Aula 5 - Carboidratos

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CARBOIDRATOS
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR
INTRODUÇÃO A BIOQUÍMICA
Biomoléculas mais abundantes 
do planeta.
Importância alimentar
Hidratos de carbono 
Cn(H2O)n
Oxidação dos carboidratos 
– Principal via metabólica 
fornecedora de energia.
Interação célula-célula
Reconhecimento imune
Componentes estruturais
São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas 
ou substâncias que liberam estes 
compostos por hidrólise
CnH2nOnFórmula geral
C
C
C
H
OH
OH
H O
H
H
C
C
C
H
OH
O
H
OHH
H
OHC
HO
C
C OH
H O
H
C H
H
CH OH
C OH
H
H
Gliceraldeído Dihidroxiacetona
Glicose
São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas 
ou substâncias que liberam estes 
compostos por hidrólise
CnH2nOnFórmula geral
Muitos carboidratos não apresentam essa fórmula
Ex: glicosamina 
Classes principais de acordo com o tamanho
Monossacarídios (açúcares simples) – Possuem uma única
unidade de poliidroxialdeído ou poliidroxicetona.
Exemplo – D-Glicose
Oligossacarídios – Possuem cadeias curtas de monossacarídios
ligados através de ligações glicosídicas.
Exemplo – sacarose (D-glicose + D-frutose)
Polissacarídios – Possuem mais de 20 unidades de
monossacarídios (pode chegar a milhares de unidades de monossacarídios)
Exemplo – Celulose, amido, glicogênio
Monossacarídios
São os carboidratos mais simples
Os átomos de carbono, nos quais os grupos –OH
estão ligados são centros quirais, dando origem aos
açúcares estereoisômeros da natureza
Incolores e sólidos cristalinos
Solúveis em água e insolúveis em solventes
apolares
Sabor doce (maioria)
C
C
C
H
OH
OH
H O
H
H
C
C
C
H
OH
O
H
OHH
H
Gliceraldeído
ALDOSE
Dihidroxiacetona
CETOSE
Os carboidratos mais simples
C3H6O3 C3H6O3
C6H12O6 C6H12O6
ALDOSE 
(poliidroxialdeídos)
3 átomos de C – aldotriose
4 átomos de C – aldotetrose
5 átomos de C – aldopentose
6 átomos de C – aldohexose
ALDOSE (poliidroxialdeídos)
Além do grupo aldeidíco e todos serem 
poliidroxilados, o que esses açúcares têm em 
comum? Por que são D-açúcares?
Nomenclatura D/L
A designação da configuração L ou D depende do 
carbono quiral com o número mais alto.
Se –OH está do lado 
direito em relação ao C 
quiral então a 
configuração é D
Se –OH está do lado 
esquerdo em relação 
ao C quiral então a 
configuração é L
A maioria dos açúcares importantes encontrados na 
natureza possui configuração D.
D-glicose – o mais importante na dieta
D-frutose – o mais doce de todos os açúcares
D-ribose – presente na molécula de RNA
CETOSE
(poliidroxicetonas)
3 átomos de C – cetotriose
4 átomos de C – cetotetrose
5 átomos de C – cetopentose
6 átomos de C – cetohexose
CETOSE (poliidroxicetonas)
Alguns derivados das hexoses 
Estereoquímica dos monossacarídios
Estereoisômeros – São
moléculas compostas pelos
mesmos átomos e fórmula
estrutural mas que diferem uma
da outra na forma como os
átomos ou grupos estão
dispostos no espaço.
Modelo bola-bastão: D-gliceraldeído e L-gliceraldeído
Carbono assimétrico ou 
quiral: C ligado a quatro 
grupos diferentes.
Nesse caso, um composto tem 
estrutura semelhante à 
imagem do outro no espelho 
(chamados de isômeros óticos 
especulares ou enantiômeros 
ou enantiomorfos) D-gliceraldeído
L-gliceraldeído
Características dos isômeros especulares ou enantiômeros
 Possuem os mesmos pontos de ebulição e de fusão, mesma
solubilidade em vários solventes, porém, diferem com relação
à atividade ótica;
 São chamados de dextrorrotatórios ou dextrógiros (+) e de
levorrotatórios ou levógiros (-), respectivamente, quando
desviam o plano de luz polarizada para a direita ou para a
esquerda;
T - representa a temperatura;
D - o comprimento de onda da luz (589,3 nm)
Trajetória ótica (dm) x Concentração (g/mL)
[ ]D
T Rotação observada (º)
=
 A atividade ótica é expressa quantitativamente pela rotação 
específica:
Atenção: Um composto pode ser do tipo D e desviar o plano de
luz polarizada para a direita e, portanto, ser dextrógiro (+) ou pode
desviar o plano de luz para a esquerda e ser levógiro (-)
Da mesma forma, um composto L pode ser dextro ou levorrotário:
Exemplo: L (+) Eritrose e L(-) Treose
Representação tridimensional no papel
Ligações horizontais representam ligações direcionadas 
para a frente do papel enquanto ligações verticais
representam ligações direcionadas para trás do papel 
Estereoquímica dos monossacarídios
Diastereoisômeros – São estereoisômeros que não se
relacionam como objeto-imagem num espelho plano e, assim, não
correspondem a enantiômeros.
Estereoquímica dos monossacarídios
Epímeros – São diastereoisômeros que diferem
na configuração de apenas UM átomo de carbono
 D-Glicose D-Galactose
OHC
HO
C
C OH
H O
H
C H
H
CH OH
C OH
H
H
HC
HO
C
C OH
H O
H
C H
HO
CH OH
C OH
H
H
1
2
3
4
5
6
Estereoquímica dos monossacarídios
A diferença em apenas um carbono tem importância 
biológica?
 D-Glicose D-Galactose
OHC
HO
C
C OH
H O
H
C H
H
CH OH
C OH
H
H
HC
HO
C
C OH
H O
H
C H
HO
CH OH
C OH
H
H
1
2
3
4
5
6
Estereoquímica dos monossacarídios
A diferença em apenas um carbono tem importância 
biológica?
Sim. Nosso corpo, por exemplo, consegue 
encontrar a diferença entre esses dois 
compostos.
Galactosemia
•Ausência de enzimas necessárias à conversão
•Acúmulo de galactose ou seu metabólito (dulcitol)
causa efeitos tóxicos
•Pode levar a retardo mental, catarata e morte
Formação dos hemiacetal, acetal, hemicetal e cetal 
O oxigênio da hidroxila do álcool é um nucleófilo e o C carbonílico do aldeído 
(ou da cetona) ou do hemiacetal (ou do hemicetal) é um centro de carga positiva
..
..
..
..
As formas hemiacetálicas da D-Glicose
O carbono C-5 sofreu um giro 
para a hidroxila ficar próxima 
ao grupo aldeídico para, daí, 
ocorrer o ataque nucleofílico
α e -D-glicose são 
chamadas de formas 
anoméricas da D-glicose
Reação de um álcool 
com um aldeído
Quando o açúcar é do tipo D e tem a hidroxila para baixo no C anomérico o isômero é , quando for do tipo
L é o contrário, ou seja, hidroxila para baixo é 
Estruturas cíclicas
Hemicetal cíclico – formado a partir de um álcool e uma cetona (C2 – C5)
Piranoses e Furanoses
Estruturas de Fischer e de Haworth
As estruturas cíclicas
podem ser escritas nas
fórmulas de Fischer e de
Haworth
Note que os grupos no
lado direito, na estrutura
de Fischer, ficam para
baixo, no anel da estrutura
de Haworth, com exceção
daquele do C5
Carbono 
anomérico
Mutarrotação
Estrutura cíclica - Anômeros α e β
Haworth
Mutarrotação
63,6%
36,4%
Estruturas conformacionais das piranoses
Formas em cadeira do anel piranosídico: os substituintes do anel podem 
ser axiais (paralelos ao eixo vertical) ou equatoriais (perpendiculares ao 
eixo vertical). A forma em barco (não apresentada) é a menos estável
A estrutura em cadeira da -D-Glicopiranose
Na -D-Glicopiranose a hidroxila do C-1 está na posição axial e a do C-2 está na 
posição equatorial. Na -D-Glicopiranose essas duas hidroxilas ficam em posições 
equatoriais, daí a forma  ser mais estável que a  (representando 63% do total) 
Algumas reações dos monossacarídios
•Reação de oxidorredução
•Formaçãode glicosídios
Açúcares redutores
Os monossacarídios que possuem grupos aldeídicos ou cetônicos livres ou
potencialmente livres são chamados de açúcares redutores (teste positivo na
reação de Fehling):
O O
R – C + 2 CuO + OH- R – C + Cu2O + H2O
H O-
(aldeído)
(+2)
óxido cúprico
(+1)
(Ác.carboxílico)
óxido cuproso 
(precipitado vermelho)
Glicose é um açucar redutor?
Formação dos glicosídios
Ligações 
Ligações 
ß(1 → 4)
Sacarose – açúcar de mesa (α-D-glicose + α-D-
frutose) 
-1 2
Oligossacarídios
Dissacarídios
Sacarose 
Lactose
Maltose
• Lactose: ß-D-galactose + D-glicose (epímeros-C4)
Ligação glicosídica: ß(1 → 4)
• Maltose: D-glicose + D-glicose (hidrólise do amido)
Ligação glicosídica : α (1 → 4)
• Celobiose: D-glicose + D-glicose (hidrólise da
celulose)
Ligação glicosídica: ß (1 → 4)
Dissacarídeos Redutores
Lactose
Maltose
Atenção!
Sacarose não é um açúcar redutor
Açúcar Invertido
Dextrogira Mistura desvia para a 
esquerda (Levogira)
Polissacarídios
São açúcares complexos que têm mais de 20 
moléculas de monossacarídeos
Homopolissacarídeo X Heteropolissacarídeos
Principais polissacarídios
-Celulose
-Amido
-Glicogênio
-Quitina
Polissacarídios
Polímeros de cadeia linear e ramificada
Amido
Servem como veículos para o armazenamento de
glicose
Polímeros de α-D-glicose presente nos vegetais
Amilose – polímero linear de glicose – ligações
α(1→4)
Amilopectina – polímero de cadeia ramificada -
ligações α(1→6) e α(1→4)
Amido
(amilopectina)
Amido
Amido
Enzimas que hidrolisam o amido:
Vegetais e animais possuem enzimas para digerir o
amido
ß - amilase – Clivam as ligações α (1 → 4) a partir do
final não redutor do polímero (exoglicosidase). Produto:
maltose.
α amilase - Clivam as ligações α (1 → 4) em qualquer
lugar na cadeia (endoglicosidase)
Enzimas desramificadoras, que degradam α (1 → 6) na
amilopectina.
Glicogênio
São moléculas de armazenamento de glicose nos
ANIMAIS
Polímero de cadeia ramificada de α-D-glicose
Formado por ligações α (1 → 4) e α (1 → 6) nos pontos
de ramificação.
Semelhantes à amilopectina porém são mais
ramificados
Grânulos de glicogênio (fígado e músculo)
Glicogênio
Amido ou Glicogênio?
Amido
Glicogênio
Iodo
Principal componente estrutural dos vegetais (madeiras e 
plantas)
Polímero de β-D-glicose
Resíduos unidos por ligações glicosídicas do tipo β(1→4)
Celulose
Celulose
As cadeias individuais de polissacarídios são ligadas 
por pontes de H (força mecânica)
Pontes de H
Celulose
Os animais não possuem as enzimas chamadas 
CELULASES, que hidrolisam celulose em glicose. 
Atuam sobre as 
ligações β entre 
glicoses
Encontradas em bactérias 
presentes no trato 
digestório dos cupins e 
animais de pasto (gado, 
cavalos, etc)
Quitina
Homopolissacarídeo semelhante à celulose
Polímero linear formado por N-acetil-β-D-glicosamina
Formado por ligações β(1→4)
Desempenha papel estrutural.
Principal componente do exoesqueleto de
invertebrados (insetos e crustáceos) e também da
parede celular de fungos, algas e leveduras.
Quitina
β(1→4)
Glicoproteínas
São moléculas que possuem resíduos de 
carboidratos e cadeias polipeptídicas
Anticorpos
Determinantes antigênicos (grupos sanguíneos 
sistema ABO)
-Grupo A – N-acetilgalactosamina
-Grupo B – α-D-galactose
-Grupo 0 – Nenhum
-Grupo AB - N-acetilgalactosamina + α-D-galactose