Carboidratos: Açúcares e suas Funções

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Carboidratos 
 Também chamado de açúcares ou glicídios. 
 A formúla geral dos monossacarídeos é Cn(H2O)n. 
 Mais da metade de todo o carbono orgânico do planeta 
está armazenado em duas moléculas de carboidratos: 
amido e celulose. 
 Ambas são polímeros de monômeros de glicose, mas 
organizadas de forma distinta no aspecto molecular. 
 Glicose do Amido: Produzida por plantas verdes e 
armazenada como amida, o qual funciona como 
reserva energética dos vegetais. Animais possuem a 
enzima que reconhece a conformação helicoidal do 
amido para degradá-lo. A oxidação da glicose em 
CO2 e H2O é a nossa principal fonte de energia. 
 Glicose da Celulose: Celulose é o principal 
componente da parede das células vegetais. O 
homem não possui celulase para decompô-la. Um 
protozoário que habita no corpo dos cupins, por 
exemplo, possui a celulase, o que os permite digerir 
a madeira. 
 Existem combinações de monômeros de açúcar e 
aminoácidos que formam as glicoproteínas (glicocálice). 
Tais compostos funcionam como marcadores de 
superfície celular e tem inúmeras funções biológicas ao 
serem reconhecidas por outras biomoléculas. 
 A reação que adiciona novas unidades de 
monossacarídeos em uma molécula de carboidrato 
envolver a perda de uma molécula de H2O a cada nova 
ligação (adição por desidratação). 
Tipos 
 Monossacarídeos: Unidade fundamental de todos os 
açúcares. 
 Dissacarídeos: Dois monossacarídeos ligados. 
 Glicose + Frutose = Sacarose 
 Glicose + Galactose = Lactose 
 Glicose + Glicose = Maltose 
 Oligossacarídeos: Alguns monossacarídeos ligados 
(máximo de 10). 
 Polissacarídeos: Muitos monossacarídeos ligados 
(mais de 10). 
 Amido, celulose, glicogênio e quitina. 
 
 
 
 
Monossacarídeos 
 Aldose ou Poliidroxialdeídos: Possuem grupamento 
aldeído (grupo carbonil na extremidade). 
 Cetose ou Poliidroxicetonas: Possuem grupamento 
cetona (carbono com dupla ligação com o oxigênio e 
simples com dois radicais). 
 Podem conter até 6 carbonos, recebendo os nomes de 
triose, tetrose, pentose, hexose. 
 As hexoses, que incluem a aldohexose (glicose) e a 
cetohexose (frutose), são os monossacarídeos mais 
comuns na natureza. 
 As aldopentoses ribose e desoxirribose são os 
componentes dos nucleotídeos e dos ácidos nucléicos. 
 
 
 Quiralidade: Imagens especulares que não se 
sobrepõem, para isso possuem carbonos assimétricos, 
sendo assim, compostos opticamente ativos. 
 Todos os monossacarídeos, com exceção da di-
hidroxiacetona, contêm um ou mais átomos de 
carbono assimétricos. 
 Podem apresentar estrutura de dextrogiros (mais 
comuns) e levogiros. Isso depende do arranjo do 
carbono quiral com o número mais alto. No caso da 
glicose e frutose é o carbono 5 (os carbonos de um 
açúcar começam a ser numerados a partes da 
extremidade mais próxima do grupo carbonil). São 
representadas pela formula de projeção de Fischer 
(horizontais se projetam para fora e as verticais se 
projetam para trás). 
 
Bioquímica 
Júlia Morais de Moura – 143 (2019.2) 
05/09/19 Prof. Pablo Trindade 
Júlia Morais
marca 2
 Enantiômero: Moléculas que são imagens no 
espelho uma da outra e não são sobreponíveis, nem 
por rotação, nem por translação. Um exemplo são a 
D-eritrose e a L-eritrose. 
 
 Os dois isômeros especulares (enantiômeros) do 
gliceraldeído são os únicos possíveis nos açúcares 
de 3 carbonos. Mas existem outras possibilidades 
conforme o número de carbonos cresce. 
 
 Diastereoisômero: As moléculas não são imagens 
especulares entre si. Os que diferem em apenas um 
carbono quiral são chamados de epímeros. 
 
 
 
 
 Uma molécula com n centros quirais pode ter 2n 
estereoisômeros. O gliceraldeído têm 21 = 2, as 
adotetroses têm 22 = 4, as aldopentose têm 23 = 8 e as 
aldohexoses têm 24 = 16. 
 Açúcares de significado biológico mais importante 
possuem 5 ou 6 átomos de carbono. 
 Estruturas Cíclicas: Em solução aquosa os 
monossacarídeos com cinco ou mais átomos de 
carbono no esqueleto ocorrem predominantemente 
como estrutura cíclicas, 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 alcoóis e aldeídos ou 
cetonas para formar derivados chamados de 
hemiacetais cíclicos (aldohexoses C-1 e C-5) ou 
hemicetais cíclicos (cetohexoses C-2 e C-5). 
 
 O carbono carbonílico torna-se um novo centro 
quiral, chamado de carbono anomérico. 
 Anômeros: Formas isoméricas de monossacarídeos 
que diferem apenas na configuração do átomo de 
carbono heciacetal ou hemicetal. Podem ser α ou β. 
 
 
Júlia Morais
marca 2
 Anéis de 5 membros são chamados de furanose e os de 
6 membros são chamados de piranose. 
 
 As estruturas cíclicas dos açúcares são representadas 
mais corretamente pelas fórmulas em perspectivas de 
Haworth. As ligações mais próximas do leito são 
representadas por linhas mais grossas do que as 
ligações distantes. 
 
Reações dos Carboidratos 
 Oxidação: Reação química em que moléculas perdem 
elétrons. 
 A oxidação de açúcares fornece a energia para 
grande parte dos processos vitais dos organismos. O 
rendimento mais alto de energia dos carboidratos 
ocorre quando os açúcares são completamente 
oxidados em CO2 e H2O. 
 O oposto da oxidação é a redução de CO2 e H2O 
para formação de açúcares, um processo que ocorre 
na fotossíntese. 
 As aldoses são açúcares chamados de redutores, 
pois possuem um grupamento aldeído que pode ser 
oxidado à carboxila, levando à formação de uma 
lactona, quando ciclizados. 
 Oxidação da α-D-glicose (aldose) formando lactona. 
 
 Vitamina C (ácido ascórbico): Lactona insaturada. 
 A maioria dos animais pode sintetiza-la, menos 
porquinhos-da-índia e primatas (incluindo humanos). 
Portanto, estes animais precisam adquiri-la através 
da dieta. 
 A exposição ao ar pode oxidar a vitamina C o que faz 
com que ela perca sua atividade enquanto vitamina. 
Por isso alimentos ricos em vitamina C devem ser 
consumidos frecos. 
 A falta de vitamina C leva ao escorbuto, doença que 
provoca lesões na pele e em vasos sanguíneos. 
 A vitamina C é essencial para que a atividade de 
uma enzima chamada prolil hidroxilase que converte 
resíduos de prolina em hidroxiprolina no colágeno. 
Por isso, sua falta leva à fragilidade das fibras de 
colágeno. 
 Redução: Reação química em que moléculas ganham 
elétrons. 
 Desoxiaçúcares: Um grupo hidroxila é substituído 
por um átomo de hidrogênio. β-L-Fucose ou 
desoxigalactose, encontrado nas glicoproteínas e a 
desoxirribose, encontrado no DNA. 
 
 
 Poliidroxiálcool: Grupo carbonila do açúcar é 
reduzido a uma hidroxila. Usado em adoçantes e 
gomas de mascar. 
 
 Esterificação: As hidroxilas de açúcares reagem com 
ácidos e derivados de ácidos para formar ésteres. 
 Ésteres de fosfatos (organofosfatos) são 
intermediários na degradação de carboidratos para 
fornecer energia. Eles são frequentemente formados 
pela transferência de um grupo fosfato a partir de 
ATP, gerando açúcar fosforilado e ADP. Um exemplo 
é a glicose-6-fosfato. 
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marca 2
 
Formação de Glicosídeos 
 O glicosídeo é a união de uma molécula de glicídeo 
(carboidrato), geral um monossacarídeo e um composto 
de outra natureza, chamado de aglicona. 
 Um grupo hidroxila (R-OH) do carbono C-1 (carbono 
anomérico), pode reagir com uma outra hidroxila (R’-
OH) para formar uma ligação glicosídica (R’-O-R).Essa 
reação apresenta a formação de um acetal, a partir de 
um hemiaetal, e um álcool. 
 A reação envolve a perda de uma molécula de água. 
 
 
 
 
 
 São essenciais para a formação de di, oligo e 
polissacarídeos. 
 O carbono C-1 de um açúcar pode ligar em qualquer um 
dos grupos –OH de outro. 
 Quando a ligação ocorre entre dois carbonos 
anoméricos, as formas anoméricas devem ser 
especificadas na ligação. No exemplo temos a β,β. 
 
 Os componente químicos, mesmo que sejam os 
mesmos monossacarídeos, terão diferentes 
propriedades por possuírem ligações distintas. 
 
Oligossacarídeos 
 A natureza química da molécula dependerá do tipo de 
monossacarídeo ligado e também do tipo de ligação 
glicosídica formada. 
 Se os monômeros formam apenas duas ligação 
glicosídicas, o polímero será linear. Como é o caso da 
amilose. 
 
 Caso ocorram 3 ou mais, o polímero será ramificado. 
Como por exemplo a amilopectina e o glicogênio. 
 
 Os oligômeros de açúcar ocorrem frequentemente como 
dissacarídeos. 
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marca 2
 Sacarose: Extraída da cana-de-açúcar, é composta 
por α-D-glicose e α-D-frutose. Quando animais a 
consomem é hidrolisada e seus monossacarídeos 
são degradados em processos metabólicos para 
gerar energia. Seu excesso pode causar diversos 
problemas de saúde, como alternativa passou-se a 
usar a frutose, pois ela é mais doce e menos 
calórica. 
 
 Sucralose: Resultado da troca dos 3 grupos 
hidroxilas da sacarose por 3 átomos de cloro. A 
configuração do carbono 4 do anel piranose é 
invertido, produzindo um derivado de galactose. Com 
essas substituição ela não é metabolizada pelo 
corpo, portanto, não fornece calorias. Tem sido 
considerado o adoçante mais seguro e usado no 
mundo atualmente. Contudo, o seu aquecimento a 
98º promove a liberação de hidrocarbonetos 
aromáticos policlorados (HPACs), esses compostos 
tendem a se acumular no organismo e podem ser 
tóxicos e mutagênios. 
 
 Lactose: Formada por β-D-glicose e β--D-galactose. 
 
 Intolerância a Lactose: Deficiência de lactase nas 
vilosidades intestinais. Com o acúmulo de lactose no 
intestino a lactase de bactérias intestinais metabolizam 
esse açúcar gerando gás hidrogênio, gás carbônico e 
ácidos orgânicos. O que pode levar ao inchaço e 
diarreia. Além disso, essa situação pode promover um 
crescimento bacteriano anômalo o que afeta o 
funcionamento intestinal. 
 Galactosemia: Deficiência de enzimas da via de quebra 
da galactose. O indivíduo deve evitar leite a vida toda. O 
quadro é mais grave em crianças, podendo haver 
acúmulo de galactitol intracelular e as células passam a 
absorver mais água gerando inchaçis, principalmente no 
cérebro. 
Polissacarídeos 
 Geralmente formados por poucos tipos de 
monossacarídeos, sendo a glicose o mais comum. 
 Homopolissacarídeos: Apresentam apenas um tipo de 
monossacarídeo. 
 Heteropolissacarídeos: Apresentam mais de um tipo 
de monossacarídeo. Mais relevantes são so GAGs. 
 Com ligações β glicosídicas: Celulose e quitina, 
ambos com funções estruturais. 
 Com ligações α glicosídicas: Amido e glicogênio, 
ambos com funções de reserva energética. 
 Celulose: Homopolissacarídeo línear de β-D-glicose 
onde todos os resíduos estão unidos por ligações 
glicosídicas β(1-4). As enzimas celulases degradam a 
celulose atacando as ligações β-glicosídicas. Apenas 
bactérias que habitam no trato digestivo de insetos e 
animais de pasto possuem celulase. 
 Amido: Homopolissacarídeo formado por polímeros de 
α-D-glicose, unidos por ligações do tipo α(1-4). Pode 
apresentar cadeia linear ou ramificada. 
 Reserva energética das plantas. 
 Amilose e a amilopectina são os polímeros. 
 Amilose tende a possuir a forma helicoidal com 6 
resíduos por volta. Há uma ligação de moléculas de 
iodo dentro da hélice formando complexos amido-
iodo que possui uma cor escura característica. 
 As enzimas que hidrolisam o amido são a α-amilase, 
a qual hidrolisa a ligação glicosídica em qualquer 
lugar da cadeia produzindo glicose e matol, e a β-
amilase, a qual é uma exoglicosidase que produz 
dímeros de glicose (maltose) a partir da quebra do 
amido. 
 A amilose é completamente degradada pela ação 
das enzimas. Contudo, a amilopectina precisa da 
ação adicional de enzimas desramificadoras para 
desfazer as ligações α(1,6) 
 Glicogênio: Homopolissacarídeo que consiste em uma 
cadeia de ligações α(1-4) de α-D-glicose. 
 Armazenamento de carboidratos em animais. 
 Possui mais ramificações que a amilopectina, pois 
seus pontos de ramificação ocorrem a cada 10 
resíduos, enquanto que na amilopectina são a cada 
25 resíduos. 
 
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marca 2
 Quitina: Homopolissacarídeo linear com todos os 
resíduos unidos por ligações glicosídicas β(1-6). 
 Componente do exoesqueleto de artrópodes. E da 
parede celular de algas, fungos e leveduras. 
 É semelhante a celulose, tanto em estrutura quanto 
em função. No entanto, o seu monômero é a N-
acetil-β-D-glicosamina, enquanto que o monômero 
da celulose é o β-D-glicose. 
Paredes Celulares 
 Paredes celulares bacterianas e vegetais possuem 
aspectos bioquímicos distintos. 
 Bacterianas: Os heteropolissacarídeos são os 
principais componentes das estruturas delas. Além 
disso, apresentam ligações cruzadas com peptídeos. 
 O NAM é um monômero que só ocorre em paredes 
celulares bacterianas. 
 É um dos poucos lugares onde ocorrem D-
aminoácidos. 
 As ligações cruzadas geram uma rede molecular 
tridimensional de grande resistência. Por isso, as 
paredes bacterianas são difíceis de romper. 
 Vegetais: Formadas basicamente por celulose. 
 Podemos encontrar pectina, um polímero composto 
por ácido D-glutarônico, um derivado de galactose. 
 Contém poucos peptídeos. 
 A pectina tem importância econômica pois ela 
funciona como agente gelificante em alimentos como 
iogurtes e gelatinas. 
Aminoaçúcares 
 Ocorre a substituição do grupo hidroxila (geralmente da 
posição 2) por um grupo amina. 
 Comum em compostos de paredes celulares 
bacterianas. 
Glicosaminoglicanos 
 Polissacarídeos baseados em dissacarídeos em que um 
dos monossacarídeos é um aminoaçúcar e pelo menos 
um deles possui uma carga negativa. 
Proteoglicanos 
 Encontrados em cartilagens e no tecido conjuntivo. Eles 
retêm muita água, por conta da carga negativa, o que 
mantém o tecido sempre hidratado e fornece a proteção 
contra impactos. 
Glicoprotéinas 
 Cadeias polipeptídicas que contém resíduos de 
carboidratos. 
 Presentes em proteínas de membrana, na matriz 
extracelular, no sangue e em algumas organelas 
citoplasmáticas. 
 Os principais exemplos estão envolvidos na resposta 
imunológica. Pois é a estas estruturas que os anticorpos 
se ligam e imobilizam antígenos. 
 Moléculas determinantes antigênicas, pois fazem a 
distinção entre os grupos sanguíneos através das 
porções de oligossacarídeos encontrados nas 
superfícies dos eritrócitos. 
 
 
Júlia Morais
marca 2