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Estrutura
dos 
Carboidratos
Prof.: Dr. Adilson da Costa Filho
Estrutura dos Carboidratos
Provavelmente, o primeiro agente utilizado para
adocicar foi o mel.
Alexandre, O Grande, introduziu na Europa o
açúcar da cana-de-açúcar (sucrose), vindo do Oriente.
Este foi o primeiro açúcar a ser cristalizado.
Ironicamente, a fórmula deste açúcar se revelou uma das
mais difíceis a ser determinada.
Como a cana-de-açúcar é difícil de ser cultivada,
na Europa procurou-se outros substituintes, que
culminou com a industrialização do açúcar da
beterraba, estabelecida em 1798 por Archaid.
Maggrat (1747) cristalizou uma substância que
foi reconhecida como distinta daquela da cana - de -
açúcar e denominada de ―eine Art Zucker‖. Esta
substância é hoje conhecida como glucose. A glucose
é mais difícil de cristalizar do que a sacarose, o que
dificultou sua industrialização.
A glucose já tinha sido obtida anteriormente de
várias outras fontes, principalmente da uva, e já era
conhecida de Persas e Árabes. A referência ao açúcar
da uva pode ser encontrada em manuscritos mouros,
datados de 1150 e nos escritos dos alquimistas.
A análise elementar da glucose permitiu
determinar sua formula empírica: CH2O.
Esta fórmula representa a origem do termo em
francês ―hydrate de carbon‖, modificado para o alemão
como ―kohlenhydrat‖ e para o inglês ―carbohydrate‖.
A determinação do peso molecular (180)
permitiu estabelecer a fórmula verdadeira da glucose:
C6H12O6 (Tollens e Mayer, 1888).
Franchimont (1879 e 1892) mostrou que a
glicose tem 5 grupamentos hidroxilas acetiláveis.
Esta observação, associada com a propriedade
redutora da glicose, deram a fórmula: C5H7(OH)5-CO
(ou C6H12O6).
Kiliani (1886) mostrou que a glicose tem um
grupo aldeído e possui seis átomos de carbono
seguidos ou em arranjo linear, propondo a fórmula
CH2OH-(CHOH)4-CHO.
2) Definição e abundância:
Os açúcares são compostos adocicados?
Relative sweetness of various carbohydrates
fructose 173 
invert sugar* 120 
HFCS (42% fructose) 120 
sucrose 100 
xylitol 100 
tagatose 92 
glucose 74 
high-DE corn syrup 70 
sorbitol 55 
mannitol 50 
trehalose 45 
regular corn syrup 40 
galactose 32 
maltose 32 
lactose 15 
* invert sugar is a mixture of glucose and fructose found in fruits.
―Carboidratos são compostos aldeídicos ou 
cetônicos com múltiplos grupos hidroxilas‖
Constituem os compostos orgânicos mais
abundantes na Natureza
a) Reserva energética, como o amido e o 
glicogênio.
Os carboidratos tem como principais funções:
b) Informação gênica, através dos ácidos nucléicos.
Os carboidratos tem como principais funções:
c) Estrutural, como a
celulose, presente em parede
celular de plantas e
bactérias, e a quitina,
presente no exoesqueleto de
invertebrados. A celulose é o
composto orgânico mais
abundante na biosfera. O uso
industrial de celulose foi
estimado em 800 milhões de
toneladas por ano (dados de
1975).
Os carboidratos tem como principais funções:
d) Reconhecimento celular e informação biológica,
como nos casos dos carboidratos constituintes das
glicoproteínas e dos proteoglicanos.
Os carboidratos tem como principais funções:
3) Açúcares com diferentes quantidades de átomos de 
carbono
O gliceraldeído e dihidroxicetona são os 
carboidratos mais simples.
Aldoses derivadas de D-gliceraldeído com 4, 5 e 6
carbonos:
Aldoses derivadas de D-gliceraldeído com 4, 5 e 6 
carbonos:
Aldoses derivadas de dihidroxicetona:
Os açúcares formam hemiacetal
Hemiacetal formation
5) Os açúcares ciclizam e formam anéis de piranose 
ou furanose
4) Os açúcares formam estereoisômeros
Os açúcares formam estrutura em cadeira
Dois tipos de isômeros são formados:  e 
D-glicose cristaliza a partir de água
e forma -D-Glcp;
D-glicose cristaliza a partir de
piridina e forma -D-Glcp
Exemplos
Ao colocar glucose em solução atinge o equilíbrio
após certo tempo
forma aberta  
Também pode formar furanose ou piranose
 -D-glucopiranose -D-glucofuranose
OH
O
HOHC
OH
OH
HOH2C
OH
O
CH2OH
HO
OH
OH
Exemplos de açúcares com furanose ou piranose
6) Os açúcares se unem através da ligação glicosídica
É a ligação entre o carbono anomérico com a hidroxila de
um álcool.
Quando um açúcar reage com a hidroxila de outro 
açúcar forma-se um dissacarídeo.
Os açúcares permitem formar um maior número de 
variedades de tipos de unidades quando comparados 
aos aminoácidos
Composição Produto Número de isômeros
peptídeos oligossacarídeos
X2 dímero 1 11
X3 trímero 1 176
Comparação entre o número de possíveis peptídeos e 
oligosacarídeos formados por aminoácidos e açúcares:
*considerando apenas peptídeos na configuração L e oligossacarídeos piranosídicos na configuração D.
Possibilidades:
α Glc 1  2 Glc
α Glc 1  3 Glc
α Glc 1  4 Glc
α Glc 1  6 Glc
β Glc 1  2 Glc
β Glc 1  3 Glc
β Glc 1  4 Glc
β Glc 1  6 Glc
α Glc 1  1 Glc α
α Glc 1  1 Glc β
β Glc 1  1 Glc α
7) Como podemos determinar a estrutura de um 
carboidrato?
Não existem etapas rígidas
1a etapa: Obtenção do carboidrato purificado
2a etapa: Determinar sua composição química. Quais os tipos e
proporção dos monossacarídeos? Algum outro componente
(sulfato, fosfato, etc ?)
3a etapa: Medida de sua rotação óptica-específica
Pode ser útil no caso de composição simples
Por exemplo, compostos contém apenas glucose
composto desconhecido + 120o
metil -D-glucopiranose + 120o
metil -D-glucopiranose zero
metil -D-glucofuranose -150o
metil -L-glucopiranose -120o
Este resultado pode ajudar a esclarecer o tipo de ligação (
ou ), tipo de anômero (D ou L) e forma do anel (piranose ou 
furanose). Mas pode não ser uma conclusão definitiva.
4a etapa: Isolar o monossacarídeo obtido por hidrólise
ácida e determinar o tipo de anômero (D ou L), através da
rotação óptica específica.
Composto desconhecido: +70o
D-glicose: +70o
L-glicose: -70o
5a etapa: Posição da ligação glicosídica
Oxidação com periodato
O periodato (IO4
-) oxida ligações C-
C com hidroxilas vicinais:
OH
— C
O
H
C —
O
H
C—
OH
H H
— C
— C—H
OH
H
H— C—
OH
H
NaBH4Redução com borohidreto de sódio:
O
CH2OH
OOHHO
1 2
1 4
O
CH2OH
OH
OHO
1 3
O
O-CH2
OH
OOHHO
1 6
O
CH2OH
OH O
OH
Oxidação com periodato em açúcares com diferentes 
posições de ligação glicosídica
CH3OH
CH3O
OCH3
O
O
O
O
O
O
O
O-CH2
O
OCH3
OCH3CH3O
2,3,6 tri-metil derivado 2,4,6 tri-metil derivado
2,3,4 tri-metil derivado3,4,6 tri-metil derivado
OCH3
CH2OCH3
OCH3OH
OH
CH2OH
HO
OH
CH2OHCH2 OCH3
OCH3
H3CO
OH
CH2OH
HO
OH
OHHO
HO
OH
CH2OH
OH
CH2OH
HO
OH
OHHO
Metilação de açúcares com diferentes posições de 
ligação glicosídica
Estrutura de um polissacarídeo 
mais complexo
Os seguintes derivados metilados foram obtidos de um
composto constituído exclusivamente por glicose:
2,3,4,6 tetrametil glicose – 10%
2,3,6 tri metil glicose – 80%
2,3 dimetil glicose – 10%
Qual a estrutura deste 
polissacarídeo?
É o glicogênio
O
CH2OCH3
OCH3
OCH3
O
CH2OCH3
OCH3
OOCH3O O
O
CH2OCH3
OCH3
OCH3
O
OCH3
OOCH3
O
CH2OCH3
OCH3
OCH3 OCH3
Análise do glicogênio por Ressonância 
Nuclear Magnética
Os polissacarídeos mais abundantes na 
natureza
Celulose
(-D-glucopiranose 14)n
OH
O
CH2OHOH
O
n
OH
O
CH2OH
OH O n
Amido e Glicogênio
(-D-glucopiranose 14)n
n
NH
CO
CH3
O
CH2OH
OH
O
Quitina
( -D-N-acetil-glucosamina 14)n
Fuc-CH
3
H1 H4
Fuc-CH
3
H1 H4
Estrutura da fucana sulfatada encontrada na matriz gelatinosa que 
recobre o óvulo do ouriço-do-mar Lytechinus variegatus
Glicoproteínas
Oligossacarídeos N-ligados às 
proteínas
Oligossacarídeos N-ligados às proteínas
Resíduos da galactose mas não do ácido siálico 
são reconhecidos pelas células do fígado
Tipos de polissacarídeos:
Estrutura de glicosaminoglicanos
Estrutura de proteoglicanos
Agregan de cartilagens
Dissociação do agregan de cartilagens
Algumas evidências da 
importância dos 
proteoglicanos para a 
integridade estrutural das 
cartilagens
A remoção dos proteoglicanos reduz a rigidez 
da cartilagem auricular do coelho
O tamanho das cadeias de 
glicosaminoglicanos, os constituintes dos 
proteoglicanos, diminuem na osteoartrose
Origem
+
O tamanho das cadeias de glicosaminoglicanos podem 
ser analisadas por PAGE 
A importância dos proteoglicanos para a 
integridade estrutural das cartilagens
Aplicação de 
pressão sobre a 
cartilagem
Remoção da 
pressão 
Erro inato de sulfatação do condroitim sulfato 
da cartilagem auricular produz alterações 
ósseas significativas
Conclusão
Os carboidratos constituem um grupo
complexo de moléculas, com ampla variação
estrutural, e estão envolvidas nos mais diversos tipos
de eventos biológicos. Antigamente eram
consideradas como moléculas estruturais e de
reserva. Hoje sabemos que estão relacionadas com a
regulação de inúmeros fenômenos que ocorrem nos
organismos vivos.
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
GLICÓLISE
―A GLICÓLISE (DO GREGO, GLYKOS, DOCE E LYSIS, ROMPER),
TAMBÉM CHAMADA VIA DE EMBDEN−MEYERHOF−PARNAS, É A
VIA CENTRAL DO CATABOLISMO DA GLICOSE EM UMA
SEQUÊNCIA DE DEZ REAÇÕES ENZIMÁTICAS QUE OCORREM
NO CITOSOL DE TODAS AS CÉLULAS HUMANAS.‖
CONSISTE NA CONVERSÃO DE UM MOLÉCULA DE 
GLICOSE (6C) EM DUAS DE PIRUVATO (2 X 3C)
PARTE DA ENERGIA LIBERADA DA 
OXIDAÇÃO DA GLICOSE É ARMAZENADA 
EM ATP E NADH
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
GLICÓLISE
COMPREENDE DUAS ETAPAS
1ª FASE PREPARATÓRIA: 
5 REAÇÕES
 GLICOSE É FOSFORILADA POR DOIS ATP
 GLICERALDEÍDO−3−FOSFATO
2ª FASE DE ―PAGAMENTO‖: 
OS 2 GLICERALDEÍDO−3−FOSFATO 
OXIDADAS PELO NAD+ E FOSFORILADAS
PRODUTOS DA GLICÓLISE: 
2 ATP, 2 NADH E 2 PIRUVATOS
GLICÓLISE
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
AS REAÇÕES DA GLICÓLISE SÃO
TODAS CATALISADAS POR ENZIMAS
PARA CADA GLICOSE
SÃO CONSUMIDOS DOIS ATP NO PRIMEIRO ESTÁGIO
NO SEGUNDO ESTÁGIO SÃO PRODUZIDOS 
4 ATP E 2 NADH.
GLICÓLISE - 1
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
-
ATIVADA 
PELA 
INSULINA
GLICÓLISE - 2
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
GLICÓLISE - 3
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
GLICÓLISE – 4 e 5
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
IMPORTANTE NA
SÍNTESE DE TRIACILGLICERÓIS
E FOSFOLIPÍDIOS
ÚNICO QUE SEGUE
A VIA GLICOLÍTICA
GLICÓLISE - 6
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
1º COMPOSTO DE
ALTA ENERGIA
PRESENTE NOS ERITRÓCITOS
REGULADOR DA LIGAÇÃO
OXIGÊNIO X HEMOGLOBINA
GLICÓLISE - 7
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
GLICÓLISE - 8
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
GLICÓLISE - 9
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
2º INTERMEDIÁRIO
DE ALTA ENERGIA
GLICÓLISE - 10
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FOSFORILAÇÃO
AO NÍVEL DE
SUBSTRATO
FRUTOSE-1,6 BIFOSFATO
ALANINA
ATP
PROTEÍNA QUINASE 
DEPENDENTE DE AMPc
GLICEMIA
GLUCAGON
AMPc
-
+
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
RENDIMENTO ENERGÉTICO DA GLICÓLISE
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
DESTINO DO PIRUVATO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO
METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS
FERMENTAÇÃO