Carboidratos: Conceitos e Classificação

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CARBOIDRATOS 
Profa. Dra. Luciana Bastos Rodrigues 
CARBOIDRATOS 
Conceitos Gerais: 
• Os carboidratos (sacarídeos, açúcares) são as 
biomoléculas relativamente simples e as mais 
abundantes na natureza. 
 
Fórmula geral: [C(H2O)]n, daí o nome "carboidrato", 
ou "hidratos de carbono" (n  3). 
 
Unidades básicas: monossacarídeos 
• Classes: Monossacarídeos, dissacarídeos, 
polissacarídeos (> 20 unidades). 
 
São moléculas que desempenham uma 
ampla variedade de funções, entre elas: 
 
• Fonte de energia (glicose) 
• Reserva de energia (glicogênio) 
• Estrutural (celulose) 
• Reconhecimento e coesão entre células 
• Matéria prima para a biossíntese de 
outras biomoléculas 
Monossacarídeos 
• São os carboidratos mais simples, dos quais 
derivam todas as outras classes. 
• Sintetizados a partir de CO2 e H2O 
(fotossíntese) 
• Solúveis em H2O, sabor adocicado 
• Classificação: 
– Quimicamente  São polihidroxialdeídos (ou 
aldoses) - ou polihidroxicetonas (ou cetoses), 
sendo os mais simples monossacarídeos 
compostos com no mínimo 3 carbonos. 
– Nº de C de suas moléculas  TRIOSES (3) são os 
monossacarídeios mais simples, seguidos das 
TETROSES (4), PENTOSES (5), HEXOSES (6), 
HEPTOSES (7), etc. 
Projeção de Fischer para uma aldose 
 e para uma cetose 
Quiralidade dos carboidratos 
• Feita exceção à dihidroxicetona, todos os 
outros monossacarídeos - e por extensão, 
todos os outros carboidratos - possuem 
centros de assimetria (ou quirais), e fazem 
isomeria óptica. 
» Ligações horizontais são aquelas projetadas para a 
frente do plano do papel, e as verticais representam 
projetadas para trás do plano. 
» O carbono mais oxidado é designado C-1. Os 
demais átomos de C estão numerados a partir desse 
carbono. 
• Cunhas pontilhadas e triângulos sólidos. 
 
Monossacarídeos – Projeção de Fischer 
 
• Na configuração D, o grupo hidroxila está à direita do 
carbono quiral de maior número, ao passo que, na 
configuração L, está à esquerda. 
Monossacarídeos – Projeção de Fischer 
• Número de estereoisômeros possíveis: 2nº de carbonos 
quirais 
• Quando os isômeros não se sobrepõem e nem são 
imagens especulares uns dos outros são chamados de 
diasteroisômeros. 
 
 
• Forma D ou L: definida pela posição do OH no 
carbono quiral mais distante da carbonila. 
Aldoses 
Cetoses 
Epímeros 
• Os carboidratos que se diferem apenas pela 
configuração em torno de um C são 
denominados epímeros uns dos outros 
Epímeros: diferem na configuração em apenas um centro quiral 
Monossacarídeos em solução aquosa 
• Os monossacarídeos em solução aquosa estão 
presentes na sua forma aberta em uma 
proporção de apenas 0,02% 
• O restante das moléculas está ciclizada na 
forma de um anel hemiacetal (aldeído) ou 
hemicetal (cetona) de 5 ou de 6 vértices. 
• O anel de 5 vértices é chamado de anel 
furanosídico 
 
 
• O anel de 6 vértices é chamado de anel 
piranosídico 
furano 
pirano 
Piranoses e Furanoses 
 
O carbono anomérico 
• Na estrutura do anel, o 
carbono onde ocorre a 
formação do hemiacetal 
ou hemicetal é 
denominado "Carbono 
Anomérico", e sua 
hidroxila pode assumir 
2 formas: 
– Alfa  Quando ela fica 
para baixo do plano do 
anel 
– Beta  Quando ela fica 
para cima do plano do 
anel 
Mutarotação 
• A interconversão entre estas formas é 
dinâmica (livre) e denomina-se Mutarrotação 
 
• Exemplo: Para a molécula da glicose, em 
solução aquosa, temos as seguintes 
proporções: 
 
  - D - Glicopiranose: 62% 
  - D - Glicopiranose: 38% 
  - D - Glicofuranose: menos de 0,5% 
  - D - Glicofuranose: menos de 0,5% 
 Forma aberta: menos de 0,02% 
• O açúcar cíclico pode assumir duas formas diferentes: α e ß, 
denominados anômeros. 
Derivados das hexoses importantes em biologia 
Parede celular bactérias 
Polissacarídeos de plantas 
glicoproteínas 
• A oxidação do açúcar fornece energia para a realização 
dos processos vitais dos organismos. 
Monossacarídeos – Reações – Óxido Redução 
• As aldoses são chamadas açúcares redutores, pois, 
quando um aldeído é oxidado, os agentes oxidantes 
devem ser reduzidos. 
• Cetoses também atuam como açúcares redutores, pois 
se isomerizam a aldoses. 
• A oxidação (completa) fornece CO2 e H2O. O oposto 
desta oxidação é o que ocorre na fotossíntese. 
 
Os monossacarídeos 
simples são agentes 
redutores 
São capazes de reduzir íons 
férrico (Fe 3+) ou cúprico (Cu 2+) 
Dosagem de glicose sanguínea: 
H2O + corantes – detecção (cor) 
DISSACARÍDEOS Maltose Lactose Sacarose 
Dissacarídeos 
• São carboidratos ditos Glicosídeos, pois são 
formados a partir da ligação de 2 monossacarídeos 
através de ligações especiais denominadas 
"Ligações O-Glicosídicas" 
• A Ligação Glicosídica  Ocorre entre o carbono 
anomérico de um monossacarídeo e qualquer 
outro carbono do monossacarídeo seguinte, 
através de suas hidroxilas e com a saída de uma 
molécula de água. 
• Os glicosídeos podem ser formados também pela 
ligação de um carboidrato a uma estrutura não-
carboidrato, como uma proteína, por exemplo. 
 
Dissacarídeos 
Extremidade redutora 
• A notação 
para a 
ligação 
glicosídica 
especifica 
qual forma 
anomérica 
do açúcar (α 
ou ß) é a 
que está 
envolvida 
na ligação e 
também 
quais 
átomos de C 
estão 
ligados. 
Dissacarídeos 
• O tipo de ligação glicosídica é definido pelos 
carbonos envolvidos e pelas configurações de 
suas hidroxilas. Exs: 
– Maltose  Gli  (1,4) Gli 
– Sacarose  Gli  (1,2) Fru (açúcar de mesa) 
– Lactose  Gal  (1,4) Gli 
• Intolerância a Lactose 
– Lactose digerida pela enzima Lactase em 
galactose (posteriormente convertida a glicose) e 
glicose. Adultos  pouco contato com leite 
Lactase = lactose é fermentada, produzindo 
CO2, H2 e agentes irritantes = dificuldades e 
dores digestivas. Solução: leite previamente 
hidrolisado. 
sacarose 
Sacarose: formada pelos vegetais, 
açúcar comum, não redutor 
Lactose: açúcar do leite, açúcar 
redutor 
Trealose: constituinte da hemolinfa, 
não redutor 
Polissacarídeos (glicanos) 
• São os carboidratos 
complexos, macromoléculas 
formadas por milhares de 
unidades monossacarídicas 
ligadas entre si por ligações 
glicosídicas. 
• Classificados como 
homopolissacarídeos ou 
heteropolissacarídeos 
• Formam polímeros 
ramificados e lineares 
• Os polissacarídeos mais 
importantes são os formados 
pela polimerização da 
glicose. 
Amido, glicogênio, celulose Envoltório bacteriano, peptídeoglicaanos 
O Glicogênio 
• É o polissacarídeo de reserva da célula animal 
• Abundante no fígado e músculos (grânulos 
citoplasmáticos) 
• Muito semelhante ao amido, possui um número 
bem maior de ligações  (1,6), o que confere um 
alto grau de ramificação à sua molécula 
• Os vários pontos de ramificação constituem um 
importante impedimento à formação de uma 
estrutura em hélice. 
• Estrutura compacta: grânulos densos 
Hepatócitos; glicogênio - 7% do peso do fígado 
-Estoque em glicogênio ao invés de glicoses – Por que? 
 
Hepatócitos – 0,4M de glicose 
- Osmolaridade celular 
-Concentração extracelular – 5mM: captação de glicose pela 
célula seria contra um gradiente. 
O Amido 
• É o polissacarídeo de reserva da célula vegetal 
• Insolúvel 
• Formado por moléculas de glicose ligadas entre 
si através de numerosas ligações  (1,4) e 
poucas ligações  (1,6), ou "pontos de 
ramificação" dacadeia 
• Sua molécula é muito linear, e forma hélice em 
solução aquosa. 
• Principal fonte de carboidratos na dieta humana 
• Digestão: saliva e pâncreas  Amilase = 
hidrólise das ligações  (1,4). Pâncreas  
enzima desramificadora = hidrólise das ligações 
 (1,6). 
Estrutura do amido 
A Celulose 
• É o carboidrato mais abundante na natureza 
• Possui função estrutural (sustentação) na célula 
vegetal, como um componente importante da 
parede celular. 10 a 15 mil unidades de glicose. 
• Semelhante ao amido e ao glicogênio em 
composição, a celulose também é um polímero 
de glicose, mas formada por ligações tipo  
(1,4). Várias cadeias podem ser ligadas por 
pontes H. 
• Este tipo de ligação glicosídica confere á 
molécula uma estrutura espacial muito linear, 
que forma fibras insolúveis em água e não 
digeríveis pelo ser humano (Não temos 
Celulases). 
Estrutura polimérica da celulose. Longas cadeias que podem 
se unir por pontes de Hidrogenio. 
Fibras resistentes à tensão – Estrutura plana 
Celulase – quebra 
de ligações -1,4 
Quitina 
- Homopolissacarídeo. 
- Exoesqueleto de artrópodes. 
- Segundo polissacarídeo mais abundante da natureza. 
• Difere-se da celulose na natureza de monossacarídeos; na celulose o monômero é 
a ß-D-glicose, e na quitina o monômero é a N-acetil- ß-D-glicosamina. 
Peptideoglicanos 
• Parede bacteriana e de algas: 
Heteropolissacarídeo – 
 
• Cadeia polissacarídica clivada pela lisozima 
(lágrimas, muco, clara de ovo) – forma de defesa. 
 
• Penicilina: proteína que inibe especificamente 
enzimas que fazem as ligações cruzadas das fitas 
de peptídeoglicanos. 
 
Glicosaminoglicanos 
• É a matriz gelatinosa de espaços extracelulares 
nos tecidos animais (cartilagens, tendões, pele e 
vasos) 
 
• São polissacarídeos não-ramificados (ácido 
urônico e hexosamina) com consistência 
gelatinosa e mucosa = elasticidade e viscosidade. 
 
– Ex: Ácido hialurônico (juntas, viscosidade,olhos) 
– Heparina (anti-coagulante – inibe formação 
indiscriminada de coágulos) 
Hialuronidase: 
Enzima que cliva ligações 
glicosídicas do 
hialuronato -Secretada 
por bactérias patogênicas 
Condroitina Sulfato: 
Contribui para resistência 
a tensão aorta, tendões 
Queranata sulfato: 
Presente na córnea, 
cartilagem, ossos, cabelo, 
chifres, unhas, cascos. 
Heparina: 
 
-Sintetizada nos mastócitos. 
- Anticoagulante natural, estimula a proteína anticoagulante 
antitrombina III. 
- Heparina purificada: adicionada a sangue em laboratório para 
evitar sua coagulação. 
Glicoproteínas 
• Cadeias polipeptídicas (controladas geneticamente) 
contendo cadeias de carboidratos = microeterogeneidade 
• Endereçamento de proteínas, interações célula-célula. 
 
• Proteoglicanos:Proteínas+Glicosaminoglicanos (estrutura 
em forma de escova altamente hidratada – presente em 
juntas e cartilagens) 
 
• Parede celular de bactérias: confere a forma e virulência 
(poder de causar doenças) de uma bactéria. Parede celular 
pode ser a causa da doença e o alvo para vacinas. Cadeias 
polissacarídeas e polipeptídicas ligadas covalentemente = 
peptídeoglicano 
Glicoproteínas 
 
Análise de carboidratos