CARBOIDRATOS - Estrutura

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CARBOIDRATOS 
 
1. Alguns carboidratos (açúcar e amido) são 
os principais elementos da dieta em muitas 
partes do mundo, e sua oxidação é a 
principal via de produção de energia na 
maioria das células não fotossintéticas; 
2. agem como elementos estruturais e pro-
tetores nas paredes celulares bacteri-
anas e vegetais e também nos tecidos 
conectivos animais; 
3. lubrificam as articulações e auxiliamo 
reconhecimento e a adesão intercelular; 
4. atuam como sinais que determinam a lo-
calização intracelular ou o destino 
metabólico dessas moléculas híbridas, 
chamadas de glicoconjugados; 
5. Carboidratos são poli-hidroxialdeídos ou 
poli-hidroxicetonas, ou substâncias que ge-
ram esses compostos quando hidrolisadas. 
Muitos carboidratos têm a fórmula 
empírica (CH2O)n; alguns também contêm 
nitrogênio, fósforo ou 
enxofre; 
6. Existem três classes principais de carboid-
ratos: monossacarídeos, dissacarídeos 
e polissacarídeos (a palavra “sacarídeo” é 
derivada do grego sakcharon, que sig-
nifica “açúcar”); 
7. Os mais simples dos carboidratos, os 
monossacarídeos, são aldeídos ou 
cetonas com dois ou mais grupos hi-
droxila; os monossacarídeos de seis car-
bonos, glicose e frutose, têm cinco grupos 
hidroxila; 
 
CLASSIFICAÇÃO E ESTRUTURA DOS 
CARBOIDRATOS 
 
1. Os monossacarídeos (açúcares simples) 
podem ser classificados de acordo com o 
número de átomos de carbono que 
contêm; 
2. Os carboidratos com um aldeído como seu 
grupo funcional mais oxidado são de-
nominados aldoses, enquanto aqueles 
com um grupo cetona como seu grupo 
funcional mais oxidado são chamados ce-
toses; 
3. Os monossacarídeos podem ligar-se por 
ligações glicosídicas, criando estruturas 
maiores; 
4. Os dissacarídeos contêm duas unidades 
de monossacarídeos, os oligossaca-
rídeos contêm cerca de 3 a 12 unidades 
de monossacarídeos e os polissacarídeos 
contêm mais de 12 unidades de monos-
sacarídeos; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
lsômeros e epímeros 
1. Os compostos que contêm a mesma fór-
mula química, mas estruturas diferentes, 
são denominados isômeros; 
2. Por exemplo, frutose, glicose, manose e 
galactose são todos isômeros um do 
outro, ou seja, apresentam a mesma fór-
mula química, C6H12O6; 
3. Se dois monossacarídeos diferem na sua 
configuração ao redor de apenas um de-
terminado átomo de carbono (com ex-
ceção do carbono da carbonila, 
"anômeros"), eles são definidos como 
epímeros um do outro. (Eles também são 
isômeros, é claro!); 
4. Nos açúcares, a numeração dos car-
bonos inicia na extremidade que contém 
o carbono da carbonila, isto é, o grupo 
aldeído ou cetona; 
 
5. A glicose e a manose são epímeros em 
C-2. A galactose e a manose, entretanto, 
NÃO são epímeros - eles diferem na 
posição do grupo -OH em dois átomos 
de carbono (2 e 4) e são, portanto, 
definidos somente como isômeros; 
 
Enantiômeros 
 
1. Um tipo especial de isomeria é observado 
em pares de estruturas que são imagens 
uma da outra no espelho. Essas imagens 
especulares são denominadas enan-
tiômeros, e os dois membros do par são 
designados como D- e L-açúcares; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclização de monossacarídeos 
 
1. Menos de 1% de cada monossacarídeo 
com cinco ou mais átomos de carbonos 
ocorre na forma de cadeia aberta (ací-
clica). Ao contrário, eles são encontrados 
predominantemente na forma de anel, na 
qual o grupo aldeído (ou cetona) reagiu 
com um grupo álcool da mesma 
molécula; 
• Carbono anômero - A formação de um 
anel resulta na criação de um carbono 
anômero no carbono 1 de uma aldose, ou 
no carbono 2 de uma cetose. Essas es-
truturas são designadas configurações α 
ou β dos açúcares, por exemplo, α -D-gli-
cose e β -D-glicose; 
1. Os anômeros cíclicos α e β de um glicídeo 
em solução estão em equilíbrio um com o 
outro e podem ser espontaneamente 
interconvertidos (um processo denomi-
nado mutarrotação); 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Glicídeos redutores - Se o átomo de 
oxigênio do carbono anômero (o grupo 
carbonila) de um glicídeo não está ligado 
a qualquer outra estrutura, esse glicídeo 
é um glicídeo redutor; 
2. Pode reagir com reagentes químicos (por 
exemplo, a solução de Benedict) e reduzir 
o componente reativo, enquanto seu car-
bono anômero torna-se oxidado. 
3. Somente o estado do oxigênio no car-
bono anômero determina se o glicídeo é 
redutor ou não-redutor - os demais 
grupos hidroxila da molécula não estão en-
volvidos; 
 
• Carboidratos complexos 
 
1. Os carboidratos podem unir-se por 
ligações glicosídicas a estruturas que não 
são carboidratos, como purinas e pi-
rimidinas (como as ligações encontradas 
em ácidos nucleicos), anéis aromáticos 
(tais como em esteróides e na bilirru-
bina), proteínas (encontradas em glico-
proteínas e glicosaminoglicanos) e 
lipídeos (em glicolipídeos); 
2. A aldose, cujo carbono 1 (ou cetose, cujo 
carbono 2) participa da ligação 
glicosídica, é chamada de resíduo 
glicosil; 
3. Se o carbono anômero da glicose participa 
de tal ligação, esse glicídeo é denominado 
um resíduo glicosil; assim, o dissacarídeo 
lactose é uma galactosil-glicose. 
4. O-Giicosídeos e N-Giicosídeos - Se o 
grupo na molécula que não é carboidrato, à 
qual o glicídeo está ligado, é um grupo -
OH, a estrutura é um O-glicosídeo. Se o 
grupo é um grupo - NH2, a estrutura é um 
N-glicosídeo; 
5. Denominação das ligações glicosídicas 
- As ligações glicosídicas entre glicídeos 
são designadas de acordo com o 
número dos carbonos que estabelecem 
a conexão e também em função da 
posição do grupo hidroxila no carbono 
anômero do glicídeo envolvido na ligação. 
6. Se esse grupo hidroxila do carbono 
anômero está na configuração α, a ligação 
é uma ligação α; 
7. Se o grupo estiver na configuração β, a 
ligação é uma ligação β; 
 
 
Polissacarídeos 
1. Os polissacarídeos, também chamados 
de glicanos, diferem uns dos outros na 
identidade das unidades de monossaca-
rídeos repetidas, no comprimento das 
cadeias, nos tipos de ligações unindo as 
unidades e no grau de ramificação; 
2. Os homopolissacarídeos contêm 
somente uma única espécie monomérica; 
3. Os heteropolissacarídeos contêm dois 
ou mais tipos diferentes; 
4. Alguns homopolissacarídeos, como o 
amido e o glicogênio, servem como for-
mas de armazenamento para monos-
sacarídeos utilizados como com-
bustíveis; 
5. Outros homopolissacarídeos, como a celu-
lose e a quitina, atuam como elementos 
estruturais em paredes celulares de 
plantas e em exoesqueletos de animais; 
6. Os heteropolissacarídeos fornecem su-
porte extracelular para organismos de 
todos os reinos; 
7. Por exemplo, a camada rígida do enve-
lope celular bacteriano (o peptidogli-
cano) é parcialmente composta por um 
heteropolissacarídeo construído por 
duas unidades alternadas de monos-
sacarídeo; 
8. Nos tecidos animais, o espaço extracelu-
lar é preenchido por alguns tipos de het-
eropolissacarídeos, os quais formam uma 
matriz que conecta células individuais e 
fornece proteção, forma e suporte para 
células, tecidos e órgãos; 
 
• Alguns homopolissacarídeos são for-
mas de estocagem de combustível 
1. Os polissacarídeos de armazenamento 
mais importantes são o amido, em células 
vegetais, e o glicogênio, em células ani-
mais; 
2.O amido contém dois tipos de polímero de 
glicose, amilose e amilopectina; 
3. A amilose consiste em cadeias longas, 
não ramificadas, de resíduos de D-gli-
cose conectados por ligações (α1→4); 
4. A amilopectina também tem massa molec-
ular elevada (até 200 milhões), mas, ao 
contrário da amilose, é altamente ramifi-
cada; 
5. O glicogênio é o principal polissacarídeo 
de armazenamento das células animais. 
Como a amilopectina, o glicogênio é um 
polímero de subunidades de glicose liga-
das por ligações (α1→4), com ligações 
(α1→6) nas ramificações; o glicogênio, 
porém, é mais ramificado (em média a 
cada 8 a 12 resíduos) e mais compacto do 
que o amido; 
6. As enzimas de degradação que atuam 
somente em extremidades não redu-
toras podem trabalhar simultaneamente 
nas muitas ramificações, acelerando a 
conversão do polímero em monossaca-
rídeos; 
7. Se o citosol contivesse 0,4 M de glicose, a 
osmolaridade seria perigosamente ele-
vada, causando uma entrada osmótica 
de água que poderia romper a célula; 
 
• As paredes celulares de bactérias e al-
gas contêm heteropolissacarídeos es-
truturais; 
1. O componente rígido das paredes celu-
lares bacterianas (o peptidoglicano) é 
um heteropolímero de resíduos alterna-
dos de N-acetilglicosamina e ácido N-
acetilmurâmico unidos por ligações 
(β1→4); 
 
• Os glicosaminoglicanos são heteropo-
lissacarídeos da matriz extracelular; 
1. O espaço extracelular dos tecidos dos 
animais multicelulares é preenchido com 
um material semelhante a gel, a matriz 
extracelular (MEC); 
2. Também chamada de substância funda-
mental, que mantém as células unidas e 
provê um meio poroso para a difusão de 
nutrientes e oxigênio para cada célula; 
3. A membrana basal é uma MEC especial-
izada sobre a qual se assentam as célu-
las epiteliais; ela é constituída por 
colágenos especializados, lamininas e 
heteropolissacarídeos; 
4. Esses heteropolissacarídeos, os glicosa-
minoglicanos, formam uma família de pol-
ímeros lineares compostos por unidades 
de dissacarídeo repetidas; 
• Glicoconjugados: proteoglicanos, 
glicoproteínas e glicoesfingol-
ipídeos; 
1. Além dos importantes papéis como arma-
zenadores de combustível (amido, 
glicogênio, dextrana) e como material 
estrutural (celulose, quitina, peptidogli-
canos), os polissacarídeos e oligossaca-
rídeos são transportadores de in-
formação; 
 
2. Alguns fornecem comunicação entre as 
células e a matriz extracelular circun-
dante; outros sinalizam proteínas para o 
transporte e a localização em organelas 
específicas, ou para degradação, quando 
a proteína é malformada ou supérflua; 
 
3. Outros atuam como pontos de reconheci-
mento para moléculas de sinalização ex-
tracelulares (fatores de crescimento, por 
exemplo) ou parasitas extracelulares 
(bactérias e vírus); 
 
4. Em praticamente todas as células eu-
carióticas, cadeias de oligossacarídeos 
específicos ligadas a componentes da 
membrana plasmática formam uma 
camada de carboidratos (o glicocálice) 
com alguns nanômetros de espessura, 
que serve como uma superfície rica em 
informações que a célula expõe para o 
meio exterior; 
 
5. Esses oligossacarídeos são componen-
tes centrais para reconhecimento e 
adesão entre células, migração celular 
durante o desenvolvimento, coagulação 
sanguínea, resposta imune, cicatrização 
de ferimentos e outros processos celula-
res; 
 
6. Na maioria desses casos, o carboidrato 
que carrega a informação está covalente-
mente ligado a uma proteína ou lipídeo, 
formando um glicoconjugado, molécula 
biologicamente ativa; 
 
7. Os proteoglicanos são macromoléculas 
da superfície celular ou da matriz ex-
tracelular nas quais uma ou mais cadeias 
de glicosaminoglicanos sulfatados estão 
covalentemente unidas a uma proteína 
de membrana ou a uma proteína secretada;