Estrutura e Classificação de Carboidratos

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Prof. Dra. Ingrid 
Thaís B. Botelho
2020
Aula adaptada de https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1199482/mod_resource/content/1/Aula10BioqAvan_Carboidratos.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1199482/mod_resource/content/1/Aula10BioqAvan_Carboidratos.pdf
ADICIONAR UM RODAPÉ 2
Monossacarídeos ou açúcares simples
Oligossacarídeos (Dissacarídeos)
Polissacarídeos
Fórmula Geral
n  PODE VARIAR ENORMEMENTE. 4
(CH2O)n OU Cn(H2O)n 
Exceção: Associados a grupamentos sulfatos, amina, amida 
e fosfato
Carboidratos
Hidratos de carbono, 
glicídeos, sacarídeos, 
açucares* 
Baseia-se na estrutura básica
5
Carboidratos são poli-
hidroxialdeídos ou poli-
hidroxicetonas, ou substâncias
que geram esses compostos
quando hidrolisadas
Baseia-se no número de carbonos 
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Monossacarídeos
Os monossacarídeos são sólidos 
cristalinos e incolores plenamente 
solúveis em água, mas insolúveis 
em solventes apolares.
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Aldoses Cetoses
n = 3  C3H6O3 triose triulose
n = 4  C4H8O4 tetrose tetrulose
n = 5  C5H10O5 pentose pentrulose
n = 6  C6H12O6 hexose hexulose
n = 7  C7H14O7 heptose heptulose
* Heparansulfato (polissacarídeo) 8
• 1º sufixo inicial aldo ou ceto
• 2º sufixo da quantidade de carbonos
• 3° sufixo final “ose”*
aldo
hexo
ose
aldoexose
Glicose
C6H12O6
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ceto
hexo
ose
cetoexose
Frutose
aldo
penta
ose
aldopentose
Ribose
C6H12O6 C5H10O5
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Todos os carboidratos, salvo a diidroxicetona, apresentam carbonos assimétricos 
(quirais) de modo que ocorrem formas Isoméricas ópticas
C2 = carbono quiral C2 = carbono simétrico
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Formas isoméricas conferem diferenças estruturais e funcionais
• Monossacarídeos com carbono quiral 
tem duas formas enantiômeras (imagens 
especulares uma da outra , que não se sobrepõem).
Lehninger Principles of Biochemistry - Fourth Edition
Enzimas que agem sobre os açúcares
são absolutamente estereoespecíficas
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• Ver a ordem de importância dos grupamentos químicos
1° aldo/ceto
2° hidroxila (do carbono quiral mais afastado do grupo carbonila - ciclização)
3° carbono
Observar as molécula e ver “caminho” /giro para chegar a estes componentes
Na natureza a maioria é D!!!
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• O número de isômeros ópticos varia com o número de carbonos quirais 
encontrados na molécula
• 2n onde n = número de carbonos assimétricos
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Aldoses e cetoses. As séries de (a) D-aldoses e (b) D-cetoses têm de três a
seis átomos de carbono, mostradas como fórmulas de projeção.
Os átomos de carbono em vermelho são centros quirais. Em todos estes
isômeros D, o carbono quiral mais distante do carbono do carbonil apresenta a
mesma configuração do carbono quiral do D-gliceraldeído. Os açúcares com
os nomes dentro de retângulos são os mais comuns na natureza;
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• Em soluções aquosas carboidratos
que possuem 5 ou mais carbonos
apresentam estrutura molecular
cíclica  requer menos Energia
para se manter em solução.
hemiacetal
16
hemicetal
O carbono que apresentava o grupo carbonila na forma aberta, e que, consequentemente, não era quiral (pois o 
grupo carbonila tem uma ligação dupla entre o carbono e o oxigénio), passa a ser quiral, o que significa que, na 
forma cíclica, os monossacarídeos apresentam mais carbonos quirais e, por isso, mais estereoisômeros.
2
3
1’
ADICIONAR UM RODAPÉ 17
Carbono da carbonila  C anomérico e pode
assumir 2 conformações espaciais: α e β
Observar posição da hidroxila no plano
geométrico:
Para baixo  α (está trans em relação ao grupo álcool em C5)
Para cima  β (está cis em relação ao grupo álcool em C5 )
Processo Mutarrotacional
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Observar posição da hidroxila no plano
geométrico:
Para baixo  α (está trans em relação ao grupo álcool em C5)
Para cima  β (está cis em relação ao grupo álcool em C5 )
ADICIONAR UM RODAPÉ 20
ADICIONAR UM RODAPÉ 21
Usada para formação de:
- Dissacarídeos
- Trissacarídeos ....
- Oligossacarídeos (até 20 monossacarídeos)
- Polissacarídeos 
- Ligação do tipo covalente com liberação de 
água para o meio!
- Reversível!
- prontamente hidrolisadas por ácido, mas resistem à 
clivagem por base.
• Classificação quanto ao 
número de monômeros
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Glicose Glicose
Maltose
Sempre ponta com carbono 
anomérico!!!
23
24
Dosagem de Glicemia de Jejum
25
Os carbonos anoméricos
também podem se ligar
através de ligações
glicosídicas para formar
carboidratos compostos
Não é um carboidrato redutor!!!
A nomenclatura comum para di ou oligossacarídeos 
especifica a ordem das unidades de 
monossacarídeos, a configuração de cada carbono 
anomérico e os átomos de carbono participantes 
da(s) ligação(ões) glicosídica(s).
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Parte 2
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Maltose (glicose + glicose):
açúcar do malte/ resultado digestão
Lactose (glicose + galactose):
açúcar do leite. [
Sacarose (glicose + frutose):
açúcar de cana e da beterraba. 
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ADICIONAR UM RODAPÉ 30
Alguns derivados de hexose 
importantes na biologia.
Nos aminoaçúcares, um grupo -NH2 
substitui um dos grupos -OH na 
hexose parental. 
A substituição de -H por -OH origina 
um desoxiaçúcar; observe
que os desoxiaçúcares mostrados 
aqui ocorrem como isômeros L na
natureza. 
Os açúcares ácidos contêm um grupo 
carboxilato, o que confere
carga negativa em pH neutro
 A oxidação do carbono do carbonil
(aldeído) a carboxil na glicose produz 
ácido glicônico,
Compõe muitos polímeros 
estruturais, incluindo aqueles 
da parede celular de bactérias.
encontrada nos oligossacarídeos
complexos que compõem
glicoproteínas e glicolipídeos
encontrada em
polissacarídeos
vegetais.
utilizado na medicina como um contraíon inócuo para a administração de
fármacos positivamente carregados (tais como o quinino) ou íons (tais
como o Ca21).
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O Número de monômeros e o tipo de ligação 
diferenciam os três homopolissacarídeos de maior 
relevância.
Glicogênio
Celulose
Amido
TIPOS
ADICIONAR UM RODAPÉ 32Peptidoglicano
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Cadeia longa, 
ramificada
Cadeia longa, não ramificada
34
Cadeia longa, não ramificada
α 1,4 
amilase
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Cadeia longa, 
ramificada
Ponta 
redutora
Pontas 
não 
redutoras
1 ramificação a cada 20 a 24 moléculas de glicose
36Proteína glicogenina interage
com o única molécula
redutora
Grande capacidade de 
armazenamento
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• Para que a pressão osmótica em hepatócitos e 
miócitos não seja aumentada de forma demasiada 
• A pressão exercida por uma molécula de 
glicogênio é a mesma que a de uma molécula de 
glicose!!!
Fonte: http://www.ufrgs.br/biologiacelularatlas/res3.htm
http://www.ufrgs.br/biologiacelularatlas/res3.htm
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ADICIONAR UM RODAPÉ 39Peptidoglicano
ADICIONAR UM RODAPÉ
40
– substância fibrosa, resistente e insolúvel em água
ADICIONAR UM RODAPÉ 41
Não conseguimos 
hidrolisar estes tipos de 
ligação!
ADICIONAR UM RODAPÉ 42
43
Única diferença química em
comparação com a celulose é
a substituição de um grupo de
hidroxila em C-2 por um grupo
de amina acetilado
segundo polissacarídeo mais
abundante na natureza, depois
da celulose; estima-se que 1 bilhão
de toneladas de quitina são
produzidas a cada ano na biosfera
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Família de polímeros lineares compostos por unidades de
dissacarídeo repetidas
Um dos dois monossacarídeos é obrigatoriamente
N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina; o outro, na
maioria dos casos, é um ácido urônico, geralmente ácido D--
glicurônico ou ácido L-idurônico.
São poliânions em que os grupos carregados negativamente
ou são carboxilas ou ésteres de sulfatos ou ambos
O padrão de resíduos de açúcar sulfatados e não sulfatados
específico para cada glicosaminoglicano proporciona que
diferentes ligantes proteicos, osquais se ligam
eletrostaticamente aos glicosaminaglicanos, sejam
reconhecidos especificamente. Proteoglicanos
ADICIONAR UM RODAPÉ 45
Proteoglicanos
ADICIONAR UM RODAPÉ 46
Policarboxilado
Hidroxila do C4 abaixo do plano geométrico da 
molécula
Amina ligada ao C estereficado
Os outros glicosaminoglicanos diferem do ácido
hialurônico em três aspectos: em geral são
polímeros muito mais curtos, estão
covalentemente ligados a proteínas específicas
(proteoglicanos), e uma ou as duas unidades
monoméricas são diferentes daquelas do ácido
hialurônico.
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Estimula o metabolismo de 
condrócitos e a síntese de colágeno e 
proteoglicanos. Inibe enzimas 
destrutivas como a hialuronidase e a 
elastase. Fixa água.
Polisulfatado
Policarboxi -sulfatado
Hidroxila do C4 acima do plano geométrico da 
molécula
Amina ligada ao C estereficado
ADICIONAR UM RODAPÉ 48
ADICIONAR UM RODAPÉ 49
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• Associados , em geral as membranas celulares
• fornecem comunicação entre as células e a matriz 
extracelular circundante; 
• sinalizam proteínas para o transporte e a localização em 
organelas específicas, ou para degradação, quando a 
proteína é malformada ou supérflua;
• atuam como pontos de reconhecimento para moléculas de 
sinalização extracelulares (fatores de crescimento,
• por exemplo) ou parasitas extracelulares (bactérias e vírus)
• São componentes centrais para reconhecimento e adesão 
entre células, migração celular durante o desenvolvimento, 
• Atuam na coagulação sanguínea, resposta imune, 
cicatrização de ferimentos e outros processos celulares.
51
52
• As glicoproteínas possuem um conteúdo de carboidratos que varia de < 1% até > 90% em peso
• Compreendem o espectro inteiro das atividades das proteínas, incluindo enzimas, proteínas de 
transporte, receptores, hormônios e proteínas estruturais
• As cadeias de carboidratos são geradas de forma enzimática e ligadas covalentemente ao polipeptídeo
• Tendem a ter uma composição variável de carboidratos – microheterogeneidade
• Ex: proteoglicanos
peptideoglicanos
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São macromoléculas da superfície celular ou da 
matriz extracelular nas quais uma ou mais cadeias de 
glicosaminoglicanos sulfatados estão covalentemente 
unidas a uma proteína de membrana ou a uma 
proteína secretada. 
A cadeia de glicosaminoglicano pode ligar-se a 
proteínas extracelulares por meio de interações 
eletrostáticas entre a proteína e os açúcares 
negativamente carregados do proteoglicano. 
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Proteoglicanos
A arquitetura molecular dos
proteoglicanos: forma de escova
de garrafa, com cerdas ligadas
não covalentemente a um
suporte filamentoso de ácido
hialurônico.
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Peptidoglicanos
Polímero de grandes dimensões formado por
aminoácidos (p. ex., peptido-) e açúcares (p.
ex., glicanos) encontrados apenas na parede
celular de bactérias.
Mais açucares do que proteínas
conferem apoio estrutural às bactérias,
protegendo contra altas pressões osmóticas
 permite vida em ambientes hipotônicos
Relação com virulência bacteriana
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Streptoccocus sp Pseudomonas sp
57
Lágrima, leite, 
saliva, muco
Antibióticos
Beta-lactâmicos 
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Proteínas glicosiladas 
Quase todas as proteínas secretadas e
associadas a membranas de células
eucarióticas são glicosiladas !
Os oligossacarídeos são covalentemente
acoplados às proteínas por ligações N-
glicosídicas ou O-glicosídicas
ADICIONAR UM RODAPÉ 59
O processo de glicozilação é essencial para a biossíntese 
e enrolamento das proteínas, para a atividade de enzimas 
e hormônios, para o funcionamento de receptores 
celulares, reconhecimento de anticorpos, transportadores, 
síntese de fatores de coagulação sanguíneos e ainda 
para a maioria das proteínas membranares e muitas 
proteínas intracelulares. 
Défices Congénitos da Glicosilação: alguns casos, diagnóstico e tratamento,. Disponível em: https://eg.uc.pt/bitstream/10316/83719/1/Trabalho%20final.pdf
O carboidrato pode constituir de 1 a
70% ou mais da massa da glicoproteína
https://eg.uc.pt/bitstream/10316/83719/1/Trabalho final.pdf
https://eg.uc.pt/bitstream/10316/83719/1/Trabalho final.pdf
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O carboidrato é ligado por meio de seu carbono anomérico por uma ligação glicosídica com o
–OH de um resíduo de Ser ou Thr (O-ligado) 
ou por uma ligação N-glicosil com o nitrogênio da amida de um resíduo de Asn (N-ligado) 
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• agrupamentos altamente hidrofílicos de carboidratos alteram 
a polaridade e a solubilidade das proteínas com as quais 
estão conjugados
• servem como marcadores do destino da proteína (RE 
complexo; complexo  secreção)
• marcam proteínas mal dobradas para a degradação
• O volume e a carga negativa das cadeias de 
oligossacarídeos também protegem algumas proteínas do 
ataque por enzimas proteolíticas.
ADICIONAR UM RODAPÉ 62
ADICIONAR UM RODAPÉ 63
ADICIONAR UM RODAPÉ 64
Algumas das porções oligossacarídicas
dos gangliosídeos  determinam
os grupos sanguíneos humanos
** glicoproteínas, também contribuem para o tipo do grupo
sanguíneo.
ADICIONAR UM RODAPÉ 65
Como as selectinas controlam as respostasinflamatórias
na artrite reumatoide, asma, psoríase, esclerose múltipla 
e rejeição de órgãos transplantados, existe um grande 
interesse no desenvolvimento de fármacos que inibam a 
adesão celular mediada por selectinas
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ADICIONAR UM RODAPÉ 67
Ex: N-glicolilneuramínico não humano"  Neu5Gc x carne 
O glicoma é o conteúdo total de carboidratos 
simples e complexos em um organismo. 
Glicômica é o estudo sistemático das estruturas e 
das funções de glicomas, como o glicoma humano