3 Bioquímica de Carboidratos

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1 
INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA, 
 UNESP - UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA 
 “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” 
Campus de São José dos Campos 
z Carboidratos 
 
z Monossacarídeos 
 
z Reações químicas dos monossacarídeos 
z Oligossacarídeos 
 
z Polissacarídeos 
z Homopolissacarídeos 
z Heteropolissacarídeos 
z Hidratos de carbono 
z Glicídeos 
z  Açúcares 
Cn (H2O)n 
C6 (H2O)6 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
D-GLICOSE 
C6 H12O6 
z  Poliidroxialdeídos 
z  Poliidroxicetonas 
z  Compostos que por hidrólise liberam 
esses derivados 
Exp: glicose, frutose, galactose, manose, 
ribose, xilose, sacarose, amido 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
D-GLICOSE 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
OH 
OH 
OH 
OH 
H2 
H 
H 
H 
H2 
OH 
=O 
D-FRUTOSE 
2 
z Energética 
 
 
z Estrututal 
Glicose, frutose 
Glicogênio e amido 
Celulose 
Peptideoglicanos 
Glicosaminoglicanos, proteoglicanos 
glicoproteínas e glicolipídios 
1- MONOSSACARÍDEOS 
2- OLIGOSSACARÍDEOS 
3- POLISSACARÍDEOS 
1- MONOSSACARÍDEOS 
3C- treoses 
 
4C- tetroses 
 
5C- pentoses 
 
6C- hexoses 
 
7C - heptoses 
 
 
CLASSIFICADOS: 
1. Número de carbonos 
2. Quanto ao grupo funcional: 
ALDOSES - grupo funcional é um aldeído 
CETOSES - grupo funcional é uma cetona 
CLASSIFICADOS 
 3C 
ALDOSES CETOSES No de C 
= O H 
OH 
HO 
H 
H2 
C 
C 
C 
D- gliceraldeído 
OH 
HO 
H2 
H2 
C 
C 
C 
=O 
Diidroxicetona 
ALDOTRIOSE CETOTRIOSE 
3 
 4C 
ALDOSES CETOSES No de C 
D-eritrose 
= O H 
OH 
HO 
H 
H2 
C 
C 
C 
OH H C 
D-eritrulose 
=O 
OH 
HO 
H2 
H2 
C 
C 
C 
OH H C 
ALDOTETROSE CETOTETROSE 
H2 
HO 
D-xilulose 
OH 
HO H2 
C 
C 
C 
H C 
OH H C 
=O 
D- ribulose 
=O 
OH 
HO 
H2 
H2 
C 
C 
C 
OH H C 
OH H C 
CETOSE 
H = O 
OH 
HO 
H 
H2 
C 
C 
C 
OH H C 
OH H C 
= O H 
OH 
HO 
H 
H2 
C 
C 
C 
H C 
OH H C 
HO 
D-xilose D-ribose 
ALDOSE 
Aldopentose cetopentose 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
D-GLICOSE 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
OH 
OH 
OH 
OH 
H2 
H 
H 
H 
H2 
OH 
=O 
D-FRUTOSE 
ALDOEXOSE CETOEXOSE 
COH apresentam mesma fórmula estrutural porém com 
fórmula estereoquímica diferente 
ESTEREOISÔMEROS 
D-gliceraldeído 
HO 
= O H 
H 
HO 
H2 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
HO 
H 
H2 
C 
C 
C 
L-gliceraldeído 
Carbono quiral 
Isômeros D e L são 
chamados de 
enantiômeros 
ou enantiomorfos 
Apenas os isômeros D são biologicamente ativos 
4 carbonos quirais 
São carboidratos que diferem na 
configuração espacial do grupo OH de 
apenas um átomo de carbono 
4 
 5C 
ALDOSES CETOSES 
No de 
 C 
D-ribose 
H = O 
OH 
HO 
H 
H2 
C 
C 
C 
OH H C 
OH H C 
= O H 
OH 
HO 
H 
H2 
C 
C 
C 
H C 
OH H C 
HO 
D-xilose D- ribulose 
=O 
OH 
HO 
H2 
H2 
C 
C 
C 
OH H C 
OH H C 
Epímeros no C3 Epímeros no C3 
H2 
HO 
D-xilulose 
OH 
HO H2 
C 
C 
C 
C 
OH H C 
=O 
H 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
OH 
OH 
OH 
OH 
H2 
H 
H 
H 
H2 
OH 
=O 
D-frutose 
 6C 
ALDOSES CETOSES 
No de 
 C 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
D-glicose 
HO 
 
Epímero no C2 
 
Epímero no C4 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
HO 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
D-galactose 
HO HO 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
HO 
D-manose 
CADEIA ABERTA 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
D-GLICOSE 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
OH 
OH 
OH 
OH 
H2 
H 
H 
H 
H2 
OH 
=O 
D-FRUTOSE 
Grupo Carbonil forma uma ligação com o 
oxigênio do grupo hidroxil 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
D-GLICOSE 
O 
HEMIACETAIS OU HEMICETAIS 
DA CICLIZAÇÃO resultam 2 tipos de anéis: 
Ø Anéis de 6 membros – pirano 
Ø Anéis de 5 membros – furano 
O 
pirano 
O 
furano 
HEMIACETAIS OU HEMICETAIS 
Em solução aquosa : 
 todos os monossacarídeos com 5 ou mais 
carbonos e as aldotetroses 
ocorrem predominantente na forma cíclica 
PH fisiológico: as oses de 5 e 6 C sofrem ciclização - 
formam HEMIACETAL CÍCLICO 
5 
D-GLICOSE 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
H HO 
OH 
OH 
O 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
OH H 
OH 
OH 
O 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 α D-Glicose 
HOCH 
2 
OH 
1 
OH 
OH 
H O H 
OH 
H 
H 
H 
2 3 
4 
5 
6 
β D-Glicose 
HOCH 2 
OH 
1 
OH 
OH 
H O 
H OH 
H 
H 
H 
2 3 
4 
5 
6 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
OH 
OH 
OH 
OH 
H2 
H 
H 
H 
H2 
OH 
=O 
D-FRUTOSE 
C 
C 
C 
C 
C 
OH 
OH 
O 
OH 
H2C 
H 
H 
H 
H2 
OH 
OH 
CH 2 OH 
O 
H 
OH 
H HO 
H 
2 
HOCH 2 OH 
β-D-frutose 
C 
C 
C 
C 
C 
OH 
O 
OH 
H 
H 
H 
H2 
OH 
HO CH2OH 
CH 2 OH O 
H 
OH 
H HO 
H 
2 
HOCH 2 
OH 
α-D-frutose 
5 
Isômeros cíclicos da glicose 
COH na forma cíclica apresentam 2 isômeros: 
Isômero α - OH hemiacetálica voltada para baixo 
Isômero β - OH hemiacetálica voltada para cima 
α D-Glicose 
HOCH 
2 
OH 
1 
OH 
OH 
H O H 
OH 
H 
H 
H 
2 3 
4 
5 
6 
β D-Glicose 
HOCH 2 
OH 
1 
OH 
OH 
H O 
H OH 
H 
H 
H 
2 3 
4 
5 
6 
Isômeros cíclicos da frutose 
CH 2 OH O 
H 
OH 
H HO 
H 
2 
HOCH 2 
OH 
α-D-frutose 
5 
CH 2 OH 
O 
H 
OH 
H HO 
H 
2 
HOCH 2 OH 
β-D-frutose 
1) OXIDAÇÃO - aldoses são oxidadas a ácidos: 
Oxidação no C1 - produz ÁCIDOS ALDÔNICOS 
Oxidação no C6 - produz ÁCIDOS ALDURÔNICOS 
Oxidação no C1 e C6- produz ÁCIDOS ALDÁRICOS 
C 
COO- 
C 
C 
C 
C 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
Ác.glicônico 
HO 
C 
COO- 
C 
C 
C 
COO- 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
HO 
Ác. glicárico 
Ác. glicurônico 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
D-glicose 
HO 
= O H 
C 
C 
C 
C 
C 
COO- 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
HO 
 COO- 
OH 
OH 
OH 
H O H 
OH 
H 
H 
H 
6 
2) REDUÇÃO 
 HO 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
HO 
D-manose 
REDUÇÃO 
2H+ 
 HO 
C 
H2COH 
C 
C 
C 
C 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
HO 
 manitol 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
= O H 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
H 
H 
H2 
D-glicose 
HO C 
C 
C 
C 
C 
C 
OH 
OH 
OH 
OH 
H2 
H 
H 
H 
H2 
OH 
-OH 
 sorbitol 
H 
REDUÇÃO 
2H+ 
3) AMINOAÇÚCARES 
HOCH 
2 
OH 
1 
NH2 
OH 
H O H 
OH 
H 
H 
H 
2 3 
4 
5 
6 
α D-Glicosamina α D-Galactosamina 
HOCH 2 
OH 
NH2 
OH 
HO O H 
H 
H 
H 
H 
4) AMINOAÇÚCARES METILADOS OU ACETILADOS 
HOCH 
2 
OH 
1HN - CH3 
 
OH 
H O H 
OH 
H 
H 
H 
2 3 
4 
5 
6 
N-metil α D-Glicosamina 
HOCH 
2 
OH 
1 OH 
H O H 
OH 
H 
H 
H 
2 3 
4 
5 
6 
N-acetil α D-Glicosamina 
HN-C-CH3 
O 
= 
5) AMINOAÇÚCARES ÁCIDOS 
z  Grupo carboxil 
Ác. Siálico (NANA) 
 HCOH 
OH 
H 
OH 
H O COO 
 HN 
H 
H 
H 
O=C 
CH3 
 HCOH 
 H2COH 
_ 
Ác. N-acetil murâmico 
HOCH 2 
OH 
HN-C-CH3 
O 
H O H 
OH 
H 
H 
H 
= 
 O H3C-CH-COO 
_ 
6) ESTERIFICAÇÃO 
α D-Glicose 1-fosfato 
HOCH 2 
OPO3 
OH 
OH 
H O H 
OH 
H 
H 
H _ 
(G1P) 
α D-Glicose 6-fosfato 
 (G6P) 
H2COPO3 
OH 
OH 
OH 
H O H 
OH 
H 
H 
H 
_ 
z Produzem oses fosfatadas ou sulfatadas 
7 
6) ESTERIFICAÇÃO 
N-acetil galactosamina 
 6-sulfato 
 H2COSO3 
OH 
HN-C-CH3 
OH 
HO O H 
H 
H 
H 
H 
= 
O 
_ 
N- acetil galactosamina 
4-sulfato 
H2COH 
OH 
HN-C-CH3 
OH 
O3SO 
O H 
H 
H 
H 
H 
= 
O 
_ 
7) DESOXIOSES 
z Desoxigenação de uma OH alcoólica 
O 
H 
OH 
H H 
H 
HOCH 2 
OH 
2-desoxi α-D-ribose 
H 
6-desoxi β D-Galactose 
 (FUCOSE) 
H3C 
H 
OH 
OH 
HO O OH 
H 
H 
H 
H 
1)  Oxidação (ácidos – grupo carboxil ) 
2)  Redução (entra 2H+) 
3)  Aminoaçúcares (NH2) 
4)  Aminoaçúcares metilados ou acetilados 
5)  Aminoaçúcares ácidos (grupo amino + carboxil) 
6)  Esterificação (fosfatatos ou sulfatos) 
7)  Desoxiose (desoxigenação OH) 
1- MONOSSACARÍDEOS 
2- OLIGOSSACARÍDEOS 
3- POLISSACARÍDEOS 
z  2 a 10 unidades monossacarídicas unidas por 
ligações glicosídicas 
Condensação de 2 grupos OH de unidades 
monossacarídicas diferentes 
Reação entre: 
 a OH hemiacetálica de uma unidade com 
OH de outra unidade 
OH 
OH 
HOCH2 
HO 
O H 
OH 
H 
H 
H H 1 
α-D-Glicose 
OH 
OH 
HOCH2 
H O OH 
H 
H 
H 
H 
4 
β-D-Glicose 
HO 
H2O 
OH 
OH 
HOCH2 
HO 
O H 
O 
OH 
OH 
HOCH2 
H O OH 
H 
H 
H 
H H H 
H 
H 
1 4 
MALTOSE 
ACETAL 
8 
OH 
OH 
HOCH2 
HO 
O H 
O 
OH 
OH 
HOCH2 
H O OH 
H 
H 
H 
H H H 
H 
H 
1 4 
α-D-Glicose β-D-Glicose 
MALTOSE: α-D-Glicose e β-D-Glicose 
 unidas por ligações α (1 4) 
HOCH2 HOCH2 
OH 
OH 
H 
O 
H 
O 
OH 
OH 
H O H 
OH 
H 
H 
HO H H 
H 
H 
1 4 
α-D-Glicose β-D-Galactose 
LACTOSE: β-D-Galactose e α-D-Glicose 
 unidas por ligações β (1 4 ) 
α-D-Glicose β-D-Frutose 
SACAROSE: α-D-Glicose e β-D-Frutose 
 unidas por ligações (1α 2β ) 
H
HOCH2 
1 
OH 
OH 
H O H 
OH 
H 
H 
H 
CH2OH 
O 
H 
OH 
H HO 
H 
2 
HOCH2 
O 
SACAROSE G + F 
Invertase ou sacarase 
Cél. mucosa intestinal 
Lactase 
LACTOSE G + Gal 
Cél. mucosa intestinal 
MALTOSE G + G 
Maltase 
Cél. mucosa intestinal 
AMIDO Glicose + Maltose + dextrina 
 
Amilase salivar e 
pancreática 
9 
1- MONOSSACARÍDEOS 
2- OLIGOSSACARÍDEOS 
3- POLISSACARÍDEOS 
z Contêm mais de 10 unidades monossacarídicas 
Ø  HOMOPOLISSACARÍDEOS 
1 tipo de monossacarídeo 
Ex: amido, glicogênio, celulose, quitina 
Ø  HETEROPOLISSACARÍDEOS 
2 ou mais tipos de monossacarídeos 
Ex: Peptídeoglicanos, glicosaminoglicanos 
  AMIDO 
Polissacarídio contém 2 tipos de cadeias: 
z AMILOSE - cadeia linear longa - unidades de G unidas 
por ligações α 1,4 
(Corresponde a 20% da cadeia do amido) 
z AMILOPECTINA - cadeia ramificada - unidades de G 
unidas por ligações α 1,6 
z Reservatório de energia das plantas 
HOMOPOLISSACARÍDEOS 
  AMIDO 
HOMOPOLISSACARÍDEOS 
z Quantidade depende da dieta e estado fisiológico do 
indivíduo 
z Ligações α 1,4 nas porções lineares e α 1,6 nas ramificações 
z Abundante no músculo e fígado 
Mais ramificado que o amido – cada 8-12 resíduos de 
glicose 
  GLICOGÊNIO 
z Reservatório de energia nos animais 
HOMOPOLISSACARÍDEOS 
  CELULOSE 
HOMOPOLISSACARÍDEOS 
10 
  QUITINA 
z Resíduos de N-acetilglicosamina em ligações β 1, 4 
z Forma fibras similares a da celulose 
z Principal componente do exoesqueleto de artrópodes 
Segundo polissacarídeo mais abundante na natureza 
depois da celulose 
HOMOPOLISSACARÍDEOS 
z Contêm mais de 10 unidades monossacarídicas 
Ø  HOMOPOLISSACARÍDEOS 
1 tipo de monossacarídeo 
Ex: amido, glicogênio, celulose, quitina 
Ø  HETEROPOLISSACARÍDEOS 
2 ou mais tipos de monossacarídeos 
Ex: Peptídeoglicanos, glicosaminoglicanos 
  PEPTIDEOGLICANOS 
z cadeias longas – interligadas por cadeias polipeptídicas 
curtas 
Mureína - N-acetil 
glicosamina + 
ácido N-acetil murâmico 
(ligações β 1,4) 
Ligações cruzadas peptídeos curtos 
ANTIBIÓTICOS (PENICILINA) 
LIZOZIMA 
MUREÍNA 
H2COH HOCH2 
OH 
HO 
O 
H 
O 
H O H 
OH 
H 
H 
H H H 
H 
H 
HN-C-CH3 = 
O 
HN-C-CH3 = 
O 
O 
O = H3-C-C-C 
Ala-Glu-Lys-Ala H 
N-acetil glicosamina N-Acetil Murâmico (Mur Nac) 
n 
  PEPTIDEOGLICANOS 
  GLICOSAMINOGLICANOS (GAGS) ou 
MUCOPOLISSACARÍDEOS 
z Heteropolissacarídios lineares 
[AMINO AÇÚCAR - AÇÚCAR ÁCIDO ] n 
N-acetil glicosamina ou N-acetil galactosamina 
ácido urônico 
+ 
z MATRIZ EXTRACELULAR 
 GLICOSAMINOGLICANOS 
z  CARTILAGENS E OSSOS 
z  PRESENTES NAS ARTICULAÇÕES (líquido sinovial) 
Livres ou associados a proteínas 
11 
Ø ÁCIDO HIALURÔNICO 
 PRINCIPAIS GLICOSAMINOGLICANOS 
COO HOCH2 
OH 
OH 
HO 
O 
H 
O 
H O H 
OH 
H 
H 
H H H 
H 
H 
_ 
HN-C-CH3 = 
O 
OH 
Ácido β- D-Glicurônico N- Acetil Glicosamina 
n 
Lubrificação, resistência à tensão e elasticidade – articulações e tendões 
CONDROITINA 
COO HOCH2 
OH 
OH 
HO 
O 
H 
O 
HO O H 
OH 
H 
H 
H H H 
H 
H 
_ 
HN-C-CH3 = 
O 
H 
Ácido β- D-Glicurônico N-Acetil galactosamina 
n 
 PRINCIPAIS GLICOSAMINOGLICANOS 
Resistência à tensão – cartilagens, tendões e parede da aorta 
Ø CONDROITINA 4-SULFATO 
Presente nas cartilagens/ossos - predomina no osso adulto 
Ácido β- D-Glicurônico N-Acetil galactosamina 4-sulfato 
COO HOCH2 
OH 
OH 
HO 
O 
H 
O 
O3SO O H 
OH 
H 
H 
H H H 
H 
H 
_ 
HN-C-CH3 = 
O 
H 
_ 
n 
 PRINCIPAIS GLICOSAMINOGLICANOS 
Ø CONDROITINA 6-SULFATO 
Predomina nas cartilagens e nos tendões e em baixa 
 concentração no osso adulto 
COO 
H2COSO3 
OH 
OH 
HO 
O 
H 
O 
HO O H 
OH 
H 
H 
H H H 
H 
H 
_ 
HN-C-CH3 = 
O 
H 
_ 
Ácido β- D-Glicurônico N-Acetil galactosamina 6-sulfato 
n 
 PRINCIPAIS GLICOSAMINOGLICANOS 
As proteínas e lipídeos se ligam aos COH ? 
 GLICOCONJUGADOS 
Muitas funções biológicas 
 
z Glicoproteínas 
z Glicolípidios 
z Proteoglicanos 
Aumentar a especificidade 
Glicanos : alta densidade de informação 
PROTEOGLICANOS 
 
z Uma ou mais cadeias de GAGS sulfatados ligados 
covalentemente a proteína central 
 GLICOCONJUGADOS 
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Formam uma rede entrelaçada que junto com o colágeno e 
elastina dão resistência e sustentação ao tecido 
Presentes no tecido 
conjuntivo, cartilagens, 
ossos e dentes 
PROTEOGLICANOS 
 GLICOCONJUGADOS  GLICOCONJUGADOS 
GLICOPROTEÍNASz  Proteínas associadas a oligossacarídios 
z Predomina a parte proteica - 1 a 30% é constituído de COH 
z Ex: ovoalbumina, caseína, 
fibrinogênio, globulinas, 
mucinas 
COH presentes são: 
z HEXOSES – glicose, galactose, manose, fucose, etc. 
z HEXOSAMINAS – glicosamina, galactosamina e derivados 
acetilados. 
z GLICOSAMINOGLICANOS 
Os COH estão ligados a polipeptídeos 
 GLICOCONJUGADOS 
GLICOPROTEÍNAS 
HOCH2 
O
H O O 
H 
H 
H 
H 
HN-C-CH3 = 
O 
H 
N- Acetil Glicosamina 
OH 
C 
H 
C 
CH3 
Treonina (Thr) 
Cadeia polipeptídica 
z Membrana celular, organelas e matriz celular 
 Receptores específicos de certas substâncias 
(hormônios, drogas, vírus, neurotransmissores) 
 Transportadoras e enzimas 
FUNÇÕES BIOLÓGICAS 
 GLICOCONJUGADOS 
GLICOPROTEÍNAS 
ESPECIFICIDADE 
 Promovem a adesão entre células 
 Centros receptores de reconhecimento intercelular 
FUNÇÕES BIOLÓGICAS 
 GLICOCONJUGADOS 
GLICOPROTEÍNAS 
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z  Função protetora - secreções salivar e gástrica 
(mucinas) 
 GLICOCONJUGADOS 
GLICOPROTEÍNAS 
z coagulação sanguínea - plasma sanguíneo 
(fibrinogênio e globulinas) 
z Substâncias responsáveis pelo tipo sanguíneo 
 
z  São proteínas que fazem ligações de alta especificidade 
com carboidratos 
z Função fisiológica ou patológica 
Lectina H. Pilori se liga a glicoproteínas do ep. gástrico 
Selectinas – presentes em células endoteliais – se 
ligam a glicoproteínas de neutrófilos 
 
z  Gangliosídios ou Glicoesfingolipídios 
 
z  Gangliosídio: unidades glicídicas mais complexas: ácido 
siálico conhecido como N-acetil neuramínico (NANA) 
 GLICOCONJUGADOS 
GLICOLIPÍDEOS 
Componente da membrana celular: importantes no reconhecimento 
intercelular 
 GLICOCONJUGADOS 
GLICOLIPÍDEOS