resumo carboidratos

Prévia do material em texto

Faculdade de Ciências
Disciplina: Bioquímica
Resumo: Carboidratos
Professor: Valdecir Farias Ximenes
Aluna:	Carolina Torquetti						RA: 141020717
6º Semestre
30 de novembro de 2016
Carboidratos
Carboidratos são poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas, ou substâncias que geram esses compostos quando hidrolisadas. Quando a palavra carboidrato foi inventada, referia-se a compostos com formula geral Cn(H2O)n. Entretanto, somente açúcares mais simples encaixam-se exatamente nessa fórmula.
Existem três classes principais de carboidratos: monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos (a palavra “sacarídeo” é derivada do grego sakcharon, que significa “açúcar”). Os monossacarídeos, ou açúcares simples, são constituídos por uma única unidade poli-hidroxicetona ou poli-hidroxialdeído. Monossacarídeos de quatro ou mais carbonos tendem a formar estruturas cíclicas. Os oligossacarídeos consistem em cadeias curtas de unidades de monossacarídeos, ou resíduos, unidas por ligações características chamadas de ligações glicosídicas. Os mais abundantes são os dissacarídeos, com duas unidades de monossacarídeos. Todos os monossacarídeos e dissacarídeos comuns têm nomes terminados com o sufixo “-ose”. Em células, a maioria dos oligossacarídeos constituídos por três ou mais unidades não ocorre como moléculas livres, mas sim ligada a moléculas que não são açúcares (lipídeos ou proteínas), formando glicoconjugados. Os polissacarídeos são polímeros de açúcar que contêm mais de 20 unidades de monossacarídeo; alguns têm centenas ou milhares de unidades. Alguns polissacarídeos, como a celulose, têm cadeias lineares; outros, como o glicogênio, são ramificados.
Monossacarídeos
Os monossacarídeos são sólidos cristalinos e incolores plenamente solúveis em água, mas insolúveis em solventes apolares. A maioria tem sabor adocicado. Um monossacarídeo pode ser um poliidroxialdeído (aldose) ou uma poliidroxicetona (cetose). Os monossacarídeos mais simples contém 3 átomos de carbono e são chamado de trioses. O gliceraldeído é a aldose com 3 átomos de carbono (aldotriose) e a diidroxicetona é a cetona com 3 três átomos de carbono (uma cetotriose) Aldoses e cetoses com 4 átomos de carbono são chamadas aldotetroses e cetotetroses, respectivamente e assim por diante.
As duas formas do gliceraldeído dão designadas D-gliceraldeído e L-gliceraldeído e são os únicos esterioisômeros possíveis de açúcares de 3 carbonos, mas as possibilidade de estereoisômeros aumentam conforme aumenta a quantidade de carbono. Para mostrar as estruturas das moléculas utilizamos a convenção para a perspectiva bidimensional da estrutura molecular, que é chamada de método de projeção de Fischer, nas quais as ligações escritas “verticalmente” representam ligações dirigidas para trás do papel, considerando o plano tridimensional, ao passo que ligações escritas “horizontalmente” representam as dirigidas para a frente do papel. O carbono mais altamente oxidado é escrito no “topo” e designado como cabrono 1, ou C-1. Os outros átomos são numerados na sequência a partir do “topo”. A designação da configuração L ou D depende do arranjo do carbono quiral com maior número.
Estruturas cíclicas: anômeros
Os açúcares, especialmente aqueles que contêm 5 ou 6 átomo de carbono, existem normalmente como moléculas cíclicas, em solução aquosa, nas quais o grupo carbonil está formando uma ligação covalente com o oxigênio de um grupo hidroxila presente na cadeia. A formação dessas estruturas em anel é o resultado de uma reação geral entre álcoois e aldeídos ou cetonas para formar derivados chamados de hemiacetais ou hemicetais. Em ambos os casos, o carbono carbonílico torna-se um novo centro quiral chamado carbono anomérico. O açúcar cíclico pode assumir uma das duas formas diferentes, conhecidas como e , denominadas anômeros um do outro.
Na projeção de Fischer do anômero de um açúcar D tem o grupo hidroxila anomérico representa à direita do carbono anomérico, enquanto o tem grupo hidroxila à esquerda. As fórmulas de projeção de Fischer são úteis para descrever a estereoquímica de açúcares, mas não representam as ligações e seus ângulos das ligações nas formas cíclicas. As fórmulas de Haworth são mais úteis para tais propósitos, nas quais as estruturas são mostradas em desenhos com perspectiva como anéis planares. Um anel de 5 membros é chamado furanose e um de 6 membros de piranose. Para um açúcar D, qualquer grupo escrito à direta de um carbono na projeção de Fischer está dirigido para baixo na projeção de Haword e qualquer grupo escrito à esquerda está para cima. O grupo terminal -CH3OH, o qual contém carbono com maior numeração é mostrado em uma posição apontando para cima.
Os anômeros e da D-glicose se interconvertem em solução aquosa por um processo chamado de mutarrotação, no qual uma forma em anel (por exemplo, o anômero ) se abre brevemente na forma linear, e então se fecha novamente produzindo o anômero . Portanto, uma solução de -D-glicose e uma solução de -D-glicose formarão, ao final, misturas de equilíbrio idênticas, as quais têm propriedades ópticas idênticas. Essa mistura consiste em aproximadamente um terço de -D-glicose, dois terços de -D-glicose e quantidades muito pequenas das formas linear e em anel de cinco membros (glicofuranose).
Reações de monossacarídeos
Reações de oxirredução
A oxidação de açúcares fornece energia para que os organismos realizem seus processos vitais; a mais alta produção de energia a partir de carboidratos ocorre quando são completamente oxidados em CO2 e H2O em processos aeróbicos. A redução de CO2 e H2O para formar açúcares é um processo que ocorre na fotossíntese. Quando um aldeído é oxidado para gerar o grupo carboxila característico dos ácidos, alguns agentes oxidantes devem ser reduzidos, sendo assim chamados de açúcares redutores, podendo também, as cetoses atuar como açúcares redutores, pois se ionizam a aldoses. Na forma cíclica o composto produzido pela oxidação de uma aldose é um lactona. Dois reagentes são utilizados para idênticá-las: o de Tollens e o Fehling.
Reações de esterificação
Os grupos hidroxila de açúcares comportam-se como os dos álcoois, podendo reagir com ácidos e derivados de ácidos para formar ésteres. Os ésteres fosfatos são frequentemente formados pela transferência de um grupo fosfato a partir de ATP para formar o açúcar fosforilado e ADP.
Formação de glicosídeos
Um carbono hemiacetal pode reagir com um álcool para gerar um acetal completo ou glicosídeo. A nova ligação formada é chamada de ligação glicosídica. Os glicosídeos derivados de furanoses são chamados furanosídeos e os de pironoses de piranosídeos. As ligações glicosídicas entre unidade monossacrídicas são a base para formação de oligossacarídeos e polissacarídeos e quando são formados suas naturezas químicas dependem de quais monossacarídeos estão reunidos e também da ligação glicosídica formada. Exemplo: a diferença entre a celulose e amido depende da ligação glicosídica formada entre os monômeros de glicose.
Outros derivados de açúcares
Os aminoaçúcares são uma classe de compostos relacionados aos monossacarídeos. Em açúcares desse tipo, um grupo hidroxila do açúcar parental é substituído pelo amino (-NH2) ou um de seus derivados.
Oligossacarídeos
Os oligossacarídeos de açúcares ocorrem frequentemente como dissacarídeos, formados por ligação glicosídica de duas unidades de monossacarídos, dos quais três importante exemplos de oligossacarídeos são os dissacarídeos: sacarose, lactose e a maltose.
A sacarose é o açúcar comum extraído da cana de açúcar e da beterraba. As unidade monossacarídicas que compõem a sacarose são a -D-glicose e a -D-frutose. A glicose é uma pironose e a frutose uma furanose. O carbono C-1 da glicose está ligado ao carbono C-2 da frutose em uma ligação glicosídica que tem a notação ,(1→2).
A lactose é um dissacarídeo constituído de -D-galactose e D-glicose. A diferença entre a glicose e a galactose é a inversão da configuração no C-4. Aligação glicosídica é (1→4), entre o carbono anomérico C-1 da forma da galactose e o carbono C-4 da glicose. Uma vez que o carbono anomérico da glicose não está envolvido na ligação glicosídica, ele pode estar tanto na forma quanto na , por isso, a lactose é um açúcar redutor.
A maltose é um dissacarídeo obtido da hidrólise do amido. Ela consiste de dois resíduos da D-glicose em uma ligação (1→4). A maltose difere-se da celobiose, um dissacarídeo obtido da hidrólise da celulose, somente na ligação glicosídica, onde os dois resíduos de D-glicose estão ligados em uma ligação (1→4).
Polissacarídeos
A maioria dos carboidratos encontrados na natureza ocorre como polissacarídeos, polímeros de média a alta massa molecular (Mr .20.000). Os polissacarídeos, também chamados de glicanos, diferem uns dos outros na identidade das unidades de monossacarídeos repetidas, no comprimento das cadeias, nos tipos de ligações unindo as unidades e no grau de ramificação. Os homopolissacarídeos contêm somente uma única espécie monomérica; os heteropolissacarídeos contêm dois ou mais tipos diferentes. Dos polissacarídeos mais importantes temos a celulose, o amido, o glicogênio e a quitina.
A celulose é o principal componente estrutural das plantas, especialmente da madeira e de plantas fibrosas. É um homopolissacarídeo linear de -D-glicose e todos os resíduos estão ligados por ligações (1→4), com cadeias laterais unidas por ligações de hidrogênio. Os animais não possuem a enzima chamada celulase que hidrolisam a celulose em glicose. As celulases são encontradas em bactérias, incluindo bactérias que habitam o trato digestivo de insetos, como os cupins, e de animais de pasto, como o gado e cavalos.
Os amidos são polímeros da -D-glicose que ocorrem nas células de plantas, normalmente como grânulos de amido no citosol. Os tipos de amido podem ser distinguidos pelos graus de ramificação de cadeia. A amilose é um polímero linear de glicose, com todos os resíduos ligados por ligações (1→4). A amilopectina é um polímero de cadeia ramificada, com ramificações iniciando-se em (1→6) ao longo da cadeia com ligações (1→4).
O glicogênio é um polímero de cadeia ramificada da -D-glicose, e, quanto a esse aspecto, ele é similar à fração de amilopectina do amido, tendo como diferença principal entre eles é que o glicogênio é mais ramificado com pontos de ramificação ocorrendo mais ou menos a cada 10 resíduos, enquanto a amilopectina possui pontos de ramificação mais ou menos a cada 25 resíduos.
Um polissacarídeo semelhante à celulose em estrutura e em função é a quitina, que também é um homopolissacarídeo linear com todos os resíduos ligados por ligações (1→4). A quitina difere-se na natureza das unidades de monossacarídeos; na celulose, o monômero é a -D-glicose, e na quitina é a N-acetil--D-glicosamina. A quitina é o principal componente estrutural de exoesqueleto de invertebrados, como insetos e crustáceos, e também ocorre em paredes celulares de algas, de fungos e de leveduras.
Parede celular de bactérias
Os heteropolissacarídeos são os principais componentes das paredes celulares de bactérias. Uma característica que distingue as paredes celulares de procariotos é que os polissacarídeos apresentam ligações cruzadas com peptídeos. Exemplo: bactéria Staphylococcus aureus, um oligômero de quatro amoninoácidos é ligado ao ácido N-acetilmurâmico, formando uma cadeia lateral. Os tetrapeptídeos são intercruzados por outro pequeno peptídeo, nesse caso, um que contêm cinco aminoácidos. O grupo carboxila da cadeia lateral no ácido lático do ácido N-acetilmurâmico forma uma ligação peptídica como N-terminal de um tetrapeptídeo que apresenta a sequencia L-Ala-D-Gln-L-Lys-D-Ala. Os tetrapeptídeos formam duas ligações cruzadas, ambas a um pentapeptídeo que consiste de cinco resíduos de glicina (Gly)5. Os penâmeros de glicina formam ligações papetídicas com o resíduo C-terminal e com o grupo ε-amino da cadeia lateral de um lisina no tetrapeptídeo. O material que resulta da ligação cruzada de polissacrídeos por peptídeos é um peptideoglicano.
Parede celular de plantas
As paredes celulares de plantas são constituídas principalmente de celulose. Outro importante polissacarídeo encontrado nas paredes celulares das plantas é a pectina, um polímero feito principalmente de ácido D-galacturônico, um derivado da galactose no qual o grupo hidroxila no carbono 6 foi oxidada a um grupo carboxila. O principal componente não-polissacarídeo nas paredes celulares de plantas, especialmente em plantas lenhosas, é a lignina, um polímero do álcool coniferílico. As paredes celulares de plantas possuem poucos peptídeos ou proteínas comparada a de bactérias.
Glicoproteínas
As glicoproteínas contêm resíduos de carboidratos, além de cadeia polipeptídica. Alguns dos mais importantes exemplos de glicoproteínas estão envolvidos na resposta imune, como por exemplo, os anticorpos, que se ligam a antígenos. Os carboidratos também atuam como determinantes antígenos, as porções de uma molécula antigênica que os anticorpos reconhecem e às quais se ligam. Um exemplo é encontrado em grupos sanguíneos humanos.
2.0 Fontes
CAMPBELL, M. K. Bioquímica. 3. Ed. Porto Alegre: Artmed, 2005.
NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. Ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.