Carboidratos: Fonte de Energia e Componente Estrutural

Prévia do material em texto

CARBOIDRATOS 
➢ Molécula mais abundante no planeta. 
➢ Fornecem uma significante fração de energia na 
dieta da maioria dos organismos. 
➢ Base da nutrição animal. 
➢ Os animais não são capazes de sintetizar 
carboidratos a partir de substratos simples não 
energéticos, precisando obtê-los por meio da 
alimentação, produzindo CO2 (excretado para a 
atmosfera), água e energia (utilizados nas reações 
intracelulares). 
➢ Os vegetais são autossuficientes na produção de 
carboidratos. Já os animais precisam alimentar-se 
de células vegetais (ou de animais herbívoros) para 
obter glicose e O2, para produzir energia para suas 
reações metabólicas. 
 
➢ Importante fonte de energia para as células. 
➢ “Seres verdes” capturam a energia da luz solar. Os 
outros seres que dependem direta ou 
indiretamente dos “seres verdes”. 
➢ Atua como estoque de energia. 
➢ São os principais produtores de energia sob a 
forma de ATP, cujas ligações ricas em energia são 
quebradas sempre que as células precisam de 
energia para as reações bioquímicas. 
➢ A função energética é a principal função dos 
carboidratos, com todos os seres vivos (exceção 
dos vírus) possuindo metabolismo adaptado ao 
consumo de glicose como substrato energético. 
➢ Algumas bactérias consomem dissacarídeos 
(ex=lactose) na ausência de glicose, porem a 
maioria dos seres vivos a utiliza como principal 
fonte energética. 
➢ Componente estrutural dos organismos. 
➢ A parede celular dos vegetais é constituída por um 
carboidrato polimerizado – a celulose. 
➢ A carapaça dos insetos conte quitina, um polímero 
que da resistência extrema ao exoesqueleto, 
➢ As células animais possuem uma série de 
carboidratos circundando a membrana plasmática 
que dão especificidade celular, estimulando a 
permanência agregada das células de um tecido – o 
glicocálix. 
➢ Nos vegetais a reserva energética é o amido, 
polímero de glicose. Nos animais, há o glicogênio, 
também polímero de glicose, porem com uma 
estrutura mais compacta e ramificada. 
➢ Componentes de membrana mediando 
comunicação intercelular. 
➢ Podem ser antígenos de superfície celular. 
➢ Associados com proteínas e lipídeos. 
➢ Parte do DNA, RNA e coenzimas 
➢ Formam uma cadeia linear de átomos de carbono 
ligados entre si. 
➢ Possuem grupamentos hidroxila ligados nesses 
carbonos. 
 
➢ Carboidratos = oses = açúcar. 
 
➢ Aldose e Cetose. 
➢ Glicose = 6C = aldoehexose. 
➢ Frutose = 7C = cetohexose. 
➢ Carboidratos são sintetizados através da 
fotossíntese. 
➢ CO2 são fixados na forma de glicose através da 
utilização da energia da luz solar. Assim, junta os 6 
carbonos em uma molécula só, a energia é 
convertida em forma molecular, contida na 
molécula, tornando-a energética. Na quebra da 
glicose, libera energia, essa energia é utilizada 
pelos seres vivos. 
➢ A molécula de carboidrato fornece também 
reconhecimento celular, tem papel estrutural, a 
celulose permite a estrutura dos vegetais. 
 
As duas células estão se “reconhecendo” por 
receptores de ambas as células que estão se 
ligando. Esse reconhecimento está sendo mediado 
por moléculas de carboidrato. Isso também 
acontece com hormônios, vírus... 
➢ A presença desses açucares são muito importantes 
por causa da sua diversidade e especificidade. 
 
 
➢ Nos animais é estocada em forma de energia para 
ser utilizada mais tarde, formando o glicogênio, os 
grânulos de glicogênio (pontinhos pretos). 
➢ Nos vegetais é estocada nos grânulos de amido. 
 
CARACTERÍSTICAS 
 
➢ Cadeia carbonada não ramificada. 
➢ Ligações C-C simples. 
➢ 1 carbono ligado ao oxigênio através de dupla 
ligação (grupo carbonila). 
➢ Na extremidade: aldeído. 
➢ Na outra posição: cetona. 
➢ Quimicamente são poliidroxialdeídos ou 
poliidroxicetonas, ou substâncias que, hidrolisadas 
originam esses compostos. 
➢ Fórmula geral → (CH2O)n ex: glicose C6H12O6 
➢ Alguns carboidratos, entretanto, possuem em sua 
estrutura nitrogênio, fósforo ou enxofre não se 
adequando, portanto, a fórmula geral. 
ESTRUTURA 
 
➢ Monossacarídeos: unidade funcional dos 
carboidratos. Unidade funcional. Uma molécula. 
 
➢ Dissacarídeos: duas unidades. (A ligação entre eles 
é chamada de ligação glicosídica. 
 
➢ Polissacarídeos: mais de duas unidades de 
monossacarídeos. 
 
MONOSSACARÍDEOS 
 
➢ Aldeídos ou cetonas com um ou mais grupos de 
hidroxila na molécula. 
➢ Um dos carbonos é unido por dupla ligação a um 
oxigênio para formar a carbonila. 
➢ Numero de carbonos (3 a 9) = trioses, tetroses, 
pentoses, hexoses, heptoses. 
➢ Nas aldoses, a glicose e a galactose são muito 
importantes. 
➢ O carbono quiral é importante pois ao mudar a 
posição da OH e do H, gera a possibilidade de dois 
isômeros. 
➢ Para saber se é uma D-glucose ou L-glucose, se 
olha para o carbono mais distante “o último” e no 
lado que estiver é hidroxila da o nome D ou L. 
 
➢ Frutose + glicose = sacarose, importante para os 
vegetais. 
➢ Assimetria – centro quiral. 
➢ 2^n = número de isômeros. 
 
 
PIRANOSES E FURANOSES 
➢ Monossacarídeos de 5 ou mais carbonos estão na 
forma cíclica – furanoses (5C) e piranoses (6C). 
➢ A ciclização faz com que o carbono do grupo da 
carbonila fique assimétrico: assim, dependendo da 
posição hidroxila ele pode ser alpha ou beta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALPHA E BETA GLICOSE 
 
➢ Primeira: linear. 
➢ Em solução aquosa, a D-glucose (primeira) não fica 
sempre dessa forma, a molécula se dobra 
(segunda), e a hidroxila acaba tendo um par de 
elétrons e acaba atacando o carbono de maneira 
nucleofiilica. 
➢ Na hora que o ataque acontece, eu tenho uma 
ligação covalente entre o Oxigênio e o carbono 1, e 
essa dupla ligação se desfaz virando uma ligação 
em uma hidroxila. 
➢ Depende o lado que acontece, a hidroxila fica 
posicionada para baixo ou para cima. Assim, o 
carbono virou alpha ou beta. 
➢ OH para baixo → alpha. 
➢ OH para cima → beta. 
➢ O açúcar fica abrindo e fechando. 
 
DISSACARÍDEOS 
➢ São dois monossacarídeos ligados por uma ligação 
O-glicosídica: grupo hidroxil de 1 açúcar reage com 
o carbono anomérico de outro açúcar (formação de 
acetal). 
➢ 2 a 10 monossacarídeos conectados por meio de 
ligações glicosídicas. 
➢ Um grupo de hidroxila de açúcar reage com o 
carbono anomérico de outra molécula de açúcar. 
 
O 3 sempre ficará fechado, o 4 se estiver livre 
continuará abrindo e fechando. Açúcar redutor. 
 
Uma grande quantidade de uma molécula redutora 
no sangue faz com que ela tenha uma maior 
possibilidade de modificar outras moléculas. Nos 
diabéticos, muita glicose no sangue. 
 
 
POLISSACARÍDEOS 
➢ Polímeros de cadeiras com 10 ou mais 
monossacarídeos de estrutura linear ou 
ramificados. 
➢ Diferem na identidade dos monossacarídeos, 
comprimento da cadeia, grau de ramificação e tipo 
de ligação. 
➢ Podem ser homo ou heteropolissacarídeos. 
 
 
➢ Amido: polissacarídeo composto por resíduos de 
glicose. 
Funciona como substância de reserva para muitas 
planas e o grânulo de amido é uma mistura de dois 
polissacarídeos: amilose e amilopectina
 
➢ Amilose: macromolécula constituída de 50 a 5000 
resíduos de glicose, ligadas por pontes glicosídicas 
α-1,4, que conferem à molécula uma estrutura 
helicoidal. 
 
 
➢ Amilopectina: macromolécula menos 
hidrossolúvel que a amilose, constituída por mais 
de 10^6 resíduos de α- 1-4. Ocorrendo também 
ligações α-1-6 (a cada 24 a 30 resíduos). A 
amilopectina constitui, aproximadamente, 80% 
dos polissacarídeos existentes no grão do amigo. 
 
 
➢ Glicogênio: polissacarídeo de armazenamento de 
glicose nos animais. 
Com ligações α-1,4 e 1,6.; 
Mais ramificado (ramificação a cada 8 a 12 resíduos 
de glicose) e compacto que o amido. 
O seu destino é converter-se em glicose à medida 
que o organismo necessita. 
 
 
➢ Celulose: substância fibrosa. 
Cadeia longa de beta-glicose(ligações beta-1,4) 
É o principal componente da estrutura das plantas 
(parede celular). 
Não é digerível pelos animais. 
Os cupins e o gado podem digerir a celulose da 
madeira e da grama porque há bactérias em seus 
tratos digestivos que produzem a enzima a enzima 
celulase, que hidrolisa a ligação beta-glicosídica na 
celulose. 
 
 
➢ Quitina: semelhante a célula em estrutura e função. 
Cadeia longa de “N-acetil-beta-D-glicosamina” 
(ligações beta-1,4). 
É o principal componente estrutural do 
exoesqueleto dos invertebrados → crustáceos 
(camarões e lagostas) e insetos. 
Também ocorre em paredes celulares de algas, 
fungos e leveduras. 
 
➢ Fibras: “fibra alimentar” é uma fração complexa 
composta por um conjunto de componentes 
presentes nos alimentos vegetais, representados 
pela soma de lignina e polissacarídeos (celulose, 
hemicelulose, pectina, mucilagem e goma), sendo 
estes classificados segundo a sua solubilidade em 
água, como solúveis ou insolúveis. A fibra se 
constitui basicamente de componentes da parede 
celular resistentes às enzimas secretadas pelos 
animas. 
Hemiceluloses: são polissacarídeos complexos 
encontrados nas paredes das células vegetais, em 
estreita associação com celulose e lignina. São 
moléculas menores que a celulose, constituídas 
principalmente por unidades de xilose, arabinoses, 
galactose, manose e ramnose. 
Lignina: um polímero rígido derivado dos 
aminoácidos fenilalanina e tirosina. 
Pectinas: são ácidos pectíneos (cadeias de ácidos 
D-galacturônicos) solúveis em água e que formam 
soluções coloidais. 
Gomas: são polissacarídeos exsudados pelas 
plantas com a finalidade de cobrir ferimentos 
existentes em frutos e troncos de árvore evitando o 
ataque de microrganismos. 
➢ Bioetanol: derivado da cana de açúcar espremida, o 
caldo contém a sacarose que é fermentada em 
etanol. O que sobra, o bagaço, contém a celulose. 
Se conseguir transformar celulose em glicose livre 
há um rendimento muito maior. Os animais que 
conseguem fazer isso são os cupins, fungos e 
ruminantes. 
➢ Pectína: é um polissacarídeo presente nas paredes 
celulares das plantas que produzem sementes. 
Funcionam em combinação de celulose e 
hemicelulose para material de cimentação celular. 
Fica localizada entre a membrana plasmática e 
fibras de celulose, são rigidez (como cimento). 
Dureza quando verde e amadurece (enzimas 
pectinases começam a se expressar durante o 
amadurecimento e hidrolisam a pectina), assim a 
parede fica mais macia, amolecida. 
➢ Peptídeoglicanos : estrutura de bactérias gram +. 
São moléculas de peptídeos ligados à açucares 
(cadeias de açúcares + cadeias peptídicas = se 
unem linearmente formando pentaglinanos. 
Dão resistência as bactérias, tornando-as mais 
rígidas e assim, suportam a pressão osmótica 
extracelular. 
A lisozima que esse polissacarídeo e hidrolisa as 
ligações glicosídicas, é antibacteriana, assim, 
rompe a parede celular das bactérias, fazendo com 
que elas “explodam”. Um exemplo disso é 
penicilina, ela inibe a transpectinase, assim, a 
bactéria fica sem resistência e se rompe. 
 
➢ Glicoproteínas: junção da parte glicídica + 
proteína. Estão presentes na porção extracelular 
da membrana plasmática, formando o glicocálix. 
Tendem a ter uma composição variável de 
carboidratos, assim, associados a membrana a 
membrana para reconhecimento. 
 
 
➢ Açúcares ligados a proteínas podem ser: N 
glicosídica ou O glicosídica. 
➢ Aminoácidos que tem cadeia lateral OH: açúcar 
ligado a proteína por O glicosídica. 
➢ Açúcar ligado a aminoácido que tenha cadeia com 
grupamento amino é N glicosídica. 
 
➢ Açúcares quando ligados a proteínas, se tornam 
Glicoproteínas. Essas se ligam nas cadeias laterais 
dos aminoácidos. 
➢ Os aminoácidos que têm OH (O glicosídica) ou 
amino livre (através do nitrogênio é N glicosídica – 
Uma enzima que liga o açúcar a proteína em células 
eucariontes. 
➢ Açúcares ligados a lipídeos = glicolipídios. 
➢ Aminoácidos que fazem crosslink, apenas se unem, 
depois se quebram e acontece a morte celular pela 
parte glicídica da parede celular. 
➢ Lipopolissacarídeos: são lipídeos ligados a 
açucares, com camada espessa, o glicocálix. Da 
diversidade ao açúcar da parte extracelular.