Aula

Prof. Dr. Franciscleudo B Costa UATA/CCTA/UFCG

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Universidade Federal de Campina GrandeCentro de Ciências e Tecnologia AgroalimentarUnidade Acadêmica de Tecnologia de Alimentos

BIOQUÍMICA GERAL

Campus de PombalPombal - PB

Definição

Importância e aplicações

Classificação dos carboidratos

Aula 8Carboidratos

“glicídios, glúcides ou hidratos de carbono”

Compostos ricos em C, H e O, cuja fórmula [C(H2O)]n;

representam as primeiras substâncias orgânicas formadas na

natureza, graças à fotossíntese das plantas e quimiossíntese

das bactérias, suas moléculas desempenham várias funções:

Importância Fonte de energia

Reserva de energia

Estrutural

Matéria prima para outras biomoléculas

Definição Classificação

• Monossacarídeos– Açúcares Fundamentais.– Fórmula Geral: CnH2nOn n≥ 3– Eles são:

• solúveis em água e insolúveis em solventes orgânicos

• brancos e cristalinos• maioria com saber doce.

Monossacarídeos: Estrutura e Estereoquímica:São os carboidratos mais simples, dos quais derivam todas asoutras classes.

São polihidroxialdeídos (aldoses) ou polihidroxicetonas(cetoses).

São classificados de acordo com o número átomos de carbonoque contêm.

Açúcares de seis carbonos são mais abundantes na natureza,mas dois açúcares de cinco carbonos, a ribose e desoxirribose,ocorrem na estrutura do RNA e DNA.

Monossacarídeos

• O nome genérico do monossacarídeo é dado baseado no número de carbonos mais a terminação “ose”.– 03 carbonos – trioses– 04 carbonos – tetroses– 05 carbonos – pentoses– 06 carbonos – hexoses– 07 carbonos – heptoses


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Monossacarídeos

Gliceraldeído Diidroxiacetona

Aldoses e Cetoses

D-Ribose 2-Desoxi-D-ribose

Monossacarídeos

D-Glucoseuma aldoexose

D-Frutoseuma cetoexose

Monossacarídeos

espelho

Gliceraldeído

O gliceraldeído possui um centro quiral

Fórmulas de projeção de Fischer

D- Gliceraldeído L- Gliceraldeído

Fórmulas em perspectiva



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Uma molécula com n centros quirais = 2n estereoisômeros

Aldoexose: 4 centros quirais = 24 = 16 estereoisômeros

2 grupos:D-isômeros e L-isômeros

Configuração do centro quiral mais distante da carbonila


D-Aldoses

3 carbonos 4 carbonos 5 carbonos

6 carbonos

D-Cetoses

3 carbonos

4 carbonos

5 carbonos 6 carbonos Os átomos de carbono são numerados a partir daextremidade mais próxima do grupo carbonila

Epímeros: açúcares que diferem na configuração de um átomo decarbono

Monossacarídeos

Estrutura Cíclicas: Anômeros

Carboidratos possuem 2 grupos funcionais que podem reagir entre si: a carbonila e a hidroxila.

A reação intramolecular destes dois grupos leva às formas cíclicas dos carboidratos.

Formação da ligação hemiacetal das aldo-pentoses


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Formação de Glicosídeos

Um açúcar com um grupo hidroxila (ROH) ligado a um carbono anomérico pode reagir com outra hidroxila (R’OH) para formar uma ligação glicosídica (R’-O-R).

As ligações glicosídicas entre as unidades monossacarídicas são a base para formação de oligo e polissacarídeos.

Oligossacarídeos São polímeros compostos de resíduos de monossacarídeos unidos por

ligações heniacetálicas, denominadas ligações glicosídicas, em números que variam de duas até dez unidades.

mutarrotação

Formação das estruturas cíclicas da D-glucose

Hemiacetal

D-Glucose

-D-Glucopiranose -D-Glucopiranose

Mutarrotação interconversão dos anômeros e

Formação das estruturas cíclicas da D-glucose

Carbono anomérico

-D-Frutofuranose -D-Frutofuranose

Estruturas cíclicas da D-frutose

HemicetalD-frutose

Carbono anomérico

Fórmulas em perspectiva de Haworth

-D-GlucopiranoseD-Glucose

bordas com linhas grossas projetam-se para frente

grupos hidroxila abaixo do plano do anel = lado direito na projeção de Fisher

Família da glucoseAminoaçúcares

Desoxiaçúcares

Açúcares ácidos

Principais açúcares derivados das hexoses


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MONOSSACARÍDEO FUNÇÃO

RIBOSE (PENTOSE) ESTRUTURAL (RNA)

DESOXIRRIBOSE (PENTOSE)

ESTRUTURAL (DNA)

GLICOSE(HEXOSE)

ENERGIA

FRUTOSE(HEXOSE)

ENERGIA

GALACTOSE(HEXOSE)

ENERGIA

Oxidação de Carboidratos

Aldeídos podem ser oxidados aos ácidos carboxílicos correspondentes.

Dois tipos de reagentes são utilizados para identificação de açúcares redutores: Reagente de Tollen, Licor de Felling.

Redução

Grupos carbonilas podem ser reduzidos à álcoois (hidrogenação catalítica).

São doces, mas lentamente absorvidos

Glicose é reduzida a sorbitol (glicitol)

Xilose pode ser reduzida a xilitol

Uma vez reduzido- não absorvido

Os monossacarídeos são açúcares redutores

-D-Glucose D-Glucose D-Gluconato

A configuração é o arranjo tridimensional dos grupos em tornode um carbono quiral, e os estereoisômeros diferem um do outrona sua configuração.

Estereoisômeros (Isômeros ópticos): moléculas que não sesuperpõem em suas imagens especulares.

Um átomo de carbono quiral(assimétrico) é usualmente oresponsável pela isomeria óptica, como no caso dosaminoácidos.

Gliceraldeído – carboidrato mais simples – carbono quiral.

As duas formas do gliceraldeído (D e L) são enantiômeros.

Na projeção de Fischer da configuração D, o grupo hidroxila estáà direita do carbono quiral e na configuração L o grupo hidroxilaestá à esquerda.

Dissacarídeos: São carboidratos ditos Glicosídeos, pois são

formados a partir da ligação de dois monossacarídeos por meio de

ligações especiais denominadas "Ligações Glicosídicas“ que,

ocorre entre o C anomérico de um monossacarídeo e qualquer

outro C do monossacarídeo seguinte, a partir de suas OH e com a

saída de uma H2O.


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álcool

condensaçãohidrólise

Maltose

-D-glucopiranosil-(14)-D-glucopiranose

Dissacarídeos – Ligação O-glicosídica

+

Dissacarídeos mais comuns

-D-galactopiranosil-(14)--D-glucopiranoseLactose (forma )

-D-glucopiranosil -D-frutofuranosídeoSacarose

Glc (12) Fru-D-glucopiranosil -D-glucopiranosídeo

Trealose

Glc (11) Glc

Gal (14) Glc

Exemplos de Dissacarídeos

Maltose

Açúcar principal do malte, obtido também por degradação do amido. Sabor levemente adocicado característico

Duas unidades de glicose ligada por ligações a-1-4

Açúcar redutor

Carboidratos

Exemplos de Dissacarídeos

Sacarose

Açúcar de mesa

α-glicopiranose e β-frutofuranose em ligação , α 1-1

Açúcar não redutor: NÃO CONTÉM ÁTOMO DE CARBONO ANOMÉRICO LIVRE, POIS ESTÃO LIGADOS ENTRE SI. DESTA FORMA É UM DISSACARÍDEO NÃO REDUTOR.

Facilmente hidrolisável

Usada para caramelizar

Polissacarídeos: carboidratos complexos, macromoléculasformadas por milhares de unidades monossacarídicas ligadas entresi por ligações glicosídicas.

A maior parte de carboidrato encontrado na natureza ocorremna forma de polissacarídeo de alto peso molecular.

Alguns polissacarídeos são formas biológicas de reserva demonossacarídeos, outros são elementos estruturais de paredescelulares.

Pela hidrólise, por ácido ou enzimas, são liberados osmonossacarídeos.

Os polissacarídeos se dividem em:

Homopolissacarídeos – contém apenas um tipo de unidademonomérica.Ex. Amido – formado unicamente por moléculas de glicose.

Heteropolissacarídeos – contém dois ou mais tipos deunidades monoméricas.

Ex. Ácido hialurônico – encontrado no tecido conjuntivo – formado porresíduos alternados de dois açúcares diferentes.


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Homopolissacarídeos Heteropolissacarídeos

Linear Ramificado Dois tipos demonômeros

lineares

Múltiplosmonômerosramificados

Polissacarídeos Homopolissacarídeos

Amido: polímero de D-glucose

polissacarídeo de armazenamento em células vegetais

Amilose (14)

Amilose e amilopectina

Ponta redutora

Ponta não redutora

Ramificação

CadeiaPrincipal(14)

Ponto de ramificação(16)

Homopolissacarídeos

Amilopectina

Pontas redutoras

Pontas não redutoras

Amilopectina

Amilose

Agregado de amilose e amilopectina

Polissacarídeos

Glicogênio: polímero de D-glucose

Cadeia principal (14)

Ramificações (16)

Mais ramificado e mais compacto que o amido

polissacarídeos de armazenamento em células animais

Grânulos de glicogênio: moléculas de glicogênio+ enzimas de síntese e degradação

Estrutura do Amido (amilose)

Unidades de D-Glucose ligadas (14) – 6 resíduos por volta


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Celulose: polímero linear de D-glucose (14)

Fibrosa, resistente e insolúvel em água


Quitina: polímero linear de N-acetil-D-glucosamina (14)

principal componente do exoesqueleto de artrópodos

Alguns polissacarídeos atuam como reserva de combustível celular

Os polissacarídeos mais importantes de reserva são o amido, encontrado nas células vegetais, e o glicogênio, encontrado nas células animais.

Amido – encontrado em raízes, como batatas, e em algumas sementes, como o milho.

O amido contém dois tipos de polímeros da glicose: o A –amilose e amilopectina.o amilose – têm cadeias linear longas não ramificadas de

unidades de D-glicose unidas por ligações (1 4).

Amilopectina

As entre as unidades de glicose são do tipo (1 4), mas existem as ramificações onde temos ligações de tipo (1 6).

O Glicogênio

É o principal polissacarídeo de reserva nas células animais, e ésemelhante a amilopectina. É um polissacarídeo ramificadoconstituído de resíduo de d-glicose unidos por ligações (1 4), enas ramificações as ligações são do tipo (1 6).

O

H

O HH

H

O O

C H 2

123

45 H

C H 2H O

O H

O HHO H

O H

H

HO O

O HHO H

O H

H

HO

6

6

41 1

HO C H 2

É encontrado principalmente no fígado, mas também nosmúsculos esqueléticos. Junto ao glicogênio encontram-se asenzimas responsáveis pela síntese e degradação do glicogênio.

As ligações (1→4) hidrolisadas pelas enzimas da saliva e dosuco pancreático – à -amilase.

As ligações (1→6) das ramificações, hidrolisadas pelasenzimas de desramificação, a (1→6) glicosidase.

A ação em conjunto destas duas enzimas [-amilase e (1→6) glicosidase], faz a degradação completa do glicogênio e daamilopectina à glicose.

O glicogênio nos animais podem ser degradados pela enzimafosforilase do glicogênio, fornecendo glicose 1-fosfato.


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Celulose

Substância fibrosa resistente e insolúvel na água, encontrada na parede celular das plantas, principalmente de hastes, caules, troncos e em todas as partes lenhosas dos tecidos vegetais.

Tipo de ligação da celulose – é (1 4)

A maioria dos vertebrados não tem a enzima (celulase) que hidrolisa a celulose.

Glicoproteínas

São proteínas que contém carboidratos ligados covalentemente. Podem ter um ou vários grupos de carboidratos.

A glicoproteína mais notável é a proteína anticongenlante“treonina” encontrada em espécie de peixes que vivem nos pólos ártico e antártico.

Mucopolissacarídeos ácidos

São um grupo de heteropolissacarídeos contendo, em geral, dois tipos de unidades monossacarídicas alternadas, das quais pelo menos uma possui um grupamento ácido.

Quando elas aparecem complexadas com proteínas específicas são chamadas de mucoproteínas.

POLISSACARÍDEO FUNÇÃO E FONTE

Glicogênio Açúcar de reserva energética de animais e fungos

Amido Açúcar de 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

artrópodesÁcido hialurônico Função estrutural. Cimento celular em

células animais

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