ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS

Prévia do material em texto

Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
1 
 
 
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS 
 
• Introdução 
Carboidratos são os compostos orgânicos mais abundantes na Terra. Muitos 
possuem fórmula geral (CH2O)n, mas não todos, alguns ainda possuem 
Nitrogênio, Fósforo ou Enxofre. São cetonas ou aldeídos com no mínimo duas 
hidroxilas, portanto devem possuir obrigatoriamente no mínimo três Carbonos 
(trioses). 
De acordo com o tamanho são divididos em três classes principais: 
monossacarídeos, oligossacarídeos (sobretudo dissacarídeos) e 
polissacarídeos. 
• Monossacarídeos 
São carboidratos de até seis átomos de Carbono, portanto existem trioses, 
tetroses, pentoses e hexoses, que podem ser poliidroxicetonas ou 
poliidroxialdeídos que quando hidrolisados liberam esses compostos. 
Todos os monossacarídeos, exceto a diidroxiacetona, possuem um ou mais 
centros de quiralidade, representado por átomos de Carbono assimétrico 
(quiral), portanto podem existir ocorrem em formas isoméricas opticamente 
ativas (enantiômeros ou estereoisômeros). 
Em geral, uma molécula pode ter 2n isômeros ópticos, em que n=número de C 
quirais e as configurações dos açúcares são conhecidas por cristalografia de 
raio-X. 
Os carboidratos naturais são da série D (dextrógiro), em referência ao lado em 
que se encontra a hidroxila do Carbono quiral mais distante do grupo funcional, 
nesse caso, no lado direito. Nos L-isômeros, essa hidroxila está no lado 
esquerdo. 
Lembre-se: na numeração, o Carbono 1 é o mais próximo do grupo funcional. 
 
As D-aldoses derivam do gliceraldeído, e as D-cetoses derivam da 
diidroxiacetona, daí a importância de se conhecer a estrutura desses 
compostos. 
Seus principais derivados como aldoses importantes: xilose (Xil), manose 
(Man), glicose (Glc), galactose (Gal), ribose (Rib) e gliceraldeído e como 
cetoses: diidroxiacetona, xilulose e frutose. 
 
 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
2 
 
Os monossacarídeos mais abundantes são a D-glicose, também chamada de 
dextrose e D-frutose, ambas hexoses. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na realidade, a representação linear é apenas didática, pois em solução 
aquosa os monossacarídeos com cinco ou mais átomos de Carbono na cadeia 
se apresentam como estruturas cíclicas (em anel), em que a carbonila se liga 
covalentemente com o Oxigênio da hidroxila mais próxima, no caso da glicose 
é a de C5. Dessa reação resulta um derivado hemiacetal, com estrutura 
semelhante a do composto cíclico furano (para as pentoses) ou a do composto 
cíclico pirano (para as hexoses), que por sua vez podem existir na forma alfa 
(α) ou beta (β), na projeção de Haworth, por isso a nomenclatura encontrada é 
do tipo α- D- glicopiranose. 
OBS: Você precisa entender essa nomenclatura. 
Essas duas formas são ditas anoméricas e coexistem em solução 
(mutarrotação), porém predomina a forma alfa (2/3) em relação à beta (1/3). 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
5 
 
 
Compare a forma alfa e beta: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na forma ALFA, a hidroxila de C1 está ALTA (acima do plano do anel), ao 
contrário da forma beta. 
Lembre: ALFA – ALTA 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
6 
 
Mais corretamente, a estrutura estável da glicose é a da forma de “cadeira” ou 
“barco”: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Importante: 
I) Alguns monossacarídeos (você precisa saber que é o caso da glicose) são 
redutores, isto é, podem reduzir íons férrico/cúprico, e aí o carbono da 
carbonila é oxidado a carboxila. Essa propriedade é a base do teste/reação de 
Fehling, para detectar a presença de açúcares redutores, diferenciando, 
sobretudo frutose e glicose. 
II) Produtos da reação de oxidação e redução da Glicose: 
- REDUÇÃO: add H à carbonila, transformando-a em álcool. 
Nomenclatura: glicose álcool glicitol (sorbitol) 
 
- OXIDAÇÃO BRANDA: apenas oxida o aldeído. A ligação dupla da carbonila é 
quebrada, e add OH, que após desidratação produzirá um ácido (carboxila). 
Nomenclatura: glicose ácido glicônico 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
7 
 
 
- OXIDAÇÃO FORTE: oxida as duas extremidades, os dois grupos funcionais, 
produzindo nela ácido (carboxilas). 
Nomenclatura: glicose ácido glicárico. 
- OXIDAÇÃO ENZIMÁTICA (DETOXIFICAÇÃO): apenas oxida o álcool. Add 
[O] nos H livres, e após desidratação produzirá também um ácido (carboxila). 
Nomenclatura: glicose ácido glicurônico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III) Derivados importantes dos monossacarídeos: 
- N-GLICOSÍDEOS: quando aldoses ou cetoses reagem com aminas. 
- AMINOAÇÚCARES: quando o OH de C2 é substituído por um aminogrupo. 
Ex: D- glicosamina, que compõe a quitina. 
- ÁCIDO MURÂMICO E NEURAMÍNICO: uma aminoaçúcar de 6C reage com 
um açúcar de 3C. O grupo aminado é geralmente acetilado. 
Ex.: ácido N-acetilmurâmico (ác. lático + N-acetilglicosamina) e ácido N-
acetilneuramínico (ác. siálico presente nas células humanas). 
IV) Carbono anomérico 
É o C1 dos piranos ou C2 dos furanos. Na projeção linear era o carbono 
carbonílico da molécula. 
 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
8 
 
• Dissacarídeos 
 
São formados pela união covalente de dois monossacarídeos. A reação ocorre 
entre uma hidroxila de uma molécula de açúcar e o átomo de carbono 
anomérico de outra, através de uma ligação O-glicosídica. Ocorre a saída de 
uma molécula de água, ou seja, é uma reação de desidratação. O reverso 
dessa reação é a hidrólise. 
Quando o carbono anomérico participa de uma ligação glicosídica ele não pode 
mais ser oxidado por um íon cúprico ou férrico, por isso o açúcar deixa de ser 
redutor se não apresentar uma ponta redutora que exiba um carbono 
anomérico livre. 
Para nomear um dissacarídeo: 
I) a configuração alfa ou beta do carbono anomérico que reúne o primeiro 
monossacarídeo ao segundo é escrito; 
II) escreve-se o nome da unidade da extremidade não redutora, levando em 
conta se é piranosil ou furanosil; 
III) os átomos de carbonos unidos na ligação glicosídica são indicados em 
parênteses, com uma seta conectando os dois números; 
IV) escreve-se o nome da segunda unidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- MALTOSE: D- glicose + D- glicose 
A maltose é um dissacarídeo redutor. 
Amido D- glicose amilase 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
9 
 
- SACAROSE: D- glicose + D-frutose 
É o açúcar comum, sintetizado apenas pelos vegetais. É um dissacarídeo nãoredutor. 
- LACTOSE: D-galactose + D-glicose 
É o açúcar do leite. É dissacarídeo redutor. 
- CELOBIOSE: D-glicose + D-glicose (porém na configuração beta) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
10 
 
• Polissacarídeos 
São tambémchamados de glicanos. Diferem entre si na unidade de seus 
monossacarídeos, nos seus tipos de ligação, comprimento de suas cadeias e 
grau de ramificação. 
 
I) Homopolissacarídeos 
Formados por um único tipo de monômero. 
- GLICOGÊNIO: 
formado por subunidades de glicose unidas por ligação α 1-4 e ligações α 1-6 
nas ramificações ( uma a cada 8 a 12 unidades). É mais compacto que o 
amido. É insolúvel, porém muito hidratado. 
 
- AMIDO: 
formado por dois tipos de polímeros de glicose [amilose (20%) + amilopectina]. 
A amilose tem cadeias longas, não ramificadas, de unidades de D-glicose 
unidas por ligação α1-4. A amilopectina também tem alta massa molecular, 
mas é muito ramificada, Nela, as ligações entre as glicoses são α1-4 e entre as 
das ramificações são α1-6 (uma ramificação a cada 24 a 30 unidades). 
 
- CELULOSE: 
homopolissacarídeo linear não ramificado de D-glicose. Na amilose as glicoses 
estão em configuração beta, enquanto na amilose e na amilopectina são alfa. 
As ligações são β1-4. 
OBS: Os animais possuem a enzima α-amilase, que rompem ligações α1-4, 
digerindo amido e glicogênio, mas não hidrolisando ligações β, por isso apenas 
fungos, bactérias e cupins digerem celulose (possuem celulase). 
- QUITINA: 
unidades repetidas de N-acetilglicosamina de modo linear, em ligações beta. 
Também não é diger´vel por animais. Só se difere da celulose porque em C2 
tem um grupo amino acetilado e não uma hidroxila. 
II) Heteropolissacarídeos 
- HEPARINA: 
é uma GAG, polímero linear de unidades de dissacarídeos que se repetem. Um 
sempre é N-acetilglcosamina ou N-acetilgalactosamina e o outro quase sempre 
é um ácido urônico, geralmente glicurônico. Tem grande carga negativa porque 
tem grupos sulfato esterificados com os grupos aminos. 
 
 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Reações para identificação de carboidratos 
I) Teste de Benedict: 
Tem a função de identificar a presença de um açúcar redutor em uma solução, 
apresentando coloração azulada para teste negativo, pela presença de íons 
cobre em solução e apresentando precipitado de coloração avermelhada ou 
alaranjada para teste positivo, indicando a precipitação do metal do reativo. 
Positivo para: glicose, frutose, xilose, etc. 
Negativo para: amido, sacarose, etc. 
Aplicação do teste: Na prática o teste pode servir para pesquisar glicose(ou 
outro açúcar redutor na urina humana ou outros líquidos biológicos). 
Lembre-se: casos de glicosúria podem ocorrer devido a diabetes, lesão nos 
túbulos renais, picos pós-prandiais. Há ainda pacientes que eliminam pentoses 
(pentosúria). 
 
OBS: O limite de absorção de glicose nos túbulos renais é de 160 mg/dL. 
II) Teste de Seliwanoff: 
Diferencia aldoses de cetoses, apresentando resultado positivo para cetoses 
(solução de coloração avermelhada). 
Positivo para: sacarose,frutose, etc. 
Negativo para: amido, glicose, xilose, etc. 
Aplicações do teste: Identificação e dosagem de cetoses (frutose) em líquidos 
biológicos como líquido espermático. 
Larissa Furbino – Medicina 
Estrutura de Carboidratos 
Monitoria 
2012 
 
12 
 
 
III) Teste de Bial: 
Diferencia pentoses de hexoses. As soluções com pentose, após as reações, 
apresentam resultado positivo e coloração azul-esverdeada. Já as soluções 
com hexoses apresentam coloração amarelada. 
Aplicação do teste: Identificação e dosagem de pentoses (ácidos nucléicos). 
 
IV) Teste de Iodo: 
Apresenta resultado positivo para soluções que apresentam amido. A 
coloração obtida é o azul, e é uma interação termo-lábil, isto é, é desfeita com 
o aquecimento da amostra. 
Aplicação do teste: Identificar a presença ou dosar o teor de amido em uma 
amostra.