Carboidratos: Estrutura e Classificação

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Carboidratos 
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Introdução
Os carboidratos estão entre as moléculas orgânicas mais abundantes na
natureza.
São os precursores biológicos de muitas outras biomoléculas.
Apresentam como fórmula geral: Cn(H2O)m daí o nome "carboidrato",
ou “hidratos de carbono”.
Quimicamente são poli-hidroxialdeídos (ou aldoses); ou poli-
hidroxicetonas (ou cetoses).
Fonte direta de energia (crescimento e metabolismo).
Formam elementos de sustentação (celulose).
Constituintes de diversos metabólitos (ácidos nucleicos, glicosídeos, etc).
Reserva energética (amido).
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Todas estas funções são possíveis devido:
(1) Existência de pelo menos um ou dois centros assimétricos.
(2) Habilidade de existir nas formas acíclicas/cíclicas e em estruturas
lineares/ramificadas.
(3) Capacidade de formas estruturas poliméricas via ligações
glicosídicas.
(4) Potencial para formar múltiplas ligações de hidrogênio com a água e
outras moléculas do meio ambiente.
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São geralmente classificados em:
– Monossacarídeos e seus derivados: não podem ser “quebrados” em
açúcares menores em condições brandas.
ex. glicose e frutose
– Oligossacarídeos: consistem de duas a dez unidades simples de açúcares.
ex: sacarose (glicose + frutose).
– Polissacarídeos: são polímeros de açúcares simples e seus derivados.
Podem ser tanto lineares quanto ramificados, e conter centenas ou mesmo
milhares de unidades de monossacarídeos.
ex: celulose
D-glicose
Aldeído poli-hidroxilado
projeção em cunha projeção de Fischer D-frutose
Cetona poli-hidroxilada
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Monossacarídeos
Mais de 200 diferentes já são conhecidos.
Consistem tipicamente de 3-7 átomos de carbono.
São descritos como aldoses ou cetoses, dependendo se a molécula
contém o grupo aldeído ou cetona.
Gliceraldeído
(aldose) 
di-hidroxiacetona
(cetose) 
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Além de aldeidos e cetonas, podem existir deoxi açucares e açucares
aminados.
N. átomos de C Aldose Cetose
3 aldotriose cetotriose
4 Aldotetrose cetotetrose
5 Aldopentose cetopentose
6 Aldo-hexose ceto-hexose
7 Aldo-heptose ceto-heptose
8 Aldo-octose ceto-octose
Classificação dos monossacarídeos
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Estereoquímica dos açúcares: Notação D e L
Aldoses com pelo menos 3 carbonos e cetoses com pelo menos 4 possuem
centros quirais. Sua nomenclatura deve especificar a configuração de cada centro.
A projeção de Fisher é muito usada para este propósito.
Para monossacarídeos com 2 ou mais estereocentros, os prefixos D e L referem à
configuração do carbono assimétrico mais longe da carbonila. Se a hidroxila é
escrita no lado direito da projeção de Fisher, então designação é D (D-
gliceraldeído), se for no esquerdo, L.
A maioria dos monossacarídeos na natureza apresentam notação D.
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D-gliceraldeído L-gliceraldeído
D-Eritrose
A notação D e L não especifica o sinal da rotação da luz plano-polarizada (+ e -).
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Aldotetrose: 4 estereoisômeros
Qual aldotreose é a estrutura abaixo? D-eritrose, D-treose, L-eritrose ou L-
treose?
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Configurações das D-aldoses
Configurações das D-cetoses
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Epímeros
São diastereoisômeros que diferem em apenas um carbono assimétrico.
Estrutura cíclica dos monossacarídeos: Hemiacetais, Hemicetais, Acetais
e Cetais
Apesar das projeções de Fisher serem úteis, elas ignoram uma propriedade muito
importante dos açúcares: a habilidade de formar estruturas cíclicas com um
carbono assimétrico adicional.
Acetais são provenientes de aldeído enquanto cetais são provenientes de cetonas
Hemiacetal hemicetal
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Alcoóis reagem rapidamente com aldeídos para formar hemiacetais.
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Projeção de Haworth
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Carbono anomérico
Ciclização promove a formação de um novo centro esterogênico. 
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Estabilidade da glicose: Mutarrotação
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Glicosídeos
É uma classe muito importante de açúcares formada pela substituição do grupo
hidroxila anomérico por um outro substituinte. Glicosídeos são chamados de O-
glicosídeos, N-glicosídeos, S-glicosídeos, etc de acordo com o átomo ligado no
carbono anomérico.
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Mecanismo da formação de um glicosídeo
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Exemplos de glicosídeos naturais
-Reagentes de Tollens [Ag+(NH3)2OH
-]
-Reagente de Benedict – sol. básica contendo íon complexo de citrato cúprico Cu+2
-Açúcares redutores (Hemiacetais ou hemicetais) 
- Glicosídeos (acetal e cetal) não são redutores
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Açúcar não redutor
Acetal
Os açúcares redutores possuem grupos aldeídos e cetonas livres na cadeia. São ditos redutores por
atuarem como agentes redutores, isto é, que sofrem oxidação. Açúcares não redutores (como a sacarose)
possuem os grupamentos interligados e se tornam redutores a partir da hidrólise.
Reações de Oxidação
A sacarose (C12H22O11), também conhecida como açúcar de mesa, é formada por
uma molécula de glicose e uma de frutose. É produzida pela planta ao realizar o
processo de fotossíntese.
Não é açúcar redutor
Não exibe mutarrotação
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Dissacarídeos
Sacarose
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Maltose
A maltose é obtida pela hidrólise do amido
É formada por duas moléculas de glicose unidas por ligações hemiacetais nas
posições 14´, configuração a.
Diferente da sacarose é um açúcar redutor, assim fornece teste positivos com
soluções de Fehling´s, Benedict e Tollens.
Existe em duas formas anoméricas
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Celobiose
A Celobiose é formada a partir da hidrólise parcial da celulose fornecendo o
dissacarídeo (C12H22O11). Lembra em todos os aspectos a maltose, exceto pela
configuração da sua união glicosídica.
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Lactose
A Lactose é um dissacarídeo presente no leite. É um açúcar redutor que se
hidrolisa para produzir a D-glicose e a D-galactose, a união glicosídica é a b.
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Polissacarídeos
Polímeros de um único monossacarídeo são chamados de
homopolissacarídeos, em contrapartida aqueles com diferentes
monossacarídeos são denominados de heteropolissacarídeos.
Três polissacarídeos importantes são o amido (reserva alimentar para vegetais),
o glicogênio (reserva para animais) e a celulose (material estrutural dos
vegetais).
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Amido
Milho, batata, trigo e arroz são importantes fontes comerciais de amido. O
aquecimento do amido com água faz com que os dois componentes principais
possam ser isolados, a amilose e amilopectina.
Amido é constituído por cerca de 10-20% de amilose (cadeias de D-glicose não
ramificadas) e 80-90% de amilopectina (pode conter 106 unidades de glicose).
É o carboidrato mais abundante na natureza
Possui função estrutural na célula vegetal, como um componente importante da
parede celular
Semelhante ao amido e ao glicogênio em composição, a celulose também é um
polímero de glicose, mas formada por ligações tipo b -1,4´.
Este tipo de ligação glicosídica confere a molécula uma estrutura espacial muito
linear, que forma fibras insolúveis em água e não digeríveis pelo ser humano (a-
glucosidase).
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Celulose
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FIM