Conceitos Gerais sobre Carboidratos

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CARBOIDRATOS 
 
 
Agronomia 
 
UFFS 
Carboidratos 
Conceitos Gerais: 
 
• Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na 
natureza; 
 
• Distribuídas entre vegetais e animais, com funções 
estruturais e metabólicas; 
 
• Podem ser produzidos a partir de lipídeos e aminoácidos, 
porém, a maior parte é obtida dos vegetais; 
 
• São formados por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, 
alguns com nitrogênio, fósforo ou enxofre; 
 
• Nos vegetais a glicose é sintetizada a partir do CO2 e H2O na 
fotossíntese (presença de luz); 
 
• Armazenada como amido ou ainda na síntese de celulose - 
sustentação vegetal; 
 
• Produzir "carbonos com água" ou carbonos hidratados, 
fórmula geral é: [C(H2O)]n. 
 
Carboidratos 
Carboidratos 
• A reação clássica da fotossíntese: 
 CO2 + H2O → CH2O + O2 
 (luz) 
 
• Os produtos da fotossíntese são a D-glucose (6 carbonos) e 
seus polímeros; 
 
• A equação de formação de glicose é: 
 
 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 02 
 
 
carboidratos 
gás 
• Na formação de carboidratos a energia estocada em 1 mol de 
glicose = 675 calorias; 
 
• A taxa de conversão CO2: carboidratos é próxima à 1, 
principalmente para plantas em crescimento; 
 
• A energia pode ser bioquimicamente revertida na respiração e 
na glicólise. 
 
• O total de energia capturada pode ser acumulada na forma de 
polímeros de glicose, ou seja, amido; 
 
 
Carboidratos 
Carboidratos 
Formado por C, H, O 
e alguns com N, P e S 
Podem ser produzidos a partir 
de lipídeos e aminoácidos, 
porém a maior parte é de 
obtida de vegetais 
 
Apresentam sufixo OSE 
 
Funções dos carboidratos 
 São moléculas que desempenham uma ampla variedade de 
funções, entre elas: 
• Fonte de energia; 
• Reserva de energia – glicogênio (animal) – amido (vegetal); 
• Estrutural – celulose (vegetais) – glicoproteínas (animais); 
• Proteção e lubrificante (articulações – líquido sinovial, evita 
ressecamento dos olhos, etc); 
• Anticoagulante - heparina; 
• Cicatrizante – quitina; 
• Antigênico – ativa o sistema imunológico; 
• Matéria-prima para a biossíntese de outras biomoléculas; 
 
Classificação dos carboidratos 
• Relacionados com aldeídos e cetonas, contendo hidroxilas 
• Podem ser definidos: 
 
 
 
• Poliidroxialdeídos (aldoses) Poliidroxicetonas (cetoses) 
Classificação dos carboidratos 
• Classificados em: 
• Monossacarídeos: 1 sacarídeo - glicose - não sofrem hidrólise; 
• Dissacarídeos: 2 sacarídeos – sacarose (glicose + frutose); 
• Oligossacarídeos: 3 à 10 sacarídeos – rafinose (α-gal + α-gli + β-frut); 
• Polissacarídeos: mais do que 10 monossacarídeos – amidos e dextrinas 
 
Monossacarídeos 
• Os monossacarídeos não podem ser convertidos em 
moléculas mais simples. 
Monossacarídeos 
• 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. 
Monossacarídeos 
• A classificação dos monossacarídeos também pode ser 
baseada no número de carbonos de suas moléculas; assim 
sendo, as TRIOSES, TETROSES, PENTOSES, HEXOSES, 
HEPTOSES, etc. 
Monossacarídeos 
Monossacarídeos 
Monossacarídeos 
• Destes, os mais importantes são as Pentoses e as Hexoses 
 
• As pentoses mais importantes são: 
• Ribose – DNA, aveia, granola, arroz, etc; 
• Arabinose – casca de arroz, cana-de açúcar; 
• Xilose – madeira, semente de algodão; 
 
. 
 
• As hexoses mais importantes são: 
 
• Glicose – solo, vegetais, frutas (uva, 6,87%; cereja, 6,49%; couve, 2%; 
melão, 2,56%, alho, 2%., etc.); 
 
• Galactose – leite, frutas (mamão, abacaxi, melancia); 
 
• Manose – usado em infecções, crescimento de animais), 
 
• Frutose – frutas e verduras em geral (7,84%; cereja, 7,38%; maçã, 6%; 
pera 6,77%, melão, 3,54%, etc.). 
 
Monossacarídeos 
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 
ou hemicetal 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. 
Hemiacetal (aldohexoses) = ligação do C1 com o C5 - pirano; 
Hemicetal (cetohexoses) = ligação do C2 com o C5 - furano; 
Na estrutura do anel, o carbono onde ocorre a 
formação do hemiacetal é denominado "Carbono 
Anomérico", e sua hidroxila pode assumir 2 formas: 
alfa e beta. 
Alfa: É quando a hidroxila fica para baixo do 
plano do anel; 
Beta: É quando a hidroxila fica para cima do 
plano do anel; 
Monossacarídeos 
• A interconversão entre estas formas é dinâmica e denomina-
se Mutarrotação (transformação de isômeros α para β e de β 
para α). 
 
 Ex: Para a molécula da glicose, em solução aquosa, temos 
as seguintes proporções: 
 
• β - D - Glicopiranose: 62% 
• α - D - Glicopiranose: 38% 
• α - D - Glicofuranose: menos de 0,5% 
• β - D - Glicofuranose: menos de 0,5% 
• Forma aberta: menos de 0,02% 
Monossacarídeos 
• Monossacarídeos epímeros: 
• São monossacarídeos que diferem entre si na posição de apenas uma 
hidroxila. 
• Glicose e Galactose são epímeros em C4; 
• Glicose e Manose são epímeros em C2; 
Dissacarídeos 
• São carboidratos ditos Glicosídeos, pois são formados a partir da ligação 
de 2 monossacarídeos (hidroxila de um açúcar com a hidroxila de outro 
açúcar) através de ligações especiais denominadas “Ligações 
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. 
• EX: maltose, isomaltose, lactose, celobiose, sacarose. 
Maltose = 2 glicoses e 
libera uma molécula de 
água. 
Dissacarídeos 
• Os glicosídeos podem ser formados também pela ligação de 
um carboidrato a uma estrutura não-carboidrato, como uma 
proteína, por exemplo; 
 
• O tipo de ligação glicosídica é definido pelos carbonos 
envolvidos e pelas configurações de suas hidroxilas. 
Exs: 
• Na Maltose é Gli α (1,4)-Gli 
• Na Sacarose é Gli α (1,2)- β -Fru 
• Na Lactose é Gal β (1,4)-Gli 
• Na Celobiose é Gli β (1,4)-Gli 
Dissacarídeos 
Dissacarídeos 
Maltose - Gli α (1,4)-Gli. 
Celobiose - Gli β (1,4)-Gli. 
 
Polissacarídeos ou glicanos 
• São carboidratos complexos, macromoléculas formadas por milhares de 
unidades monossacarídicas ligadas entre si por ligações glicosídicas; 
 
• Podem ser lineares (homopolissacarídeos – um tipo de açúcar) ou 
ramificadas (heteropolissacarídeos – dois ou mais tipos de açúcares); 
 
• Lineares: 
• amido – formado por amilose (ligações α 1-4) e amilopectina (ligações β 1-6); 
• Glicogênio - (ligações α 1-4 e α 1-6); 
• Celulose – (ligações β 1-4); 
• Quitina - (ligações β 1-4); 
 
• Ramificadas: 
• Ácido hialurônico - tecido conjuntivo; 
• Heparina - anticoagulante; 
Polissacarídeos 
Polissacarídeos 
• Os polissacarídeos mais importantes são os formados pela 
polimerização da glicose, em número de 3: 
 
• Amido (reserva em células vegetais); 
• Glicogênio (reserva em células animais – abundante fígado); 
• Celulose (importante fonte de fibra da dieta); 
 
• Outros exemplos menos comuns: 
• Quitina (estrutural de exoesqueleto de invertebrados);• Inulina (reserva de vegetais – raízes de dálias, alcachofras e dentes-de 
leão); 
Amido 
 
• É o polissacarídeo de reserva da célula vegetal (ex: batatas, 
arroz, trigo, milho, etc.); 
 
• Cadeia α-glicosídicas também chamadas de glicanas ou 
glicosanas; 
 
• Formado por moléculas de glicose ligadas entre si através de 
numerosas ligações α (1,4) e poucas ligações α (1,6), ou 
"pontos de ramificação" da cadeia; 
 
• Sua molécula é muito linear, e forma hélice em solução 
aquosa; 
Amido 
Glicogênio 
• É o polissacarídeo de reserva da célula animal –fígado e 
músculos; 
 
• 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; 
 
• Os vários pontos de ramificação constituem um importante 
impedimento à formação de uma estrutura em hélice; 
Celulose 
• É o carboidrato mais abundante na natureza; 
 
• Possui função estrutural na célula vegetal, como um componente 
importante da parede celular vegetal; 
 
• Semelhante ao amido e ao glicogênio em composição, a celulose 
também é um polímero de glicose, mas formada por ligações tipo 
β (1,4); 
 
• Este tipo de ligação glicosídica confere à molécula uma estrutura 
espacial muito linear, que forma fibras insolúveis em água e não 
digeríveis pelo ser humano. 
Quitina Celulose 
Glicoproteínas ou mucoproteínas 
 Essas estruturas apresentam cerca de 1 a 90% em peso de 
carboidratos; 
 
 Ocorrem em todas as formas de vida; 
 
 Apresentam funções como proteínas de transporte, 
estruturais, hormonais e etc; 
 
 Geralmente relacionadas a estrutura de membranas, como 
da membrana plasmática das células, juntamente com 
lipoproteínas. 
 
 Ex: alfa-1-glicoproteína ácida 
 
• Importância na agricultura e veterinária: 
 
• Adição ou ingestão de carbono na forma de amido e celulose, fixado 
através da fotossíntese, armazenando energia nos vegetais e animais; 
• Alimentação animal partindo dos vegetais (ser humano, bovinos, aves, 
ovinos, equinos e etc); 
• Introdução de carboidratos livres na alimentação ou rações; 
 
• Sob o conceito de biomassa, três grandes vertentes 
dominarão o mercado da agricultura de energia: 
• Derivados de produtos intensivos em carboidratos ou amiláceos, como o 
etanol; 
• Derivados de madeira e outras formas de biomassa, como briquetes ou 
carvão vegetal. 
• Derivados de lipídeos, como o biodiesel; 
 
 
 
Carboidratos 
• As plantas fornecem diariamente ao sistema radicular de 25 a 50 % dos 
produtos da fotossíntese (carboidratos) para o seu crescimento e 
manutenção; 
 
• Cerca de 50% dos carboidratos enviados para as raízes são usados 
somente para a respiração e produção de energia (ATP); 
 
• Qualquer fator que interfira na fotossíntese, como: 
• Baixa luminosidade; 
• Uso de agrotóxicos, 
• Micorrizas e com Rhizobium usam de 15 a 50 % do carboidrato para alimentar os micro-
organismos simbiontes; 
• Alterações climáticas (erosão, compactação, intempéries e etc); 
• Afetam o crescimento radicular e da parte aérea, ou seja, o desenvolvimento vegetal. 
Metabolismo dos carboidratos em vegetais 
• Tecidos de plantas contêm cerca de 75% os hidratos de carbono; 
 
• Os principais hidratos de carbono encontrados em tecidos de 
plantas são polissacarídeos 
• Celulose, hemicelulose, pectinas, frutanos, amidos e sacarose, com 
pequenas quantidades de outros compostos; 
 
• Sendo a celulose é o mais abundante; 
 
• Os grãos são amplamente utilizados em rações utilizadas em 
sistemas de produção intensiva com animais altamente produtivos 
proporcionando uma quantidade apreciável de amido para a 
digestão ruminal e intestinal. 
Metabolismo dos carboidratos em vegetais 
Doenças associadas ao metabolismo dos carboidratos em animais 
 Cetose: doença metabólica  acomete animais (vacas leiteiras de alta produção), 
caracterizando-se por queda na concentração de glicose e aumento excessivo dos 
corpos cetônicos no sangue (acetona, acetoacetato e beta-hidroxibutirato); 
 Acidose Ruminal: Excesso de consumo de grãos ou carboidratos não-fibrosos; 
 Intolerância a lactose: Deficiência de lactase; 
 Diabetes mellitus: Alta concentração de glicose no sangue; 
 Galactosemia: não permite a quebra de galactose em glicose; 
 Doenças de armazenamento do glicogênio: de fundo genético, relacionadas a 
falhas geradas durante a transcrição e tradução de proteínas ou durante a 
fecundação, ou ainda durante o desenvolvimento embriológico. São patologias 
raras, de difícil diagnóstico, geralmente letais. 
 DOENÇA DE von GIERKE (deficiência de glicose-6-fosfatase), 
 DOENÇA DE POMPE (deficiência de a–glicosidades), 
 DOENÇA DE CORI (deficiência da enzima desramificadora); 
 DOENÇA DE ANDERSEN (deficiência da enzima ramificadora); 
 DOENÇA DE McARDLE (deficiência da enzima miofosforilase); 
 DOENÇA DE HERS (deficiência de fosforilase hepática); 
 DEFICIÊNCIA DE FOSFOFRUTOQUINASE; 
 Etc.