7a Aula A química dos Carboidratos 2017.2

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Universidade Federal de Sergipe
Centro de Ciências Biológicas e da Saúde
Departamento de Fisiologia
Apostila
A Química dos Carboidratos ou Glicanos
Prof. Paulo de Tarso Gonçalves Leopoldo
		
São Cristóvão, 
2017
- Instituição: Universidade Federal de Sergipe
- Centro de Ciências Biológicas e da Saúde
- Departamento de Fisiologia
- Matéria de Ensino: Bioquímica
II - Tema Central: AQuímica dos Carboidratos.
III - Duração: 4 horas/aula.
IV - Estratégia: Aula Expositiva
V - Meta
Compreender os princípios químicos envolvidos na formação dos carboidratos, relacionando-os com as diversas funções biológicas que eles desempenham na natureza.
VI. Objetivos
Ao final desta aula você será capaz de:
6.2.1 Conceituar carboidratos ou glicanos
6.2.2 Classificar carboidratos
6.2.3 Agrupar os monossacarídeos em famílias
6.2.4 Descrever a estereoquímica de carboidratos
6.2.5 Descrever as estruturas cíclicas dos monossacarídeos
6.2.6 Descrever a formação da ligação glicosídica
6.2.7 Descrever a formação de oligossacarídeos, exemplificando-os
6.2.8 Conceituar, classificar, exemplificar e citar as funções biológicas de polissacarídeos.
6.2.9 Descrever a estrutura e a função do amido e do glicogênio 
6.2.10 Descrever a estrutura e a função da celulose
6.2.11 Diferenciar em termos de estrutura e função biológica os polímeros: amido, glicogênio e celulose.
6.2.12 Descrever a estrutura da parede celular das bactérias
6.2.13 Descrever a estrutura e função dos glicosaminoglicanos
VII - Conteúdo Programático:
7.1 Introdução.
7.2 Conceito e classificação de carboidratos.
7.3.Estudo dos monossacarídeos.
7.3.1 Estereoquímica de monossacarídeos.
7.3.2 As estruturas cíclicas dos monossacarídeos.
			7.3.3Derivados de monossacarídeos.
7.3.4Propriedades dos monossacarídeos.
7.4 A formação da ligação glicosídica.
7.5 Oligossacarídeos, Dissacarídeo e Nomenclatura dos dissacarídeos.
7.6 Polissacarídeos ou glicanos.
7.7 Conclusão.
Capítulo 7
Carboidratos ou glicanos
1. Conceito e funções biológicas dos carboidratos ou glicanos
Em plena efervescência científica com os avanços da Biologia Molecular nos anos 50, a química dos carboidratos estava bem atrasada, comparada com o progresso das pesquisas nas áreas de proteínas e ácidos nucléicos. Isso é explicado em grande parte pela complexidade estrutural dos carboidratos,cujas estruturas não podem ser determinadas facilmente a partir de suas sequências, nem a sua biossíntese poder ser prevista a partir de um molde de DNA, como são os RNAs e as proteínas. A grande maioria dos carboidratos apresenta fórmulas empíricas, cuja proporção entre os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio é 1:2:1 respectivamente, sugerindo ser um composto de carbono hidratado, daí a explicação pela qual foram denominados carboidratos ou hidratos de carbono. São exemplos dessas moléculas: D-manose, D-glicose, D-galactose, etc, que apresentam a mesma fórmula molecular C6H12O6. No entanto, alguns carboidratos não apresentam essa proporção entre os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, e ainda, há os que apresentam em sua composição átomos outros, como nitrogênio, enxofre e fósforo. Dessa forma, os carboidratos são definidos como poliidroxialdeidos (ou poliidroxiacetais) ou poliidroxicetonas (ou poliidroxicetais) e seus derivados, ou ainda compostos maiores que por hidrólise produzam essas unidades.. Os carboidratos desempenham diversas funções na natureza, a saber:
1. Reservas energéticas de plantas e animais. Os carboidratos atuam como fontes de energia, liberando unidades de glicose que nos metabolismos aeróbico e anaeróbico celular produzem energia na forma de ATP. Exemplos desses saõ: o amido, reserva energética das plantas, e o glicogênio, reserva dos animais. 
2. Função estrutural. Os carboidratos desste tipo formam estruturas celulares, que dão forma e sustentação aos tecidos dos organismos nos quais são encontrados. Como exemplos destes temos a celulose, queentra na formação da parede celular de plantas, a peptidoglicano, que forma a parede celular de bactérias ea quitina, que compõe o exoesqueleto de artrópodes, crustáceos, insetos etc.
3, Participação na adesão e reconhecimento celular, como na interação célula a célula, na adesão de uma bactéria a superfície de uma membrana celular. Essa adesão ocorre com a interação de um receptor protéico localizado na superfície das bactérias com a porção glicídica das glicoproteínas ou de glicolipídios encontradas nas membranas celulares (Figura 1). Os carboidratos, que são exclusivamente encontrados na monocamada externa de membranas plasmáticas, interagem com glicoproteínas e com glicolipídios, formando uma estrutura denominada glicocálix. O glicocálix é uma camada de glicoproteínas e glicolipídios, localizado na superfície externa da membrana citoplasmática da maioria das células eucarióticas.O glicocálix desempenha inúmeras funções,como inibição do crescimento celular por contato, a adesão  e reconhecimento celular, determinação de grupos sanguíneos, entre outras funções.
FIGURA 1 Funções de carboidratos no reconhecimento e adesão celular. (a) Os carboidratos da classe dos oligossacarídeos (representadas por esferas coloridas) são componentes de uma variedade de glicoproteínas ou glicolipídios na superfície externa das membranas plasmáticas. Eles interagem com alta especificidade e afinidade com as lectinas no meio extracelular. (B) Os vírus que infectam células animais, como o vírus da gripe, se ligam às glicoproteínas da superfície celular como o primeiro passo na infecção. (C) As toxinas bacterianas, como as toxinas da cólera e pertussis, se ligam a um glicolipídio superficial antes de entrarem numa célula. (D) Algumas bactérias, como Helictobacterpylori, aderem a glicoproteínas do glicocálix antes de colonizarem ou infectarem as células animais. (E) AsSelectinas (lectinas) são proteínas da membrana plasmática de certas células, que medeiam as interações célula-célula, como a ligação dos neutrófilos com células endoteliais da parede capilar em um local de infecção. 
2. Classificação dos carboidratos
Os carboidratos classificam-se em três classes, de acordo com o número de unidades de poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas a saber: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos:
 1. Monossacarídeos. São os carboidratos formados por uma única unidade de poliidroxialdeído ou poliidroxicetona. Os monossacarídeos mais simples contêm três átomos de carbono, as trioses: D-gliceraldeído e a diidroxicetona. Os monossacarídeos mais abundantes na natureza são os que contêm seis átomos de carbono, as hexoses, por exemplo: D-glicose e D-frutose.
2. Oligossacarídeos. São os carboidratosformados por pequenas cadeias de monossacarídeos ligados entre si por ligações covalentes. Os dissacarídeos são os oligossacarídeos mais abundantes. São formados por duas unidades de monossacarídeos. A sacarose, o açúcar da cana é o representante típico desta classe; consiste de duas hexoses: D-glicose e D-frutose unidas covalentemente. Os trissacarídeos como a rafinose, encontrada na cana de açúcar, é formada pelos monossacarídeos glicose, frutose e galactose. Oligossacarídeos com mais de cinco unidades de monossacarídeos não são encontrados na forma livre na natureza, mas ligados a proteínas (formando as glicoproteínas) oua lipídios (formando os glicolipídios).
3. Polissacarídeos são carboidratos formados por longas cadeias contendo centenas ou milhares de unidades de monossacarídeos, tais como: celulose (encontrada na parede celular de plantas), glicogênio (reserva energética das células animais), quitina (parede celular de fungos, exoesqueleto de artrópodes e alguns insetos), peptidoglicano (parede celular de bactérias gram positivas e gram negativas), etc.
3. Classificação e nomenclatura dos monossacarídeos
3.1 Propriedades e classificação dos monossacarídeos em duas famílias: aldose e Cetose.
Os monossacarídeos tem apropriedade de formarsólidos cristalinos, incolores, solúveis em água e muitos deles têm sabor doce. São classificados em duas famílias a saber: Aldoses e cetoses. Esta classificação é baseada na posição do grupo carbonila (C=O) na cadeia do monossacarídeo. Se o grupo carbonila estiver na extremidade da cadeia, ligado a um carbono primário, conferindo a este monossacarídeo uma função orgânica do tipo aldeído, ele é denominado aldose, como por exemplo, o D-gliceraldeído e a D-glicose. Se o grupo carbonila estiver em qualquer posição, que não a extremidade da cadeia, conferindo a ele uma função orgânica do tipo cetona, o monossacarídeo é denominado cetose, como a diidroxicetona e a D-frutose, (figura 1). O monossacarídeo mais simples da série das aldoses é o D-gliceraldeído e o da série das cetoses é a diidroxiacetona, ambos com três carbonos (Figura 2).
FIGURA 2Nas aldoses, como o gliceraldeído, o grupo carbonila localiza-se na extremidade da cadeia (carbono 1. Este monossacarídeo tem função orgânica do tipo aldeído. Quando o grupo carbonila estiver em qualquer posição, que não a extremidade da cadeia, conferindo uma função orgânica do tipo cetona, o monossacarídeo é denominado cetose, como a diidroxiacetona.
3.2 Classificação dos monossacarídeos quanto ao tamanho da cadeia carbônica.
Quanto ao número de carbono, os monossacarídeos são classificados em: trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses por apresentar três, quatro, cinco, seis e sete átomos de carbono, respectivamente (Tabela 1). Uma aldose contendo três carbonos é denominada aldotriose; quatro carbonos, aldotetrose;cinco carbonos, aldopentose e seis carbonos, aldoexose. Para cada uma dessas aldoses existe uma cetose correspondente, por exemplo: cetotriose (3C), cetotretose (4C), cetopentose(5C), cetoexose (6C), e cetoeptose (7C). Os monossacarídeos maiores tem 9 átomos de carbono. Exemplo destes são os ácidos siálicos, derivados oxidados de monossacarídeos (assunto a ser estudado no item 6).
TABELA 1: Alguns monossacarídeos da série das aldoses e cetoses 
	Número de carbonos
	Aldoses
	Cetoses
	3 Carbonos (trioses)
	D-gliceraldeído
	Diidroxicetona
	4 Carbonos (tetroses)
	D-eritrose
D-treose
	D-eritrulose
	5 Carbonos (pentoses)
	D-ribose
D-xilose
	D-ribulose
D-xilulose
	6 Carbonos (hexoses)
7 carbonos (heptoses)
	D-glicose
D-galactose
D-manose
	D-frutose
D-psicose
D-sorbose
D-sedoheptulose
3.3 Noções de nomenclatura dos monossacarídeos.
A maioria dos monossacarídeos tem nomes terminados com o sufixo ose. Algumas cetoses, principalmente as tetroses e pentoses, são denominadas pela inserção do sufixo ul ao nome de suas aldoses correspondentes, por exemplo, a D-Eritrulose é a cetotetrose correspondente a aldotetrose D-eritrose. As cetoexoses não seguem essa regra, apresentando nomes comuns, como por exemplo, D-frutose, D-psicose e D-sorboseOutras (tabela 1). A frutose, por ser cetose e um monossacarídeo levorrotatório, era conhecida por levulose.
4. Estereoquímica dos monossacarídeos
Conceito de estereoisômeros. Osestereoisômeros são moléculas que tema mesma fórmula molecular, mas diferem no arranjo espacial de seus átomos. Neste item e no próximo trataremos dos estereoisômeros dos monossacarídeos. No item 4 abordaremos os estereoisômeros dos monossacarídeos de cadeia aberta. Os estereoisômeros desta classe são de dois tipos: enantiômeros (ou isômeros ópticos) e diasteroisômeros (dentre os quais destacaremos os epímeros), quais sejam: enantiômeros e diasteroisômeros. No item 5, trataremos dos estereoisômeros das formas cíclicas dos monossacarídeos, osanômeros.
4.1. Enantiômeros.Os monossacarídeos que tem um carbono assimétrico em suas estruturas, apresentamenantiômeros ou isômeros ópticos, que são imagens especulares não superponíveis. O único monossacarídeo que não tem isômeros ópticos é a diidroxicetona, uma cetotriose formada apenas por carbonos simétricos (Figura3a). O monossacarídeo D-gliceraldeído (Figura3b), formado por três átomos de carbono, sendo, apenas um deles assimétrico, o C-2 (figura 3). Os isômeros dessa classe são enantiômeros ou isômeros ópticos são do tipo D ou L. 
FIGURA 3: a) Estrutura da diidroxicetona, monossacarídeo que só apresenta carbono simétrico, e, portanto não tem configuração absoluta, nem isômeros ópticos. b) Estruturas químicas dos D- e c) L-gliceraldeído, monossacarídeos que são usados para determinar a configuração absoluta de moléculas orgânicas.
4.2 Determinação do numero de estereoisômeros e enantiômeros.
Fórmula paradeterminar o número de estereoisômerosA fórmula para determinar o número de estereoisômeros de uma molécula assimétrica é:
Para determinar o número total de estereoisômeros: aplica-se a expressão 2n, em que o n é igual ao número de carbonos assimétricos. 
Para determinar o número de enantiômeros: utiliza-se a s expressão: 2n-1. Importante: quando a molécula apresenta um único carbono assimétrico, todos os estereoisômeros encontrados com a expressão 2n são do tipo enantiômeros. 
As aldoexoses, como a D-glicose, com quatro carbonos assimétricos, apresentam dezesseis estereoisômeros diferentes (figura 4), pois aplicando a fórmula 2n, teremos: 24 = 16 estereoisômeros. Desses 16 estereoisômeros8 serão enantiômeros, pois aplicando a regra para determinar o número desses isômeros ópticos teremos: 24-1 = 23 = 8 (enantiômeros ou isômeros ópticos).
4.3 Configuração absoluta dos monossacarídeos.
Como a maioria dos monossacarídeos tem mais de um centro assimétrico, convencionou-se que o carbono quiral usado para determinar a configuração absoluta é o último carbono assimétrico em relação à carbonila (C=O). Assim, quando a hidroxila desse último carbono assimétrico (nas tetroses é o C-3, nas pentoses é o C-4 e nas hexoses é o C-5) estiver para o lado direito, tem-se um monossacarídeo com configuração absoluta D, se a hidroxila estiver para o lado esquerdo, tem-se um monossacarídeo com configuração absoluta L. A maioria dos carboidratos encontrados na natureza apresenta configuração D (figuras 4 e 5). Carboidratos com configuração L são encontrados também na natureza, mas esses são raros. As aldoses e cetoses da série L são imagens especulares de seus correspondentes da série D. As propriedades ópticas dos monossacarídeos são designadas pelos sinais (+) para molécula dextrorrotatória e (−) para molécula levorrotatória. 
FIGURA 4. Família das Aldoses e suas configurações absolutas. As aldoses são agrupadas quanto ao número de carbonos em trioses (contendo 3 carbonos), tetroses (4C), pentoses (5C) e as hexoses (6C). O único monossacarídeo com 3 átomos de carbonos é o D-gliceraldeído, entre as tetroses temos a D-Eritrose e D-Treose. As pentoses são D-Ribose, D-Arabinose, D-xilose. A pentose D-Ribose é encontrada na estrutura do ácido nucléico RNA. As hexoses (6C) são as aldoses mais abundantes na natureza, sendo a D-Glicose a mais a comumente encontrada na natureza. A letra D antes dos nomes das aldoses refere-se à configuração absoluta desses monossacarídeos. A configuração absoluta dos monossacarídeos com mais de um centro assimétrico, como nas tetroses, pentoses e hexoses é determinada pela posição da hidroxila desse último carbono assimétrico (nas tetroses é o C-3, nas pentoses, o C-4 e nas hexoses, o C-5). Como a OHestá do lado direito em todos esses monossacarídeos, a configuração absoluta é D. O D-gliceraldeído tem apenas um carbono assimétrico, o C-2.
FIGURA 5. Família das cetosese suas configurações absolutas. As cetoses são reunidas quanto ao número de carbonos em trioses (cetotrioses), tetroses (Cetotretose), pentoses (Cetopentoses) e as hexoses (Cetoexoses). O único monossacarídeo com 3 átomos de carbonos é Diidroxiacetona, entre as tetroses encontra-se apenas D-Eritrulose. As pentoses são D-Ribulose, D-xilulose. As hexoses são as cetoses mais abundantes na natureza, quaís sejam: D-Psicose, D-Frutose, D-Sorbose e D-Tagatose. A letra D antes dos nomes das cetoses refere-se àconfiguração absoluta desses monossacarídeos. A configuração absoluta dos monossacarídeos com mais de um centro assimétrico, como nas pentoses e hexoses é determinada pela posição da hidroxila desse último carbono assimétrico (naspentoses é o C-4 e nas hexoses, o C-5). Como a OHestá do lado direito em todos esses monossacarídeos, a configuração absoluta é D. A diidroxiacetona não apresenta configuração absoluta, por ser simétrico e D-Eritrulose tem apenas um carbono assimétrico, o C-3.
4.4 Diastereoisômeros. São pares de estereoisômeros que diferem na configuração de um ou mais carbonosassimétricos, mas não são imagens especulares superponíveis um do outro. Os monossacarídeos D-ribose e D-arabinose são diastereoisômeros por serem isômeros, mas não uma imagem especular do outro. Osepímeros são estereoisômeros da classe dos diasteroisômeros.
4.4.1 Epímeros. Monossacarídeos que apresentam a mesma fórmula molecular, mas que diferem apenas na configuração de um único centro assimétrico são denominados epímeros. A estrutura da D-manose difere da estrutura da D-glicose apenas na configuração do primeirocarbono assimétrico (C-2), enquanto a estrutura da D-galactose difere na configuração do terceiro carbono assimétrico (C-4). Dessa forma, a D-manose é epímero da D-glicose no C 2 e a D-galactose é epímero da D-glicose no C 4 (Figura 6). Os diastereoisômeros que diferem na configuração ao redor de um único C são denominados epímeros. A D-glicose e a D-galactose são epímeros porque diferem somente na configuração da hidroxila (OH) no carbono quatro (C4). A D-manose e a D-galactose são diasteroisômeros por diferirem nas configurações dos seus carbono 2 e 4. 
FIGURA 6. Epímeros da D-glicose. Os epímeros são pares de estereoisômeros da classe dos diastereoisômeros, que se caracterizam pela diferença de um único centro assimétrico entre eles. Assim, a estrutura da D-Glicose difere da D-manose por diferença no centro assimétrico do C-2, da mesma forma que a D-Galactose difere da D-glicose no arranjo espacial do C-4.
5. A estrutura cíclica dos monossacarídeos. Em soluções aquosas os monossacarídeos com cinco ou mais átomos de carbono ocorrem, predominantemente, como estruturas cíclicas (anel), cujo grupo carbonila forma uma ligação covalente com o oxigênio de um grupo hidroxila do C-4 ou C-5. A formação dessas estruturas cíclicas é resultado da reação geral entre os grupos aldeídos (para as aldoses) e cetonas (para as cetoses) com as hidroxilas, formando derivados hemiacetaisou hemicetais, respectivamente (Figuras 7).
FIGURA 7. Reações química de produção de hemiacetal ehemicetal. Quando a OH de um monossacarídeo da família das aldoses reage com o seu grupo aldeído (topo da figura), tem-se a formação de um aldeído. Por outro lado, quando a OH reage com o grupo ceto (R-C=O), tem-se como produto um hemicetal (parte inferior).
5.1 Formação de estruturas piranosídica e furanosídica de monossacarídeos. A estrutura dos monossacarídeos com mais de 5 átomos de carbono em soluções aquosas assemelham-se as estruturas do pirano e furano (Figura 8). 
FIGURA 8. Estrutura das moléculas orgânica pirano e furano, cujas estruturas assemelham-se a das estruturas cíclicas dos monossacarídeos com mais de 5C, encontrados em solução. A estrutura do pirano assemelha-se a das piranoses e a do furano, a das furanoses.
5.2. Estruturas cíclicas da D-glicose. A estrutura da D-glicose em solução aquosa é um hemiacetalintramolecular, formado em decorrência da reação do seu grupo aldeído (ligado ao C-1) com a hidroxila livre do carbono 5, constituindo um novo centro assimétrico no C-1 da estrutura cíclica. Este centro assimétrico a mais gerado na estrutura cíclica é denominado carbono hemiacetal ou carbono anomérico. Essas estruturas cíclicas são denominadaspiranose, anel hexagonal, ou furanose, anel pentagonal, por se assemelhar ao piranoou ao furano, respectivamente (Figura 9). A nomenclatura sistemática para as duas estruturas cíclicasformadas pela D-glicose em forma de piranose são α-D-glicopiranose e β-D-glicopiranose (Figura 9). As aldoexoses também existem em formas cíclicas com anéis de 5 átomos denominadas furanoses(figura não mostrada). A estrutura aldopiranosídica das hexoses é mais estável que a aldofuranosídica. Em meio aquoso predominam as formas piranosídicas das aldoexoses. Apenas aldoses contendo cinco ou mais átomos de carbono podem formar anéis furanosídicos e piranosídicos. Os isômeros dos monossacarídeos, que diferem apenas na configuração do átomo de carbonohemiacetal ou hemicetal, são denominadas anômeros.
FIGURA 9: Formação das estruturas cíclicas da D-glicose. As estruturas cíclicas da D-glicose em solução aquosa devem-se à reação do seugrupo aldeído (ligado ao C-1,carbono primário) com a OH do C-5, formando um novo centro assimétrico no C-1 da estrutura cíclica, denominado carbono hemiacetal ou carbono anomérico . Este anel hexagonal è denominado piranose, por se assemelhar ao anel do pirano. A nomenclatura sistemática para essas duas estruturas cíclicas da D-glicose são α-D-glicopiranose e β-D-glicopiranose, que são s formas isoméricas denominadas anômeros. 
5.3. Estruturas cíclicas da D-Frutose As cetoexoses também ocorrem nas formas anoméricas α e β. Nestes compostos o grupo hidroxila do C-5 (ou C-6) reage com o cetogrupo do C-2, formando um anel furanosídico (ou piranosídico) contendo uma ligação hemicetal (Figura 10). A forma livre da D-frutose produz predominantemente uma estrutura piranosídica em soluções e furanose para muitos de seus derivados. O anômero mais comum, em formas combinadas ou derivadas, é a β-D-frutofuranose (Figura 10). 
FIGURA 10: Formação das estruturas cíclicas da D-Frutose. As estruturas cíclicas da D-Frutose em solução aquosa éo resultado da reação do seu grupo carbonila (ligado ao C-2,carbono secundário) com a hidroxila livre do carbono 5, formando um novo centro assimétrico no C-2 da estrutura cíclica, denominado carbono hemicetal ou carbono anomérico . Este estrutura cíclica é denominado furanose, por se assemelhar ao anel do furano . A nomenclatura sistemática para essas duas estruturas cíclicas da D-Frutose são α-D-frutofuranose e β-D-frutofuranose. Essas formas isoméricas são denominadas anômeros. 
6. Derivados dos monossacarídeos. Os monossacarídeos podem produzir formas derivadas devido a reações de seus gruposhidroxilas e carbonila,que podem ser oxidados, reduzidos ou ter adição de grupos químicos como amino e fosfatos (figura 11). 
FIGURA 11. Derivados dos monossacarídeos. Os ácidos glicônico eD-glicurônicoe o ácido N-Acetil-neuramínico (um ácido siálico) são derivados ácidos (oxidados) dos monossacarídeos. O ácido glicônico, um ácido aldônico, é produzido a partir da oxidação do carbono 1 da glicose. O ácido glicurônico por sua vez é produzido a partir da oxidação do C-6 da glicose. 
6.1 Os derivados oxidados dos monossacarídeos são produzidos pela oxidação de seus grupos carbonila ou de suas hidroxilas, ou de ambos os grupos. Esses derivados são de quatro tipos: os ácidos aldônicos, urônicos, aldáricos e os ácidos siálicos.
6.1.1 Os ácidos aldônicos são produzidos por oxidação do grupo funcional aldeído do C1 das aldoses. Esse grupo aldeído é oxidado, sendo convertido a um ácido carboxílico. Os ácidos aldônicos são nomeados por adição do sufixo ônico à raiz do nome da aldose parental. Por exemplo, a D-glicose oxidada no C-1 produz ácido D-glicônico, D-galactose produz D-galactônico, etc.). Esse derivado é um monossacarídeo ácido (figura 12). 
6.1.2 Ácidos urônicos, obtidos por oxidação no álcool primário (última OH do monossacarídeo, nas hexoses é o C-6) Os ácidos urônicos são nomeados por adição do sufixo urônico à raiz do nome da aldose parental, por exemplo: a D-glicose oxidada no C-6 produz o ácido D-glicurônico, D-galactose produz D-galacturônico, etc. Esses monossacarídeos são importantes na formação dos polissacarídeos glicosaminoglicanos. Esse derivado é monossacarídeo ácido (figura 12).
FIGURA 12. Os derivadosácidos da glicose: aldônico e urônico. Os derivados aldônico são produzidos por oxidação do grupo aldeído da aldose (CHO) a ácido carboxila (COOH). Assim, a oxidação do grupo aldeído da glicose produz um ácido aldônico, o D-glicônico. Os derivados urônicos são formados pela oxidação de uma OH de um carbono primário, o carbono 6 da glicose, que oxidado a COOH produz o ácido D-glicurônico.
6.1.3 Ácidos aldáricos. São produzidos por oxidação dupla, ou seja,tanto do seu grupo aldeído do C1 das aldoses quanto de sua última OH do C-6. Assim, o monossacarídeo. D-glicose é oxidada nos C-1 e C-6, produzindo o ácido D-glicárico(Figura 13). A D-galactose produz o ácido D-galactárico. 
FIGURA 13. Os ácidos aldáricos são derivados ácidos de monossacarídeos. Os derivados aldáricos são produzidos por oxidação tanto do do grupo aldeído da aldose (CHO) quanto da OH de um carbono primário, o carbono 6 de uma hexose. Nesta figura tem-se a oxidação dupla da glicose nos C-1 e C-6, formando o ácido glicárico.
6.1.4. Os ácidos siálicos. Os ácidos siálicos constituem uma família dos derivados N- ou O-substituídos do ácido neuramínico encontrado como componentes de carboidratos complexos. Esses derivados tem 9 carbonos. O ácido N-acetilneuramínico(abreviatura: Neu5Ac ou NeuNAc),frequentemente chamado apenas de “ácido siálico”), é um derivado da N-acetilmanosamina, encontrado em muitas glicoproteínas e glicolipídios animais(Figura 14). Os grupos ácidos carboxílicos dos derivados de açúcar ácidos estão ionizados em pH 7, e esses compostos são, portanto, nomeados como carboxilatos, glicuronato, galacturonato, e assim por diante.
Figura 14. Estrutura do ácido N-Acetilneuramínico, da família dos ácidos siálicos, derivados oxidados de monossacarídeos com 9 carbonos. O ácido N-acetilneuramínico é derivado da N-acetilmanosamina. Os grupos ácidos carboxílicos são ionizados em pH 7. 
6.2 Derivados reduzidos dos monossacarídeos. Os derivados reduzidos dos monossacarídeos são produzidos pela redução de seu grupo carbonila(alditóis ou polialcoóis)ou pela substituição de suas hidroxilas por um átomo de hidrogênio (desoxiaçúcares). Os derivadosdesta classe são os alditóis ou polialcóois e os desoxiaçúcares.
 6.2.1. Os alditois ouaçúcares alcoóis (polialcoóis) são derivados reduzidos de monossacarídeos produzidos pela reação com boroidreto de sódio. A glicose reduzida produz glicitol ou sorbitol, xilose produz xilitol, gliceraldeído produz glicerol e manose produz manitol (Figura 15).
FIGURA 15. Alditóis ou poliálcóois. O ribitol é produzido a partir da redução da D-Ribose, assim como xilitol é derivado de D-xilose, glicerol do D-gliceraldeído e mio-inositol da D-glicose.
6.2.2Desoxiaçúcares. São derivados reduzidos em que alguns grupos hidroxila dos monossacarídeos podem ser substituídos por átomos de hidrogênio produzindo desoxiaçúcares. Na célula essa transformação ocorre por meio da ação catalítica das redutases, enzimas que catalisam reações de redução. O desoxiaçúcar de maior importância biológica é a β-D-2'-desoxirribose, componente dos nucleotídeos do DNA (figura 16). A desoxigenação da pentose ribose produz a β-D-2’-desoxirribose. O monossacarídeo fucose (figura 16) é obtido a partir da desoxigenação do C-6 da manose e a β-L-Ramnose pela desoxigenação do C-6 da glactose(Figura 16).
FIGURA 16. Desoxiaçúcares são formados pela substituição de uma OH por um H, sendo assim derivados reduzidos de monossacarídeos. β-D-2-desoxirribose é a pentose componente dos nucleotídeos do DNA. O derivado α-L-Fucose éproduzida pela desoxigenação do C-6 da manose e a β-L-Ramnose pela desoxigenação do C-6 da glactose.
6.3 Derivados aminados ouAminoaçúcares. São os derivados obtidos pela substituição de um ou mais grupo de OH do monossacarídeo por um grupo amino (NH2). Esse grupo amino é freqüentemente acetilado (CH3CO), como ocorre nos glicosaminoglicanos. Os monossacarídeos α-D-glicosamina e α-D-galactosamina são os mais comuns (figura 17).
FIGURA 17. Os monossacarídeos α-D-glicosamina e α-D-galactosamina são derivados aminados produzido pela substituição da OH dos C-2 da D-glicose e D-galactose, respectivamente.
6.4Ésteres fosfóricos. Os ésteres fosfóricos são formados pela adição de um grupo fosfato (PO-4) a qualquer uma das hidroxilas do monossacarídeo. A glicose pode ser fosforilada na OH do C-6produzind glicose 6 fosfato (éster de Robinson). A frutose fosforilada no C-6 poduz frutose-6-fosfato(Figura 18). A frutose pode ser fosforilada duplamente tanto no C-1 quanto no C-6, produzindo ésteres de Harden e Young, como frutose 1,6-bifosfato. Esses derivados fosforilados são importantes intermediários metabólicos. 
FIGURA 18. Ésteres de fosfatos de monossacarídeos. A glicose é fosforilada no C-6 produzindo glicose-6-fosfato, primeiro intermediário glicolítico produzido na glicólise. A frutose pode ser fosforilada tanto no C-1 quanto no C-6, produzindo ésteres de Harden e Young, como frutose 1,6-bifosfato (não mostrado) e frutose 6-fosfato. As trioses diidoxiacetona e D-gliceraldeído produzem também ésteres de fosfato: Diidroxiacetonafosforilada no C-1 e D-gliceraldeído no C-3.
7. Propriedades dos monossacarídeos
7.1 Propriedade de açúcar Redutor
Os monossacarídeos e alguns oligossacarídeos em solução apresentam propriedades de agentes redutores. Os açúcares redutores apresentam a capacidade de reduzir agentes oxidantes devido à presença em suas estruturas moleculares de grupos aldeído ou cetona livre, ou potencialmente livre. Nas estruturas em piranose e furanose a OH do carbono anomérico é a que participa das reações de óxido-redução, portanto, para um açúcar ser considerado redutor, essaOH deve estar livre, não participando de ligação covalente. Os açúcares formam enedióis em meio alcalino. A forma enediólica é fortemente reativa e facilmente reduz algumas substâncias oxidantes tais como: Ag+, Hg2+, Bi3+, Cu2+. Nestas reações os açúcares são oxidados a uma mistura de ácidos orgânicos e derivados. Essa propriedade redutora dos açúcares em meio alcalino tem sido explorada em ensaios laboratoriais tanto para identificação de monossacarídeos, quanto de sua quantificação. A mais importante destas reações é a que envolve a reação do Cu2+ em meio alcalino e em presença de ácido tartárico (reação de Fehling ou Benedict). O regente de Benedict é uma solução contendo um complexo alcalino de citrato. Quando o Cu2+ que solúvel e apresenta cor azul é reduzido a Cu1+ precipita da solução em óxidos insolúvel e alaranjado (Figura 19).
FIGURA 19. Redução do cobre por açúcares redutores. Os açúcares em meio alcalino formam enedióis (enol), que podem ceder elétrons, reduzindo os sais de cobre do reativo de Benedict, dessa forma o cobre passa do estado de oxidação Cu2+ para Cu1+. A glicose ao se oxidar no C-1 forma um derivado aldônico, o ácido D-glicônico. Essa reação baseia-se na propriedade de açúcar-redutor de monossacarídeos, foi usada por muito tempo em clínica médica para dosar açúcar em líquidos biológicos como urina e sangue.
7.2. Propriedade da mutarrotação. Os monossacarídeos com mais de cinco átomos de carbono nas formas de hemiacetal ou hemicetal, quando dissolvidos em água, apresentam o fenômeno da mutarrotação, que consiste na mudança gradativa da rotação óptica da solução contendo o monossacarídeo até alcançar um ângulo de equilíbrio. Esse comportamento se deve ao fato de que esses compostos apresentam duas estruturas espaciais possíveis, uma das quais se transforma na outra durante a dissolução, até que um estado de equilíbrio, onde ambas as estruturas coexistem, seja alcançado. Assim, uma solução recentemente preparada de α-D-glicose apresenta um poder rotatório especifico inicial de +112° que após certo tempo em repouso, muda gradativamente até atingir o valor de + 52,5°. Outrasolução recente de β-D-glicose apresenta um poder rotatório especifico inicial de + 18,7°; depois de algum tempo em repouso, a sua rotação específica também muda gradativamente para + 52,5° (Figura 20). Essamudança de rotação observada com ambas as formas da glicose é a mutarrotação, que se caracteriza na interconversão entre as formas α e β da glicose, cuja soluções apresentarão um mistura formada por dois terços da forma beta da glicose, um terço da forma alfa e quantidades mínimas da forma aberta.
FIGURA- 20.A mutarrotação é interconversãoentre a formas dos anômeros α e β da glicose.uma solução recentemente preparada de α-D-glicose apresenta um poder rotatório especifico inicial de +112° que após certo tempo em repouso, muda gradativamente até atingir o valor de + 52,5°. Outra solução recente de β-D-glicose apresenta um poder rotatório especifico inicial de + 18,7°; depois de algum tempo em repouso, a sua rotação específica também muda gradativamente para + 52,5°.
 8. A formação da ligação glicosídica
A ligação glicosídicaé uma ligação covalente resultante da reação de condensação de uma hidroxila (OH) do carbono hemiaccetal (para aldoses cíclicas) ou hemicetal(para cetoses cíclicas) de um monossacarídeo com qualquer OH do segundo monossacarídeo (Figura 21). Nessa reação ocorre a combinação da OH de um carbono anomérico (carbono ligado ao oxigênio central e a uma hidroxila livre) de um monossacarídeo com a hidroxila de um álcool ou com a hidroxila de qualquer carbono de outro monossacarídeo. Essa reação é importante na formação dos oligo e polissacarídeos. A configuração da ligação glicosídica é determinada pela configuração do carbono anomérico do monossacarídeo que contribui na sua formação. Assim, se o carbono anomérico reagente apresenta configuração α, a ligação glicosídica será igualmente α, da mesma forma se for formada por um monossacarídeo cujo carbono anomérico seja β.
Figura 21: Formação da ligação glicosídica e do dissacarídeo maltose. Nesta reação o grupo OH ligado do C-1 da glicose (carbono anomérico), cuja configuração é alfa, reage com a hidroxila do C-4 da segunda unidade de glicose. Dessa forma amaltose apresenta ligação glicosídica do tipo α1 -> 4.
9. Oligossacarídeos. Os oligossacarídeos são pequenas cadeias contendo até dez unidades de monossacarídeos ligados entre si por ligação glicosídica. Essa ligação ocorre com a reação da hidroxila de um carbono anomérico com qualquer outra hidroxila de outro monossacarídeo (Figura 21). Os oligossacarídeos mais comuns são os dissacarídeos, sendo a sacarose, a maltose e a lactose os mais abundantes na natureza. Os oligossacarídeos com mais de dez unidades de monossacarídeos são encontrados apenas ligados a proteínas e lipídios formando as glicoproteínas e os glicolipídios, respectivamente.
9.1 Dissacarídeos
9.1.1 Maltose. O dissacarídeo maltose é obtido na hidrólise do amido, pela ação da enzima α-amilase, em que são produzidasduas unidades D-glicose unidas por ligação (α1->4). O segundo resíduo de D-glicose da maltose possui uma hidroxila do carbono anomérico livre, capaz de existir nas formas α e β, das quais a forma β predomina na natureza (figura 21). Os resíduos de D-glicose na maltose são hidrolisados pela enzima maltase.Propriedades do dissacarídeo maltose: É açúcar redutor, é hidrolisado pela enzima intestinal maltase em duas unidades de glicose e é hidrossolúvel.
9.1.2 Lactose. O dissacarídeo lactose é o açúcar do leite, composto por D-glicose e D-galactose unidos por ligação glicosídica (β1-> 4). O resíduo de D-glicose desse dissacarídeo possui uma hidroxila do carbono anomérico com configuração β (figura 22). A ligação glicosídica que une os resíduos de D-glicose e D-galactose na lactose é hidrolisada pela enzima lactase.Propriedades da lactose: é açúcar redutor, hidrolisado pela enzima intestinal lactase em glicose e galactose e é solúvel em água.
9.1.3 Sacarose. A sacarose é o açúcar da beterraba e da cana-de-açúcar e é formada por D-frutose e D-glicose unidas por ligação glicosídica (β2->1). Como as hidroxilas do carbono anomérico da D-frutose e D-glicose estão envolvidas na formação da ligação glicosídica, a sacarose não apresenta a propriedade de açúcar redutor (figura 22). A ligação glicosídica que une os resíduos de D-frutose e D-glicose na sacarose é hidrolisada pela sacarase ou invertase.A inversão da sacarose. Uma solução de sacarose tem uma rotação específica +66,5°. Se a essa solução for adicionada a sacarase (ou invertase), enzima que hidrolisa a sacarose, seu poder rotatório vai mudar de dextrorrotatório para levorrotatório devido a mistura equimolar de D-glicose (Rotação específica +52,5°) e D-frutose (rotação específica –92°). 
Propriedades da sacarose: Não é açúcar redutor, é açúcar invertido, é hidrolisado pela enzima intestinal sacarase em glicose e frutose e é solúvel em água.
9.1.4Trealose. A trealose é um dissacarídeo não redutor formado por dois resíduos de glicose unidos por ligação glicosídica (α1->1), como demonstrada na figura 22. A trealose ou açúcar do cogumelo é encontrada não apenas em fungos, mas também em muitos outros organismos. Em alguns insetos a trealose atua como uma fonte de reserva energética na hemolinfa desses invertebrados e também age como um anticongelante em muitas espécies. É responsável por até 20% do peso seco de organismos anidrobióticos (que podem sobreviver em completa desidratação). Estes incluem esporos de alguns fungos, células de levedura e alguns nematóides. Estes organismos podem permanecer por anos em um estado de desidratação. Embora possam ser dessecados, os esporos de fungos permanecem dormentes mesmo quando a quantidade de água disponível seja considerável. Uma das primeiras alterações detectáveis quando os esporos germinam é um rápido aumento na atividade da enzima trealase, que hidrolisa a trealose em dois resíduos de glicose.Propriedades da trealose: Não é açúcar redutor, é hidrolisado pela enzima intestinal trealase em duas unidades de glicose e é solúvel em água.
FIGURA 22: A estrutura dos dissacarídeos lactose, sacarose e trealose. (a) O dissacarídeo lactose é o açúcar do leite, redutor, composto por D-glicose e D-galactose unidos por ligação glicosídica (β1→ 4). (b) A sacarose é o açúcar da beterraba e da cana-de-açúcar e é formada por D-frutose e D-glicose unidas por ligação glicosídica (β2->1). (c) A trealose é um dissacarídeo não redutor formado por dois resíduos de glicose unidos por ligação glicosídica (α1→1). Como as hidroxilas do carbono anomérico dos monossacarídeos da sacarose e trealoseestão envolvidas na formação da ligação glicosídica, não tem a propriedade de açúcar redutor
9.1.5 Isomaltose: A isomaltoseé um dissacarídeo de glicose, diferenciando-se da maltose apenas na forma de ligação das duas unidades de glicose (Figura 23). Enquanto na maltose as unidades de glicose são unidas por ligação (α1→4), na isomaltose esses resíduos são unidos por ligação glicosídica do tipo (α1->6). Propriedades da isomaltose: É formada por duas unidades de glicose. É produzida a partir da hidrólise do amido (amilopectina) ou glicogênio (amilopectina), apresenta propriedade de açúcar redutor, é hidrolisada pela enzima intestinal isomaltase em duas unidades de glicose e é solúvel em água.
Figura 23 A estrutura do dissacarídeo isomaltoseA isomaltoseé um dissacarídeo de glicose, diferenciando-se da maltose apenas na forma de ligação das duas unidades de glicose.
	9.1.6 Celobiose: É umdissacarídeo formado por duas unidades de glicose, unidos por ligação glicosídica (β1→4). É obtido a partir da hidrólise da celulose( Figura 24). Acelobiose é insolúvel em água (hidrofóbica), apresenta propriedade de açúcar redutor e também é hidrolisado pela enzima celulase em duas unidades de glicose.
FIGURA 24 A estrutura do dissacarídeo Celobiose. É obtida a partir da hidrólise da celulose. Tem propriedade de açúcar redutor e também é hidrolisado pela enzima celulase em duas unidades de glicose.
9.2 Tri e tetrassacarídeos. Muitos trissacarídeoscomo a rafinose e a melezitosesão derivados de sacarose ligados a um resíduo de alfa-galactose. O tetrassacarídeoestaquiose é também um derivado de sacarose ligado à duasmoléculas de galactose.
9.2.1 Rafinose.Trissacarídeo derivado de sacarose que contem um resíduo de alfa-Galactose. Tem nome sistemático O-α-D-galactopiranosil-(1→6)-O-α-D-glicopiranosil-(1→2)-β-D-fructofuranosídeo. Ocorre em plantas, estando presente, por exemplo, em grãos de cereais, sementes de algodão e muitas leguminosas. É o primeiro membro de uma série em que os resíduos de galactosilo estão ligados à sacarose, sendo outros o tetrasacarídeoestaquiose. Não apresenta propriedade de açúcar redutor. Sua hidrólise libera glicose, frutose e galactose (Figura 25a).
9.2.2 Melezitose.Trisacarídeo derivado da sacarose, sendo formado por glicose, frutose e galactose. Tem como nome sistemático O-α-D-glucopiranosil-(1→3)-O-β-Dfructofuranosil-(2→1)-α-D-glicopiranosideo. É Componente dos exsudatos doces de muitas plantas e das folhas de algumas árvores após o ataque de insetos(Figura 25b).Não apresenta propriedade de açúcar redutor
9.2.3 Estaquiose ou lupeose.Tetrasacarídeo por duas unidades de galactose, uma glicose e uma frutose, cujo nome sistemático é O-α-D-galactopiranosil-(1→6)-O-α-D-galactopiranosil-(1→6)-O-α-D-glicopiranosil-β-Dfructofuranosido, Isolado dos rizomas de Stachystuberifera. Presente nas sementes de leguminosas e plantas derizoma comestível. A hidrólise da estaquiose produz duas moléculas de galactose, uma de glicose e uma defrutose. Não apresenta propriedade de açúcar redutor(Figura 25c).
Figura 25. Estruturas da rafinose, melezitose e estaquiose
10. Polissacarídeos ou glicanos. Os polissacarídeos são formados por longas cadeias com centenas ou milhares de unidades de monossacarídeos. A maioria dos carboidratos é encontrada na natureza na forma de polissacarídeos, que diferem entre si pela natureza das suas unidades monossacarídicas recorrentes, pelo comprimento das suas cadeias e pelo grau de ramificação.Alguns polissacarídeos, como a celulose, têm cadeias lineares; outros, como o glicogênio, são ramificados. Ambos são formados por unidades repetidas de D-glicose, mas diferem no tipo de ligação glicosídica e, em consequência, têm propriedades e funções biológicas notavelmente diferentes. Os polissacarídeos apresentam diversas funções biológicas como estrutural e reserva energética. São classificados de acordo com as unidades de monossacarídeos que entram em sua composição em homopolissacarídeose heteropolissacarídeos(Figura 26).
Os homopolissacarídeos são formados por um único tipo de unidade de monossacarídeo. Exemplos: amido, glicogênio e celulose, são polissacarídeos formados apenas pelo monossacarídeo D-glicose. Os heteroploissacarídeos são polissacarídeos formados por duas ou mais unidades monoméricas diferentes. Exemplos: o ácido hialurônico, que é formado por resíduos alternados de ácido D-glicurônico e N-acetil-D-glicosamina.
FIGURA 26: Homo e heteropolissacarídeos. Os polissacarídeos podem ser compostos por um, dois ou alguns monossacarídeos diferentes, em cadeias lineares ou ramificadas de vários comprimentos. 
10.1 Polissacarídeos de reserva energética
10.1.1 Amido é a reserva energética das plantas e é formado por duas unidades poliméricas: amilose e amilopectina (Figura 26a). A amilose é o polímero não ramificado do amido e solúvel em água, sendo formada por resíduos de α-D-glicose unidos por ligação (α1→4). A amilopectina (Figura 26b) é o polímero ramificado e não solúvel em água, contendo resíduos de D-glicose unidos por ligação (α1→4) e nos pontos em que há ramificação, os resíduos de D-glicose são unidos por ligação (α1→6).
As ligações (α1→4) que unem os resíduos de D-glicose no amido estão perfeitamente adaptadas à função de reserva energética das plantas por duas razões principais. Isso se deve as ligações (α1→4) serem dobráveis, o que permite que a molécula do amido se dobre sobre si mesma, facilitando o enovelamento desse polímero na célula, formando grânulos densos. Ressalte-se ainda que a ligações(α1→4) são hidrolisadas pela enzima α-amilase, liberando como produto a D-glicose, que será metabolizada na célula para produzir energia (figura 26c), possibilitando ao amido atuar como uma reserva celular de D-glicose
FIGURA 26: A estrutura dos polímeros amilose e amilopectina do amido. a) Estrutura da amilose e b) Estrutura da amilopectina. C. estrutura dobrável das ligações (α1→4) dos polímeros da amilopectina e do glicogênio, o que facilita o armazenamento desses polímeros na forma de grânulos densos.
10.1.2 Glicogênio. As células dos animais armazenam D-glicose na forma de glicogênio. A estrutura do glicogênio é como a amilopectina do amido, dela diferindo apenas no fato de apresentar uma maior compactação e também um maior número de ramificações do que a amilopectina do amido (Figura 27). A maior parte dos resíduos de D-glicose na amilopectina se liga por ligações glicosídicas do tipo (α1→4). Nas ramificações os resíduos de D-glicose são unidos por ligação (α1→6). 
FIGURA 27: A. Amilopectina, polímero ramificado do amido. B. Estrutura do glicogênio, que se assemelha a da amilopectina, apenas mais ramificado. C. Ligações glicosídicas (α1→4) e (α1→6).
10.2 Polissacarídeos estruturais. Muitos polissacarídeos atuam como elementos estruturais das paredes celulares de bactérias (peptidoglicano) e de vegetais superiores (celulose) e da superfície externa de células animais (glicocálix). Outros polissacarídeos são componentes do tecido conjuntivo de vertebrados (glicosaminoglicanos) e do exoesqueleto dos artrópodes (quitina). Os polissacarídeos estruturais conferem forma e dão proteção e suporte às células e aos tecidos.
10.2.1 Celulose. A celulose é um homopolissacarídeo linear não ramificado, formado por dez mil ou mais unidades de D-glicose unidas por ligações glicosídicas (β1→4). Essas ligaçõespermitem que a celulose forme polímeros de D-glicose lineares, resistentes e insolúveis, possibilitando que a celulose desempenhe a sua função estrutural (Figura 28).A celulose também é estabilizada por ponte de hidrogênio.
FIGURA 28: A estrutura dos polímeros de D-glicose unidos por ligação glicosídica (β1→4) para formar fibras de celulose.
Como o sistema digestivo dos vertebrados não produz qualquer enzima capaz de hidrolisar as ligações (β1→4) da celulose, esse polímero não pode ser hidrolisado em suas unidades de D-glicose, portanto, completamente inaproveitável como alimento para a maioria desses animais. Os cupins digerem a celulose porque o seu sistema digestivo abriga um microrganismo Triconympha, que secreta a celulase, enzima que hidrolisa a celulose e capacita os cupins a se alimentarem de madeira. Os fungos e bactérias que se alimentam de madeira também produzem a celulase.
Os mamíferos não possuem celulase e, portanto, não podem digerir madeira e fibras vegetais. Contudo, alguns ruminantes como as ovelhas, boi, girafa, camelo, etc, abrigam bactéria produtora de celulase no tubo digestivo, razão pela qual podem digerir a celulose.
10.2.2. Quitina. Outro polissacarídeo estrutural é a quitina, material insolúvel e resistente da carapaça ou do exoesqueleto de lagostas, caranguejos e de muitos insetos. A quitina é um homopolissacarídeo formado por resíduos de N-acetil-glicosamina (Figura 29) unidos por ligações 
(β1->4).A única diferença química em comparação com a celulose é a substituição de um grupo de hidroxila em C-2 por um grupo de amina acetilado. A quitina forma fibras longas similares às fibras da celulose e, como a celulose, não pode ser digerida por vertebrados.
FIGURA 29: A estrutura química do monossacarídeo N-acetil-D-glicosamina, um derivado da glicosamina por acetilação do grupo amino no carbono 2 do anel piranosídico. Os resíduos de N-acetil-D-glicosamina são unidos por ligação glicosídica (β1→4), formando polímeros que dão estrutura a quitina.
10.2.3. Peptidoglicano, parede celular das bactérias. As bactérias são envolvidas por uma parede celular rígida que permite a esses microrganismos viver em ambientes hipotônicos (concentrações de sais mais baixa do que o meio intracelular),sem que ocorra lise de suas membranas plasmática em decorrência do fluxo de água do meio externo para o intracelular. A parede celular bacteriana denominada peptidoglicano consiste de cadeias polissacarídicas e polipeptídicas ligadas covalentemente, formando uma estrutura resistente, assemelhando-se a um muro e por isso foi denominada anteriormente de mureína (Figura 30). Essa estrutura resistente que envolve completamente a bactéria teve a maior parte de sua estrutura química elucidada por Jack Strominger. As fibras de polissacarídeos são formadas por duas unidades recorrentes de N-acetilmurâmico e N-Acetil-D-glicosamina unidas por ligação (β1→4) dispostas lado a lado. A OH do C-3 do N-acetilmurâmico tem seu hidrogênio substituído por ácido láctico, ao qual se liga um tetrapeptídeo composto por alanina, isoglutamato, lisina e alanina (Figura 30). As fibras de polissacarídeos são interligadas por um pentapeptídeo de glicina, que se liga a um resíduo de alanina de uma cadeia com outro resíduo de alanina ligado ao N-acetilmurâmico da cadeia ao lado (Figura 30).
FIGURA 30. Estrutura do polímero de peptidoglicano, formado por N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmurâmico ligado por ligação (β1→4). Representação esquemática desse polímero destacando a importância do peptídeos na formação da peptidoglicano.
 Os D-aminoácidos do peptidoglicano tornam essa estrutura resistente a proteases, que apresentam em sua maior parte, especificidade para L-aminoácidos. Entretanto, a lisozima, uma enzima presente nas lágrimas, no muco e em outras secreções do corpo, como também na clara do ovo, catalisa a hidrólise da ligação glicosídica (β1→4) entre o ácido N-acetilmurâmico e N-Acetil-D-glicosamina.
As paredes celulares das bactéria são tipicamente compostas por peptidoglicanos (polímeros de polissacarideoss ligados a proteínas). Quando a parede exterior tem esta composição, a célula tinge de cor púrpura quando fixada com violeta-cristal, uma preparação conhecida como técnica de Gram - bactérias "Gram-positivas". Outras bactérias possuem uma parede celular dupla, em que a interna é uma fina camada de peptidoglicanos, enquanto que a exterior á formada por carboidratos, lípidos e proteínas. Estas bactérias não tingem de púrpura com o corante de Gram - "Gram-negativas". Muitos antibióticos, incluindo a penicilina e seus derivados, atacam especificamente a parede celular das bactérias.
10.2.4. Glicosaminoglicanos. A matriz extracelular de tecidos conjuntivos como cartilagem, tendões, pele e parede dos vasos sanguíneos contém uma matriz gelatinosa composta por glicosaminoglicanos. Os glicosaminoglicanos são cadeias de polissacarídeos sem ramificações (carga negativa pelos radicais sulfato e carboxila), compostas de unidades repetitivas de dissacarídeos, sendo um deles uma hexose-aminada N-acetilada (N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina) e a outra unidade é um ácido urônico (açúcar derivado de ácido Glicurônico ou idurônico). Alguns glicosaminoglicanos contêm ainda sulfato, como também o monossacarídeo pode aparecer na forma de aldose como a D-galactose no queratana sulfato (Figura 30). São exemplos de glicosaminoglicanos: ácido hialurônico, condroitina-4-sulfato, condroitina-6-sulfato, dermatan-sulfato, queratan-sulfato, heparina (Figura 31). 
O ácido hialurônico é formado por unidades repetitivas de D-glicuronato e N-Acetil-D-glicosamina unidas por ligação (β1→3), é um componente do líquido sinovial (fluido lubrificante de juntas) e do humor vítreo dos olhos. A vida dos olhos depende muito dos seus dois humores: o humor vítreo, substância gelatinosa que enche quase todo o globo ocular, e o humor aquoso, uma solução salina que enche a região da íris. Apresenta cargas negativas o que proporciona a hidratação desse polímero, uma vez que as cargas negativas do ácido hialurônico ligam muitas moléculas de água e cálcio. A ligação (β1→3) do ácido hialurônico favorece a formação de fibras distendidas rígidas, resistentes à tensão.
Os glicosaminoglicanos são encontrados normalmente ligados a proteínas, formando proteoglicanos. Os glicosaminoglicanos e proteoglicanos formam uma substância altamente hidratada do tipo gel, onde as proteínas estão inseridas. Este gel é altamente resistente a forças de compressão, enquanto que as proteínas fibrosas (colágeno) dão ao tecido uma resistência à tensão.
FIGURA 31. Os glicosaminoglicanos são cadeias de polissacarídeos sem ramificações (carga negativa pelos radicais sulfato e carboxila), compostas de unidades repetitivas de dissacarídeos, sendo um deles uma hexose-aminada N-acetilada (N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina) e a outra unidade é um ácido urônico (açúcar derivado de ácido glicurônico ou idurônico). Alguns glicosaminoglicanos contêm ainda sulfato, como também o monossacarídeo pode aparecer na forma de aldose como a D-galactose no queratana sulfato. São exemplos de glicosaminoglicanos: ácido hialurônico, condroitina-4-sulfato, condroitina-6-sulfato, dermatan-sulfato, queratan-sulfato, heparina.
11. Conclusão Os carboidratos(Glicanos) são poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias que por hidrólise liberam um desses dois compostos. Classificam-se em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Desempenham diversas funções na natureza como reserva energética de plantas e animais, função estrutural e participam no reconhecimento e adesão celular. Os monossacarídeos assimétricos apresentam isômeros ópticos , tendo configuração absoluta D. Os monossacarídeos com 5 mais átomos de carbonos podem formar estruturas cíclicas denominadas piranoses e furanoses. Os monossacarídeos reagem em uma reação de eliminação de H2O produzindo uma ligação covalente denominada ligação glicosídica. A ligação glicosídica une monossacarídeos formando oligossacarídeos e polissacarídeos. Os oligossacarídeos são pequenas cadeias de monossacarídeos, sendo os dissacarídeos os mais abundantes. Os polissacarídeos são cadeias enorme, contendo centenas oumilhares de unidades de monossacarídeos. Podem ser homo ou heteropolissacarídeo e desempenham funções estrutural, de reserva energética, entre outras. Celulose e quitina são homopolissacarídeos com função estrutural. Amido e glicogênio são homopolissacarídeos com função de reserva energética.
12. Resumo
Os carboidratos são poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias que por hidrólise liberam um desses dois compostos. Atuam como reserva energética de plantas e animais, desempenham função estrutural e participam, ainda, na adesão e reconhecimento celular. De acordo com o número de unidades de poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, classificam-se em: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Os monossacarídeos são sólidos cristalinos, incolores, solúveis em água e são agrupados em duas famílias: aldoses e cetoses. Os monossacarídeos com 3 átomos de carbono são denominados trioses, com 4 tetroses, com 5 pentoses, com 6 hexoses e com 7 heptoses. A maioria dos monossacarídeos apresentam configuração absoluta D, com exceção da diidroxicetona (que não tem carbono assimétrico). Os monossacarídeos que apresentam imagem especular não superponívelsãoenantiômeros ou isômeros ópticos e aqueles que diferem apenas na configuração de um único centro assimétrico são denominadas epímeros. Em soluções aquosas, os monossacarídeos com cinco ou mais átomos de carbono ocorrem, predominantemente, como estruturas cíclicas (em anel) que resultam da reação geral entre aldeídos ou cetonas e alcoóis formando derivados hemiacetais ou hemicetais, respectivamente. A formação de oligossacarídeos e polissacarídeos ocorre com a reação de unidades de monossacarídeos, em que se produz uma ligação covalente denominada ligação glicosídica. Nessa reação a hidroxila de um carbono anomérico de um monossacarídeo reagem com qualquer outra hidroxila de outro monossacarídeo. Os oligossacarídeos são pequenas cadeias de carboidratos contendo até dez unidades de monossacarídeos. Os mais comuns são os dissacarídeos, dos quais a sacarose,a maltose e a lactose são os mais abundantes na natureza. Os polissacarídeos são formados por cadeias contendo centenas ou milhares de unidades de monossacarídeos e diferem entre si pelo tipo de monossacarídeo que entra em sua composição, comprimento das suas cadeias e grau de ramificação da cadeia. Assumem importante função estrutural e de reserva energética e são classificados em homopolissacarídeos e heteropolissacarídeos, de acordo com as unidades de monossacarídeos que entram em sua composição. Os polissacarídeos amido (reserva energética das plantas), glicogênio (reserva energética dos animais) e celulose são homopolissacarídeos de glicose que estão perfeitamente adaptados às funções biológicas que desempenham na natureza.
13. Exercícios
1. O que são aldoses e cetoses? 
2. Como são nomeadas os monossacarídeos das famílias das aldoses e cetoses?
3. Como é determinada a configuração absoluta dos monossacarídeos com apenas um centro assimétrico e a dos que tem dois ou mais carbonos quirais?
4. Por que a diidroxicetona não apresenta isômeros ópticos nem configuração absoluta?
5. Quais são as aldoses e cetoses mais abundantes na natureza?
6. Explique o porquê das pentoaldoses terem 8esteroisômeros e as pentocetoses terem só 4.
7. O que são diasteroisômeros e epímeros? Quais são os epímeros da D-glicose? 
8. Qual a relação isomérica existe entre D-glicose e D-manose?
9.O que são anômeros? Exemplifique-os.
10. O que são ácidos aldônicos, urônicos, desoxiaçúcares e aminoaçúcares?
11. O que é a ligação glicosídica e como ela é formada?
12. O que são oligossacarídeos? Exemplifique-os.
13. O que é a intolerância à lactose? Como ela pode ser tratada?
14. Maltose, trealose e celobiose são dissacarídeos formados por dois resíduos de D-glicose, em que aspectos eles se diferenciam?
15. Descreva a nomenclatura dos monossacarídeos envolvidos na formação dos oligossacarídeos maltose, trealose, rafinose e celobiose.
16. Por que a sacarose não é um açúcar redutor?
17. Explique por que a sacarose é denominada de açúcar invertido.
18. O que são polissacarídeos e como eles são classificados quanto ao tipo de suas unidades formadoras? 
19. Quais as funções biológicas dos polissacarídeos?
20. Apresente exemplos de homopolissacarídeos e heteropolissacarídeos
21. Descreva a estrutura do amido e explique como ela adapta-se bem ao seu papel biológico
22. Descreva a estrutura do glicogênio e explique como ela adapta-se bem ao seu papel biológico
23. Descreva a estrutura da celulose e fale sobre o seu papel biológico
24. Por que a celulose não é fonte de D-glicose para o homem, mas o é para os ruminantes e os cupins?
25. O que são glicosaminoglicanos e como eles são formados
26. Descreva a estrutura da parede celular das bactérias.
27.Diferencie os glicoconjugados glicoproteínas, proteoglicanos e glicolipídios.
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