Aula 8 Carboidratos - CCTA - Universidade Federal de Campina

Prof. Dr. Franciscleudo B Costa
UATA/CCTA/UFCG
Aula 8
Carboidratos
Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar
Unidade Acadêmica de Tecnologia de Alimentos
“glicídios, glúcides ou hidratos de carbono”
 Definição
 Importância e aplicações
BIOQUÍMICA GERAL
 Classificação dos carboidratos
Campus de Pombal
Pombal - PB
Definição
Classificação
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
• 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.
 Fonte de energia
 Reserva de energia
 Estrutural
 Matéria prima para outras biomoléculas
Monossacarídeos: Estrutura e Estereoquímica:
São os carboidratos mais simples, dos quais derivam todas as
outras classes.

São polihidroxialdeídos
(cetoses).

São classificados de acordo com o número átomos de carbono
que 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.
(aldoses)
ou
polihidroxicetonas
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
1
Prof. Dr. Franciscleudo B Costa
UATA/CCTA/UFCG
 Monossacarídeos
 Aldoses e Cetoses
Gliceraldeído
 Monossacarídeos
 Monossacarídeos
D-Ribose
Diidroxiacetona
2-Desoxi-D-ribose
D-Glucose
uma aldoexose
D-Frutose
uma cetoexose
O gliceraldeído possui um centro quiral
espelho
D- Gliceraldeído
L- Gliceraldeído
Fórmulas de projeção de Fischer
D- Gliceraldeído
L- Gliceraldeído
Gliceraldeído
Fórmulas em perspectiva
2
Prof. Dr. Franciscleudo B Costa
UATA/CCTA/UFCG
Uma molécula com n centros quirais = 2n estereoisômeros
D-Aldoses
3 carbonos
Aldoexose: 4 centros quirais = 24 = 16 estereoisômeros
4 carbonos
5 carbonos
2 grupos:
D-isômeros e L-isômeros
Configuração do centro quiral
mais distante da carbonila
D- Gliceraldeído
L- Gliceraldeído
 Monossacarídeos
D-Cetoses
3 carbonos
5 carbonos
6 carbonos
6 carbonos
 Os átomos de carbono são numerados a partir da
extremidade mais próxima do grupo carbonila
4 carbonos
Epímeros: açúcares que diferem na configuração de um átomo de
carbono
Formação da ligação hemiacetal das aldo-pentoses
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.
3
Prof. Dr. Franciscleudo B Costa
UATA/CCTA/UFCG
 Formação das estruturas cíclicas da D-glucose
Formação de Glicosídeos
D-Glucose
 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
Hemiacetal
 São polímeros compostos de resíduos de monossacarídeos unidos por
ligações heniacetálicas, denominadas ligações glicosídicas, em
números que variam de duas até dez unidades.
 Formação das estruturas cíclicas da D-glucose
mutarrotação
 Estruturas cíclicas da D-frutose
Carbono anomérico
Carbono anomérico
D-frutose
-D-Glucopiranose
Hemicetal
-D-Glucopiranose
 Mutarrotação  interconversão dos anômeros  e 
-D-Frutofuranose
-D-Frutofuranose
Principais açúcares derivados das hexoses
Fórmulas em perspectiva de Haworth
Família da glucose
Aminoaçúcares
Desoxiaçúcares
-D-Glucopiranose
D-Glucose
 bordas com linhas grossas projetam-se para frente
Açúcares ácidos
 grupos hidroxila abaixo do plano do anel = lado direito na projeção de
Fisher
4
Prof. Dr. Franciscleudo B Costa
UATA/CCTA/UFCG
Oxidação de Carboidratos
MONOSSACARÍDEO
FUNÇÃO
RIBOSE (PENTOSE)
ESTRUTURAL (RNA)
DESOXIRRIBOSE
(PENTOSE)
ESTRUTURAL (DNA)
GLICOSE
(HEXOSE)
FRUTOSE
ENERGIA
 Aldeídos podem ser oxidados aos ácidos carboxílicos correspondentes.
ENERGIA
(HEXOSE)
GALACTOSE
ENERGIA
(HEXOSE)
Redução
 Dois tipos de reagentes são utilizados para identificação de açúcares
redutores: Reagente de Tollen, Licor de Felling.
Os monossacarídeos são açúcares redutores
 Grupos carbonilas podem ser reduzidos à álcoois (hidrogenação
catalítica).
 São doces, mas lentamente absorvidos
 Glicose é reduzida a sorbitol (glicitol)
-D-Glucose
D-Glucose
D-Gluconato
 Xilose pode ser reduzida a xilitol
 Uma vez reduzido- não absorvido
 A configuração é o arranjo tridimensional dos grupos em torno
de um carbono quiral, e os estereoisômeros diferem um do outro
na sua configuração.
 Estereoisômeros (Isômeros ópticos): moléculas que não se
superpõem em suas imagens especulares.
 Um átomo de carbono quiral(assimétrico) é usualmente o
responsável pela isomeria óptica, como no caso dos
aminoácidos.
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.
 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 está
à direita do carbono quiral e na configuração L o grupo hidroxila
está à esquerda.
5
Prof. Dr. Franciscleudo B Costa
UATA/CCTA/UFCG
 Dissacarídeos – Ligação O-glicosídica
 Dissacarídeos mais comuns
+
álcool
hidrólise
Lactose (forma )
-D-galactopiranosil-(14)--D-glucopiranose
Gal (14) Glc
condensação
Maltose
-D-glucopiranosil-(14)-D-glucopiranose
Sacarose
-D-glucopiranosil -D-frutofuranosídeo
Glc (12) Fru
Trealose
-D-glucopiranosil -D-glucopiranosídeo
Glc (11) Glc
Carboidratos
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
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, macromoléculas
formadas por milhares de unidades monossacarídicas ligadas entre
si por ligações glicosídicas.
 A maior parte de carboidrato encontrado na natureza ocorrem
na forma de polissacarídeo de alto peso molecular.
 Alguns polissacarídeos são formas biológicas de reserva de
monossacarídeos, outros são elementos estruturais de paredes
celulares.
 Pela hidrólise, por ácido ou enzimas, são liberados os
monossacarídeos.
Os polissacarídeos se dividem em:
Homopolissacarídeos – contém apenas um tipo de unidade
monomérica.
Ex. Amido – formado unicamente por moléculas de glicose.
Heteropolissacarídeos – contém dois ou mais tipos de
unidades monoméricas.
Ex. Ácido hialurônico – encontrado no tecido conjuntivo – formado por
resíduos alternados de dois açúcares diferentes.
6
Prof. Dr. Franciscleudo B Costa
UATA/CCTA/UFCG
 Polissacarídeos
 Homopolissacarídeos
Homopolissacarídeos
Linear
Heteropolissacarídeos
Ramificado
Dois tipos de
monômeros
lineares
Múltiplos
monômeros
ramificados
 Amido: polímero de D-glucose
 polissacarídeo de armazenamento em células vegetais
 Amilose e amilopectina
 Amilose (14)
Ponta não
redutora
 Homopolissacarídeos
Ponta
redutora
 Agregado de amilose e amilopectina
 Amilopectina
Amilose
Ramificação
Pontas
redutoras
Ponto de
ramificação
(16)
Pontas não
redutoras
Amilopectina
Cadeia
Principal
(14)
Estrutura do Amido (amilose)
 Polissacarídeos
 Unidades de D-Glucose ligadas (14) – 6 resíduos por volta
 Glicogênio: polímero de D-glucose
 polissacarídeos de armazenamento em células animais
 Cadeia principal (14)
 Ramificações (16)
 Mais ramificado e mais compacto que o amido
 Grânulos de glicogênio: moléculas de glicogênio
+ enzimas de síntese e degradação
7
Prof. Dr. Franciscleudo B Costa
UATA/CCTA/UFCG
 Homopolissacarídeos
 Homopolissacarídeos
 Quitina: polímero linear de N-acetil-D-glucosamina (14)
 Celulose: polímero linear de D-glucose (14)
 principal componente do exoesqueleto de artrópodos
 Fibrosa, resistente e insolúvel em água
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.
Amilopectina
 As entre as unidades de glicose são do tipo  (1
as ramificações onde temos ligações de tipo  (1
4), mas existem
6).
 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).
O Glicogênio

É o principal polissacarídeo de reserva nas células animais, e é
semelhante a amilopectina. É um polissacarídeo ramificado
constituído de resíduo de d-glicose unidos por ligações  (1
4), e
nas ramificações as ligações são do tipo  (1
6).
 É encontrado principalmente no fígado, mas também nos
músculos esqueléticos. Junto ao glicogênio encontram-se as
enzimas responsáveis pela síntese e degradação do glicogênio.
 As ligações  (1→4) hidrolisadas pelas enzimas da saliva e do
suco pancreático – à -amilase.
6
HO CH2
O
4
OH
H
3
1
O
2
H
O
 A ação em conjunto destas duas enzimas [-amilase e  (1→
6) glicosidase], faz a degradação completa do glicogênio e da
amilopectina à glicose.
OH
6C H2
HO C H 2
O
H
 As ligações  (1→6) das ramificações, hidrolisadas pelas
enzimas de desramificação, a  (1→6) glicosidase.
O H
5
H
H
1
OH
H
H
OH
O
H
O
4
H
1
OH
H
H
OH
O
 O glicogênio nos animais podem ser degradados pela enzima
fosforilase do glicogênio, fornecendo glicose 1-fosfato.
8
Prof. Dr. Franciscleudo B Costa
UATA/CCTA/UFCG
Celulose
Glicoproteínas
 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.
 São proteínas que contém carboidratos ligados covalentemente.
Podem ter um ou vários grupos de carboidratos.
Tipo de ligação da celulose – é  (1
4)
 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.
 A maioria dos vertebrados não tem a enzima (celulase) que hidrolisa a
celulose.
POLISSACARÍDEO
FUNÇÃO E FONTE
Glicogênio
Açúcar de reserva energética de animais e
fungos
Açúcar de reserva energética de vegetais e
algas
Função estrutural. Compõe a parede
celular das células vegetais e algas
Amido
Celulose
Quitina
Ácido hialurônico
 Quando elas aparecem complexadas com proteínas específicas
são chamadas de mucoproteínas.
Função estrutural. Compõe a parede
celular de fungos e exoesqueleto de
artrópodes
Função estrutural. Cimento celular em
células animais
9