Aula_4_-_Carboidratos_-_ESA_UFMT_-_Bioquimica_Ambiental

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18/05/2014
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Cuiabá-MT,
Maio / 2014.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FAET - ENGENHARIA SANITÁRIA E 
AMBIENTAL
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Bioquímica Ambiental
Carboidratos - 1ª Parte
Profª Amanda Finger
CARBOIDRATOS
Tópicos da Aula:
Carboidratos
Conceitos Gerais
Funções
Ciclização da Glicose
Ligação Glicosídica
Classificação dos Carboidratos
Amido
Glicogênio
Celulose
Quitina
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CARBOIDRATOS
Conceitos gerais
Os carboidratos perfazem a mais abundante classe de
biomoléculas da face da Terra;
Sua oxidação é o principal meio de abastecimento
energético da maioria das células não fotossintéticas;
 Além do suprimento energético, os carboidratos atuam
como elementos estruturais da parede celular no
organismo;
Nos seres humanos, o metabolismo da glicose é a
principal forma de suprimento energético;
A partir da glicose, uma série de intermediários
metabólicos pode ser suprida, como esqueletos
carbônicos de aminoácidos, nucleotídeos, ácidos graxos
etc.
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CARBOIDRATOS
Conceitos Gerais
Compostos aldeídicos ou cetônicos com múltiplas
hidroxilas (-OH);
Contém fundamentalmente C, O e H;
Comumente chamados açúcares, hidratos de carbono
ou glicídios;
Poliidroxialdeídos, poliidroxicetona;
Açucares são também substâncias que, por hidrólise,
liberam estes compostos;
 O termo carboidratos denota hidratos de carbono,
designação oriunda da fórmula geral (CH2O)n
apresentada pela maioria dessas moléculas.
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CARBOIDRATOS
Funções:
Constituem a maior parte da matéria orgânica na Terra
devido às suas múltiplas funções em todas as formas de
vida:
Servem de reserva energética, alimento energético e
intermediários metabólicos:
Glicogênio = milhares de moléculas de glicose unidas
entre si, maneira que animais usam para depositar
glicídio.
Amido = moléculas de glicose, forma que vegetais usam
para depósito.
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CARBOIDRATOS
Funções:
Os carboidratos são as fontes universais de nutrientes
para as células humanas;
A glicose é o carboidrato mais importante. Nas células,
a glicose é degradada ou armazenada por diferentes vias;
As oses ribose e desoxirribose formam parte estrutural
do DNA e do RNA;
Importância fisiológica marcante: elementos estruturais
nas paredes celulares das bactérias e plantas e
exoesqueletos de artrópodes;
Ligam-se a muitas proteínas e lipídeos;
Participantes importantes nos processos de
reconhecimento célula-célula. 6
CARBOIDRATOS
Ciclização da Glicose
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CARBOIDRATOS
Ciclização da Glicose
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CARBOIDRATOS
As Ligações Glicosídicas:
Monossacarídeos precisam se unir para formar di, tri,
polissacarídeos;
A ligação é chamada glicosídica ocorre entre o
carbono anomérico de um monossacarídeo com qualquer
outro carbono do monossacarídeo vizinho, através de
suas hidroxilas e com perda de água.
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CARBOIDRATOS
As Ligações Glicosídicas:
A ligação é chamada glicosídica ocorre entre o
carbono anomérico de um monossacarídeo com qualquer
outro carbono do monossacarídeo vizinho, através de
suas hidroxilas e com perda de água.
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CARBOIDRATOS
As Ligações Glicosídicas  e 
Alfa (α): quando ela fica para baixo do plano do anel
Beta (β): quando ela fica para cima do plano do anel


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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Classificação:
Podem ser divididos em três classes principais de
acordo com o número de ligações glicosídicas:
1.Monossacarídeos
2.Oligossacarídeos
3.Polissacarídeos
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
1. Monossacarídeos
Os monossacarídeos consistem somente de uma
unidade de poliidroxialdeídos ou cetonas, as quais podem
ter de três a sete átomos de carbono;
Devido à alta polaridade, são sólidos cristalinos em
temperatura ambiente, solúveis em água e insolúveis em
solventes não polares;
O número de carbonos de suas moléculas também é
critério de classificação: Trioses, tetroses, pentoses,
hexoses e heptoses.
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
1. Monossacarídeos
Suas estruturas são configuradas por uma cadeia
carbônica não ramificada, na qual um dos átomos de
carbono é unido por meio de uma dupla ligação a um
átomo de oxigênio, constituindo assim um grupo
carbonila;
O restante dos átomos de carbono possui um grupo
hidroxila (daí a denominação de poliidroxi);
Os monossacarídeos também são classificados
segundo o grupo funcional em aldoses e cetoses
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
1. Monossacarídeos
Por maior simplicidade, os monossacarídeos são
representados na forma de cadeia linear;
Todavia, aldoses com quatro carbonos e todos os
monossacarídeos com cinco ou mais átomos de carbono
apresentam-se predominantemente em estruturas cíclicas
quando em soluções aquosas;
Outra importante característica dos monossacarídeos é
a presença de pelo menos um carbono assimétrico (com
exceção da diidroxicetona), fazendo com que eles
ocorram em formas isoméricas oticamente ativas.
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
1. Monossacarídeos
Gliceraldeído, uma aldotriose
Diidroxicetona, uma cetotriose
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Quando o grupo carbonila está na extremidade da
cadeia, o monossacarídeo é uma aldose.
Caso o grupo carbonila esteja em outra posição, o
monossacarídeo é uma cetose.
Representação das estruturas químicas da D-glicose é
uma aldose (poliidroxialdeído) e D-frutose é uma cetose
(poliidroxicetona)
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Monossacarídeos em Solução Aquosa
São muito solúveis em água hidrofílicos
Os monossacarídeos em solução aquosa estão
presentes na sua forma aberta em uma proporção de
apenas 0,02%.
O restante das moléculas (aqueles com 4 carbonos ou
mais) está ciclizada na forma de um anel de 5 ou de 6
vértices, imitando os núcleos do furano e do pirano.
O anel de 5 vértices é chamado de anel furanosídico. O
anel de 6 vértices é chamado de anel piranosídico
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
2. Oligossacarídeos
Os oligossacarídeos são formados por cadeias curtas
de monossacarídeos.
Os mais comuns são os dissacarídeos, dos quais se
destacam a sacarose (açúcar da cana) e a lactose
(açúcar do leite)
Os dissacarídeos têm em sua composição dois
monossacarídeos unidos por uma ligação denominada
glicosídica, as quais são hidrolisadas facilmente pelo
aquecimento com ácido diluído.
Tal ligação ocorre pela condensação entre o grupo
hidroxila de um monossacarídeo com o carbono
anomérico nº 1 de outro monossacarídeo. 19
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
2. Oligossacarídeos
A extremidade na qual se localiza o carbono anomérico
é a extremidade redutora.
Quando o carbono anomérico de ambos os
monossacarídeos reage para formar a ligação
glicosídica, o açúcar não é mais redutor. Esse é o caso
da sacarose (uma molécula de glicose e outra de frutose).
A lactose (uma molécula de galactose e outra de
glicose) comporta-se, diferentemente da sacarose, como
açúcar redutor, pois o carbono anomérico encontra-se
disponível.
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
3. Polissacarídeos
Açúcares contendo mais de 20 unidades são
denominados polissacarídeos, os quais podem possuir
milhares de monossacarídeos e são a forma
predominante dos carboidratos na natureza.
A diferenciação é dada pela unidade monomérica,
comprimento e ramificação das cadeias.
Quando os polissacarídeos contêm apenas um tipo
de monossacarídeo, ele é denominado de
homopolissacarídeo.
Se estiverem presentes dois ou mais tipos de
monossacarídeos, o resultado é um
heteropolissacarídeo. 21
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Quanto à variabilidade dos monossacarídeos
constituintes:
Homopolissacarídeo: formado por um tipo de
monossacarídeo.
Heteropolissacarídeo: com mais de um tipo de
monossacarídeo.
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Homopolissacarídeos
Amido e glicogênioencerram funções preponderantes
de armazenamento energético, sendo o primeiro nas
células vegetais e o segundo nas células animais.
O amido é composto por dois tipos de polímeros de
glicose: a amilose e a amilopectina. A diferença básica
entre estes é a ramificação da cadeia.
Ambos possuem cadeias nas quais as unidades de
glicose se unem mediante ligações (α1→4). Por sua vez,
a amilopectina apresenta pontos de ramificação com
ligações glicosídicas (α1→6).
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Homopolissacarídeos:
Amido e amilopectina possuem cadeias nas quais as
unidades de glicose se unem mediante ligações (α1→4).
Amido
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Homopolissacarídeos:
Porém, a amilopectina apresenta pontos de ramificação
com ligações glicosídicas (α1→6).
Amilopectina
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Homopolissacarídeos:
Tais ramificações são encontradas de 24 a 30 unidades
de glicose na cadeia principal.
Amido e glicogênio são altamente hidratados devido à
quantidade de hidroxilas que formam ligações de
hidrogênio com a água.
A estrutura do glicogênio é similar à amilopectina. A
diferença é a frequência de ramificações, as quais
aparecem de 8 a 12 unidades de glicose.
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Homopolissacarídeos:
A celulose é encontrada na parede celular vegetal,
perfazendo grande parte da massa da madeira.
A fixação do CO2 pelos vegetais leva quase
exclusivamente à produção de celulose.
A celulose é uma substância fibrosa, resistente e
insolúvel em água, sendo formada por unidades de
glicose conectadas mediante ligações (β1→4), que lhe
impele propriedades estruturais características.
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Homopolissacarídeos:
Na celulose, as unidades de glicose formam cadeias
retas e estendidas as quais se dispõem lado a lado,
engendrando uma estrutura em fibras estabilizada por
ligações de hidrogênio intra e intercadeias. Tal estrutura
em fibras confere maior resistência à celulose.
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CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
Heteropolissacarídeos e Glicoconjugados:
Heteropolissacarídeos aparecem ligados a proteínas
fibrosas, as glicosaminas, sendo componentes essenciais
de tendões e cartilagens.
Um carboidrato também é habitualmente ligado às
proteínas ou aos lipídeos formando um glicoconjugado,
isto é, uma molécula biologicamente ativa, que atua no
endereçamento de proteínas e no reconhecimento e na
adesão de células.
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CARBOIDRATOS
Amido
É o polissacarídeo de reserva da célula vegetal.
Mais da metade dos glicídeos ingeridos pelo ser
humano é amido.
Formado por moléculas de glicose ligadas entre si
através de numerosas ligações α-(1,4) (amilose) e poucas
ligações α-(1,6) (amilopectina), ou "pontos de
ramificação" da cadeia.
“Teste do Iodo”
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CARBOIDRATOS
Amido
Sua molécula é muito linear, e forma hélice em solução
aquosa.
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CARBOIDRATOS
Glicogênio
É o polissacarídeo de reserva da célula animal
Polímero bem grande e ramificado de radicais de
glicose (maioria ligadas α-1,4, as α-1,6 aparecem a cada
10 unidades). Ramificações servem para aumentar a
solubilidade do glicogênio e tornam suas unidades de
OSES mais facilmente mobilizáveis.
Muito semelhante ao amido, possui um número bem
maior de ligações α-(1,6), o que confere um alto grau de
ramificação à sua molécula, o intervalo que separa as
ramificações é maior na amilopectina que no glicogênio.
Os vários pontos de ramificação constituem um
importante impedimento a formação de uma estrutura em
hélice.
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CARBOIDRATOS
Glicogênio
O glicogênio é um polissacarídeo pouco solúvel (e que
portanto não provoca aumento da pressão osmótica),
bastante ramificado e constituído exclusivamente por
monómeros de glicose unidos entre si por ligações -1,4
e -1,6 (nas ramificações):
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CARBOIDRATOS
Glicogênio
Grandes quantidades de glicose-6-P dentro da célula
provocam um aumento da pressão osmótica.
Nessas condições a água terá tendência a entrar para
dentro da célula, provocando um aumento do seu volume
e eventual lise.
Por isso, a glicose-6-P vai ser armazenada sob a forma
de um polímero: o glicogênio.
O glicogênio é um polissacarídeo pouco solúvel (e que
portanto não provoca aumento da pressão osmótica),
bastante ramificado e constituído exclusivamente por
monómeros de glucose unidos entre si por ligações -1,4
e -1,6 (nas ramificações): 34
CARBOIDRATOS
Celulose
É o carboidrato mais abundante na natureza.
É exclusivo dos vegetais.
 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 β-(1,4) e sem ramificação,
configuração β permite que forme cadeias retas bem
longas, o que é ótimo para construção de fibras com alta
força de tensão.
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CARBOIDRATOS
Quitina
Aparece no exoesqueleto de insetos e crustáceos.
Formada por radicais de N-acetilglicosamina com
ligações β-1,4.
Forma longas cadeias retas, com papel estrutural.
Semelhante à celulose, exceto quanto à substituição no
C-2 por um grupo amina acetilado, em vez de –OH.
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