ESTUDO DIRIGIDO - Carboidratos

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Universidade do Estado de Minas Gerais
Engenharia Agronômica
Estudo dirigido sobre Carboidratos
									Biologia Celular 
 Leticia Mattar, Leticia Noske, Leticia Passos, Litay Ferreira e Marcelo Galvani
								 Professora Ellen Raphael
Passos – MG
 2018
O que diferencia uma aldose de uma cetose? 
 Os monossacarídeos (CH2O)n, o açúcar mais simples, apresentam o grupo funcional carbonila ( -C=O ) na sua estrutura. Quando esse grupo se encontra nas extremidades da cadeia de carbono, ligado a um hidrogênio e um grupo carbono (figura 1), configura um grupo aldeído, e esse açúcar é caracterizado como aldose. A cetose, por outro lado, é indicada quando um grupo carbonila que se encontra no meio da cadeia, tendo seu carbono ligado a dois grupos de carbono (figura 2). 
 		 
		 Figura 1: aldose		 	 	 Figura 2: cetose
Como os carboidratos são classificados? Dê exemplos.
 Os carboidratos são açucares formados a partir da fórmula geral (CH2O)n, e se diferem conforme o número de moléculas em sua constituição. São classificados em monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Os monossacarídeos possuem reduzido número de carbono em sua estrutura molecular, e é a menor unidade dos açúcares. O monossacarídeo mais importante é a glicose (C6H12O6), que funciona como combustível para a vida, também se destaca a frutose. Quando dois monossacarídeos se unem, formam um dissacarídeo, como a sacarose (glicose + frutose), a lactose (glicose + galactose) e também a maltose (glicose + glicose). Os oligossacarídeos por sua vez, são moléculas formadas por 3 até 50 monossacarídeos unidos através das ligações glicosídicas, a maltodextrina, por exemplo, é um composto de vários oligossacarídeos, e é resultado da hidrolise do amido. Os polissacarídeos são gigantescos e diversos, às vezes ramificados, e podem conter milhares de monossacarídeos ligados entre si. O amido e o glicogênio são exemplos de polissacarídeo, mas certamente, a celulose é o polissacarídeo encontrado em maior quantidade na Terra.
Quais são as funções dos carboidratos?
 Os carboidratos classificam-se em diversas formas apresentando funções específicas: 
 	Monossacarídeos são açúcares simples e não hidrolisáveis. Apresentam-se na forma de hexoses quando executa função energética, exemplos dessas são: a glicose, presente em frutas, cereais, verdura e mel; a frutose presente nas frutas; a galactose presente no leite. Entretanto, quando sua estrutura constitui uma pentose, como a ribose – açúcar que constitui o DNA - e a desoxirribose – monossacarídeo que constitui o RNA – apresentam função de matéria prima para a síntese de ácidos nucléicos. 
 	Dissacarídeos: são açúcares formados pela união de dois monossacarídeos, como a lactose presente no leite, a maltose que está presente nos vegetais e no tubo digestório como resultado da digestão do amido, e a sacarose presente na cana de açúcar. Todos eles apresentam papel energético após a hidrólise. 
 	Polissacarídeos: o amido é constituído por inúmeras glicoses em cadeia linear, está presente, sobretudo nas raízes e apresenta a função energética para os vegetais. A celulose é composta por várias glicoses e compõe as paredes celulares das células vegetais, desempenhando função estrutural, pois atua como reforço esquelético. O glicogênio é composto por muitas glicoses em cadeias ramificadas, está presente nos músculos e também nos fígados animais, desempenha a função de reserva energética, sendo usada apenas em situações extremas, como quando a glicemia chega a um nível mínimo. A quitina, por sua vez, desempenha função estrutural constituindo o exoesqueleto de artrópodes e as paredes celulares de fungos. Também excerce função anticoagulante (heparina), lubrificante e antigênica. Ainda há a função de formação dos cimentos intermoleculares, exercido pelo ácido hialurônico e pelas pectinas. 
Apresente a estrutura linear da D-glicose e a estrutura cíclica da α-d-glicopiranose e β-d-glicopiranose. Como ocorre a formação dessas estruturas cíclicas?
 O fenômeno de ciclização ocorre pois o oxigênio da carbonila (Carbono1) possui elétrons livres que atrai o Hidrogênio (átomo afim de elétrons) do C5, dando a molécula formato cíclico. O oxigênio do C5 fica então com uma ligação livre, enquanto o carbono C1 também está com uma ligação livre devido à perda da ligação dupla com o Oxigênio, então o oxigênio do C5 se liga ao C1, formando uma ponte entre os cabonos C1 e C5 fechando a molécula. Por isso o nome “ciclização”, pois antes a molécula era linear, ou seja, aberta, e agora se torna cíclica, fechada.
Figura 3: processo de ciclização da molécula D-glicose.
Apresente a estrutura linear da D-frutose e a estrutura cíclica da α-D-frutofuranose e β-D-frutofuranose. Como ocorre a formação dessas estruturas cíclicas? 
 O H (espécie química afim de elétrons) da hidroxila presente no C5, é atraído pelos elétrons livres do O da carbonila (Carbono 2), formando a ciclização da D-frutose. O oxigênio da hidroxila do C5 se liga ao C2 para formar o octeto, formando um anel de quatro carbonos. O C2 passa a se ligar com uma hidroxila, além do oxigênio, que faz a ponte com o C5. A partir da d-frutose pode-se formar duas moléculas distintas: a α-D- frutofuranose e β-D-frutofuranose. Podemos distingui-las a partir da observação da hidroxila (OH) formada no C2, no caso da α-D- frutofuranose a hidroxila se encontra abaixo do plano (posição TRANS em relação à OH do C3) e na β-D-frutofuranose a hidroxila se encontra a cima do plano (posição CIS em relação à OH do C3).
Figura 4: processo de ciclização da molecula D-frutose.
	
Por que as maiorias dos animais não utilizam a celulose como fonte de energia?
 A celulose, principal molécula que constituem as planta, é um polissacarídeo formado por glicoses. Ela esta presente ricamente na alimentação animal, embora a maioria dos vertebrados não consiga digerir essa estrutura. Isto porque, poucos deles possuem ou produz celulase, enzima responsável pela hidrolise da celulose. Os ruminantes, por exemplo, possuem uma relação mutualística com as arqueobactérias metanogênicas, seres unicelulares capazes de digerir a celulose. Já a minhoca, que se alimenta da matéria orgânica presente nos solos, é capaz de produzir celulase, não necessitando de terceiros. Ainda que alguns os animais não utilize a celulose como fonte de energia, consumi-la é uma vantagem, visto que as fibras contribuem para o bom funcionamento do peristaltismo do intestino.
Como o glicogênio difere do amido em estrutura e função? 
 Quanto à estrutura, ambos são formados por moléculas glicose, no caso do amido, as moléculas de α-D-glicopiranose se unem através de ligações glicosídicas α-(1,4) e formam a amilose, que são polímeros não ramificados. Também formam a amilopectina, um polímero ramificado, pois além da ligação α-(1,4) ocorre também ligações α-(1,6), responsável pela ramificação do polímero. Já o glicogênio, formado pela ligação glicosídicas α-(1,4) e α-(1,6), são sempre ramificados. Eles se diferem em tamanho também, visto que o grânulo de amido é muito maior que o de glicogênio. 
 Quanto a função, ambos exercem papel de reserva energética. Entretanto, o glicogênio é a reserva energética dos animais e o amido é a reserva energética das plantas.