Carboidratos: Estrutura e Funções

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Carboidratos 
Os carboidratos são as moléculas orgânicas mais abundantes do ambiente terrestre. Eles 
também podem ser chamados de açucares, glicídios, sacarídeos, oses, osídeos ou hidratos 
de carbono e podem ser considerados a base da dieta de muitos indivíduos. Os 
carboidratos são, predominantemente, poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas cíclicos, 
ou substâncias que liberam esses compostos por hidrólise. O grupo dos carboidratos 
abrange uma vasta gama de moléculas que possuem em comum o fato de apresentarem 
átomos de carbono na mesma proporção de moléculas de água, segundo a fórmula 
empírica que segue. 
 
Funções: 
Os carboidratos têm funções estruturais da membrana celular (construtora ou plástica), 
fornecimento de uma fração significativa de energia, armazenamento energético nos 
animais, sob a forma de glicogênio e principalmente nos vegetais, sob a forma de amido. 
 Formam parte do arcabouço dos nucleotídeos (DNA e RNA); 
 Elementos estruturais (paredes celulares vegetais; exoesqueletos); 
 Comunicação e reconhecimento celular (glicoproteínas, glicocálice); 
 Fornecimento de energia por meio da glicose; 
 Reserva energética: função desempenhada pelo glicogênio e pelo amido. O 
glicogênio (forma de armazenamento de glicose no fígado e nos músculos) 
começa a ser metabolizado apenas quando a glicemia (níveis de glicose no 
sangue) chega a um nível mínimo. Caso o estoque de glicogênio no fígado esgote 
(que ocorre entre 12 e 24 horas depois do início de seu uso), passamos então a 
utilizar o metabolismo de gorduras (1g de gordura é capaz de fornecer 9 Kcal de 
energia considerada “suja” devido à liberação de corpos cetônicos). 
 
 
 
 
Cn(H2O)n 
A oxidação dos carboidratos é a principal via metabólica 
fornecedora de energia para a maioria das células não-
fotossintéticas, como as dos seres humanos. 
 
 
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Resumo das vias para o catabolismo dos 
carboidratos, das proteínas e da gordura da 
alimentação. Todas essas vias levam a produção de 
acetil-CoA, que é oxidada no ciclo do ácido cítrico, 
produzindo, por fim, ATP pelo processo de 
fosforilação oxidativa. 
Catabolismo: quebra (oxidação); 
Anabolismo: síntese (moléculas menores 
transformando em maiores). 
 
 
 
Classificação dos carboidratos 
Os carboidratos podem ser classificados em: 
 Monossacarídeos: são 
constituídos por apenas 
unidades monoméricas. São 
os mais simples, por 
exemplo: glicose, frutose, 
galactose; 
 Oligossacarídeos: possuem 
entre 2 (dissacarídeos) a 10 
monossacarídeos. São 
cadeias curtas de unidades 
sacarídicas unidas por 
ligações glicosídicas; 
 Polissacarídeos: polímeros 
com 20 ou mais unidades 
monossacarídicas e podem 
ser subclassificados em homo 
polissacarídeos e hetero 
polissacarídeos; 
(1) Homo polissacarídeos: 
composto por mais de 10 
monossacarídeos, sendo 
formado pela mesma 
unidade monomérica. Ex: 
quitina, celulose, 
glicogênio, amido. 
(2) Hetero polissacarídeos: 
formados por estruturas 
diferentes. Dentro deste 
grupo, podemos destacar 
os peptidoglicanose os 
glicosaminoglicanos 
(ácido hialurônico, 
líquido sinovial, humor 
vítreo, etc.) 
 
 
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Monossacarídeos
Os carboidratos mais simples, os monossacarídeos, são aldeídos ou cetonas que contêm 
um ou mais grupos hidroxila na molécula. Os monossacarídeos com seis átomos de 
carbono, glicose e frutose, têm, por exemplo, cinco grupos hidroxila. 
Se o grupo carbonila está em uma das extremidades da cadeia carbônica (isto é, em um 
aldeído), o monossacarídeo é uma aldose; se o grupo carbonila está em qualquer outra 
posição (como uma cetona), o monossacarídeo é uma cetose. 
Por definição, os monossacarídeos são carboidratos simples que apresentam como 
protótipo a fórmula Cn(H2)n, de modo que “n” pode variar entre 3 e 7. Deste modo, temos 
os seguintes tipos de monossacarídeos a depender do “n”: trioses, tetroses, pentoses, 
hexoses e heptoses, sendo os mais importantes as pentoses e as hexoses. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pentoses com importância fisiológica 
 
Hexoses com importância fisiológica; a frutose oferece prontamente (bioquimicamente), 
rotas metabólicas mais curtas para obter energia. 
 
 
 
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 Fisiopatologia da catarata por aumento da glicemia: O aumento da glicemia, 
isto é, aumento da quantidade de glicose no sangue é uma consequência, por 
exemplo, da diabetes melitus, doença em que a insulina é incapaz de mobilizar 
glicose para a sua quebra. Existem células que precisam de receptores e/ou da 
ação da insulina para receber e assimilar a glicose. Contudo, algumas outras 
como as células ovarianas, células da vesícula seminal, do cristalino, da retina, 
as hemácias, entre outras, não necessitam da ação de hormônios ou de demais 
receptores, de modo que a glicose entra facilmente em seu citoplasma, de um 
modo passivo. Nestas células, a glicose é convertida em frutose, monossacarídeo 
mais preferível para elas para a obtenção de energia. Para isso, a glicose sofre 
primeiramente a ação da enzima aldose redutase para ser convertida em sorbitol 
por meio de uma reação rápida e, logo depois, por meio da ação sorbitol 
desidrogenase, é convertido em frutose através de uma reação mais lenta. No 
diabético, a glicemia aumentada no sangue circulante faz com que a glicose 
entre em excesso nas células do cristalino, sendo imediatamente convertido em 
sorbitol através de uma reação rápida. Em grandes quantidades, o sorbitol não 
sai do cristalino e nem é metabolizado tão efetivamente como a frutose, a qual 
para ser obtida, é necessária uma reação mais duradoura. O acúmulo de sorbitol 
no citoplasma das células do cristalino gera um aumento da pressão osmótica, o 
que favorece a entrada de água para dentro destas células. A turgência das 
células causada pelo acúmulo de água predispõe à formação de edema de 
cristalino e a consequente precipitação de proteínas, gerando uma opacificação 
generalizada da estrutura do cristalino, o que explica o desenvolvimento de 
catarata pela maioria dos diabéticos. 
 
 
 
Epímeros: isômeros de carboidratos especiais que diferem entre si apenas na 
configuração de um único carbono. 
Isomeria é o fenômeno caracterizado pela existência de duas ou mais substâncias que 
apresentam fórmulas moleculares idênticas, mas que diferem em suas fórmulas estruturais. 
Este fenômeno também ocorre com os carboidratos. Quando o grupo hidroxila no carbono 
referência está do lado direito na fórmula de projeção (isto é, cadeia aberta), o açúcar é o 
D-isômero (Ex: D-arabinose). Quando ele está à esquerda, é o L-isômero (L-arabinose). As 
hexoses encontradas nos organismos vivos são, na maioria, D-isômeros. 
 
 
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 A reação entre 
aldeído/cetonas com uma hidroxila → formação de hemicetais (adicionados a 
uma cetona) e hemiacetais (adicionado a uma aldose); 
 Ciclização: forma mais estável do carboidrato (dentro da própria estrutura um C 
vai reagir fechando a estrutura); 
 A substituição da segunda OH origina os cetais ou acetais (ligação glicosídica); 
 Desta maneira, as aldoses formam anéis de seis elementos conhecidos como 
piranoses. As cetoses, por sua vez, formam, mais comumente, anéis com cinco 
átomos de carbono que e são chamadas de furanoses. 
Quando ocorre a ciclização de 
carboidratos, o carbono da carbonila 
participante da reação é chamado 
carbono anomérico. 
Ao construir a forma cíclica dos 
monossacarídeos, além de nomeá-los 
como piranoses (quando formarem 
anéis com 6 carbonos) ou furanoses (quando formarem anéis com 5 carbonos), ainda os 
designamos como anômeros α ou β.Chamamos o monossacarídeo de anômero α quando 
a hidroxila apresenta-se em um plano mais baixo que o carbono 1 das piranoses ou do 
carbono 2 das furanoses. Chamamos o monossacarídeo de anômero β quando a hidroxila 
se apresenta em um plano mais alto que o carbono 1 das piranoses ou carbono2 das 
furanoses. 
 
 
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Dissacarídeos
Os dissacarídeos são um tipo específico de 
oligossacarídeos formados por dois 
monossacarídeos unidos covalentemente 
entre si por meio de uma ligação glicosídica 
(do tipo O-glicosil). Esta é formada quando 
um grupo hidroxila de uma molécula de 
açúcar reage com o átomo de carbono 
anomérico da outra molécula de açúcar. 
 
Os mais importantes dissacarídeos são: 
 Lactose: Galactose + Glicose (ligação glicosídica β1,4); 
 Sacarose: Frutose + Glicose (ligação glicosídica α1,2); 
 Maltose: Glicose + Glicose (ligação glicosídica α1,4). 
Polissacarídeos
A maioria dos carboidratos encontrados na natureza é encontrada na forma de 
polissacarídeos, isto é, polímeros formados com a união de mais de 10 unidades 
monoméricas de monossacarídeos. Os polissacarídeos diferem entre si na identidade das 
suas unidades monossacarídicas e nos tipos de ligação que os unem, no comprimento de 
suas cadeias e no grau de ramificação. Desta forma, eles podem ser classificados em 
homopolissacarídeos e heteropolissacarídeos: 
 Homopolissacarídeos: contêm apenas um único tipo de unidade monomérica; 
 Heteropolissacarídeos: contêm dois ou mais tipos diferentes de unidades 
monoméricas. 
Os polissacarídeos de armazenamento mais importantes são o amido nas células vegetais 
e o glicogênio nas células animais. Esses dois polissacarídeos ocorrem intracelularmente 
como grandes agregados ou grânulos. As moléculas de amido e glicogênio são altamente 
hidratadas, porque elas têm muitos grupos hidroxila expostos e capazes de formar pontes 
de hidrogênio com a água. 
Amido 
 
 
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É formado por várias moléculas de glicose que podem se apresentar na forma de duas 
frações: a amilose e a amilopectina. O amido apresenta nos vegetais uma função 
energética análoga ao glicogênio para os animais. 
 Amilose → cadeia longa não ramificada (α1-4); 
 Amilopectina → cadeia longa ramificada (α1-4/ α1-6). 
 
 
 
Glicogênio 
Principal polissacarídeo de armazenamento energético das células animais. Como a 
amilopectina, o glicogênio é um polímero de subunidades de glicose unidas por meio de 
ligações α1→4, com ligações α1→6 nas ramificações, mas o glicogênio é mais 
extensamente ramificado e mais compacto que o amido. O glicogênio é especialmente 
abundante no fígado (onde constitui até 7% do peso úmido do órgão) e no músculo 
esquelético. O glicogênio é quebrado em glicose por um processo denominado 
glicogenólise, que ocorre quando a taxa de glicose no sangue está baixa. 
 
 
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OBS.: O glicogênio estocado nos músculos 
só pode ser metabolizado pelas próprias 
células musculares, uma vez que elas não 
apresentam aenzimaglicose-6-fosfatase, 
responsável por retirar o átomo de fósforo da 
glicose-6-fosfatoestocada dentro da célula. 
Como vimos anteriormente, apenas a glicose 
fosforilada pode ser mantida dentro da 
célula, sendo, desta forma, capaz de gerar 
energia. Coma ausência da enzimaglicose-6-
fosfatase, as células musculares são 
incapazes de lançar glicose para o sangue 
quando necessário. Diferentemente das 
células musculares, os hepatócitos (células 
do fígado), além de utilizar glicose para o 
seu próprio consumo energético, podem 
enviar glicose para a circulação sanguínea e, 
deste modo, para todas as outras células do 
corpo por possuírem a enzimaglicose-6-
fosfatase. Por esta razão, apenas o 
glicogênio hepático pode ser utilizado pelo 
organismo de uma maneira geral como 
reserva nutricional (inclusive pelas próprias 
células musculares).