Aula 03- Bioquímica 1-Carboidratos

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE 
Escola de Química e Alimentos 
Curso de Engenharia Bioquímica 
Disciplina: Bioquímica I 
Aula 04: 
Carboidratos 
Profa. Dra. Susan Hartwig Duarte 
Rio Grande, 2018 
Definição: poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas, ou 
substâncias que geram esses compostos quando hidrolisadas 
Três classes principais de carboidratos 
Carboidratos 
monossacarídeos 
dissacarídeos 
polissacarídeos 
Esqueletos dos monossacarídeos 
 Monossacarídeos 
Carboidratos 
demais ligados, cada um, a um grupo 
hidroxila 
cadeias de carbono não ramificadas (ligações simples) 
um átomo de carbono ligado 
duplamente a um átomo de oxigênio 
grupo carbonil/carbonila 
 Monossacarídeos 
Carboidratos 
em qualquer outra posição (cetona)  
monossacarídeo é uma CETOSE 
extremidade da cadeia (aldeído)  monossacarídeo 
é uma ALDOSE 
grupo carbonil/carbonila 
 Monossacarídeos 
Carboidratos 
Hexoses  mais comuns na natureza 
Tetroses (4C) Pentoses (5C) Hexoses (6C) Heptoses (7C) 
aldotetroses e cetotetroses aldopentoses e cetopentoses... 
 Aldoses e Cetoses 
 Monossacarídeos 
Carboidratos 
Fórmula química = (C6H12O6) 
Estruturas diferentes ≠ 
CENTROS QUIRAIS  origina estereoisômeros 
D-Glicose D-Manose D-Galactose D-Frutose 
Os monossacarídeos contêm um ou mais átomos de CARBONO 
ASSIMÉTRICOS (QUIRAIS) 
 Monossacarídeos 
Carboidratos 
formas isoméricas opticamente ativas 
dois isômeros ópticos diferentes, ou 
enantiômeros (imagens especulares ) 
Gliceraldeído 1 centro quiral 
 Monossacarídeos 
Carboidratos 
D-aldolases D-cetoses 
Configuração desse carbono de referência 
L-gliceraldeído  isômeros L 
D-gliceraldeído  isômeros D 
 
*mais distante do carbono do carbonil 
(definição de configurações D e L) 
 Ciclização de monossacarídeos 
Carboidratos 
Menos de 1% dos monossacarídeos são acíclicos (cadeias abertas) 
Encontrados predominantemente na forma de anel (cíclica) 
quando em solução 
Por que? 
 
Estabilidade termodinâmica 
Menor risco de oxidação do grupo carbonil 
 
Existe um equilíbrio dinâmico entre as duas formas 
 Ciclização de monossacarídeos 
Carboidratos 
Lembrando que... 
Carboidratos 
 Ciclização de 
monossacarídeos 
Grupo carbonil forma ligação 
covalente com o oxigênio do grupo 
hidroxila (OH) presente na mesma 
cadeia 
 
formando derivados 
hemiacetais (aldeído) ou 
hemicetais (cetona) 
C1 para uma aldose 
C2 para uma cetose 
D-Frutose 
α -D-Frutofuranose 
α -D-Frutopiranose 
Cetoses 
Hidroxila em C5 (ou C6) reage com o grupo da cetona em C2 
Carboidratos 
 Formas piranosídicas e furanosídicas 
Carboidratos 
A ciclização cria um carbono anomérico (anteriormente fazia parte da 
carbonila) gerando as configurações α e β dos açúcares 
 Ciclização de monossacarídeos 
D-glicose 
Carbono 
anomérico Carbono 
anomérico 
α - D - glicose β - D - glicose 
-D-Glicopiranose -D-Glicopiranose 
Pirano 
-D-Frutofuranose -D-Frutofuranose Furano 
Carboidratos 
 Formas piranosídicas e furanosídicas 
D-glicose 
D-frutose 
Fórmulas de projeção de 
Fischer 
Carboidratos 
 Ciclização de monossacarídeos 
Projeções estruturais 
Fórmulas em perspectiva de 
Haworth 
Ligações horizontais se projetam para 
fora do plano 
Mais indicado para 
estruturas cíclicas 
Ligações verticais se projetam para trás do 
plano 
Projeta-se para a frente do plano 
 O grupo ¬CH2OH terminal projeta-se para cima no enantiômero D- 
e para baixo no enantiômero L- 
Projeção de Fisher (linear) Perspectiva de Haworth (cíclica) 
Desenhar anel de seis membros (5 C e um oxigênio, na direita superior), numere os 
átomos no sentido horário começando com o C anomérico, e coloque os OH: 
projeção de Fisher 
 Grupo hidroxila à direita 
perspectiva de Haworth 
apontando para baixo 
 Grupo hidroxila à esquerda apontando para cima 
A hidroxila no carbono anomérico segue as designações α ou β 
D-hexose 
Regras ciclização 
Carboidratos 
Projeção de Fisher (linear) Perspectiva de Haworth (cíclica) 
Desenhar anel de seis membros (5 C e um oxigênio, na direita superior), numere os 
átomos no sentido horário começando com o C anomérico, e coloque os OH: 
projeção de Fisher perspectiva de Haworth 
D-hexose 
Regras ciclização 
Carboidratos 
Desenhe as fórmulas em perspectiva de 
Haworth para D-manose e D-galactose 
Conversão de projeções de Fisher a 
fórmulas em perspectiva de Haworth 
Exemplo: 
Carboidratos 
Desenhando fórmulas em perspectiva 
de Haworth para isômeros de açúcar 
Desenhe a fórmula em perspectiva de 
Haworth para β-L-galactose 
Carboidratos 
Exemplo: 
Açúcares Redutores 
Carboidratos 
 Monossacarídeos como agentes redutores 
Se o grupo hidroxila ligado ao Carbono anômero de um glicídeo 
na forma cíclica NÃO estiver ligado a qualquer outro composto 
por uma ligação glicosídica, o anel poderá ser aberto 
Carboidratos 
 Monossacarídeos como agentes redutores 
Os monossacarídeos podem ser oxidados por 
agentes oxidantes como o íon cúprico 
 
oxida a glicose e certos outros açúcares a uma 
complexa mistura de ácidos carboxílicos 
Carboidratos 
 Monossacarídeos como agentes redutores 
Cu2+  Cu1+ 
A oxidação de um açúcar pelo íon cúprico (define um 
açúcar redutor) ocorre apenas com a forma linear, a 
qual existe em equilíbrio com a(s) forma(s) cíclica(s) 
Carboidratos 
 Monossacarídeos como agentes redutores 
Cu2+  Cu1+ 
A glicose e outros açúcares capazes de reduzir 
o íon cúprico (atuam como agente redutor) são 
chamados de AÇÚCARES REDUTORES 
O carbono do carbonil é oxidado a um grupo 
carboxil 
Ácido glicônico 
Carboidratos 
 Monossacarídeos como agentes redutores 
Cetoses também são oxidadas mas precisam ser isomerizadas 
antes à aldoses 
Somente o estado do oxigênio no grupo aldeído determina se o 
açúcar é redutor ou não redutor 
 Ciclização de monossacarídeos 
Carboidratos 
Lembrando que... 
Carboidratos 
DISSACARÍDEO 
Quando um grupo hidroxila (OH) de uma molécula de açúcar reage com o 
carbono anomérico de outro é formada uma LIGAÇÃO GLICOSÍDICA 
 Unindo monossacarídeos 
Quando as duas moléculas reagentes forem 
monossacarídeos, o acetal ou cetal formado 
será um dissacarídeo 
 Número dos carbonos que estabelecem a 
conexão 
Carboidratos 
 Denominação das ligações glicosídicas 
 Posição do grupo hidroxila no carbono anômero do açúcar 
envolvido na ligação 
Grupo hidroxila do C anômero  configuração alfa, a 
α ou β 
Quando o C anomérico está envolvido em uma ligação glicosídica, a fácil 
interconversão entre as formas lineares e cíclicas é impedida 
Logo, sem a possibilidade de forma linear, a ligação glicosídica gera um 
açúcar não redutor 
Em dissacarídeos ou polissacarídeos, a extremidade de uma 
cadeia com um carbono anomérico livre (não envolvido em 
ligação glicosídica) é chamada de extremidade redutora 
Carboidratos 
 Denominação das ligações glicosídicas 
Dissacarídeos 
LACTOSE: formada por ligação glicosídica entre o C1 de uma 
D-galactose e o C4 da D-glicose 
Carboidratos 
 Denominação das ligações glicosídicas 
ligação glicosídica β14 
extremidade anômera resíduo da glicose não 
esta envolvida na ligação glicosídica 
Gal(β14)Glc 
Dissacarídeos 
disponível para oxidação 
Lactose  açúcar redutor 
conserva um carbono anomérico livre (o C1 do 
resíduo de glicose à direita) 
Maltose  açúcar redutor 
Carboidratos 
 Denominação das ligações glicosídicasMALTOSE: formada por ligação glicosídica entre o C1 de 
uma D-glicose e o C4 de outra D-glicose 
Dissacarídeos 
ligação glicosídica α14 
Carboidratos 
 Denominação das ligações glicosídicas 
estabilidade frente à oxidação (adequada 
para o armazenamento e o transporte de 
energia em plantas) 
SACAROSE: formada por ligação glicosídica entre o C1 de 
uma D-glicose e o C2 de uma D-frutose 
Dissacarídeos 
Sacarose  açúcar não redutor 
ligação glicosídica α12β 
Carboidratos 
 Denominação das ligações glicosídicas 
TREALOSE: formada por ligação glicosídica entre o C1 de 
uma D-glicose e o C1 de outra D-glicose 
Dissacarídeos 
Trealose  açúcar não redutor 
ligação glicosídica α11α