carboidratos (1)

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Carboidratos
Macromoléculas
A maioria das moléculas encontradas nos organismos são 
baseadas no elemento Carbono, associado a Nitrogênio, 
Oxigênio ou Hidrogênio
As propriedades específicas dos compostos são determinadas 
por grupos funcionais ligados a um “Esqueleto” de Carbono 
A maioria de nossas moléculas são grandes, derivadas de 
várias moléculas menores similares
Essas grandes moléculas são denominadas de Polímeros ou 
de Macromoléculas
Macromoléculas
As unidades que compõem as macromoléculas são 
denominadas de Subunidades ou Monômeros
Podemos obter uma grande variabilidade de macromoléculas 
a partir da variação do no, da seqüência e dos arranjos entre 
os Monômeros (Ex.: Aminoácidos  Proteínas)
Macromoléculas
As Macromoléculas Biológicas podem ser agrupadas em 4 
categorias:
Essas moléculas são responsáveis pelas funções das 
células:
- Suporte Estrutural;
- Proteção;
- Transporte;
- Fornecimento de Energia
- Carboidratos;
- Lipídeos; - Proteínas;
- Ácidos Nucléicos
- Armazenamento de Energia
- Regulação;
- Defesa;
- Motilidade;
- Armazenamento de 
Informação
Macromoléculas
As funções das Macromoléculas são decorrentes de sua 
forma e das propriedades químicas dos monômeros que as 
constituem
Macromoléculas
Macromoléculas
Macromoléculas
A maioria das Macromoléculas são produzidas ou são 
“quebradas” pelo mesmo tipo de reação química
Essas reações químicas envolvem a adição ou remoção de 
moléculas de H2O
Os polímeros são formados a partir dos monômeros, pela 
remoção de moléculas de H2O:
- Um Hidrogênio (-H) de uma subunidade
- Um Hidroxila (-OH) de outra subunidade
Este processo une as subunidades e é denominado de 
Síntese por Desidratação
Macromoléculas
Quando Macromoléculas são quebradas, no processo 
denominado de Digestão, moléculas de H2O são adicionadas 
para separar os polímeros em suas subunidades
Este processo é denominado de Hidrólise e as enzimas 
que facilitam esta digestão são chamadas de Enzimas 
Hidrolíticas
Síntese por Desidratação (Condensação) Hidrólise
Macromoléculas
Carboidratos
Carboidratos
Carboidratos ou sacarídeos são as moléculas biológicas 
mais abundantes
Quimicamente “simples”, apresentam apenas 3 elementos: 
CARBONO, HIDROGÊNIO e OXIGÊNIO
(C·H2O)n com n ≥ 3
Unidades básicas são denominadas MONOSSACARÍDEOS
Monossacarídeos diferem no no de átomos de Carbono e 
na organização dos átomos de Hidrogênio e Oxigênio
Até 1960: Carboidratos teriam apenas funções passivas:
Fonte de Energia  Glicose e Amido
Estrutural  Celulose
Não catalisam reações químicas complexas (Ex: Proteínas);
Não se replicam (Ex: Ácidos Nucléicos);
Por não possuir um “molde genético”, polissacarídeos
tendem a ser mais heterogêneos do que outras moléculas
biológicas
Carboidratos
Variação estrutural é fundamental para atividade biológica
Organização nas Proteínas e na superfície das células é a 
chave para muitos eventos de reconhecimento, entre células 
e entre proteínas 
Carboidratos
Os Carboidratos podem ser divididos em 2 grupos: 
Açúcares Simples e Carboidratos Complexos
- Monossacarídeos: são as subunidades ou monômeros a 
partir das quais outros carboidratos são formados 
Carboidratos
Açúcares Simples:
- Dissacarídeos: são formados por 2 monossacarídeos, 
através de uma reação de condensação
Carboidratos Complexos
- Oligossacarídeos: apresentam de 3 a 20 monossacarídeos 
Carboidratos
- Polissacarídeos: grandes polímeros constituídos de centenas 
de monossacarídeos
Servem de fonte básica de energia para virtualmente 
todos os seres vivos
Função dos Carboidratos
Intermediários Metabólicos: Carboidratos proporcionam 
um esqueleto para a formação de outras moléculas 
carbônicas
Moléculas estruturais principalmente para Plantas, muitos 
Fungos e Artrópodes (Ex.: Celulose, Quitina)
Reserva energética (Ex.: Amido, Glicogênio) 
Quimicamente, monossacarídeos contém Carbono, 
Hidrogênio e Oxigênio, com a razão entre eles sendo:
Estrutura dos Monossacarídeos
(C·H2O)n ou Cn(H2O)n
Ex.: Glicose  C6H12O6
Os grupos funcionais dos monossacarídeos são:
Estrutura dos Monossacarídeos
Carbonila  -C=O
Hidroxila  OH-
Um monossacarídeo terá um grupo funcional Carbonila, os 
demais átomos de Oxigênio estarão todos em grupos 
funcionais Hidroxila
Classificação de Monossacarídeos 
São classificados de acordo com a natureza química de seu 
grupo Carbonila e pelo no de átomos de Carbono: 
Monossacarídeos
- Se o grupo Carbonila for um Aldeído (qualquer composto
orgânico contendo a fórmula R-CH=O), o açúcar será uma
Aldose
- Se o grupo Carbonila for um Cetona (qualquer composto
contendo um grupo carbonila associado a 2 átomos de
Carbono), o açúcar será uma Cetose
Os monossacarídeos menores, contendo 3 átomos de 
Carbono são denominados de Trioses
Monossacarídeos
Monossacarídeos com 4, 5, 6, 7 ou mais átomos de 
Carbono são denominados de Tetroses, Pentoses, 
Hexoses, Heptoses e assim por diante
Classificação de Monossacarídeos 
Os monossacarídeos mais comuns encontrados em 
seres vivos são:
Monossacarídeos
C6H12O6  Glicose, Galactose, Frutose
Alguns com 5 Carbonos  Ribose, Ribulose, Desoxirribose, 
Xilose
Com 3 Carbonos  Gliceraldeído
Monossacarídeos
A despeito dos monossacarídeos (e outros carboidratos) 
serem freqüentemente ilustrados na forma de cadeia, o 
equilíbrio de carboidratos nos seres vivos favorece a forma 
em anel
Monossacarídeos
Monossacarídeos
Com exceção de algumas bactérias, a Glicose (produto 
da fotossíntese) é a molécula energética primária nos 
organismos vivos e o monossacarídeo mais comum
Glicose
A Glicose apresenta duas formas em anel: alfa-Glicose e 
beta-Glicose 
A posição diferenciada das ligações na alfa-Glicose e na 
beta-Glicose é importante para a estrutura e a função 
dos polissacarídeos formados a partir da Glicose
Glicose
São formados a partir de 2 monossacarídeos através do 
processo de condensação (remoção de molécula de H2O)
Dissacarídeos
O “H” é retirado do grupo funcional Hidroxila de um 
monossacarídeo e o “OH” de um segundo monossacarídeo 
As duas moléculas são então unidas por uma ligação C-O-C, 
denominada Ligação Glicosídica
Dissacarídeos são importantes em plantas pois são utilizados 
para atrair polinizadores e como dispersores . Também é um 
meio de transportar carboidratos ao longo da planta 
Os Dissacarídeos mais comuns são: Sucrose, Lactose e 
Maltose
Dissacarídeos
A Maltose é o produto mais comum da quebra do amido e é 
constituído por 2 alfa-Glicose (2 beta formam Celubiose)
A Sucrose é um Dissacarídeos comum em plantas, formado 
por Frutose e Glicose 
Dissacarídeos
Único que pode ser “legalmente” chamado de sugar 
Alimentos sugar-free, precisam apenas não possuir 
Sucrose, podendo apresentar qualquer outro mono ou 
dissacarídeo (!!). 
A Lactose é o açúcar encontrado no leite, formado por uma 
Glicose ligada à Galactose. 
Dissacarídeos
Formação de Dissacarídeos
Ligações 
Glicosídicas
Compostos por poucos Monossacarídeos ligados entre si
Oligossacarídeos
Legumes contém oligossacarídeos que não são bem 
digeridos pelo organismo humano
As bactérias que habitam os intestinos humanos são 
capazes de digerir estes açucares
Esta digestão pode produzir gases que podem gerar um 
desconforto intestinal (ou “embaraço” social)
São também componentes dos Glicolipídeos e das 
Glicoproteínas encontradas na membrana plasmática
Oligossacarídeos
Podem também apresentar grupos funcionais adicionais 
que conferem propriedades adicionais:
- O reconhecimentocelular é proporcionado por 
oligossacarídeos específicos 
- Os tipos sanguíneos A e B são decorrentes de 
oligossacarídeos (N-Acetil Galactosamina e Galactose)
São sintetizados a partir da junção de centenas de 
monossacarídeos através da condensação e formação de 
ligações glicosídicas
Polissacarídeos
Apresentam importante papel estrutural e/ou como reserva 
energética em muitos organismos:
Os polissacarídeos mais comuns são todos polimeros da 
glicose: Amido, Glicogênio, Celulose e a Quitina
(polissacarídeo modificado)
O Amido é um polímero da α-Glicose e a Celulose é polímero 
da β-Glicose
Polissacarídeos
A posição das ligações e a conformação das moléculas são 
importantes na estrutura e na função dos polissacarídeos
β-Glicoseα-Glicose
É a mais importante reserva energética das plantas 
(estocada nos amiloplastos)
Amido
Amido é composto por centenas de monômeros α-Glicose 
que formam ligações glicosídicas “1 – 4”:
Estas ligações glicosídicas causam um enrolamento na 
molécula a medida que esta vai sendo polimerizada
Amido
Há duas formas comuns de amido:
- Amilose: formada por milhares de monômeros de glicose 
e não apresenta ramificações
- Amilopectina: polímero de Glicose que apresenta ramificações. 
Estas ramificações são formadas em pontos onde os 
monômeros de glicose formam ligações do tipo “1 – 6”
Ramificação
Amido
Polimerização da glicose na formação de Amido
OH
O
O
CH2OH
OH
O
O
CH2OH
OH
O
O
CH2OH
Formação de Amido (Amilose)
Na verdade forma
espirais
OH
O
O
CH2OH
OH
O
O
CH2OH
OH
O
O
CH2OH
Glicose
OH
O
CH2OH
OH
O
CH2OH
OH
O
CH2OH
OH
O
CH2
OH
CH2OH
OH
O
CH2OH
OH
O
O O O O
OOO
CH2OH
Amido
Também é um polissacarídeo de α-Glicose, entretanto é 
encontrado em animais 
Glicogênio
As ramificações da molécula de glicogênio são compostas por 
10 ou mais monômeros de glicose
Estas ramificações apresentam também ligações glicosídicas 
do tipo “1 – 6” e são facilmente quebradas (liberação de 
glicose!)
Glicogênio
Poucos animais (Ex. lesmas) possuem o glicogênio como 
reserva energética, ao invés de gordura
Nenhum animal produz ou armazena amido
Em humanos o glicogênio é utilizado, nos tecidos musculares e 
no fígado, como uma reserva de “curto período” (aprox. 24 h)
Glicogênio
Celulose 
É o principal componente da Parede Celular das células 
vegetais e o composto orgânico mais abundante no planeta
Celulose 
As plantas produzem cerca de 100 bilhões de toneladas de 
celulose a cada ano
É o principal componente da Parede Celular das células 
vegetais e o composto orgânico mais abundante no planeta
Celulose 
As ligações glicosídicas (1 – 4) da β-Glicose proporcionam a 
formação de longas cadeias lineares na molécula de celulose
Estas ligações também proporcionam que grupos -OH de 
uma molécula de celulose possam formar Ligações de 
Hidrogênio com uma molécula de celulose adjacente 
formando assim as Microfibrilas (vistas na Parede Celular)
Celulose 
Celulose X Amido
Celulose 
Decompositores, como algumas espécies de Bactérias e 
Fungos apresentam enzimas necessárias para sua digestão
Muitos herbívoros apresentam Digestão Assistida por Bactérias
e podem então utilizar os monômeros de Glicose resultantes 
do processo de digestão da celulose
A celulose não é digestível para a maioria dos organismos. 
Poucos organismos possuem as enzimas necessárias para 
quebrar esta molécula
Celulose 
Cupins também se beneficiam das capacidades digestivas de 
bactérias, as quais habitam o protozoário que vive no intestino 
destes insetos
Celulose 
As Fibras são essenciais para a otimização das funções 
intestinais
Grãos inteiros, vegetais e frutos inteiros são boas fontes de 
fibra
A celulose e compostos relacionados formam a maior parte do 
que chamamos de Fibras
Celulose 
OH
OO
CH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OO
CH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OO
CH2OH
OH
OO
CH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OO
CH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OO
CH2OH
OH
OO
CH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OO
CH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OO
CH2OH
Carboidratos Modificados
Esses Intermediários Metabólicos incluem moléculas de 
açúcares fosfatados que participam dos processos de 
Respiração Celular e de Fotossíntese
a Glicosamina é um componente estrutural da matriz 
extracelular de células animais e a Galactosamina é 
encontrada no tecido cartilaginoso de vertebrados
A substituição de grupos funcionais na molécula de Glicose 
produz um número de Intermediários Metabólicos
importantes
Carboidratos Modificados
Ambas, Glicosamina e Galactosamina são originadas pela 
substituição de grupo – OH por um Amino
Quitina 
A N-Acetil Glicosamina apresenta um grupo funcional 
contendo Nitrogênio substituindo a Hidroxila em cada 
subunidade de Glicose
Forma o Exoesqueleto de muitos dos animais Invertebrados
(maioria Artrópodes) e a parede celular da maioria dos Fungos
É composta por cadeias de N-Acetil Glicosamina
N H
CO
CH3
N H
CO
CH3
OO
CH2OH
OO
CH2OH
OO
CH2OH
OO
CH2OH
OO
CH2OH
N H
CO
CH3
N H
CO
CH3
N H
CO
CH3
N-acetil 
glicosamina
Quitina 
Polímero de Quitina
Quitina 
A Quitina também é usada na medicina para produzir linhas 
cirúrgicas que se decompõem após um tempo
Muitos Exoesqueletos apresentam também cristais de 
Carbonato de Cálcio impregnados na molécula de Quitina