Módulo II

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Bioquímica Aplicada 
à Enfermagem
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Me. Fabrício Ribeiro de Campos
Revisão Textual:
Prof.ª Esp. Kelciane da Rocha Campos
Água e Carboidratos 
Água e Carboidratos 
 
• Conhecer as principais composições químicas da água e dos carboidratos;
• Conhecer as estruturas e ligações químicas desses compostos;
• Conhecer a classificação dos carboidratos e suas funções biológicas.
OBJETIVOS DE APRENDIZADO 
• A Água;
• Funções da Água;
• Características da Molécula de Água;
• Carboidratos: Introdução e Definição.
UNIDADE Água e Carboidratos 
A Água
Você sabe qual a importância da água para os seres vivos? Como a água participa dos 
processos bioquímicos do nosso organismo?
Para ajudá-lo(a) a elucidar um pouco essas questões, acesso o link a seguir e faça uma leitura 
do artigo “Importância da água e suas propriedades para a vida” de Eleonora Cano Carmona. 
Disponível em: https://bit.ly/2LLVGTy
Os primeiros organismos vivos da Terra com certeza nasceram em um ambiente 
aquoso e a evolução das espécies ao longo do tempo tem sido moldada por esse 
ambiente (aquoso).
Figura 1 – A água
Fonte: Fotolia
A água é responsável pela composição de mais de 70% do peso nos organis-
mos vivos.
Para compreendermos as ações das biomoléculas, necessitamos primeiramente 
entender como as forças de atração entre as moléculas de água e seus produtos de 
ionização, H+ e OH–, interferem na estrutura, organização e nas propriedades dos 
componentes celulares, nas proteínas, carboidratos, ácidos nucléicos e lipídeos.
A água como solvente universal influencia na conformação, na resistência e na 
especificidade das biomoléculas, devido à sua capacidade de formar ligações (através 
de pontes de hidrogênio) com outras moléculas de água e também com solutos. 
Sendo assim, é a partir da água e de suas propriedades de ligação que as estruturas 
biológicas e as reações bioquímicas orgânicas ocorrem.
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Figura 2 – Molécula de água
Fonte: Getty Images 
No organismo humano, ela é responsável por manter em equilíbrio o meio 
interno, promovendo distribuição homogênea do total da água no corpo; pela 
manutenção do pH dos compartimentos corporais; e pela concentração adequada 
dos eletrólitos. A seguir, apresentamos a estrutura molecular da água e suas pontes 
de hidrogênio (ligações covalentes).
Figura 3 – Moléculas de água formando uma estrutura 
em rede, através de ligações de hidrogênio (marcadas a preto) 
Fonte: Wikimedia Commons
Círculos maiores em vermelho: átomos de oxigênio. Círculos menores, em 
azul: átomos de hidrogênio.
Além disso, em nível celular, dois terços do volume da água compõem o fluido 
intracelular e um terço restante compõe o fluído extracelular (plasma).
Você consegue imaginar como o nosso corpo é composto bioquimicamente? E quais 
elementos químicos estão presentes em nossa constituição? Acesse a figura a baixo e 
vamos observar uma breve exemplificação dos compostos químicos do nosso corpo.
Composição química do corpo humano. Acesse em: https://bit.ly/2TpMkku
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UNIDADE Água e Carboidratos 
A compreensão das funções da água nos sistemas biológicos é crucial para o 
entendimento dos processos bioquímicos do nosso corpo. Por isso, a seguir, iremos 
listar algumas das suas principais funções.
Funções da Água
A água desempenha várias funções que são vitais para o bom funcionamento do 
organismo humano; dentre elas, podemos citar:
• solvente para grande parte das substâncias que existem nas células;
• via de excreção de substâncias metabolizadas pelo organismo;
• transporte de substâncias (nutrientes) para dentro e fora das células;
• meio pelo qual ocorrem reações químicas celulares;
• participa da regulação térmica.
Características da Molécula de Água
A molécula de água é constituída por dois átomos de hidrogênio ligados co-
valentemente a um átomo de oxigênio. Esses átomos estão dispostos de forma 
angular (104,45°) e não de forma linear como em outras moléculas. Tal fato se deve 
ao oxigênio possuir elevada carga eletronegativa em relação ao hidrogênio, isso faz 
com que os elétrons compartilhados estejam mais presentes no lado do oxigênio que 
do hidrogênio, gerando dois dipolos elétricos na molécula de água, um ao longo de 
cada ligação O—H (hidrogênio carrega cargas positivas e oxigênio carga negativa). 
Por  isso, há uma atração eletrostática maior entre o átomo de oxigênio de uma 
molécula de água e o hidrogênio de outra molécula; a essa ligação dá-se o nome de 
ligação de hidrogênio ou pontes de hidrogênio. O conhecimento dessas ligações é 
fundamental para compreendermos os processos bioquímicos celulares.
Figura 5 – A molécula de água 
Fonte: Wikimedia Commons
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Os átomos dispõem-se formando um ângulo de 104,5º. A diferença de ele-
tronegatividade entre os dois tipos de átomos provoca a existência de um 
dipolo elétrico, com uma concentração de carga negativa na vizinhança do 
átomo de oxigênio.
As moléculas de água, ao se aproximarem, são atraídas pela carga elétrica positiva do 
hidrogênio de uma molécula e a carga elétrica negativa do oxigênio de outra molécula, 
resultando em uma ligação denominada ponte de hidrogênio. As ligações químicas entre 
os elementos químicos que compõem a molécula de água (hidrogênio e oxigênio) são cha-
madas de ligações covalentes. Acesse em: https://bit.ly/2XgXnO6
Outra característica importante da molécula de água é a sua propriedade como 
solvente. Devido às suas características moleculares, tais como a natureza polar e as 
pontes de hidrogênio, torna-se com grande poder de interação como solvente univer-
sal, já que é um dos constituintes principais da célula viva. Nesse ponto, é importante 
observar que algumas moléculas podem ser solúveis em meio aquoso e outras não. 
Se forem solúveis, recebem o nome de hidrofílicas e se não forem solúveis, recebem 
o nome de hidrofóbicas.
No geral, as moléculas polares são consideradas hidrofílicas e as apolares hidrofó-
bicas. Por exemplo, a molécula de água dissolve sais como o NaCl – sal de cozinha - 
(molécula hidrofílica) por hidratação e estabilização dos íons Na+ e Cl–, enfraquecendo 
suas ligações e, assim, impedindo a associação para formar uma rede cristalina. 
A seguir, a solubilidade de NaCl em água.
Figura 5 – À medida que as moléculas de água se ligam aos íons Na+ e Cl – a força 
eletrostática necessária para a formação da rede cristalina de NaCl é desfeita 
Fonte: Wikimedia Commons 
Outro exemplo seriam os fosfolipídeos (moléculas hidrofóbicas), são constituintes 
da membrana celular e possuem duas extremidades (polar – cabeça e apolar – cauda). 
Devido a essa capacidade, possibilitam o transporte de moléculas do meio interno e 
externo da célula e também separam o meio aquoso interno do externo.
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UNIDADE Água e Carboidratos 
Figura 6 – Camada fofolipídica da membrana celular 
Fonte: Wikimedia Commons 
Ionização da Água
A molécula de água é considerada neutra, porém pode apresentar-se com um 
certo grau de ionização (dissociação) e a sua ionização pode ser descrita através de 
uma constante de equilíbrio.
Essa tendência em ionizar-se produz um íon hidrogênio (H+) e um íon hidróxido, 
ocorrendo, assim, o equilíbrio:
H2O ⇌ H+ + OH–
A ionização corresponde a quando uma molécula qualquer se torna carregada, 
seja por cargas positivas ou negativas. Geralmente, pequenas proporções de molé-
culas de água se dissociam; a 25°C apenas 2 em cada 109 moléculas na água pura 
são ionizadas para formar íons hidrogênio (H+) e hidroxila (OH–).
A constante de equilíbrio para ionização reversível da água segue esta fórmula:
[ ]
–
2
eq
H OH
K
H O
+      =
Na água pura a 25°C, a concentração é 55,5 M – gramas de H2O em 1 litro 
divididos pela massa molecular da mesma – 1000 / 18 = 55,5 M. Portanto, na 
expressão constante de equilíbrio, o valor 55,5 M pode ser substituído, gerando:
[ ]
–
55,5eq
H OH
K
+      =
Recalculando, isso se torna:
( )( ) –55,5 eq wM K H OH K+   = =   
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Onde Kw = produto (55,5M) (Keq), que significa o produto iônico da água a 25°C. 
O valor da condutividade elétrica da água a 25°C é 1,8 X 10-16, que corresponde ao 
valor para Keq. Portanto, temos:
( )( )– 16 14 255,5 1,8 10 1,0 10wK H OH M X M X M+ − −   = = =   
Sendo assim, o produto de [H+] e [OH–] em solução aquosa a 25°C é sempre igual 
a 1 X 10-14 M2 – enquanto houver concentrações iguais de H+ e OH–, tal como a 
água pura, podemos afirmar que a solução está com pH neutro.
Sendo o produto iônico da água constante, quando [H+] é maior que 1 X 10–7 M, 
a concentração de [OH–] é menor que 1 X 10–7 M, e vice-versa. Assim, quando a 
concentração de [H+] é extremamente alta, como no ácido clorídrico, a concentração 
de [OH–] é muito baixa. Portanto, para água neutra a 25°C, a concentração de íons 
[H+] e [OH–] é 1 x 10–7 M.
A escala de pH representa as concentrações de H+ e OH–, o termo pH é definido 
pela expressão:
1log – logpH H
H
+
+
 =    
A letra p significa “logaritmo negativo de”. Em uma solução neutra a 25°C, a 
concentração de íons de hidrogênio tem o valor de 1 x 10–7 M, o pH é calculado da 
seguinte forma:
7
1log 7,0
1,0 10
pH
X −
= =
Portanto, para a água neutra a 25°C, o pH e o pOH são iguais a 7. Quando o pH 
cai, a concentração de íons H+ sobe e o OH– cai; quando o pH sobe, a concentração 
de H+ cai e OH– sobe. A seguir, a escala de pH.
Figura 7 – A escala de pH e pOH 
Fonte: Wikimedia Commons
Quanto menor o pH, mais ácida é uma solução: a acidez do suco gástrico 
ajuda a digestão. O sangue humano tem um pH ligeiramente superior a 7. 
Produtos comerciais de limpeza têm muitas vezes caráter alcalino.
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UNIDADE Água e Carboidratos 
A medida do pH é um dos procedimentos mais importantes e utilizados na bioquímica. 
O pH interfere na estrutura molecular e na atividade das macromoléculas biológicas. Por 
exemplo, as atividades das enzimas em nosso organismo são alteradas e influenciadas pela 
ação do pH. Na prática médica, as medidas do pH do sangue e da urina são constantemente 
utilizadas. O pH sanguíneo dos diabéticos com glicemia alterada e não controlada é abaixo 
do valor normal de 7,4, a esse evento chamamos de acidose; em outras doenças, quando o 
pH sanguíneo aumenta acima desse valor, ocorre uma condição chamada de alcalose. Tanto 
a acidose quanto a alcalose são eventos que prejudicam a vida e o equilíbrio do organismo.
Agora que já discutimos um pouco sobre a importância da água e suas caracte-
rísticas principais, vamos aprender um pouco mais sobre outro composto orgânico 
extremamente importante para todos os seres vivos, o nome dele é carboidrato! 
Vamos estudar um pouco mais sobre ele?
Você já parou para pensar como nosso organismo obtém energia através da alimentação? 
E  qual composto químico em nossa dieta alimentar é responsável por nos fornecer tal 
 energia? Será que o carboidrato é capaz de nos fornecer toda essa energia que faz a máquina 
celular funcionar? Essas e outras questões discutiremos a seguir!
Carboidratos: Introdução e Definição
Os carboidratos são também chamados de hidratos de carbono e são as biomolé-
culas mais presentes em nosso planeta. Alguns carboidratos possuem sabor adocica-
do e por isso são chamados também de açúcares, são exemplos: a frutose, sacarose 
e a glicose, presentes em nossa alimentação.
Para se aprofundar mais no assunto sobre os carboidratos. Acesse: https://bit.ly/3bPCz5B
Figura 8 – Glicose, Frutose e Sacarose
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
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Os açúcares e o amido são os principais componentes da dieta de muitas pessoas 
no mundo, e a degradação desses compostos constitui a principal via de obtenção de 
energia pelas células vivas não fotossintéticas. Além disso, como função, os carboi-
dratos constituem elementos estruturais e protetores da parede celular de bactérias e 
dos vegetais e funcionam também como sinalizadores em nosso organismo quando 
associados a uma proteína ou a um lipídeo. São também lubrificantes das articula-
ções esqueléticas e fornecem coesão entre as células.
Os carboidratos, portanto, são definidos como poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxi-
cetonas, substâncias que quando hidrolisadas formam dois grupos: aldeídos ou cetonas. 
Muitos carboidratos possuem a fórmula empírica (CH2O)n, outros possuem em sua 
constituição a presença de outros elementos químicos, como nitrogênio, fósforo e 
enxofre. A seguir, iremos compreender como os carboidratos são classificados.
Classificação dos Carboidratos
Os carboidratos são divididos em três categorias:
• Monossacarídeos;
• Oligossacarídeos;
• Polissacarídeos.
O termo sacarídeo significa açúcar e é derivado do grego sakcharon.
Os monossacarídeos, também conhecidos como açúcares simples, são constituídos 
por uma molécula de polihidroxialdeído ou polihidroxicetona. A fórmula geral dos 
monossacarídeos é: CnH2nOn onde n ≥ 3. A glicose (C6H12O6) é o monossacarídeo 
mais abundante da natureza, chamado também de dextrose. De acordo com o seu 
número de átomos de carbonos mais a terminação “ose”, os monossacarídeos podem 
receber diversos nomes, tais como:
• 3 carbonos = triose (C3H6O3);
• 4 carbonos = tetrose (C4H8O4);
• 5 carbonos = pentose (C5H10O5);
• 6 carbonos = hexose (C6H12O6);
• 7 carbonos = heptose (C7H14O7).
Os monossacarídeos são representados pelos grupos aldeídos e cetonas com duas 
ou mais hidroxilas, sendo a glicose e a frutose com cinco grupos hidroxila. Caso o 
grupo carbonila (C=O) esteja em uma das extremidades da molécula de carbono, ela 
é conhecida como um aldeído, chamada de aldose; caso o grupo carbonila (C=O) 
esteja no meio da cadeia carbônica ou em qualquer posição menos nas extremida-
des, recebe o nome de cetona, chamada de cetose. A seguir, veremos a diferença 
entre ambas as cadeias.
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UNIDADE Água e Carboidratos 
Figura 9 – Glicose (aldose) e frutose (cetose)
Fonte: Wikimedia Commons 
Monossacarídeos aldoses:
Figura 10 – Projeção de Fischer das aldoses
Fonte: Wikimedia Commons
(1) gliceraldeído; (2a) eritrose; (2b) treose; (3a) ribose; (3b) arabinose; (3c) 
xilose; (3d) lixose; (4a) allose; (4b) altrose; (4c) glucose; (4d) manose; (4e) 
gulose; (4f) idose; (4g) galactose; (4h) talose.
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Monossacarídeos cetoses:
CH2OH
CH2OH
C=O
Di-hidroxiacetona
D-Eritrulose
D-XiluloseD-Ribulose
D-Psicose
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
C=O
C=O
H OH
H OH
H OH
CH2OH
CH2OH
C=O
H OH
H OH
H OH
D-Frutose
CH2OH
CH2OH
C=O
HHO
H OH
H OH
D-TagatoseD-Sorbose
CH2OH
CH2OH
C=O
H
H
OH
HO
H OH
CH2OH
CH2OH
C=O
HHO
HHO
H OH
CH2OH
CH2OH
C=O
HHO
H OH
Figura 11 – Estrutura das D-cetoses
Fonte: Adaptado de BRUICE, 2006
Os monossacarídeos comuns com cinco ou mais átomos de carbono em seu 
esqueleto possuem formas cíclicas (anel), e não linear, através da reação entre o 
grupamento álcool (-OH) com o grupamento aldeído (originando hemiacetais) ou 
grupamento cetona (originando hemicetais).
Figura 12 – Formação de hemiacetal
Fonte: Wikimedia Commons
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UNIDADE Água e Carboidratos 
Figura 13 – Formação de hemicetal
Fonte: Wikimedia Commons
Os oligossacarídeos são açúcares formados por um pequeno grupo de monossa-
carídeos unidos por ligações covalentes chamadas de glicosídicas. Essas ligações são 
realizadas entre duas hidroxilas de duas moléculas de monossacarídeo com a perda 
de uma molécula de água. Observe na Figura 14 essas interações.
Figura 14 – Ligação glicosídica entre dois monossacarídios
Fonte: Wikimedia Commons
Dos oligossacarídeos, os mais comuns são os dissacarídeos, açúcares que por 
hidrólise fornecem duas moléculas de monossacarídeos unidos covalentemente por 
uma ligação glicosídica. Podemos citar como exemplo os dois dissacarídeos mais 
comuns: a sacarose, formada pela ligação α 1,2 entre uma molécula de glicose e 
uma frutose – a sacarose é encontrada no açúcar de mesa ou açúcar de cana; e 
a lactose, outro dissacarídeo formado pela ligação β 1,4 entre uma molécula de 
glicose e uma de galactose - ela está presente no leite eseus derivados. A seguir 
apresentamos essas moléculas.
Figura 15 – Estrutura da sacarose
Fonte: Wikimedia Commons
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Figura 16 – Estrutura da lactose
 Fonte: Wikimedia Commons
Assim como os monossacarídeos, os dissacarídeos também possuem terminologia 
com sufixo “ose”, conforme visto anteriormente.
Os polissacarídeos são compostos por centenas ou milhares de monossacarídeos, 
sendo a glicose o mais prevalente deles. São as formas de carboidratos mais encon-
tradas na natureza e são também chamados de glicanos, diferindo-se uns dos outros 
pela composição e tipo de monossacarídeos, pelo tamanho das cadeias carbônicas, 
tipos de ligações químicas e o grau de ramificação. A seguir apresentamos a estrutura 
de um polissacarídeo – celulose.
Figura 17 – Parte da estrutura da celulose (polissacarídeo)
Fonte: Wikimedia Commons
Os polissacarídeos podem ser chamados de Homopolissacarídeos ou Hetero-
polissacarídeos.
Os homopolissacarídeos são constituídos por apenas um tipo de unidade mono-
mérica. Alguns deles, como o amido e o glicogênio, funcionam como reserva de 
energia, o amido nas células vegetais e o glicogênio em células animais; e outros, 
como a celulose e quitina, constituem a parede celular de plantas e exoesqueleto de 
alguns animais.
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UNIDADE Água e Carboidratos 
Figura 18 – Molécula de glicogênio
Fonte: Wikimedia Commons
O amido é utilizado pelas plantas para armazenar energia, é constituído por dois 
tipos de polímeros da glicose: amilose e amilopectina. A amilose ( Figura 19) é cons-
tituída por cadeias longas e não ramificadas, enquanto a amilopectina ( Figura 20) é 
amplamente ramificada.
Figura 19 – Amilose: cadeia linear com ligações glicosídicas (α 1 – 4)
Fonte: Wikimedia Commons
Figura 20 – Amilopectina: cadeia ramifi cada; ligações 
glicosídicas (α1 – 4) e (α1 – 6) a cada 24 a 30 resíduos
Fonte: Wikimedia Commons 
O glicogênio é o polissacarídeo de reserva de energia das células animais, no 
homem é armazenado no fígado, chegando a 7% do seu peso líquido, e também 
nos músculos esqueléticos. É um polímero composto por unidades de glicose unidas 
através de ligações (α1 – 4), com ligações (α1 – 6); é similar à amilopectina, porém 
mais densamente ramificado: cada ramo possui de 8 a12 resíduos.
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Figura 21 – Molécula de glicogênio
Fonte: Wikimedia Commons 
A celulose é outro homopolissacarídeo, constituído por uma substância fibrosa, 
rígida e insolúvel em água, presente na estrutura da parede celular dos vegetais 
(raízes, tronco e ramificações); é parecida com a amilose, linear e não ramificada, é 
formada por cerca de 10.000 a 15.000 moléculas de glicose, porém com configura-
ção β, enquanto a glicose da amilose possui configuração α. Na celulose, as ligações 
glicosídicas são do tipo β1 – 4.
Figura 22 – Molécula da celulose
Fonte: Wikimedia Commons
A quitina é um homopolissacarídeo linear, composto por polímero de N-acetil-
-D-glicosamina, com ligações (β1–4). Principal componente do exoesqueleto de 
artrópodes, insetos, caranguejos, lagostas, é o segundo polissacarídeo mais abun-
dante na natureza depois da celulose – cerca de 1 bilhão de toneladas de quitina 
são produzidas por ano na biosfera.
Figura 23 – Molécula de quitina
Fonte:Wikimedia Commons 
Já os heteropolissacarídeos são compostos por dois ou mais tipos diferentes de 
unidades monoméricas. Funcionam como suporte extracelular para os mais variados 
organismos vivos, conferindo proteção, forma e suporte para as estruturas celulares, 
órgãos e tecidos, e também como constituinte da camada rígida do envelope celular 
de bactérias (peptidoglicano).
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UNIDADE Água e Carboidratos 
Figura 25 – Peptidoglicano
Fonte: Wikimedia Commons 
Agora que você já estudou sobre a água e os carboidratos, suas principais fun-
ções, ligações e estruturas químicas, podemos nos aprofundar mais um pouco sobre 
outras biomoléculas importantes também para nosso conhecimento, são elas os 
aminoácidos e as proteínas.
No próximo capítulo, iremos conhecer essas biomoléculas e suas funções. Até 
breve e bons estudos!
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Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Biologia das células: origem da vida, citologia e histologia, reprodução e desenvolvimento
AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Biologia das células: origem da vida, citologia 
e histologia, reprodução e desenvolvimento. 2ª ed. Moderna: São Paulo, 2004.
Bioquímica
VOET, D.; VOET, J. G. Bioquímica. 4ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2013 . (e-book) 
 Leitura
Carboidratos: estrutura, propriedades e funções
https://bit.ly/3bPCz5B
Importância da água e suas propriedades para a vida
https://bit.ly/2LLVGTy
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UNIDADE Água e Carboidratos 
Referências
MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica básica. 4ª ed. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2015.
NELSON, D. L; COX, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6ª ed. São 
Paulo: Artmed, 2014.
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