BIOQUÍMICA: CARBOIDRATOS.

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Carlos Roberto Oliveira Souto
Humberto Conrado Duarte
Química da VidaD I S C I P L I N A
Biomoléculas I
Autores
aula
14
Aula 14 Química da Vida 15
Carboidratos
arboidratos são biomoléculas com funções vitais para os reinos animal e vegetal, 
tais como reserva de energia química (amido, glicogênio), componentes estruturais 
em paredes celulares (celulose), componentes essenciais dos ácidos nucléicos, 
mediação na interação entre células (definição do tipo sanguíneo). Exercem forte influência 
sobre a economia de algumas nações e crescem em importância mundial como matriz 
energética renovável na produção de álcool combustível. São ainda insumos vitais na 
indústria de papel, alimentos, fármacos e polímeros, entre outras.
O termo carboidrato é aplicado às moléculas orgânicas cuja fórmula molecular geral 
expressa uma relação entre o número de átomos de carbono e um número correspondente a 
moléculas de água Cn(H2O)m, embora sem significado para a estrutura molecular. Exemplos: 
glicose C6(H2O)6 e sacarose C12(H2O)11; é como dizer que são “hidratos de carbono”.
São chamados de sacarídeos, do latim saccharum, açúcar, ou glícides, relativo à 
glicose. Veja que os nomes dos carboidratos são caracterizados pelo sufixo -ose.
Carboidratos são definidos como poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias 
que por hidrólise resultam nestes. Portanto, observe que a química dos carboidratos combina 
a dos álcoois com a dos carbonilados.
Carboidratos são classificados em:
„ monossacarídeos (os mais simples, não podem ser subdivididos);
„ dissacarídeos (2 monossacarídeos combinados);
„ trissacarídeos (3 monossacarídeos combinados);
„ oligassacarídeos (4 a 10);
„ polissacarídeos (>10).
Por sua vez, os monossacarídeos são classificados: 
„ pelo número de átomos de carbono na cadeia em triose, tetrose, pentose, hexose e heptose; 
„ pela função em aldose ou cetose. 
Ambas classificações podem ser expressas combinadas, como aldopentose, cetoexose 
e assim por diante.
C
H OH
CH O
OHH
OHH
CH
CH2
OHH
O
OH
CH2 OH
HO H
H OH
CH O
OHH
OHH
CH2 OH
HO H
O
OHH
OHH
CH2 OH
CH2 OH
D-(+)-Gliceraldeído D-(-)-Ribose D-(+)-Glicose D-(+)-Frutose
Aldotriose Aldotetrose Aldoexose Cetoexose
CH2
OHH
OH
CH2 OH
OHH
CH O
CH2
OHH
OH
HHO
CH O
H OH
CH O
CH2
OHH
OH
CH2 OH CH2 OH CH2 OH CH2 OH CH2 OH CH2 OH CH2 OH CH2 OH
OHH
HO H
CH O
CH2
OHH
OH
OHH HO
OH
CH O
CH2
OHH
OH
OH
H
HO
HO H
CH O
CH2
OHH
OH
H
H OH
CH O
H OH
OHH
OHH
HHO
CH O
H OH
OHH
OHH
H OH
CH O
HHO
OHH
OHH
H
CH O
HHO
HO
OHH
OHH
H OH
H OH
OHH
HHO
CH O
H
H OH
OHH
HHO
HO
CH O
HHO
HO
HO
CH O
H
OHH
H
H OH
CH O
HO H
OHH
HHO
CH
O HH
O
D-(-)-Eritrose D(-)-Treose
D-(+)-Alose D-(+)-Altrose D-(+)-Glicose D-(+)-Manose D-(-)-Gulose D-(-)-Idose D-(+)-Galactose D-(+)-Talose
D-(-)-Ribose D-(-)-Arabinose D-(+)-Xilose D-(-)-Lixose
D-(+)-Gliceraldeído
Aula 14 Química da Vida16
As aldoexoses têm quatro carbonos quirais e 16 possibilidades estruturais, oito delas 
naturais com a designação D. 
E como você representa um açúcar L? Lembre-se de que L é a imagem especular de 
D, com todas as quiralidades invertidas e, portanto, a hidroxila do penúltimo carbono à 
esquerda, conforme você confere a seguir.
Os monossacarídeos naturais têm a designação D (veja aula 9 – Estereoisomeria I) 
como padrão estrutural, definida pela hidroxila do carbono quiral de numeração mais alta, ou 
seja, o quiral mais distante da carbonila. Veja que o último carbono da cadeia é aquiral!
As ilustrações a seguir representam essas definições. 
Carboidrato natural com a designação L é raríssimo, como a L-Fucose em um dos 
componentes dos antigênicos determinantes de grupos sanguíneos humanos.
A designação D,L refere-se especificamente à quiralidade de um dos carbonos. É uma 
convenção para representação gráfica e não tem relação com a atividade ótica, dextrógira (+) 
ou levógira (-), que é um resultado experimental. Atente para esse fato. 
Conheça na seqüência a família das D-aldoses.
HOH
CH O
H OH
OH H
OH H
H OH
CH O
HOH
OHH
OHH
L-GlicoseD-Glicose
H OH
CH O
CH2
OHH
OH
OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
H
HOH
CH O
OH H
OH H
D-Ribose L-Ribose
H OH
CH O
OH H
OH H
HOH
CH O
OHH
OHH
D-Arabinose L-Arabinose
O
HOH
OHH
OHH
O
H OH
OH H
OH H
D-Frutose L-Frutose
OH
OH
OH
O
OH
O
H
HO
HO
HO
HO O
OH
OH
OH
OH
O
OH
OH
D-Glicose ~ 0,02 %
D-D-Glicopiranose ~ 36 %E-D-Glicopiranose ~ 64 %
1
2
3
4
5
6cis trans
hemiacetal hemiacetalcarbonilado
carbono anomérico
O
OHHO
OHH
OHH
O
OHH
HOH
O
H OH
OHH
HOH
O
OH H
OHH
HOH
CH2
O
OH
CH2 OH CH2 OH CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
H OH
OHH
OHH
O
HOH
OHH
OHH
O
1,3-Diidroxicetona
D-Eritrulose
D-Ribulose D-Xilulose
D-Sorbose D-TagatoseD-Psicose D-Frutose
Aula 14 Química da Vida 17
As cetoses são isômeros constitucionais das aldoses. Suas hexoses têm apenas três 
carbonos quirais e portanto oito esteroisômeros, quatro deles com a designação D. Observe 
a família das D-cetoses a seguir.
Dois monossacarídeos diferentes entre si apenas na quiralidade de um dos carbonos 
são chamados de epímeros. Assim, D-glicose é epímero da D-manose com relação à C2, da 
D-alose à C3 e da D-galactose à C4.
Embora os monossacarídeos sejam definidos como poliidroxialdeídos ou 
poliidroxicetonas, na realidade, existem como hemiacetais e não carbonilados! Isso 
porque na cadeia com carbonos sp, devido ao ângulo tetraédrico, as hidroxilas alcoólicas 
e nucleofílicas dos carbonos 4 e 5 aproximam-se muito da carbonila eletrofílica em C1, ou 
em C2, resultando na adição nucleofílica e formação do hemiacetal. Confira a seguir a 
representação para o equilíbrio da D-glicose em solução aquosa.
E -D-Frutopiranose ~ 57 %
E-D-Frutofuranose ~ 31 %
D-D-Frutofuranose ~ 9 %
D-FrutoseD-D-Frutopiranose ~ 3 %
OH
OH
OH
CH2 OH2
OOH
1
2
34
65
OH
OH
OH
OOH
1
2
34
65
CH2 OH
OH
OH
O
OHHO
H 1
234
65
CH2 OH
OH
OH
OHHO O
1
2
34
6
5
CH2
CH2 OH
OH
OH
OH
O
1
2
3
4
6
5
CH2 OHHO CH2
H
HO
OH
O
OHHO
1
234
65
CH2 OH
CH2
O
HOH
OHH
OH
OHH
1
2
3
4
6
5
CH2 OH
OH
OH
OHOOH
1
2
3
4
6
5
CH2
CH2
OH
OH
OH OH
OOH
1
2
34
6
5
CH2 CH2 OH
Aula 14 Química da Vida18
Na glicose, a adição nucleofílica da hidroxila de C5 à carbonila em C1 resulta em 
dois hemiacetais cíclicos de seis membros, sistema que, conforme você já estudou, é 
livre de tensão angular e torcional. Como conseqüência, C1 passa de sp a sp e torna-
se também quiral. A nova hidroxila resultante em C1 e originária da carbonila pode 
permanecer cis ou trans com o C6 exocíclico, e essas estruturas são designadas como 
formas E e D, respectivamente! O carbono 1, originalmente carbonílico, no hemiacetal 
é denominado anomérico por sua quiralidade referenciar duas formas hemiacetálicas 
ou anômeros de um monossacarídeo. Por analogia com o éter cíclico de seis membros 
chamado pirano, os hemiacetais de seis membros são chamados de piranoses. Portanto,
quando você emprega o nome D-glicose, está referindo-se à forma carbonilada, ou 
cadeia aberta. Glicopiranose refere-se à forma hemiacetálica cíclica D ou E. Cristais 
das formas piranosídicas D e E apresentam os pontosde fusão 146oC e 150oC e as 
rotações óticas iniciais 112,0o e 18,7o, respectivamente. Em solução, ambas entram em 
equilíbrio com a forma carbonilada e, através desta, com a sua anomérica, predominando 
a forma E. Como conseqüência, as concentrações variam com o tempo até atingir o 
equilíbrio, indicado na representação anterior. A rotação ótica acompanha essa variação 
da composição em ambas as soluções até chegar ao valor comum de 52,7o, fenômeno 
conhecido como mutarrotação. Observe que a forma carbonilada participa da solução 
apenas como traços no equilíbrio entre os hemiacetais.
D-frutose, uma cetoexose, apresenta a carbonila no carbono 2. A adição nucleofílica ocorre 
tanto com a hidroxila do carbono 5 quanto com a do carbono 6, resultando em ciclos de cinco 
e de seis membros. O hemiacetal de cinco membros recebe o nome genérico de furanose por 
analogia com o furano, éter cíclico de cinco membros.
Observe as relações estruturais entre a D-frutose e seus hemiacetais 
furanosídicos e piranosídicos.
Observe que tanto para as frutopiranoses quanto para as frutofuranoses C2 é o 
carbono anomérico.
OH
OH OH
OH
OHOH
OH
OH
O
OHO
HO HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO HO
OO
O
- H2O
SacaroseA-D-Glicopiranose
B-D-Frutofuranose
+
ligação
glicosídica
B-D-Galactopiranose A,B-D-Glicopiranose
+
Lactose
ligação glicosídica
O
OH
OH
HO
HO
HO
O
OH
OH
HO
HO
HO O
OO
OH
OHOH
HO
HO
HO
HO HO- H2O
Aula 14 Química da Vida 19
Dissacarídeos
onossacarídeos condensam-se através do carbono anomérico, de um deles ou 
de ambos, eliminando água e estabelecendo a ligação glicosídica. A hidrólise 
é o processo inverso, ou seja, a quebra da ligação glicosídica que libera 
os monossacarídeos para o equilíbrio entre seus anômeros. A seguir, você observa a 
representação para dois dissacarídeos comuns no nosso dia-a-dia. 
M
Sacarose, o açúcar comum extraído da cana, apresenta os resíduos da D-D-glicopiranose e 
da E-D-frutofuranose. Lactose, o açúcar do leite, apresenta os resíduos da E-D-galactopiranose 
e da D-glicopiranose (E e D).
O primeiro passo no processo digestivo é a hidrólise enzimática da ligação glicosídica 
para liberar os monossacarídeos. Algumas pessoas são deficientes nas enzimas para 
hidrolisar a lactose e sofrem transtornos intestinais, a chamada intolerância à lactose.
Polissacarídeos
olissacarídeos são os carboidratos formados pela condensação de muitos 
monossacarídeos. Hexosanos são formados por hexoses e pentosanos por 
pentoses.Os três polissacarídeos naturais da glicose mais importantes são amido,
celulose e glicogênio, sendo os dois primeiros os carboidratos mais abundantes do planeta.
O amido é composto por dois hexosanos, a amilose (10–20%) e amilopectina (80–90%). 
É a principal reserva energética nas plantas, armazenado como grânulos microscópicos nas 
raízes, tubérculos e sementes. Também é o principal componente da nossa alimentação. A
celulose é o material estrutural das plantas. Cerca de 50% da madeira é celulose e cerca de 
25% pentosanos incluindo resíduos de hexoses, as hemiceluloses.
P
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH OH
OH OH
OH
OHOH
OH
OH
OH
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
O
O O
O O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O O O
O
O
O
O O
O O
O
O
O
O
O O
O O
O
O O O
O
O
O
OO
OO
OO
OO
O
O
O
O
O
O
O
O
O O O
O
O
O
O
Glicogênio
O
O
O
O
O
O
OO
OO
OO
O
ligação D 1,4
1,6ramificação D
amilopectina
O
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
O
OO
OHO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO OH
HOligação E 1,4
n
celulose n = até 3.000
CH2 OH
CH2 OH
CH2 OH
CH2
CH2
OH
CH2 OH
Aula 14 Química da Vida20
Glicogênio é reserva energética nos animais, armazenado nos músculos e fígado. 
Por ser muito hidrofílico, seu armazenamento é limitado pela quantidade de água que o 
acompanha. Essa é uma das razões pelas quais o organismo converte o excedente de glicose 
em gordura hidrofóbica como reserva concentrada. Revise esses conceitos, os quais você já 
estudou nas aulas 7 (Álcoois) e 13 (Derivados de ácido carboxílico).
Embora os três sejam polissacarídeos da glicose, diferenciam-se entre si por 
características estruturais na cadeia polimérica. A amilose apresenta-se como cadeia linear, 
com ligações glicosídicas denominadas D‘1,4 porque une C1 de um resíduo D-piranosil
(sem OH) ao oxigênio de C4 em outro resíduo. O número de unidades chega a milhares e a 
massa molar a 600.000. A cadeia, extensa, assume a forma de uma espiral. A amilopectina 
difere da amilose por apresentar centenas de ramificações D‘1,6 a cada 20 ou 25 unidades, 
e a massa molar pode chegar a 6.000.000. E o glicogênio assemelha-se à amilopectina, porém 
mais ramificado. A celulose, polissacarídeo linear, difere dos três anteriores por apresentar 
ligações E‘1,4. Essa ligação possibilita que as cadeias da celulose se empacotem fortemente 
pelo número elevado de ligações hidrogênio, o que justifica a resistência da madeira e a 
impossibilidade de nosso organismo digeri-la, por exemplo.
Observe nos modelos a seguir as ligações glicosídicas desses polissacarídeos.
su
a 
re
sp
os
ta1.
2.
Atividade 4
1
2
Aula 14 Química da Vida 21
Represente as estruturas: D-D-manopiranose, E-D-alopiranose e
D-D-frutofuranose.
Represente o dissacarídeo formado a partir de 2 moléculas de
D-glicose, com ligação glicosídica D‘1,4.
Resumo
1
2
3
Aula 14 Química da Vida22
Nesta aula, estudamos que os aminoácidos, unidades fundamentais das 
proteínas, são compostos que apresentam os grupos amino, ácido carboxílico 
e uma cadeia lateral ligados ao carbono D na forma L; que são classificados em 
polares, apolares, ácidos e básicos pela cadeia lateral; e apresentam anfotericidade 
e capacidade de polimerização. Vimos que: íon dipolar ou zwitterion é um sal 
interno sem carga elétrica líquida; ponto isoelétrico é o valor de pH no qual todas 
as moléculas encontram-se na forma de íon dipolar; eletroforese é o processo de 
separação de compostos com base em suas cargas elétricas; ligação peptídica 
(uma amida) une dois resíduos de aminoácidos nos peptídeos; peptídeos são 
classificados em função do número de resíduos de aminoácidos e representados 
com o resíduo N-terminal à esquerda e o C-terminal à direita. As proteínas podem 
ser representadas por uma única cadeia polipeptídica ou por aglomerados destas; 
são classificadas em função da cadeia, da composição e da conformação, a 
estrutura protéica é descrita em quatro níveis: primária, secundária, terciária e 
quaternária. Os carboidratos são poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas com a 
fórmula genérica Cn(H2O)m. Os nomes têm o sufixo –ose, sendo os mais simples, 
os monossacarídeos, classificados em função da cadeia carbônica (3 a 7) e da 
função em aldoses e cetoses em combinação com o prefixo numérico; todos 
os naturais têm a designação D e apresentam-se como furanoses ou piranoses, 
hemiacetais cíclicos anoméricos. Por fim, as combinações de monossacarídeos 
formam dissacarídeos, trissacarídeos oligossacarídeos e polissacarídeos, 
sendo a celulose e o amido, polissacarídeos da D-glicose, os carboidratos mais 
abundantes do planeta.
Auto-avaliação
Explique as características fundamentais dos aminoácidos protéicos e como estes 
são classificados.
Determine o pH para separar por eletroforese sobre papel os aminoácidos Glu, 
Arg e Leu. Represente todas as fórmulas estruturais que esses aminoácidos 
assumem em função da variação do pH como suporte para justificar seus cálculos. 
Represente, ainda, a eletroforese em um diagrama.
Comente e justifique as característicasde uma ligação peptídica.
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Aula 14 Química da Vida 23
Escreva a estrutura Leu.Phe.Pro.Asn, classifique-a e indique os aminoácidos 
C-terminal e o N-terminal. Demonstre como calcular o ponto isoelétrico desse 
peptídeo.
Explique como as proteínas podem ser classificadas.
Defina e ilustre o termo “grupo prostético”.
Explique os significados dos termos: estrutura primária, secundária, terciária e 
quaternária de proteínas.
Defina os termos “carboidrato” e “monossacarídeo” e explique como eles são 
classificados.
Ilustre as formas D e L para uma aldoexose e uma cetoexose. 
Defina os termos: epímeros, piranose, furanose e anômeros. Ilustre com estruturas 
e os nomes correspondentes. 
Explique o fenômeno da mutarrotação, representando as estruturas envolvidas.
O amido é composto por dois polissacarídeos. Descreva, represente e comente 
suas diferenças estruturais. 
Amido e celulose, polissacarídeos da D-glicose, apresentam propriedades e 
funções completamente diferentes. Que funções são essas e como se justificam 
essas diferenças?
Química I
Química II
Aula 14 Química da Vida24
Referências
ALLINGER, Norman L. et al. Química orgânica. 2. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos, 1976. 
BARBOSA, Luiz Cláudio de Almeida. Introdução à química orgânica. São Paulo: 
Prentice Hall, 2004.
BARBOSA, Luiz C. de Almeida. Introdução à química orgânica. 2. ed. São Paulo: Prentice 
Hall, 2004.
MCMURRY, John. Química orgânica. 4. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos, 1996.
SOLOMONS, T. W. Graham. Química orgânica. 7. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos, 2003.
VOLLHARDT, K. P. C.; SCHORE, N. E. Química orgânica, estrutura e função. 4. ed. Porto 
Alegre: Bookman, 2004.
WADE JÚNIOR, L. G. Organic chemistry. 4. ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999.