxidação de carboidratos é a principal via energética dos organismos não fotossintetizantes 
elementos estruturais e de proteção: parede de vegetais e bactérias, fungos, exoesqueleto de animais (artrópodes) 
lubrificantes de articulações; matriz extracelular; capa externa do óvulo 
glicoproteínas e glicolipídios – reconhecimento celular; sinais 
Importância econômica: papel, madeiras (celulose), roupas (algodão)
celofane, celulóide (filmes fotográficos), ágar-ágar, goma arábica
Estrutura e Função de Carboidratos
Carboidratos
- São as moléculas biológicas mais abundantes e são quimicamente simples com três elementos: Carbono, hidrogênio e oxigênio.
(CH2O)n
São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias que hidrolisadas geram esses compostos
Referência: http://www.sonutricao.com.br/conteudo/macronutrientes/, disponível na data: 10/11/2013
monossacarídeos: unidades fundamentais dos oligossacarídeos e polissacarídeos, 
ex. pentoses, hexoses 
oligossacarídeos: 
ex. lactose, sacarose, 
polissacarídeos: forma na qual ocorrem a maioria dos carboidratos encontrados na natureza. 
polímeros de alto peso molecular, diferem na composição dos açúcares, nos tipos de ligação, no comprimento e no grau de ramificação da cadeia 
homopolissacarídeos: amido, glicogênio (armazenagem de energia) celulose (estrutural) 
heteropolissacarídeos: peptidioglicano (estrutural, parede bactérias) glicosaminoglicanos (estrutural, matriz extracelular ) 
Estrutura e Função de Carboidratos
Monossacarídeos
Duas famílias: aldoses e cetose
Classificados pelo número dos átomos de carbono, sendo assim temos: 
3 carbonos – trioses
4 carbonos – tetroses
5 carbonos – pentoses
6 carbonos – hexoses 
7 carbonos - heptoses
Monossacarídeos
Aldoses ou cetoses
Trioses, tetroses, pentoses, hexoses heptoses
Monossacarídeos mais simples
Glicose e frutose: monossacarídeos 
mais comuns na natureza
Aldeído
Cetona
Um átomo de carbono com 4 substituintes diferentes = > centro quiral
Isômeros
Propriedades químicas idênticas ou semelhantes
Propriedades físicas e biológicas distintas
D-gliceraldeído
L-gliceraldeído
*
*
Estereoquímica
	Átomos centrais – centros assimétricos ou centros quirais.
	Centros quirais – Átomo de carbono central que possui 4 	ligações diferentes
	Forma arranjo tetraédrico
Referência: http://pt.wikipedia.org/wiki/Quiralidade_(qu%C3%ADmica), disponível na data: 07/11/2013.
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Carbono assimétrico ou quiral
Isomeria ótica
Estereoquímica
Avaliação das moléculas assimétricas
Somente pelo plano da luz polarizada (polarímetro) ou por reagentes que também contenham centros quirais.
Não há uma relação clara entre estrutura da molécula e o grau ou direção que ela gire. 
Pela dificuldade da identificação de moléculas quirais se adotou a convenção de fischer.
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Enantiômeros
Uma molécula com n centros quirais pode ter 2n estereoisômeros
Estereoisômeros dos monossacarídeos são divididos em dois grupos que diferem na configuração ao redor do centro quiral mais distante do carbono da carbonila
Isômeros D e L. 
Hidroxila do carbono de referencia a direita: D
Hidroxila do carbono de referencia a esquerda: L
Monossacarídeos
E para um monossacarídeo assim?
1) Numerar os carbonos
1
2
3
4
5
6
2) Contar os quirais
*
*
*
*
n quirais = 2n esteroisômeros
3) Quiral mais afastado da carbonila - REFERÊNCIA
D-glicose
Isomeria óptica de biomoléculas
Carboidratos
Monossacarídeos 
Pelo número de
carbonos com centro 
quiral, calcula o número de 
estereoisômeros 
possíveis.
	2n = x
	24 = 16
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Séries das Aldoses
Estrutura dos carboidratos: Monossacarídeos - Fórmula de Fisher
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Séries das Cetoses
Estrutura dos carboidratos: Monossacarídeos - Fórmula de Fisher
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Triose
Tetrose
Pentose
Hexose
Todos possuem a hidroxila do carbono quiral mais afastado da carbonila em isomeria D
A maioria dos açúcares ocorrerem naturalmente na forma D
Alguns açúcares ocorrem naturalmente como na forma L
Exemplo: L-Arabinose
L - Arabinose
Epimeros: Açúcares que diferem apenas na configuração ao redor de um único átomo de carbono 
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Monossacarídeos – formas cíclicas
Ocorrem em formas cíclicas (anéis): aldotetroses e açúcares com 5 ou mais carbonos
 Em solução aquosa => carbonila forma ligação covalente com oxigênio da hidroxila Reação entre aldeídos ou cetonas e álcool =>hemiacetais
Estruturas cíclicas da D-glicose
Reação entre o grupo aldeído (C1) e hidroxila (C5)
Anéis conhecidos por piranoses
dois estereoisômeros: anômero  e 
D-glicose: formas α e β
Interconversão entre as formas α e β =>mutarrotação
Carbono da carbonila ou hemiacetal: carbono anomérico
1/3
2/3
Anômero α
Anômero β
Estrutura e Função de Carboidratos
Monossacarídeos: formação da estrutura cíclica
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Formação de hemiacetais e hemicetais
Hexágono
Pentágono
Piranoses (6 átomos) e furanoses (5 átomos)
Perspectiva de Haworth
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Fórmulas conformacionais de piranoses – conformações em cadeira
Carboidratos de importância biológica
Monossacarídeos de importância biológica
Estrutura e Função de Carboidratos
Monossacarídeos são agentes redutores
Podem ser oxidado por agentes oxidantes suaves como íon cúprico (Cu2+)
A oxidação ocorre no carbono anomérico C1
Alguns dissacarídeos ou polissacarídeos podem ser agentes redutores
Desde que o carbono anomérico esteja livre
Monossacarídeos são agentes redutores
Ag redutor: doador de e-
Será oxidado
Ag. Oxidante: receptor de e-
Ag. 
oxidante
O carbono da carbonila (anomérico) 
será oxidado a carboxila
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Estrutura e Função de Carboidratos
Glicose é o principal combustível celular.
Importância
Nutricional
Controle sobre a absorção e excreção
Controle dos níveis sanguíneos
Doença relacionada: Diabetes melito I ou II
Açúcares redutores – reação de Fehling – determinação da concentração de glicose no sangue e urina
Atualmente usa-se o método enzimático: glicose oxidase
Oligossacarídeos
Dissacarídeos
Ligação O-glicosídica
Dissacarídeos
Regras para nomear um dissacarídeo:
1) Ligação O ou N;
O -
2) Configuração α ou β do 1º monossacarídeo
α
3) Nome do 1º monossacarídeo - il – não redutor; ose - redutor
-D-glicopiranosil
4) Indicação dos carbonos ligantes
- (1→ 4)
5) Nome da 2º monossacarídeo
- D-glicopiranose
Formação da maltose =>duas moléculas de glicose
Ligação glicosídica entre o carbono anomérico do resíduo de D-Glicose C-1 e o carbono C-4 do outro
Maltose
α-D-glicopiranosil-(1->4)-β-D-glicopiranose
Dissacarídeos
Lactose: Ocorre naturalmente no leite. Quando hidrolisado libera D-galactose e D-glicose
Açúcar redutor (carbono anomérico livre)
Carbono 
anomérico 
livre
Dissacarídeos
Maltose
(α-glicose + β-glicose)
Lactose
(β-galactose + β-glicose)
Sacarose
(α-glicose + β-frutose)
Trealose
(α-glicose + α-glicose)
Dissacarídeos não redutores. Por que?
Dissacarídeos comuns
Sacarose – dissacarídeo 
 de glicose + frutose
Açúcar não redutor
 (Carbono anomérico 
 envolvido em ligação 
 glicosídica)
A sacarose é formada pelos vegetais, mas não pelos animais superiores
Principal intermediário da fotossíntese, principal forma na qual o açúcar é transportado das folhas às outras partes das plantas
Trissacarídeo
e Tetrassacarídeo
Feijão
Rafinose
Estaquiose
Galactose-glicose-frutose
Galactose-galactose-glicose-frutose
Questões
Como classificar carboidratos de acordo com tamanho?
Conceitue isômeros e dê um exemplo.
O que são epímeros?
O que é carbono anomérico?
Por que a sacarose é um açúcar não redutor?