03 Carboidratos

Prévia do material em texto

Carboidratos e glicoconjugados 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Quitina 
(N-acetil-D-glucosamina) 
Peptideoglicano 
ácido N-acetilmurâmico 
e N-acetilglucosamina 
Celulose 
(Glicose) 
Donini et al., 2010 
Lenhinger 4 edition. 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Carboidratos – moléculas mais abundantes 
da face da Terra 
 Mais de 100 bilhões de toneladas de CO2 e H2O 
convertidos em biomassa vegetal a cada ano 
pela fotossíntese 
Carboidratos - Carbono hidratado - (CH20)n 
onde n≥3 
 Monossacarídeos 
 Oligossacarídeos 
 Polissacarídeos 
Glicoconjugados – Polímeros mais 
complexos de carboidratos, ligados 
covalentemente a proteínas ou lipídeos 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Carboidratos – múltiplas funções 
 reserva energética = açúcar e amido: base da 
nutrição humana; 
 oxidação de carboidratos é a principal via 
energética dos organismos não fotossintetizantes 
 elementos estruturais e de proteção: parede de 
vegetais e bactérias, exoesqueleto de artrópodes 
 lubrificantes de articulações; matriz extracelular; 
capa externa do óvulo 
 glicoproteínas e glicolipídios – reconhecimento 
celular; sinais 
 Importância econômica: papel, madeiras (celulose), 
roupas (algodão) 
 celofane, celulóide (filmes fotográficos), ágar-ágar, 
goma arábica 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Estrutura e Função de Carboidratos 
Carboidratos 
- São as moléculas biológicas mais abundantes e 
são quimicamente simples com três elementos: 
Carbono, hidrogênio e oxigênio. 
(CH2O)n 
 
- São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou 
substâncias que hidrolisadas geram esses 
compostos 
 
 
 
 
Referência: http://www.sonutricao.com.br/conteudo/macronutrientes/ 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
monossacarídeos: unidades fundamentais dos 
oligossacarídeos e polissacarídeos, 
 ex. pentoses, hexoses 
oligossacarídeos: 
 ex. lactose, sacarose, 
polissacarídeos: forma na qual ocorrem a 
maioria dos carboidratos encontrados na 
natureza. 
 polímeros de alto peso molecular, diferem na 
composição dos açúcares, nos tipos de ligação, no 
comprimento e no grau de ramificação da cadeia 
 homopolissacarídeos: amido, glicogênio 
(armazenagem de energia) celulose (estrutural) 
 heteropolissacarídeos: peptidioglicano (estrutural, 
parede bactérias) glicosaminoglicanos (estrutural, 
matriz extracelular ) 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Estrutura e Função de Carboidratos 
 Monossacarídeos 
 Duas famílias: aldoses e cetose 
 Classificados pelo número dos átomos de 
carbono, sendo assim temos: 
• 3 carbonos – trioses 
• 4 carbonos – tetroses 
• 5 carbonos – pentoses 
• 6 carbonos – hexoses 
• 7 carbonos - heptoses 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Monossacarídeos 
Aldoses ou cetoses 
 
 
 
 
 
 
 
Monossacarídeos mais simples 
Glicose e frutose: monossacarídeos 
mais comuns na natureza 
Aldeído 
Cetona 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Um átomo de carbono com 4 substituintes 
diferentes = > centro quiral 
Isômeros 
 Propriedades químicas idênticas ou semelhantes 
 Propriedades físicas e biológicas distintas 
 
D-gliceraldeído L-gliceraldeído 
* 
* 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Estereoquímica 
 Átomos centrais – centros assimétricos ou 
centros quirais. 
 Centros quirais – Átomo de carbono central que 
possui 4 ligações diferentes 
 Forma arranjo tetraédrico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Carbono assimétrico ou quiral 
Isomeria ótica 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Estereoquímica 
Avaliação das moléculas assimétricas 
 
 Somente pelo plano da luz polarizada 
(polarímetro) ou por reagentes que também 
contenham centros quirais. 
 
 Não há uma relação clara entre estrutura da 
molécula e o grau ou direção que ela gire. 
 Pela dificuldade da identificação de moléculas 
quirais se adotou a convenção de fischer. 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Isômeros 
Enantiômeros 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Monossacarídeos 
E para um monossacarídeo assim? 
1) Numerar os 
carbonos 1 
 
2 
 
 
3 
 
 
4 
 
 
5 
 
 
6 
2) Contar os quirais 
* 
 
* 
 
* 
 
* 
 
n quirais = 2n 
esteroisômeros 
 
3) Quiral mais 
afastado da carbonila 
- REFERÊNCIA 
D-glicose 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Uma molécula com n centros quirais pode 
ter 2n estereoisômeros 
Estereoisômeros dos monossacarídeos são 
divididos em dois grupos que diferem na 
configuração ao redor do centro quiral mais 
distante do carbono da carbonila 
Isômeros D e L. 
 Hidroxila do carbono de referencia a direita: D 
 Hidroxila do carbono de referencia a esquerda: L 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Isomeria óptica de biomoléculas 
Carboidratos 
 Monossacarídeos 
 Pelo número de 
carbonos com centro 
quiral, calcula o número de 
estereoisômeros 
possíveis. 
 
 2n = x 
 24 = 16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Séries das Aldoses 
Estrutura dos carboidratos: 
Monossacarídeos - Fórmula de Fisher 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Séries das Cetoses 
Estrutura dos carboidratos: Monossacarídeos - 
Fórmula de Fisher 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Triose Tetrose 
Pentose 
Hexose 
Todos possuem a 
hidroxila do carbono 
quiral mais afastado da 
carbonila em isomeria D 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
A maioria dos açúcares ocorrerem 
naturalmente na forma D 
Alguns açúcares ocorrem naturalmente 
como na forma L 
 Exemplo: L-Arabinose 
 
 
 
 
 
 
 L - Arabinose 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Monossacarídeos – formas cíclicas 
Ocorrem em formas cíclicas (anéis): 
aldotetroses e açúcares com 5 ou mais 
carbonos 
 Em solução aquosa => carbonila forma 
ligação covalente com oxigênio da hidroxila 
Reação entre aldeídos ou cetonas e álcool. 
Formas cíclicas são energeticamente mais 
estáveis. 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Estrutura cíclica da D-glicose 
Reação entre o grupo 
aldeído (C1) e 
hidroxila (C5) 
Anéis conhecidos por 
piranoses 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Estrutura cícilica de D-frutose 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
D-glicose: formas α e β 
 Forma cíclica cria um 
novo carbono 
assimétrico 
Duas formas 
anoméricas: α e β 
 Interconversão entre as 
formas α e β 
=>mutarrotação 
 Carbono da carbonila 
ou hemiacetal: carbono 
anomérico 
 
Anômero α Anômero β 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Estrutura e Função de Carboidratos 
Monossacarídeos: formação da estrutura 
cíclica 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Hexágono 
Pentágono 
Piranoses (6 átomos) e furanoses (5 
átomos) 
Perspectiva de Haworth 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Conformações em cadeira e barco 
Carboidratos de importância biológica 
Monossacarídeos de importância 
biológica 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Formação de hemiacetais e hemicetais 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Carbono anomérico (C1) pode reagir com 
álcoois (OH). Ligação glicosídica 
 
Estrutura e Função de Carboidratos 
Monossacarídeos são agentes redutores 
 Podem ser oxidado por agentes oxidantes suaves 
como íon cúprico (Cu2+) 
 
• A oxidação ocorre no carbono anoméricoC1 
 
 Alguns dissacarídeos ou polissacarídeos podem 
ser agentes redutores 
 
• Desde que o carbono anomérico esteja livre 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Estrutura e Função de Carboidratos 
Glicose é o principal combustível celular. 
 Importância 
 
• Nutricional 
• Controle sobre a absorção e excreção 
• Controle dos níveis sanguíneos 
• Doença relacionada: Diabetes melito I ou II 
 
 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Oligossacarídeos 
Dissacarídeos 
Ligação O-glicosídica 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Dissacarídeos 
Regras para nomear um dissacarídeo: 
1) Ligação O ou N; 
O - 
2) Configuração α ou β 
do 1º monossacarídeo 
α 
3) Nome do 1º 
monossacarídeo - il – 
não redutor; ose - redutor 
 
-D-glicopiranosil 
4) Indicação dos 
carbonos ligantes 
- (1→ 4) 
5) Nome da 2º 
monossacarídeo 
- D-glicopiranose 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Formação da 
maltose 
=>duas 
moléculas de 
glicose 
 Ligação 
glicosídica 
entre o 
carbono 
anomérico 
do resíduo 
de D-Glicose 
C-1 e o 
carbono C-4 
do outro 
 
Maltose 
α-D-glicopiranosil-(1->4)-β-D-glicopiranose 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Dissacarídeos 
Lactose: Ocorre 
naturalmente no 
leite. Quando 
hidrolisado libera 
D-galactose e D-
glicose 
Açúcar redutor 
(carbono anomérico 
livre) 
 
Carbono 
anomérico 
livre 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Dissacarídeos 
Maltose 
(α-glicose + β-glicose) 
 
Lactose 
(β-galactose + β-
glicose) 
 
Sacarose 
(α-glicose + β-frutose) 
 
Trealose 
(α-glicose + α-glicose) 
Dissacarídeos 
não redutores. 
Por que? 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Dissacarídeos comuns 
 Sacarose – dissacarídeo 
 de glicose + frutose 
 Açúcar não redutor 
 (Carbono anomérico 
 envolvido em ligação 
 glicosídica) 
 A sacarose é formada pelos vegetais, mas não pelos 
animais superiores 
 Principal intermediário da fotossíntese, principal forma na 
qual o açúcar é transportado das folhas às outras partes das 
plantas 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Trissacarídeo e Tetrassacarídeo 
Feijão 
Rafinose Estaquiose 
Galactose-glicose-frutose 
Galactose-galactose-glicose-frutose 
Profa. Leonora Rios de Souza Moreira 
Referencias bibliograficas 
 Ígor A. N. Donini; Denise T. B. De Salvi; Fabiana K. Fukumoto; Wilton R. Lustri; Hernane S. Barud; 
Reinaldo Marchetto, Younes Messaddeq, Sidney J. L. Ribeiro. BIOSSÍNTESE E RECENTES AVANÇOS 
NA PRODUÇÃO DE CELULOSE BACTERIANA. Ecl. Quím, 35 - 4: 165 - 178, 2010. 
 Nelson, D.; Cox, N. Lenhinger Principles of Biochemistry 4 th edition., 2006.