Carboidratos: Biomoléculas mais abundantes

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CARBOIDRATOS
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICA
BIOQUÍMICA GERAL
Profa. Daniele Sousa
Biomoléculas mais abundantes 
do planeta.
Hidratos de carbono - Cn(H2O)n
Oxidação dos carboidratos –
Principal via metabólica fornecedora 
de energia.
Interação célula-célula
Reconhecimento imune
Componentes estruturais
São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas ou 
substâncias que liberam estes compostos por 
hidrólise
CnH2nOnFórmula geral
C
C
C
H
OH
OH
H O
H
H
C
C
C
H
OH
O
H
OHH
H
OHC
HO
C
C OH
H O
H
C H
H
CH OH
C OH
H
H
Gliceraldeído Dihidroxiacetona
Glicose
São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas ou 
substâncias que liberam estes compostos por 
hidrólise
CnH2nOnFórmula geral
Muitos carboidratos não apresentam essa fórmula
Ex: glicosamina 
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/N-Acetyl-D-glucosamin_colour.svg/157px-N-Acetyl-D-glucosamin_colour.svg.png&imgrefurl=http://pt.wikipedia.org/wiki/N-Acetilglicosamina&usg=__AtPTtEcI4VWa3PiY2WllOtY-6po=&h=234&w=157&sz=9&hl=pt-BR&start=3&tbnid=QTiqJ6hNMQ9zXM:&tbnh=109&tbnw=73&prev=/images%3Fq%3Dglicosamina%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DG
Classes principais de acordo com o tamanho
Monossacarídeos (açúcares simples) – Possuem uma 
única unidade de poliidroxialdeído ou poliidroxicetona. 
Exemplo – D-Glicose
Oligossacarídeos – Possuem cadeias curtas de monossacarídeos 
ligados através de ligações glicosídicas.
Exemplo – sacarose (D-glicose + D-frutose)
Polissacarídeos – Possuem mais de 20 unidades de 
monossacarídeos (pode chegar a milhares de unidades de monossacarídeos)
Exemplo – Celulose, amido, glicogênio 
Monossacarídeos
São os carboidratos mais simples
Os átomos de carbono, nos quais os grupos –OH 
estão ligados são centros quirais, dando origem aos 
açúcares estereoisômeros da natureza
Incolores e sólidos cristalinos
Solúveis em água e insolúveis em solventes apolares
Sabor doce (maioria)
C
C
C
H
OH
OH
H O
H
H
C
C
C
H
OH
O
H
OHH
H
Gliceraldeído
ALDOSE
Dihidroxiacetona
CETOSE
C3H6O3 C3H6O3
C6H12O6 C6H12O6
ALDOSE (poliidroxialdeídos)
CETOSE (poliidroxicetonas)
Alguns derivados importantes das hexoses
Estereoquímica dos monossacarídeos
Estereoisômeros – São
moléculas compostas pelos
mesmos átomos e fórmula
estrutural mas que diferem uma
da outra na forma como os
átomos ou grupos estão
dispostos no espaço.
Estereoquímica dos monossacarídeos
Enantiômeros – São
estereoisômeros que se
comportam como objeto e
respectiva imagem num espelho
plano.
Açúcares D e aaçúcares L
Definição com base no
gliceraldeído
Nomenclatura D/L
A designação da configuração L ou D depende do 
carbono quiral de número mais elevado, ou seja, mais 
distante do grupo aldeídico ou cetônico.
Se –OH está do lado 
direito em relação ao C 
quiral então a 
configuração é D
Se –OH está do lado 
esquerdo em relação 
ao C quiral então a 
configuração é L
A maioria dos açúcares importantes encontrados na 
natureza possui configuração D.
D-glicose – o mais importante na dieta
D-frutose – o mais doce de todos os açúcares
D-ribose – presente na molécula de RNA
Estereoquímica dos monossacarídeos
Diastereoisômeros – São estereoisômeros que não se
relacionam como objeto-imagem num espelho plano e assim, não
correspondem a enantiômeros.
Estereoquímica dos monossacarídeos
Epímeros – São diastereoisômeros que diferem
na configuração de apenas UM átomo de carbono
 D-Glicose D-Galactose
OHC
HO
C
C OH
H O
H
C H
H
CH OH
C OH
H
H
HC
HO
C
C OH
H O
H
C H
HO
CH OH
C OH
H
H
1
2
3
4
5
6
Estereoquímica dos monossacarídeos
A diferença em apenas um carbono tem importância 
biológica?
Galactosemia
•Ausência de enzimas necessárias à conversão
•Acúmulo de galactose ou seu metabólito (dulcitol)
causa efeitos tóxicos
•Pode levar a retardo mental, catarata e morte
Estruturas cíclicas
Reação de aldeídos e cetonas com álcoois
Estruturas cíclicas
Reação de aldeídos e cetonas com álcoois
Estruturas cíclicas
Hemiacetal cíclico – formado a partir de um álcool e um aldeído (C1 – C5)
Estruturas cíclicas
Hemicetal cíclico = formado a partir de um álcool e uma cetona
Piranoses e Furanoses
Carbono 
anomérico
Mutarrotação
Carbono 
anomérico
Se o açúcar é D e a OH 
do carbono anomérico 
tiver posição oposta ao C6 
(para baixo), diz-se que o 
açúcar é do tipo α
Se o açúcar é D e a OH 
tiver a mesma posição em 
relação ao C6 (para cima), 
diz-se que o açúcar é β
Se o açúcar é L, ocorre o contrário, a OH para baixo configura um 
açúcar é β
Estrutura cíclica - Anômeros α e β
Mutarrotação
63,6%36,4%
Conversão da projeção de Fisher para 
perspectiva de Haworth
Ligação Glicosídica
Ligações 
Ligações 
ß(1 → 4)
Sacarose – açúcar de mesa (α-D-glicose + α-D-
frutose) 
-1 2
Oligossacarídeos
dissacarídeos
Sacarose 
Lactose
Maltose
• Lactose: ß-D-galactose + D-glicose (epímeros-C4)
Ligação glicosídica: ß(1 → 4)
• Maltose: D-glicose + D-glicose (hidrólise do amido)
Ligação glicosídica : α (1 → 4)
• Celobiose: D-glicose + D-glicose (hidrólise da
celulose)
Ligação glicosídica: ß (1 → 4)
Os oligossacarídeos e polissacarídeos são 
formados através das ligações glicosídicas
A natureza química desses compostos vai 
depender do monossacarídeo a que estiverem 
ligados
Os monossacarídeos 
são agentes redutores
Reduzem agentes 
oxidantes como Fe3+ e 
Cu2+. Portanto, sofrem 
oxidação.
Reagente de Fehling e 
Reagente de Benedict 
Dissacarídeos Redutores
Lactose
Maltose
Atenção!
Sacarose não é um açúcar redutor
Açúcar Invertido
Dextrogira Mistura desvia para a 
esquerda (Levogira)
Polissacarídeos
São açúcares complexos que têm mais de 10 
moléculas de monossacarídeos
Homopolissacarídeo X Heteropolissacarídeos
Principais polissacarídeos
-Celulose
-Amido
-Glicogênio
-Quitina
Polissacarídeos
Polímeros de cadeia linear e ramificada
Principal componente estrutural dos vegetais (madeiras e 
plantas)
Polímero de β-D-glicose
Resíduos unidos por ligações glicosídicas do tipo β(1→4)
Celulose
Celulose
As cadeias individuais de polissacarídeos são ligadas 
por pontes de H (força mecânica)
Pontes de H
Celulose
Os animais não possuem as enzimas chamadas 
CELULASES, que hidrolisam celulose em glicose. 
Atuam sobre as 
ligações β entre 
glicoses
Encontradas em bactérias 
presentes no trato 
digestório dos cupins e 
animais de pasto (gado, 
cavalos, etc)
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Amido
Servem como veículos para o armazenamento de
glicose
Polímeros de α-D-glicose presente nos vegetais
Amilose – polímero linear de glicose – ligações
α(1→4)
Amilopectina – polímero de cadeia ramificada -
ligações α(1→6) e α(1→4)
Amido
(amilopectina)
Amido
Amido
Enzimas que hidrolisam o amido:
Vegetais e animais possuem enzimas para digerir o 
amido
ß - amilase – Clivam as ligações α (1 → 4) a partir do 
final não-redutor do polímero (exoglicosidade). Produto: 
maltose.
α amilase - Clivam as ligações α (1 → 4) em qualquer 
lugar na cadeia (endoglicosidade)
Enzimas desramificadoras, que degradam α (1 → 6) na 
amilopectina.
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Glicogênio
São moléculas de armazenamento de glicose nos 
ANIMAIS
Polímero de cadeia ramificada de α-D-glicose
Formado por ligações α (1 → 4) e α (1 → 6) nos pontos 
de ramificação.
Semelhantes à amilopectina porém são mais 
ramificados
Grânulos de glicogênio (fígado e músculo)
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Glicogênio
Amido ou Glicogênio?
Amido
Glicogênio
Iodo
Amido ou Glicogênio?
Quitina
Homopolissacarídeo semelhante à celulose
Polímero linear formado por N-acetil- β-D-glicosamina
Formado por ligações β(1→4)
Desempenha papel estrutural.
Principal componente do exoesqueleto de 
invertebrados (insetos e crustáceos) e também da 
parede celular de fungos, algas e leveduras.
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Matriz extracelular
Heteropolissacarídeos – Glicosaminoglucanos
Exclusivos de animais e bactérias
Polímero linear composto por unidades de
dissacarídeos unidos
Quitina
β(1→4)