Resumo - Carboidratos

Prévia do material em texto

Resumo - Carboidratos
➔ Características:
❖ Outros nomes → açúcares, glicídios, sacarídeos, hidratos de carbono;
❖ Composto Orgânico;
❖ É mantida como a única fonte de energia no estado de “não fome” (jejum).
➔ Funções:
❖ Energética → A glicose na respiração celular, fermentação como fonte de ATP¹;
❖ Estrutural → Compõe a parede celular e o exoesqueleto dos artrópodes (insetos);
❖ Composição de outras moléculas → nucleotídeos, glicoproteínas, glicolipídios.
❖ Glicocálix → Estrutura na membrana da célula animal que faz reconhecimento
celular, adesão celular, proteção, hidratação.
➔ Definição química e estrutural:
❖ C, H, O, N*, P*, S*. * → CHO estão presentes nos carboidratos, mas ALGUNS
DELES podem conter NPS;
❖ São polihidroxialdeídos, conhecidos como aldoses (várias hidroxilas¹ e uma carbonila
aldeídica¹) ou polihidroxicetonas, conhecidas como cetoses (várias hidroxilas e uma
carbonila cetônica¹), ou substâncias que geram esses compostos quando hidrolisadas¹.
➔ Classificação:
De acordo com o número de unidades monoméricas¹, podem ser classificados em:
❖ Monossacarídeos → possuem a fórmula básica (CH2O)n, onde n varia de 3 a 7;
❖ Oligossacarídeos → são polímeros¹ com 2 a 10 monossacarídeos;
❖ Polissacarídeos → são polímeros com muitos monossacarídeos.
❏Monossacarídeos:
➔ Características:
❖ Uma molécula de carboidrato (açúcar simples);
❖ Sua fórmula molecular geral é , onde x = 3 ou mais.(𝐶𝐻
2
𝑂)
𝑥
Simplificando, a fórmula geral pode ser ;𝐶
𝑛
𝐻
2𝑛
𝑂
𝑛
❖ São classificados em função do grupo funcional como cetoses e aldoses;
❖ Podem sofrer hidrólise¹;
❖ Tem de 3 a 7 moléculas de carbono;
➔ Classificação:
De acordo com seu número de carbonos, podem ser classificados em:
❖ Trioses → 3 carbonos, ; mais comuns: gliceraldeído e𝐶
3
𝐻
6
𝑂
3
dihidroxiacetona;
❖ Tetroses → 4 carbonos, ; mais comum: eritrose;𝐶
4
𝐻
8
𝑂
4
❖ Pentoses → 5 carbonos, ; mais comuns: ribose (RNA) e desoxirribose𝐶
5
𝐻
10
𝑂
5
(DNA);
❖ Hexoses → 6 carbonos, ; mais comuns: glicose, frutose e galactose;𝐶
6
𝐻
12
𝑂
6
❖ Heptoses → 7 carbonos, ; mais comum: sedoheptulose;𝐶
7
𝐻
14
𝑂
7
➔ Isomeria óptica:
❖ Em uma projeção na qual a carbonila se encontra no topo, se a hidroxila do
carbono de referência estiver à direita, é o isômero D (dextrogiro), quando à
esquerda, é o isômero L (levogiro).
❖ A maioria dos açúcares podem ser isômeros ópticos;
❖ No metabolismo humano, a maioria dos açúcares são na forma D;
❖ Possuem estereoisomeria¹: (n = número de C quirais¹ ou assimétricos);2𝑛
❖ Todos os monossacarídeos (exceto as cetotrioses), contêm um ou mais
carbonos quirais e, portanto, ocorrem formas isoméricas opticamente ativas, os
enantiômeros;
❖ Epímeros: São dois diastereoisômeros que diferem em apenas um carbono
quiral, somente na configuração de UM átomo de carbono específico;
➔ Outras observações:
❖ Os açúcares piranose (glicose, galactose) contém um anel (cadeia fechada)
com seis átomos de carbono, enquanto os açúcares furanose (ribose, frutose e
desoxirribose) contém um anel com cinco átomos de carbono.
❖ Os açúcares redutores são formas de cadeia aberta de cinco e seis açúcares de
carbono que expõem o grupo carbonila a reagir com os agentes redutores.
Existem os açúcares redutores e os não redutores.
➔ Ciclização da Glicose:
❖ Formação de 2 isômeros: α- glicose e β-glicose;
❖ Os monossacarídeos que possuem 4 ou mais átomos de carbono formam uma
cadeia cíclica, predominante em solução aquosa. Essa ciclização ocorre com
um aldeído reagindo com um álcool formando um hemiacetal;
❖ O aldeído está no carbono 1, com o aldeído presente na extremidade. Vai
acontecer uma reação entre o carbono 1 e o carbono 5 da molécula (o mais
distante), que possui uma função orgânica álcool. A ligação dupla da carbonila
é quebrada e o oxigênio ficou com um elétron desemparelhado. Portanto, o
hidrogênio da hidroxila vai se ligar no oxigênio. O carbono ficou com um
elétron desemparelhado, que vai se ligar no carbono da carbonila, formando o
hemiacetal. O carbono que não era quiral (porque tinha uma dupla ligação) se
tornou quiral;
❖ Dependendo de onde ocorrer a reação, podendo ser nas costas ou na frente do
carbono, muda a posição da hidroxila. Se a hidroxila estiver abaixo do carbono
1, há uma configuração alfa (α- glicose). Se a hidroxila estiver abaixo do
carbono 1, há uma configuração beta (β-glicose);
❖ O organismo humano possui uma enzima que é capaz de digerir a α- glicose,
já a β-glicose está na parede celular de vegetais (celulose) e o organismo
humano não é capaz de digerir.
➔ Ciclização da Frutose:
❖ Quando tem-se a carbonila no meio da cadeia, têm a função cetona;
❖ Os monossacarídeos que possuem 4 ou mais átomos de carbono formam uma
cadeia cíclica, predominante em solução aquosa. Essa ciclização ocorre com
uma cetona, reagindo com um álcool, formando um hemicetal. Como há uma
dupla ligação, o carbono não é quiral, mas após a reação passou a ser quiral;
❖ A ligação dupla da carbonila é quebrada e o hidrogênio do álcool vai sair da
hidroxila e se ligar ao oxigênio da carbonila, que ficou desemparelhado,
formando uma nova hidroxila. O carbono está fazendo três ligações, então
também está desemparelhado. O oxigênio do álcool vai se ligar ao carbono;
❖ A reação ocorreu entre o carbono 2 e o carbono 5. Dependendo da onde
ocorrer a ligação, pode gerar duas configurações diferentes. Se a hidroxila
estiver abaixo do carbono 2, seria uma configuração alfa (α- frutose), se ficar
acima do carbono 2, é uma configuração beta (β-frutose).
❏Oligossacarídeos:
➔ Características:
❖ Pequeno número de moléculas de monossacarídeos unidas por ligações
glicosídicas;
❖ Dissacarídeos: mais comuns.
➔ Classificação:
❖ Dissacarídeos: 2 monossacarídeos;
❖ Trissacarídeos: 3 monossacarídeos;
❖ Tetrassacarídeos: 4 monossacarídeos;
❖ [...].
➢ DISSACARÍDEOS:
● Ligação Glicosídica:
❖ Reação entre hidroxilas de monossacarídeos para formar os
oligossacarídeos;
❖ A ligação ocorre entre dois monossacarídeos, por ex: duas moléculas
de glicose;
❖ Quando um aldeído reage com um álcool, forma um hemiacetal,
criando um novo centro quiral no carbono da carbonila. A substituição
de uma segunda molécula de álcool produz um acetal. Quando o
segundo álcool é parte de outra molécula de açúcar, a ligação
produzida é uma ligação glicosídica. Um dissacarídeo é formado a
partir de dois monossacarídeos, unidos covalentemente por uma
ligação glicosídica, quando um álcool de uma molécula se condensa
com o hemiacetal da outra molécula, com a eliminação de H2O;
❖ Principais dissacarídeos→ Maltose: Duas moléculas de glicose unidas
por uma ligação glicosídica; Sacarose - Formada por uma molécula de
glicose e uma de frutose; Lactose - Formada por uma molécula de
glicose e uma de galactose.
❏Polissacarídeos (glicanos):
➔ Características:
❖ São cadeias longas de açúcares, constituídas por centenas ou milhares de
monossacarídeos (geralmente por glicose);
❖ Formam cadeias lineares¹ ou ramificadas¹;
❖ Dentre os principais estão: celulose, amido, glicogênio e quitina.
➢ AMIDO (reserva energética):
● União de glicose (aproximadamente 1.400 moléculas);
● Reserva energética em plantas e algas
● Têm dois componentes principais: amilose (ligações alfa
(1,4)) e amilopectina (ligações alfa(1,4) e ramificações
alfa(1,6));
● Ramificações a cada 24-30 unidades de glicose.
➢ GLICOGÊNIO (reserva energética):
● União de glicose (aproximadamente 30.000 moléculas);
● Reserva energética em animais e fungos;
● Armazenamento no fígado e nos músculos;
● Ligações alfa (1,4) e ramificações alfa(1,6) a cada 8 a 12
glicoses;
● Em estado alimentado, toda glicose consumida vai sendo armazenada
no fígado, formando o glicogênio;
● Em estado de jejum, a enzima glicogênio fosforilase quebra as
moléculas de glicogênio e utiliza a glicose liberada para fornecer
energia ao corpo;
➢ CELULOSE (estrutural):
● União de glicoses (aproximadamente 1.000 moléculas);
● Altamentelinear;
● Açúcar mais abundante da Terra;
● Ligações β(1→4);
● Compõe a parede celular das plantas;
● O corpo humano não quebra as moléculas (por isso a casca do milho
não é digerida no organismo).
➢ QUITINA (estrutural):
● Compõe o exoesqueleto dos artrópodes (camarão, insetos…);
● Compõe a parede celular de fungos;
● Ligações β(1→4);
● A única diferença em comparação a celulose é a substituição de uma
hidroxila do C2 por um grupo amina acetilado;
● Cadeia estendida como a celulose.
Glossário
★ ATP: ATP é uma sigla usada para indicar a molécula de adenosina trifosfato, a qual
constitui a principal forma de energia química, visto que ao sofrer hidrólise ela libera
grande quantidade de energia livre.
★ Hidroxila: A hidroxila (ou oxidrila) é uma molécula de água com déficit de um
átomo de hidrogênio, representada por OH. Faz parte do grupo carboxila, e representa
álcool ou fenol.
★ Carbonila: Carbonila é um grupo funcional constituído de um átomo de carbono e
um de oxigênio, ligados por ligação dupla (C=O). Ela compõe os aldeídos, cetonas,
ácidos carboxílicos, ésteres, haletos ácidos e amidas.
★ Aldoses: São moléculas com aldeídos. Os aldeídos são compostos que apresentam o
grupamento carbonila (C=O) na extremidade da cadeia, ou seja, o carbono da
carbonila é primário.
★ Açúcar redutor: Os açúcares redutores contém aldeídos (CH=O) em suas moléculas,
ou seja, são aldoses. Dentre os açúcares redutores encontram-se monossacarídeos
(como glicose e frutose) e alguns dissacarídeos (como maltose e lactose).
★ Cetoses: São moléculas com cetonas. Cetonas são compostas por carbono numa
ligação dupla com oxigênio no meio da cadeia (diferente dos aldeídos), o que recebe o
nome de carbonila.
★ Substâncias hidrolisadas: São substâncias que sofrem hidrólise. Na hidrólise, uma
molécula é quebrada em moléculas menores na presença de água, tendo água como
reagente.
★ Unidades monoméricas: Um monômero é uma molécula que forma a unidade básica
dos polímeros, que são os blocos de construção das proteínas. Os monômeros se
ligam a outros monômeros para formar polímeros através de um processo conhecido
como polimerização.
★ Polímeros: Macromoléculas formadas a partir dos monômeros.
★ Carbono quiral: Carbono ligado a 4 radicais diferentes.
★ Isômeros: São compostos que apresentam a mesma fórmula molecular mas
apresentam diferenças na estrutura.
Ex:
★ 𝐶𝐻
3
− 𝐶𝐻
2
− 𝑂𝐻 𝐶𝐻
3
− 𝑂 − 𝐶𝐻
3
𝐶
2
𝐻
6
𝑂 𝐶
2
𝐻
6
𝑂
→ Isomeria constitucional (plana): Elementos ligados de forma diferente. Dividida em:
função, cadeia, posição, metameria e tautomeria;
→ Isomeria espacial (estereoisomeria): Os átomos estão ligados da mesma forma, mas a sua
orientação no espaço é diferente. Quando há dois isômeros com essa característica são
chamados de estereoisômeros. Dividida em isomeria geométrica ou óptica. A geométrica
acontece em compostos que apresentam duplas ligações e em compostos cíclicos. A óptica é
caracterizada por moléculas que apresentam assimetria, normalmente identificadas pelo
carbono quiral.
→ Os estereoisômeros se dividem em enantiômeros e
diastereoisômeros. Enantiômeros são as imagens (como se dobrasse
um papel no meio e uma vai exatamente no lugar da outra) não
sobreponíveis entre si. Diastereoisômeros são estereoisômeros cujas
moléculas não são imagens entre si
★ Cadeias Lineares ou Ramificadas: Fazem parte de uma cadeia aberta de 4 carbonos,
que possui pontas. Linear é aquela que não tem nenhum carbono “pendurado”, ou
seja, nenhuma ramificação. A ramificada já tem. A presença de ligações duplas ou
triplas não altera a classificação.
Linear Ramificada
Caso Clínico - Carboidratos
A glicose é o principal
combustível para o cérebro. Quando a quantidade de glicose que chega até o cérebro é
muito baixa, as consequências podem ser desastrosas: letargia, coma, dano cerebral
permanente e morte. Com a evolução, os animais desenvolveram mecanismos hormonais
complexos para garantir que a concentração de glicose no sangue permaneça alta o
suficiente (aproximadamente 5 mM) para satisfazer as necessidades cerebrais, mas não
alta demais, já que níveis elevados de glicose no sangue também podem ter
consequências fisiológicas sérias. Os indivíduos com diabetes melito dependente de
insulina não produzem insulina suficiente, o hormônio que normalmente atua para a
redução da concentração de glicose no sangue, e, se o diabetes não for tratado, os níveis
de glicose sanguínea nesses indivíduos podem elevar-se, ficando algumas vezes maiores
do que o normal.
Acredita-se que esses altos níveis de glicose sejam pelo menos uma das causas
das sérias consequências de longo prazo no diabetes não tratado – insuficiência renal,
doenças cardiovasculares, cegueira e cicatrização debilitada –, de modo que um dos
objetivos da terapia é prover exatamente a quantidade de insulina suficiente (por injeção)
para manter os níveis de glicose próximos do normal. Para manter o balanço correto
entre exercício, dieta e insulina para cada indivíduo, a concentração de glicose sanguínea
deve ser dosada algumas vezes ao dia, e a quantidade de insulina injetada deve ser
ajustada de modo apropriado.
De acordo com as características químicas da glicose, proponha uma
metodologia para determinar as concentrações de glicose no sangue e na urina que
possa ser utilizado como teste diagnóstico para posteriormente fazer a dosagem
correta da quantidade de insulina aplicada no paciente.
Uma metodologia simples que pode ser utilizada para determinar as
concentrações de glicose no sangue e na urina é o teste de Fehling, que foi utilizado por
muitos anos como o teste diagnóstico padrão. Essa reação é uma experiência da química
analítica a qual tem o objetivo de determinar os açúcares redutores (AR) presentes em
uma determinada amostra.
Dentre os açúcares redutores encontram-se monossacarídeos (como glicose e
frutose) e alguns dissacarídeos (como maltose e lactose), em suma, classificados como
carboidratos. Uma característica importante dos açúcares redutores é que essas
substâncias contém aldeídos (CH=O) em suas moléculas, o que faz com que haja a
reação com o reagente e seja identificada a presença de AR na amostra.
O reagente de Fehling é preparado dissolvendo-se sal de cobre -de(𝐶𝑢2+)
coloração azul escuro- em uma solução alcalinizada de tartarato de sódio, também
chamado de sal de Rochelle ( que irá formar uma solução de hidróxido de𝑁𝑎
2
𝐶
4
𝐻
4
𝑂
6
)
cobre (Cu(OH em um meio fortemente básico (NaOH), e esse complexo (hidróxido))
2
)
irá reagir a substâncias contendo aldeídos em suas moléculas. Na presença de aldeídos,
sofre uma reação de oxirredução com a redução do para que irá precipitar na𝐶𝑢
2+
𝐶𝑢+
forma de óxido cuproso que é um composto químico de cor avermelhada.(𝐶𝑢
2
𝑂)
Portanto, se essa reação ocorrer e a amostra ficar da cor alaranjada ou
avermelhada, significa que a amostra possui uma substância que têm grupos aldeídos em
sua composição, um açúcar redutor. O aldeído existente na glicose provém de um grupo
hemiacetal que compõe a molécula, que consiste na reação entre um álcool (C-OH) e um
grupo carbonila (C=O).
Essa reação pode ser utilizada em análises clínicas que procuram detectar a
presença de glicose na urina ou no sangue, o que revela forte indício de diabetes.
Além disso, ainda existe outra metodologia que permite o diagnóstico mais
completo e pode ser utilizada para determinar as concentrações de glicose no sangue e na
urina é o exame da hemoglobina glicada. Esse exame é um valor percentual que ajuda
tanto no diagnóstico quanto no manejo do diabetes, pois traduz o valor médio de
glicemia nos últimos 3 meses.
A hemoglobina é uma proteína que está presente dentro das células vermelhas do
sangue (hemácias), e têm a função de transportar oxigênio dos pulmões para os tecidos.
A hemácia é uma célula que dura de 90 a 120 dias em circulação, é nesse período que a
hemoglobina fica exposta a glicose.
Através de um processochamado glicação ocorre uma ligação permanente e não
enzimática entre a glicose e a hemoglobina, e assim se consegue mensurar a quantidade
ou concentração dessa hemoglobina ligada à glicose, chamada de hemoglobina glicada
(HbA). A velocidade com a qual ocorre esse processo pode determinar a concentração de
glicose no sangue. Esse teste consegue dar a média da glicemia do paciente nos 3 meses
anteriores.
Para o diagnóstico do diabetes, o valor da hemoglobina glicada deve ser de a
partir de 6,5% em conjunto com um segundo exame para confirmação ou a constatação
de sintomas característicos de diabetes, de acordo com a situação clínica do paciente.