Aula carboidratos

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Bioquímica
dos Carboidratos
Introdução
Carboidratos são polihidroxialdeídos ou
polihidroxicetonas ou substâncias que
liberam estes compostos por hidrólise.
Os Carboidratos também são conhecidos
como açucares, hidratos de carbono ou
sacarídeos;
Carboidratos
Introdução
 Biomoléculas orgânicas mais abundantes na
natureza (amido e celulose);
 Contem basicamente 3 elementos na sua
fórmula: C, H, O;
 Os animais não são capazes de sintetizar
carboidratos, necessária obtenção através da
alimentação;
 Os açucares são formados por unidades
chamadas sacarídeos.
Principais Funções
-Celulose;
- Quitina;
 Estrutural: - Ribose;
- Dextrose.
- Sacarose;
 Fonte de energia: - Glicose;
- Manose;
- Galactose ;
- Lactose;
- Maltose.
 Reserva de energia: - Glicogênio;
- Amido.
Funções dos carboidratos
na alimentação
 Principal fonte de energia para o homem, 50-
80% das calorias da dieta.
 Forma de energia mais abundante e de fácil 
digestão(4,0kcal/g)
 Poupa a queima de lipídeos e proteínas com
finalidade energética
 Atua como fibra dietética, funcionamento 
normal do intestino.
Ocorrência de Carboidratos
 Pão;
 Batatas;
 Ervilhas;
 Carne (em menor quantidade);
 Ovos e leite;
 Aveia;
 Frutas e verduras;
 Algodão (fibra de tecido);
 Linho (fibra de tecido);
 Madeira (celulose);
 Papel (celulose).
Síntese de Carboidratos
6CO2 + 6H2O
Fotossíntese
(Clorofila)
C6(H2O)6 + 6O2
Respiração Celular 
(Mitocôndria)
São sintetizados através do processo 
fotossintético que ocorre nos organismos 
clorofilados.
Classificação
Quanto:
1) a localização da carbonila;
2) ao número de carbonos;
3) ao tipo de biomoléculas;
4) ao número de monômeros;
5) em função do peso molecular.
H O
C
H C OH 
H C OH 
H
Aldeído
H
H C OH 
C= O
H C OH 
H
Cetona
Classificação dos carboidratos
quanto a localização da carbonila
Aldoses - glicose, ribose, desoxiribose, galactose, manose.
Cetose – frutose, ribose, xilulose.
A família das Aldoses
Três carbonos Quatro carbonos
D-eritrose
Cinco carbonos
D-arabinose D-xilose D-lixoseD-treose D-ribose
Seis carbonos
D-alose D-altrose D-glicose D-manose D-gulose D-idose D-galactose D-talose
A família das Cetoses
Classificação quanto ao número
de carbonos
 Trioses: gliceraldeído, dihidroxiacetona
 Tetroses: eritrose, treose
 Pentoses: ribose, desoxirribose
 Hexoses: glicose, manose, frutose
Todos são 
monossacarídeos
Simples:
glicose
sacarose
glicogênio
Conjugados:
glicoproteínas 
glicolipídios
Classificação quanto ao tipo 
de biomoléculas
Classificação quanto ao ao número
de monômeros
Monossacarídeo (n=1): glicose, frutose, galactose
Dissacarídeo (n=2): sacarose, lactose, maltose
Oligossacarídeo (2<n<10): estaquiose
Polissacarídeo (n>10): amido, glicogênio, celulose
Classificação quanto ao número
de monômeros
 Monossacarídeos: glicose, frutose e galactose;
 Dissacarídeos: sacarose = glicose + frutose
lactose = galactose + glicose
maltose = glicose + glicose
Classificação em função do 
peso molecular
Monossacarídeos: glicose, frutose,
galactose
Oligossacarídeos: sacarose, maltose,
lactose
 Polissacarídeos: amido, celulose,
glicogênio
Monossacarídeos
Principais características
 Menor e mais simples carboidrato
 Grupo funcional + cadeia de hidrocarboneto
 Anéis de 5 (furano) ou 6 carbono (pirano)
 Apresentam isomeria óptica
* Os monossacarídeos comuns na natureza 
existem na forma D.
Monossacarídeos
Estrutura química
Fórmula de Fischer
As formas D e L são imagens especulares uma da outra.
Todos os monossacarídeos
exceto a dihidroxiacetona
contêm um ou mais átomo
de carbono assimétrico
(quiral) e por isso ocorrem
formas isoméricas optica-
mente ativas L ou D.
Isômeros do Glicealdeído
ISOMERIA NOS CARBOIDRATOS:
C
C
C
H2C OH
OH
HO
H 
C 
OHH
C OH
HO
H
C
H O
HO C H
H C OH 
HO C H
HO C H
HO CH2
A ciclização leva a 
formação dos 
estereoisômeros a e b.
Em solução aquosa, os 
monossacarídeos apresentam-
se como estruturas
cíclicas, onde um grupo
hidroxila reage com o grupo 
carbonila da mesma 
molécula. C
C
O
CH2OH 
C
OHH
HO CH2
OH
OH
C 
H
H
HO C H
HO CH2
C O
H C OH
O C H
CH2 OH
O
OH
HO
HO
H
OH
OH
O
OH
HO
HO
OH
H
OH
Reação de Ciclização
Ciclização
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 Os açúcares, especialmente os de 5 e 6C (pentoses e hexoses), 
existem como moléculas cíclicas
 ciclização
 Nas aldohexoses: interação entre os carbonos C1 e C5
 Nas cetohexoses: interação entre os carbonos C2 e C5
 Carbono Anomérico: Nome dado ao átomo de carbono da 
carbonila (C=O) que perde a dupla ligação durante a ciclização.
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Ciclização
D-Glicose
Mutarrotação
α-D-glicose β-D-glicose
 o açúcar cíclico pode assumir duas 
formas diferentes:
   OH da C anomérico p/ baixo
anômeros
   OH da anomérico p/ cima
Em solução, cerca de 2/3 das moléculas existem na
forma beta e 1/3 na
forma
uma idéia
alfa.
mais
A estrutura
realística daconformacional dá
forma da molécula.
α e β Glicose
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Alguns carboidratos possuem um grupamento -OH (hidroxila) 
livre no carbono 1 de suas moléculas, enquanto outros não
AÇÚCARES REDUTORES
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Carboidratos formados pela união de dois
sacarídeos por meio de uma ligação glicosídica:
 Ligação glicosídica: formada quando um grupo OH de
açúcar reage com o átomo de carbono anomérico de
outra molécula de açúcar;
 Carbono anomérico envolvido na ligação glicosídica: não
pode mais ser oxidado por íons férrico ou cúprico (não é
mais agente redutor);
 Extremidade redutora: carbono anomérico livre;
 Ligação glicosídica: sofrem hidrólise na presença de ácido
ou base.
DISSACARÍDEOS
Formação de um dissacarídeo
Dissacarídeo Dois monossacarídeos 
Hemiacetal + álcool  ligação glicosídica 
Condensação produz uma molécula de H2O 
Hidrólise consome uma molécula de H2O
hidrólise
H2O
condensação
H2O
Sacarose
-D-frutofuranosil--D-glicopiranosideo
Fru(2na1)Glc = Glc(a1n2Fru
Alguns dissacarídeos comuns
Em que diferem os dissacarídeos
Tipo de monossacarídeoGlc, Fru, Gal, Man...
Configuração anomérica dos monossacarídeos  ou 
Carbonos envolvidos na reação(14), (12), (11)
A sacarose é
dissacarídeo
das plantas
A lactose está 
presente no leite
A trealose está presente na
hemolinfa dos insetos
Lactose
-D-galactopiranosil-(14)--D-glicopiranose
Gal(14)Glc
Trealose
-D-glicopiranosil--D-glicopiranosideo
Glc(1n1Glc
 Polímeros com 3 -10 unidades de monossacarídeos 
unidos dos por ligações glicosídicas;
 Polimerização de n monossacarídeos é liberado n-1 
moléculas de água (condensação);
 As enzimas digestivas humanas não digerem a
maioria dos oligossacarídeos.
Oligossacarídeo
Conceito
 TRISSACARÍDEOS: também podem ser encontrados livres na 
natureza. Exemplo: rafinose encontrada na casca de sementes de 
algodão, é formada pela ligação glicosídica entre frutose, galactose 
e glicose.
 TETRASSACARÍDEOS: exemplo: estaquiose é distribuída no 
reino vegetal, principalmente nas leguminosas (feijão, ervilha e 
soja). É formada por 1 frutose, 1 glicose e 2 galactoses.
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 Apresentam de 10-10.000 unidades de 
monossacarídeos.
 Diferem uns dos outros: número de unidades, tipo de
ligação e no grau de ramificações.
 Ao contrário da glicose, os
polissacarídeos dela derivados
não possuem sabor doce, nem
são solúveis em água.
 Armazenamento estável de
energia.
Polissacarídeos
Polissacarídeos
Lineares
(não ramificados)
Ramificados
Homo polissacarídeo 
(apenas um tipo de 
unidade monomérica)
Hetero 
polissacarídeo 
(mais de um tipo de
unidade monomérica)
Quanto a presença de ramificaçõesQuanto a variedade 
das unidades
monoméricas
São vários monossacarídeos unidos entre si por ligações glicosídicas
Classificação:
POLISSACARÍDEO FUNÇÃO E FONTE
Glicogênio Açúcar de reserva energética de animais e 
fungos
Amido Açúcarde reserva energética de vegetais e 
algas
Celulose Função estrutural. Compõe a parede 
celular das células vegetais e algas
Quitina Função estrutural. Compõe a parede 
celular de fungos e exoesqueleto de 
artrópodes
Ácido hialurônico Função estrutural. Cimento celular em
células animais
Polissacarídeos
Polissacarídeos
 Peptidoglicanas
- parede celular bacteriana
 Glicosaminoglicanas
- matriz extracelular
- líquido sinovial
- humor vítreo
Quitina
1 1
HOCH2
O
OH
HOCH2
H
OH
O
CH3
N
O C
O 4
CH3
HN
O C
Peptídeoglicanos
Staphylococcus
aureus
Local de clivagem
da lisozima
L-Ala
D-Glu 
L-Lys 
D-Ala
Pentapeptídeo de Gly 
(ligação cruzada)
Extremidade 
redutora
(b14)
N acetilmurâmico
ácido (Mur2Ac)
N-acetilglicosamina
(GlcNAc)
Parede celular de bactérias
Exemplo ao lado gram+
3 unidades estruturais:
1. Cadeias NAM-NAG
2. Tetrapeptídeos
3. Pontes de pentaglicina
(Gram- não tem pentaglicina)
Podem ser destruídos pela enzima 
lisozima (lágrima, saliva)
Bacteriófagos também expressam 
lisozima
Tem síntese inibida por penicilina
 Fonte de reserva energética dos vegetais
 Polímero de glicose (+ de 1400 moléculas de glicose).
 Formado: amilose e amilopectina, em proporção que varia 
com a espécie e grau de maturação (banana, milho);
 Constitui de 50% a 65% do peso das sementes de cereais 
secos, e até 80% da substância seca dos tubérculos.
Amido
Polissacarídeos
Estrutura 
química do 
amido
Polissacarídeos
Glicogênio
 Ocorre somente em animais e fungos
 Formado por + 30.000 moléculas glicose
 Armazenado no fígado e músculo
 Ligações do tipo -D-1,4 e -D-1,6
 Mais ramificado que o amido
 Hidrolisado a glicose, fonte imediata de energia (jejum, sono, 
trabalho) Fontes: fígado, leite fresco (5%)
Celulose
 Substância orgânica abundante nos vegetais;
 Formada por 4.000 moléculas de glicose, unidas por 
ligações β-glicosídicas do tipo 1-4
 Não digerida, fibras dietéticas
 Parede celular de vegetais superiores: celulose + lignina
 Estabilizada por pontes de hidrogênio, insolúvel em água
Polissacarídeos
Polissacarídeos
Heparina
 Mucopolissacarídeo inibidor da coagulação sanguínea 
prevenindo contra a formação de trombos.
 Armazenada pelos mastócitos e basófilos
 Formados de unidades repetitivas de dissacarídeo:
Polissacarídeos
Ácido Hialurônico
 Ocorre na substância gelatinosa dos espaços intercelulares, tem a 
função estrutural (coesão entre as células) e proteção contra 
microorganismos.
 É destruida pela hialuronidase, enzima secretada por algumas
bactérias patogênicas para facilitar a invasão.
 Formados de unidades repetitivas de dissacarídeo:
Ácido glicurônico + N-ace3t9ilglicosamida
Polissacarídeos
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Agarose: D-Gal 3,6-anidro-L-Gal2S
Agarose
 Presente nas paredes celulares de algas do mar
 Copolímero de: D-Gal 3,6-anidro-L-Gal2S
 Usado na industria de alimentos como espessante
 (não digerível em humanos, diet!!!)
 Forma géis
 Utilizado no laboratório Para separar moléculas de DNA
(1 4)
Lipopolissacarídeo bacteriano (LPS)
Lipidio A
Estrutura comumum a maioria das 
bactérias
Estrutura comum a
muitas bactérias
Cadeia específica
Váriavel entre diferentes bactérias, é um dos 
principais determinantes do sorotipo (reatividade 
imunológica) da bactéria
Porção central
Kdo -- ác. 3-desoxi-D-manno-octulosonic 
Hep -- é L-D-glicero manoheptose
AbeOAc (abequose) -- 3,6 dideoxyhexose acetilada
Seis ácidos graxos
Alvos primários dos
anticorpos produzidos pela 
resposta imune
Sistema imune tem receptor 
de LPS – resposta imune inata
Extremamente pró-
inflamatórios
Local da
inflamação
Fluxo 
do 
sangue
Rolamento
Adesão
Passagem
Linfócito T
Célula do 
endotélio
Integrina
Selectina P
Glicoproteína
ligante de
integrina
Glicoproteína 
ligante de 
selectina
Glicídios de superfície na inflamação
(Diapedese)
Diapedese é a passagem de linfócitos da
circulação para o tecido conjuntivo frouxo
subjacente ao endotélio
A inflamação faz com que o endotélio
expresse mais integrinas e selectinas
A ligação de integrinas e selectinas a 
glicoproteínas de superfície do linfócito faz 
com este role sobre o endotélio
O passo seguinte é atravessar o endotélio 
alcançando o tecido conjuntivo
Selectinas
são uma família de lectinas membrana plasmática que 
mediam o reconhecimento e adesão celular- em uma 
ampla variedade de processos.
Como os açúcares se ligam às
proteínas
O- ligado N-ligado
Os açúcares se ligam 
covalentemente às cadeias 
laterais de aminoácido
Ligação a serina ou treonina 
(OH)  O- ligados
Ligação à asparagina
(C=O.NH2; amida)  N-ligados
Resumo de polissacarídeos e glicoconjugados
Polissacarídeos
Reserva energética
Estruturais
Homopolissacarídos
Heteropolissacarídos
Parede 
vegetal
Parede 
bacteriana
Parede de
algas
Exoesqueletos
Glicogênio Amido
Quitina
Matriz extracelular
Glicosaminoglicanos (GAGs)
Proteoglicanos
Glicoproteínas
Celulose
Peptídeoglicano
Agarose
Membrana
bacterianaLipopolissacarídeo
Copolimeros