Carboidratos1

Prévia do material em texto

07/05/2018
1
Carboidratos
Wilmara Carvalho
Carboidratos
São as biomoléculas mais
abundantes na Terra
Alguns carboidratos (açúcar e
amido) são os principais elementos
da dieta em muitas partes do mundo
Polímeros de carboidratos:
Agem como elementos
estruturais e protetores nas
paredes celulares bacterianas e
vegetais e também nos tecidos
conectivos animais
lubrificam as articulações e
auxiliam o reconhecimento e a
adesão intercelular
Carboidratos
Constituídas principalmente
por carbono, hidrogênio e
oxigênio
Podendo apresentar nitrogênio,
fósforo ou enxofre na sua
composição
Também são conhecidos como:
Hidratos de carbono,
sacarídeos, oses, glicídios ou
açúcares
FONTE: Instituto Brasileira de Geografia e Estatística (IBGE)
Obesidade no Brasil
70 %
 O aumento da obesidade
no Brasil é atribuído, entre
outros fatores, ao aumento
no consumo de carboidratos
07/05/2018
2
Carboidratos
POLIHIDROXIALDEÍDO POLIHIDROXICETONAS
Classes principais de carboidratos
• Um único aldeído ou cetona
polihidroxílico(a)
• O monossacarídeo mais abundante
na natureza: açúcar de 6 carbonos D-
glicose, também chamado dextrose
• Monossacarídeos de mais de quatro
átomos de carbono tendem a ter
estruturas cíclicas
D-glicose
Monossacarídeos (açúcares simples)
Classes principais de carboidratos
Cadeias curtas de unidades de
monossacarídeos
• Unidos por ligações glicosídicas.
• Dissacarídeos: mais abundantes
Ex. sacarose (açúcar da cana):
união de açúcares de 6 carbonos
D-glucose e D-frutose
sacarose 
glicose frutose
Oligossacarídeos
Classes principais de carboidratos
• Polímeros que contem 20 ou mais
(centenas ou milhões) unidades de
monossacarídeos
• Celulose: formam cadeias lineares
• Glicogênio: são ramificados
• Glicogênio e celulose:
• unidades repetitivas de D-glicose
• Diferem no tipo de ligação glicosídica,
no grau de ramificação = funções
biológicas e propriedades muito diferentes
glicogênio
Polissacarídeos
07/05/2018
3
Carboidratos
Monossacarídeo
Dissacarídeo (2-20 = oligossacarídeo)
Polissacarídeo (> 20)
CARBOIDRATOS MAIS COMUNS
Monossacarídeos
Aldeídos ou cetonas polihidroxílicos
São sólidos cristalinos incolores, muito solúveis em
água, mas insolúveis em solventes apolares
A maioria tem um sabor doce
Nomenclatura:
Aldoses
(prefixo aldo): 
contém 
grupamento 
aldeído 
Cetoses
(prefixo ceto): 
contém 
grupamento 
cetona
Sufixo –ose
geralmente 
indica que 
se trata de 
um açúcar
Sufixo de 
quantidade 
de C
Monossacarídeos
Monossacarídeos de 4, 5, 6 e 7
carbonos são chamados, tetroses,
pentoses, hexoses e heptoses
 Um dos carbonos tem uma
ligação dupla com um átomo de O,
os demais estão ligados à
hidroxilas
Gliceraldeído,
(aldotriose)
Dihidroxiacetona
(cetotriose)
Trioses (três carbonos, C3)
D-glicose,
(aldohexose)
D-frutose,
(cetohexose)
Hexoses (C6)
D-Ribose,
(aldopentose)
2-deoxi-D-ribose,
(aldopentose)
Pentoses (C5)
Contêm 1 ou + átomos
de carbono quiral -
isômeros opticamente
ativos
As aldoses de 4 ou +
carbonos são
classificadas também em
famílias D e L
A maioria das hexoses
nos organismos vivos
são isômeros D Três maneiras de representar os 
estereoisômeros do gliceraldeído
Monossacarídeos
têm centros
assimétricos
Modelo de bastões e bolas
D-Gliceraldeído
L-Gliceraldeído
exceto a 
dihidroxiace
tona
07/05/2018
4
D-Aldoses
D-Gliceraldeído
Três carbonos
D-eritrose D-Treose
Quatro carbonos
D-ribose D-Arabinose D-Xilose D-Lixose
Cinco carbonos
D-Alose D-
Altrose
D-Glicose D-Manose D-Gulose D-Idose D-Galactose D-Talose
Seis carbonos
Derivadas do D-gliceraldeído
 Os C: são numerados da 
extremidade mais próxima à 
carbonila (C=O)
Aldotetroses diferem na 
estereoquímica do carbono 2
Aldopentoses diferem na 
estereoquímica dos carbonos 2 e 3
D-aldohexoses: estereoquímica dos 
carbonos C-2, C-3, ou C-4
Carbono quiral
Formas mais comuns 
na natureza
Cetoses
Dihidroxiacetona
Três carbonos
D-Eritrulose
Quatro 
carbonos
D-Ribulose
D-Xilulose
Cinco 
carbonos
D-Psicose D-Frutose
D-Sorbose D-Tagatose
Seis carbonos
Carbono quiral
Formas mais 
comuns na 
natureza
As cetoses de 4 e 5 C são 
designadas através da inserção 
de "ul" no nome da aldose
D-ribulose é a 
cetopentose correspondente 
à aldopentose D-ribose. As cetohexoses são nomeadas 
de outra forma:
 ex.: frutose e sorbose
Epímeros
D-Manose
(epímero no C-2)
D-galactose
(epímero no C-4)
D-Glicose
Dois açúcares que diferem apenas na configuração 
de um átomo de carbono são chamados epímeros
D-glicose e D-manose, (no C-2)
D-glicose e D-galactose (no C-4)
Os monossacarídeos comuns têm 
estruturas cíclicas
Reação entre um álcool
e um aldeído ou cetona para formar derivados
chamado hemiacetais ou hemicetais
07/05/2018
5
Ciclização dos Carboidratos
D-Glicose
D-glicopiranose
α-D-glicopiranose
β-D-glicopiranose
Ciclização: o carbono da carbonila que vai participar da
reação é chamado Carbono anomérico
Os anomêro: podem assumir 2 formas estereoisoméricas
designadas como α e β
Amido é formado por vários monômeros de α-1,4
Celulose é formado por vários monômeros de β-1,4
Furanoses e piranoses
Cetohexoses (anel de 5 membros), chamada furanose,
contudo a forma piranosídica é muito mais estável e abundante
Cetohexoses também ocorrem em formas anoméricas α e β
A frutose, uma cetose de 6 carbonos tende a formar anéis
furanosídicos
Furanoses e piranoses
a-D-Frutofuranose b-D-Frutofuranose Furano
a-D-Glicopiranose b-D-Glicopiranose Pirano
Alguns derivados de hexoses 
importantes na biologia
b-D-Glicose b-D-Glicosamina N-acetil-b-D-
Glicosamina
b-D-Glicose-
6-fosfato
Ácido N-acetil-
Murâmico
b-D-Galactosamina b-D-Manosamina
Na glicosamina, galactosamina e manosamina, a hidroxila em C-2 
é substituída por um grupo amino
Glicose 6-fosfato tem sua hidroxila do C-6 fosforilada
O ácido murâmico tem um ácido láctico preso por ligação éter ao 
C-3 
N-acetil glucosamina e ác. N-acetil murâmico tem suas aminas 
acetiladas
07/05/2018
6
Monossacarídeos são agentes redutores
O íon Cu+1 produzido em condições alcalinas forma 
um precipitado vermelho de óxido cuproso:
Reação de Fehling
A glicose e outros açúcares capazes 
de reduzir o íon cúprico são 
chamados de açúcares redutores
O carbono anomérico deve estar 
livre
Converte carbonila
em carboxila
D-Glicose
Forma linear
D-Gliconato
β-D-Glicose
H
Ligação glicosídica
 É a ligação entre a hidroxila
(OH) do C anomérico de um
monossacarídeo e um grupo OH qualquer de outro
monossacarídeo
C anomérico livre = 
açúcar redutor
Dissacarídeos contêm uma 
ligação glicosídica
Dissacarídeos (como a maltose,
lactose e sacarose) são composto por
dois monossacarídeos ligados
covalentemente por uma ligação O-
glicosídica
É formado quando uma hidroxila de
um açúcar reage com o carbono
anomérico de outro
As ligações glicosídicas são
prontamente hidrolisadas por ácidos,
mas resistem a clivagem por base
Formação da maltose
hemiacetal
alcool
a-D-Glicose a-D-Glicose
Dissacarídeos podem ser hidrolisados para produzir seus
monossacarídicos livres por fervura em ácido diluído
Lactose ( forma b)
b-D-galactopiranosil-(14)-b-D-glicopiranose
bGal(b14) Glc
Sacarose
a-D-glicopiranosil-(14)-b-D-frutofuranosídeo
Glc(a1n2b)Fru
Trealose
a-D-glicopiranosil a-D-glicopiranosídeo
Glc(a1n1a)Glc
lactose, produz D-galactose e D-
glicose na hidrólise, ocorre
naturalmente somente no leite. É um
dissacarídeo redutor
A sacarose é um dissacarídeo de
glicose e frutose.É sintetizado por
plantas, mas não pelos animais. A
sacaroseé, portanto, um açúcar não
redutor.
A trealose, é um dissacarídeo de D-
glicose que como a sacarose, é um
açúcar não redutor, é o principal
constituinte do líquido circulante
(Hemolinfa) dos insetos
Alguns dissacarídeos comuns
07/05/2018
7
Polissacarídeos
Ramificado
Homopolissacarídeos
Não 
ramificado
Diferem:
a) na identidade de seus monossacarídeos
b) no comprimento de suas cadeias
c) nos tipos de ligação entre suas unidades
d) no grau de ramificação
Homopolissacarídeos contem apenas um único
tipo de monômero, servem como:
•formas de armazenamento de
monossacarídeos que são utilizados como
combustíveis (amido e glicogênio)
•elementos estruturais das paredes das célula
vegetais e dos exoesqueletos de animais.
(celulose e quitina, ex.)
Polissacarídeos
Não 
ramificado, 
2 monômeros
Heteropolissacarídeos
Ramificado, 
múltiplos 
monômeros
Heteropolissacarídeos contêm dois ou mais
tipos diferentes
•Presentes em:
o Paredes celulares das bactérias
o Exoesqueletos de insetos
•Em tecidos animais, o espaço
extracelular é ocupado por vários tipos
de Heteropolissacarídeo, que formam
uma matriz que mantém as células
juntas e fornece proteção, forma e
suporte para células, tecidos e órgãos
Homopolissacarídeos
 Polissacarídeos de armazenamento
Amido (células de plantas) 
Glicogênio (células de animais)
 Polissacarídeos estruturais
Celulose (células de plantas) 
Quitina (exoesqueleto)
Grânulos de amido em um
cloroplasto
Grânulos de glicogênio em um
hepatócito
Amido
Amido = amilose + amilopectina
= (D-glicose (α1,β4)D-glicose)n
Amilopectina
07/05/2018
8
Amido
Amilose 
(linear)
Amilopectina 
(ramificada)
Amido
(A) (B)
Em sua conformação mais estável apresenta cadeia curva (A). As ligações do
tipo (a14) forçam a amilose, a amilopectina e o glicogênio a assumirem uma
estrutura helicoidal (B) e estreitamente compacta
Glicogênio
Mesma estrutura da amilopectina [cadeia principal de D-
glicose ligada em (α1β4) com pontos de ramificação em
(α1β6), porém é mais ramificado.
8-12 resíduos
Celulose
(b14) (b14)
Cadeia linear = (D-glicose b(14) D-glicose)n
Fazem 
pontes de 
H entre si, 
por isso são 
insolúveis 
em água
Flor do algodão Fibra de algodão vista ao MEV
07/05/2018
9
Celulose
A conformação mais estável é aquela na qual um monossacarídeo é rodado 180°
relativamente ao monossacarídeo precedente, formando uma cadeia reta e
estendida. Várias cadeias estendidas lado a lado podem formar uma rede
estabilizada por pontes de H inter- e intracadeia
Quitina
NAcGlc NAcGlc NAcGlc NAcGlc
(N-acetil-glucosamina)n
Cadeias lineares. Forma fibras
estendidas similares à da celulose. Não é
digerível por vertebrados
(b14)
28
Heteropolissacarídeos
Peptídeoglicano – parede celular bacteriana. É o que 
define bactérias Gram positivas e Gram negativas
Acido N-Acetilmurânico
N-Acetilglicosamina
Cadeia 
peptídica
Ponte 
Pentaglicina
2 carboidratos 
distintos combinados 
com aminoácidos
Os antibióticos betalactâmicos rompem as
ligações cruzadas
Heteropolissacarídeos
07/05/2018
10
 GLICOSAMINOGLICANOS
Heteropolissacarídeo
- Estão presentes nos espaços 
extracelulares, como cartilagens, tendões, 
pele e parede dos vasos sanguíneos
Componentes da matriz extracelular
Exclusivo de animais e bactérias
Sustentação mecânica; Difusão de 
moléculas
Contém (N-acetil glicosamina ou N-
acetil galactosamina)
 GLICOSAMINOGLICANOS
Heteropolissacarídeo
 De textura viscosa, existe
no líquido sinovial, humor vítreo e
no tecido conjuntivo colágeno de
numerosos organismos, sendo um
importante glicosaminoglicano (GAG)
na constituição da articulação
Glicosaminoglicanos
Heteropolissacarídeo
Condroitina: Resistência as 
cartilagens
Queratina: Resistência (ex: 
unhas)
Heparina: coagulação
Outros heteropolissacarídeos
importantes
Alfarrobeira Alfarroba = manose:galactose (4:1)
Planta nativa da Índia (CyamopsisTetragonolobus ou Cyamopsis Psoraloides)
Goma guar = manose:galactose (2:1)
Chocolate de 
alfarroba
Ceratonia siliqua
07/05/2018
11
Outros heteropolissacarídeos importantes
Goma Karaya – extraída de exsudado de Sterculia urens e 
Cochlospermum gossypium
Goma arábica – extraída de Acacia senegal
Glucomanana – extraída de plantas 
orientais (Amorphophallus konjac -
Konjac)
Glicoconjugados: Proteoglicanos, 
glicoproteinas e glicolipideos
 Comunicação entre as
células e a matriz extracelular
circundante
Sinalizam proteínas para o
transporte, localização ou
degradação
Atuam como pontos de
reconhecimento para
moléculas de sinalização
extracelulares (fatores de
crescimento, por exemplo) ou
parasitas extracelulares
(bactérias e vírus)
Formam uma camada de
carboidratos (o glicocálice)
 Reconhecimento e
adesão entre células
Migração celular
durante o
desenvolvimento
 Coagulação sanguínea
 Resposta imune
 Cicatrização de
ferimentos e outros
processos celulares
Como os oligossacarídeos se ligam 
às proteínas? Glicoconjugados
Proteoglicanos
Presentes na superfície celular e
Matriz extracelular
Contém glicosaminoglicanos
Organizadores dos tecidos
Mediam atividades de fatores de crescimento
Moléculas principais da cartilagem - lubrificação
Reconhecimento e na adesão intercelulares
Proliferação e na diferenciação celulares
Estrutura geral de 
um proteoglicano
07/05/2018
12
Glicoconjugados
Glicoproteínas
Associada a oligossacarídeos de
complexidade variada
Encontrados:
Face externa da membrana plasmática
Vesículas especializadas
Formam sitos específicos de
reconhecimento de antigenos
Endereçamento protéico
Ação hormonal
Glicoconjugados
Glicoproteínas
O-Ligados N-Ligados
Glicoconjugados
Glicolipídeos
Lipídeos onde o grupo-cabeça é um oligossacarídeo
Agem como sítios de reconhecimento em interações
celulares