Introdução Carboidratos BQI103 2016

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Capítulo 7:
Carboidratos
Dr. Humberto Ramos
BIOQUÍMICA BQI103 
1 - INTRODUÇÃO
• Carboidratos, açúcares, sacarídeos ou glicídeos;
• Biomoléculas mais abundantes na natureza;
CONCEITO
 Aldeídos ou cetonas poliidroxilados;
 No geral, possuem a relação C:H:O de 1:2:1 = (CH2O)n;
Ex.: Glicose = C6H12O6 ou (CH2O)6
FUNÇÕES
 Energética;
 Armazenamento (amido, glicogênio);
 Estrutural e proteção (celulose, pectina, quitina, peptídeoglicano);
 Reconhecimento celular (glicolipídeos ou glicoproteínas);
 Outras: difusão de nutrientes e lubrificação de articulações, anticoagulante 
(heparina), anticongelantes (glicoproteínas).
2 – CLASSIFICAÇÃO
(Tamanho)
Três classes principais:
1. Monossacarídeos;
2. Oligossacarídeos (inclui dissacarídeos);
3. Polissacarídeos.
Sakkharon (do grego) = açúcar
2.1 – MONOSSACARÍDEOS
• Uma só unidade de poliidroxialdeído ou -cetona;
• Unidades de construção de sacarídeos mais complexos –
polissacarídeos.
 Característica:
- Compostos sólidos;
- Incolores;
- Cristalinos;
- Livremente solúveis em água;
- Insolúveis em solventes apolares;
- Sabor adocicado, no geral.
Classificação:
a) De acordo com a posição da carbonila:
- aldoses: na extremidade da cadeia (ex.: gliceraldeído);
- cetoses: no interior da cadeia (ex.: diidroxicetona).
b) De acordo com o número de átomos de carbono:
3C – Trioses (aldotriose ou cetotriose);
4C – Tetrose (aldotetrose ou cetotetrose);
5C – Pentose (aldo ou cetopentose);
6C – Hexose (aldo ou cetoexose);
D-Gliceraldeído 
Aldotriose
Diidroxicetona 
cetotriose
2.2 – ESTRUTURA DOS PRINCIPAIS MONOSSACARÍDEOS
2.2.1 Trioses
D-Gliceraldeído 
Aldotriose Diidroxicetona 
cetotriose
2.2.2 Aldotetroses
D-eritrose D-triose
Espelho
Fórmulas de projeção
D-Gliceraldeído (GA) L-Gliceraldeído (GA)
Projeções de Fischer
 representar os carboidratos 
(Carbonos quirais)
 Um centro quiral: dois isômeros
 Ativos opticamente – ENANTIÔMEROS:
Os enantiômeros são moléculas que são
imagens no espelho uma da outra e 
não são sobreponíveis, nem por rotação 
nem por translação.
D e L
 Por convenção, a letra L é designada quando 
–OH voltado para a esquerda;
 A letra D quando –OH para direita
Pentoses:
D-ribose D-arabinose D-xilose
Aldopentoses
Cetopentoses
D-ribulose D-xilulose
Hexoses:
Aldoexoses
Cetoexoses
D-glicose D-manose D-galactose
D-frutose
ESTEREOISÔMEROS
Compostos com mesma composição e mesma ordem de conexão de 
átomos, com arranjos moleculares diferentes
D-gliceraldeído L-gliceraldeído
C* :
- carbono quiral ou centro quiral;
- quatro ligantes diferentes (C 
assimétrico);
- 2n estereoisômeros (n = nº centros 
quirais ou nº C*
CARBOIDRATOS: se dividem em 2 grupos:
Quando o C* mais distante da carbonila (C de referência):
1) mesma configuração do C* do D-gliceraldeído;
Isômero D;
2) mesma configuração do C* do L-gliceraldeído:
Isômero L. A maioria das hexoses dos 
organismos vivos = forma D
3 – ISOMERIA:
3.1 – Formas estruturais D e L
A configuração no último C assimétrico baseia-se no D e L gliceraldeído.
Os açúcares mais comuns são da série D.
3.2 – Epímeros
São monossacarídeos que diferem em apenas um carbono assimétrico.
• D-manose é epímero da D-glicose no C-2;
• D-galactose é epímero da D-glicose no C-4.
Epímeros
 Açúcares que diferem apenas em um carbono 
(esterioisômeros)
Epímeros
Isômeros
Fórmulas de Fisher 
(aberta)
CICLIZAÇÃO DOS MONOSSACARÍDEOS
 Formação de anéis de 5 a 6 atomos
 Grupo hidroxil no C5 reage com o grupo aldeído ou 
cetona
Novo Centro
Quiral
4 – CICLIZAÇÃO DOS MONOSSACARÍDEOS:
• Monossacarídeos com 5 ou mais C formam hemiacetais ou hemicetais;
• Forma um novo carbono assimétrico na carbonila;
• Dois isômeros cíclicos: α e β;
• Forma furanosídica (anel de 5 elementos) e piranosídica (anel de 6 
elementos). Fórmulas de Hawor th:
Pirano
Furano
4.1 – Aldoses:
Forma de furanose → deriva do furano →
Ciclização entre a carbonila (C-1) e a hidroxila do C-4
α
Forma de piranose
→ derivado do pirano
↓
Ocorre uma 
condensação entre 
a carbonila e C-5.
α-D-glicopiranose β-D-glicopiranose
mutarrotação
D-glicose
Mutarrotação
 Em solução, 
interconversão de 
anômeros (lento)
 Mutarotação: conversão de 
anômeros cíclicos em anéis 
abertos
 Existe apenas uma 
pequena fração da forma 
linear
Ciclização da frutose:
• A D-frutose é comumente encontrada na forma de furanose;
• Ocorre uma condensação entre a carbonila e C-5.
D-frutose
(forma de cadeia aberta)
α-D-frutofuranose
β-D-frutofuranose
(formas cíclica da frutose)
Açúcares Redutores
 Açúcar Redutor 
 Carbono Anomérico Livre
 Teste de Benedict
 Grupo da Carbonila é oxidado para um ácido carboxílico
 Cobre é reduzido.
 
 
 
C
C
C
C
C
CH2OH
HO
OHH
HO H
OHH
OHH
C
C
C
C
C
CH2OH
OHO
OHH
HO H
OHH
OHH
 
 
 
 + Cu
2+
D-Glucose D-Gluconic acid
 + Cu2O(s)
 
 
Acido D-Glucurônico
- Reação catalisada pela glicose oxidase: medida de glicose
sanguínea.
- Específica para a D-Glicose!
D-glicose + O2 D-gliconato + H2O2
Glicose Oxidase
AÇÚCARES REDUTORES
AÇÚCARES REDUTORES
Nível de Glicose no Sangue
 Glicose: concentração normal: 70-90 mg/dL
 Variação de acordo com a alimentação
 Teste de tolerância:glicose pode ser medida após 
várias horas.
Tempos após ingestão de glicose (horas)
Derivados de Açúcares
 Formados da reação dos açúcares
 Carbonila 
 Forma linear 
 Grupos Hidroxilas
 Forma linear e anel
 Alguns derivados mais comuns:
 Oxidação da 1ª hidroxila da aldose
 Formação de ácidos urônicos 
 Deoxi-açúcares: substitui –OH por –H
 Amino-açúcares: substitui –OH por –NH2
 Pode ser acetilado (-NH-C(O)-CH3) 
Alguns Derivados de Açúcares
Adoçantes
 Açúcares e adoçantes artificiais 
 Comparação com a sacarose 
(tabela): valor 100
 Aspartame
O
O
NH
H2N
HO
O
O
Combinações de Unidades de Monossacarídeos::
• A união de dois monossacarídeos para formar a ligação O-
glicosídica libera uma molécula de H2O e envolve um C anomérico 
de um dos monossacarídeos e a OH do outro monossacarídeo (do C 
anomérico ou não)
5 – OLIGOSSACARÍDEOS:
• São formados pela ligação glicosídica entre 2 até 10 monossacarídeos;
5.1 – Dissacarídeos:
• Seus nomes químicos derivam dos seus dois monossacarídeos 
constituintes;
5.1.1. Naturais
1. Sacarose → O-α-D-glicopiranosil (1→2) β-D-frutofuranosídeo
2. Lactose → O- β-D-galactopiranosil (1→4) α-D-glicopiranose
3. Trealose → O-α-D-glicopiranosil (1→1) α-D-glicopiranosídeo
5.1.2. Produtos de hidrólise
1. Maltose → O-α-D-glicopiranosil (1→4) α-D-glicopiranose
2. Isomaltose → O-α-D-glicopiranosil (1→6) α-D-glicopiranose
3. Celobiose → O-α-D-glicopiranosil (1→4) β –D-glicopiranose
SACAROSE:
• Produto intermediário da fotossíntese, forma de transporte dos hidratos de 
carbono em alguns vegetais, através dos sistemas vasculares das folhas, 
até as demais partes das plantas
O-α-D-glicopiranosil (1→2) β-D-frutofuranosídeo
Glc (α1→β2) Fru
- Sacarose é um açúcar não redutor,
portanto não reduz o Cu2+ para Cu+1.
- A sacarose não é redutora porque
não tem nenhum C anomérico livre.
LACTOSE:
• Ocorre apenas no leite
• Sensibilidade a lactose!
O Carbono anomérico do resíduo de glicose está disponível para a 
oxidação e assim lactose é um açúcar redutor.
Livre para reagir!TREALOSE:
• principal constituinte da hemolinfa , fluido circulante dos insetos:
• Crioprotetor. 
Apresenta poder redutor? Por que?
Polissacarídeos
 Carboidratos complexos
 Monossacarídeos ligados 
por ligações glicosídicas
 Pode ser ramificado
 Homopolissacarídeos
 Um tipo de monossacarídeo
 Heteropolissacarídeos
 > 1 tipo de monossacarídeo
 Sequências repetitivas
Homopolissacarídeos
Linear Ramificado
Heteropolissacarídeos
Linear Ramificado
 Polímeros de D-glicose
 Estrutural:
 Celulose
 Quitina
 Estocagem (RESERVA)
 Amido (Amilose e Amilopectina)
 Glicogênio
D-Glucose
O
H
OH
H
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
1
23
4
5
6
Polissacarídeos
Glicogênio e Amido
Grânulos de Amido
Grânulos de Glicogênio: 21nm
Glicogênio + proteínas
Plantas e Cianobactérias Bactérias e Vertebrados
AMILOSE
• Estrutura com ± 300 α-D-glicopiranoses;
• Ligações α (1→4);
• Cadeias longas não ramificadas (conformação helicoidal);
• Em reação com iodo fica azul.
Extremidade 
não redutora
Extremidade 
redutora
-Globular!
-RESERVA!
AMILOPECTINA
• Estrutura com > 300 α-D-glicopiranoses;
• Ligações α (1→4) nas cadeias e α (1→6) nas ramificações;
• Cadeias com ramificações entre 24 a 30 resíduos;
• Em reação com iodo fica vermelho.
Glicogênio e Amido
GlicogênioAmido
Ligações α (1→4) entre monômeros de glicose;
Ramificações de α (1→6)
Amilose
Amilopectina
Amilose
Amilopectina
Extremidade 
não-redutora
Extremidade 
redutora
AMIDO
GLICOGÊNIO
• Polissacarídeo de reserva nos animais;
• Ocorre principalmente no fígado e músculos esqueléticos;
• Formado por mais de 500 α-D-glicopiranoses;
• Ligações α (1→4) nas cadeias e α (1→6) nas ramificações;
• Estrutura com ramificações a cada 8 ou 12 resíduos;
Glicogênio Grânulos de 
Glicogênio
CELULOSE
• Polissacarídeo mais abundante na natureza;
• É uma substância fibrosa, resistente e insolúvel em H2O;
• Encontrado na parede celular dos vegetais, onde tem função
estrutural;
• Fornece energia para microrganismos e animais (cupins,
ruminantes) que apresentam no trato digestivo microrganismos que
secretam a enzima celulase, a qual hidrolisa as ligações β(1→4);
• É formada por mais de 10.000 moléculas de β-glicose;
• Ligações β(1→4);
•Cadeia distendida (conformação em fibras).
Unidades de Glicose ligadas em  (1→4)
CELULOSE
Conformação: fibrosa!
Estrutural: resistência!