CARBOIDRATOS
Professora: Acácia Maria dos Santos Melo
CARBOIDRATOS
❖ As moléculas biológicas mais abundantes;
❖ Constituída por apenas 3 elementos: C, H e O;
❖ Unidades básicas: monossacarídeos;
❖ Podem formar polissacarídeos;
❖ São bastante heterogêneos: Tamanho e Composição;
❖ Variedade estrutural: diversas atividades biológicas:
Energia;
Estutura;
DNA e RNA;
Sinalização.
DEFINIÇÃO
❖ No de 1858 cientistas Franceses determinaram que a fórmula empírica da
glucose é C6H12O6 de forma originalmente pensou-se tratar de hidrato de
carbono.
No ano de 1858 cientistas franceses
determinaram que a fórmula empírica da
glucose
é C6ser
H12Orepresentada
6 de forma quecomo (C.H O) de certa forma
❖ A fórmula empírica
pode
2
6
originalmente pensou-se tratar de um
hidrato de carbono.
similar aos compostos com moléculas de cristalização.
❖ Assim, os compostos que contem hidrogênio e oxigênio nas mesmas
quantidades de água e carbono, ou seja (C. H2 O)n receberam o nome de Carboidratos.
❖ O estudo da química da celulose iniciou em 1838
com
Payen,
químico
agrícola
francês,
que
mostrou por análise elementar que o tecido de
plantas contém um componente majoritário com:
44,4% de carbono;
6,2% de hidrogênio e,
49,3% de oxigênio
Portanto carboidratos são compostos de C, H, e O.
(C.H2O)n ?
❖
É correta esta definição?
❖ Sabe-se hoje que os carboidratos possuem grupos funcionais carbonilas C=O
e vários grupos hidroxilas –OH...
❖ Portanto não podem ser considerados como carbono hidratado.
❖ Os carboidratos formam parte importante na dieta humana e provêm alta
proporção das calorias consumidas (50-60%).
❖ Atualmente sabe-se que todos os carboidratos têm grupos funcionais C=O
(carbonila), e sabe-se desde 1860 que apresentam grupos –OH (hidroxila).
❖ Dividem-se em dois grupos: ALDOSES E CETOSES
IMPORTÂNCIA
✓ São as biomoléculas mais abundantes da Terra;
✓ Fotossíntese: > 100 bilhões de toneladas de CO2 e H2O
celulose +
substâncias derivadas;
✓ Oxidação de carboidratos é a via central de obtenção de energia dos
organismos não-fotossintetizantes;
✓ Funções diversas (determinam os grupos sanquineos (A,B,O), tecido
conectivo de animais, lubrificação das junções esqueléticas, etc.);
✓ Também apresentam função estrutural (celulose em plantas) .
✓ O composto gerado é a glucose (glicose), um carboidrato, que pode se
polimerizar a amido (como fonte de energia) e celulose (como tecido de
sustentação).
✓ Apenas 0,05% da energia luminosa que é recepcionada é usada para a
fotossíntese.
✓ Assim, são as moléculas orgânicas mais abundantes na Terra, dentre elas as
mais importantes são: pentoses e hexoses.
✓ Os animais não podem converter a energia solar em energia química, o que
evidencia a importância das plantas.
✓ Nós armazenamos a energia em forma de glucogênio ou seja o amido animal
ou gordura.
✓ A energia dos carboidratos se libera quando os animais ou outros
organismos os metabolizam, formando CO2 e água.
CARBOIDRATOS
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
MOLÉCULAS QUIRAIS
ESTEREOISOMERIA: todos os monossacarídeos, exceto a diidroxicetona,
contém um ou mais átomos de C assimétrico (quiral) e, assim, ocorrem em
formas oticamente ativa .
✓ Moléculas Quirais : molécula que não é idêntica com a sua imagem especular.
A molécula e sua imagem não sobrepõem.
CETOSE
ISOMERIA
Epímeros
Diastereoisômeros que diferem na configuração de somente um carbono assimétrico
são denominados epímeros. Por exemplo,a D-ribose e a D-arabinose são epímeros em
C-2 (elas diferem somente na configuração de C-2), e a D-idose e a D-talose são
epímeros em C-3.
CONFIGURAÇÕES DAS CETOSES
Uma cetose tem um carbono assimétrico a menos que uma aldose com o mesmo
número de átomos de carbono. Portanto, uma cetose tem somente a metade dos
estereoisômeros de uma aldose com o mesmo número de átomos de carbono.
As cetoses de ocorrência natural têm o grupo cetona na posição 2. As
configuarações das D-2-cetoses são mostradas na tabela 2.
Das cetoses a D-frutose é a mais abundante. A D-frutose, uma cetohexose, é
conhecida como o açúcar das frutas(do latim fructus, “fruto”, frutas são uma das
fontes deste açúcar). A frutose também encontrada em cereais, vegetais e no mel.
Formas Cíclicas dos Monossacarídeos
Como vocês já estudaram, os aldeídos e cetonas reagem com álcool através de
uma reação de adição nucleofílica para formar hemiacetais. E como acabamos de
ver, um monossacarídeo tem um grupo aldeído ou um grupo cetônico, então sofre
as mesmas reações de aldeídos e cetonas. Por exemplo, a D-glicose, um
monossacarídeo que tem um grupo aldeído e cinco grupos álcool. O grupo álcool
ligado ao C-5 da D-glicose reage intramolecularmente com o aldeído, formando
um anel hemiacetal de seis membros (Figura abaixo). A ciclização cria um novo
centro assimétrico em C-1(carbono que foi o carbono carbonílico na forma de
cadeia aberta) e este estereocentro explica como duas formas cíclicas são
possíveis.
• Estas duas formas cíclicas são diastereoisomeros que diferem entre si apenas
na configuração do C-1. Na química dos carboidratos, os diastereoisomeros
deste tipo são chamado de anômeros, e o átomo de carbono hemiacetal (C-1) é
chamado carbono anomérico. O composto com o seu novo grupo (OH) gerado
no C-1 cis ao (OH) C-5 no centro de quiralidade mais baixo em uma projeção de
Fischer é chamado de anômero α. O composto com seu novo grupo (OH)
gerado no C-1 trans ao (OH) C-5 no centro de quiralidade mais baixo em uma
projeção de Fischer é chamado de anômero β.
Revisão de formação do Hemiacetal e Hemicetal
Açúcares Cíclicos
VARIAÇÃO CONFORMACIONAL
MUTARROTAÇÃO
REAÇÕES DOS MONOSSACARÍDEOS
1- FORMAÇÃO DE GLICOSÍDEOS
MECANISMO
Efeito Anomérico
2- FORMAÇÃO DE ÉTERES E ÉSTERES
Para a formação dos ésteres, reage-se o açúcar com excesso de anidrido
acético ou cloreto de ácido na presença de uma base(figura abaixo). O
mecanismo é o da esterificação, o mesmo que voces viram nas reações de
ácidos carboxílicos e derivados.
3- Reações Redox dos Monossacarídeos
Como os monossacarídeos contêm grupos funcionais álcool e grupos funcionais
aldeído ou cetona, as reações de monossacarídeos são uma extensão do que
aprendemos sobre reações de alcóois,aldeídos e cetonas.
Um grupo aldeído em um monossacarídeo, por exemplo, pode ser oxidado ou
reduzido e reagir com nucleófilos para formar iminas, hemi-acetais e acetais.
3.1- Redução
O grupo carbonila de aldoses e cetoses pode ser reduzido por agentes redutores usuais
do grupo carbonila
O sorbitol também é obtido tanto da redução da D-glicose quanto da Lgulose.
D-glicose
D-sorbitol
alditol
L-gulose
Desenhada de cabeça para
baixo
O D-xilitol obtido da redução da D-xilose é usado como edulcorante em cereais e
chiclete(goma de mascar) “sem açúcar”
3.2- Oxidação
Mecanismo
Em solução básica, as cetoses são convertidas em aldoses.
Frutose
Cetose
Enol da D-frutose
Enol da D-glicose
Enol da D-manose
D-glicose
Aldose
D-manose
Aldose
Se um agente oxidante forte for usado (HNO3), além do grupo aldeído, um ou
mais grupos álcool poderão ser oxidados.
D-glicose
Ácido D-glicárico
Ácido aldárico
4- Formação de Osazonas
Epímeros no C-2
Cetose
MECANISMO
5- Aumento da cadeia: Síntese de Kiliani-Fischer
Em uma síntese de Kiliani-Fischer, a cadeia de carbonos e uma aldose pode ser
aumentada por um carbono. Em outras palavras, tetroses podem ser convertidas a
pentoses, e pentoses podem ser convertidas a hexoses.
6- Redução do tamanho da cadeia: A Degradação de Ruff
POLISSACARÍDEOS
DISSACARÍDEOS
POLISSACARÍDEOS
Polissacarídeos estruturais
Polissacarídeos de reserva
Amido versus celulose
Glicosaminoglicanos
Glicoproteínas
Parede celular de bactérias
Proteínas Glicosiladas
Funções dos Oligossacarídeos
Curiosidades sobre os carboidratos
• Na rapadura encontramos 90% de carboidratos. Sendo 80% de sacarose.
• Os carboidratos da nossa dieta são oriundos de alimentos de origem
vegetal. A exceção e a lactose, proveniente do leite e seus derivados.
• Mais da metade do carbono orgânico do planeta esta armazenado em
apenas duas moléculas de carboidratos: amido e celulose.
A carência dos carboidratos
✓ A falta de carboidratos no organismo manifesta-se por sintomas de fraqueza,
tremores, mãos frias, nervosismo e tonturas, o que pode levar ate ao desmaio. E o
que acontece no jejum prolongado. A carência leva o organismo a utilizar-se das
gorduras e reservas do tecido adiposo para fornecimento de energia, o que
provoca emagrecimento.
O excesso dos carboidratos
Os carboidratos, quando em excesso no organismo, transformam-se em
gordura e ficam acumulados nos adipócitos, podendo causar obesidade e
arterosclerose (aumento dos triglicerídeos sanguíneos).
A Glicemia
• E a taxa de glicose no sangue.
• Varia em função da nossa alimentação e nossa atividade.
• Uma pessoa em situação de equilíbrio glicêmico ou homeostase possui
uma glicemia que varia, em geral, de 80 a 110 mg/dL.
• Segundo recente sugestão da Associação Americana de Diabetes, a
glicemia normal seria de 70 a 99 mg/dL.
A Hiperglicemia
• Estimula a secreção da insulina pelo pâncreas.
• Esse hormônio estimula as células do nosso organismo a absorver a
glicose presente no sangue.
• Se essas células não necessitam imediatamente do açúcar disponível,
as células do fígado se responsabilizam pela transformação da glicose,
estocando-a sob a forma de glicogênio.
A Diabetes
• Quando o pâncreas para de fabricar a insulina, ou o organismo não
consegue utiliza-la de forma eficiente, a glicose fica circulando na corrente
sanguínea, gerando a hiperglicemia e levando a uma doença
conhecida como o diabetes.
A Hipoglicemia
• Estimula o pâncreas a secretar outro hormônio: o glucagon.
• O fígado transforma o glicogênio em glicose e libera a glicose no sangue.
• A glicemia retorna, então, ao valor de referência.
Deficiência em Carboidratos:
✓
Tontura;
✓Dores de cabeça;
✓Queima de gorduras e proteínas - magreza
A principal conseqüência de uma alimentação pobre em energia é
desnutrição energética protéica, também denominado marasmo, cuja
característica, de modo geral, é o emagrecimento e insuficiência de
energia e nutrientes. Crianças que não recebem nutrientes em
quantidades suficientes ganha peso inadequado, tem o crescimento
comprometido.
Fonte:www.corposaun.com/taxa-dedesnutricao-infantil-reduz/9527/
Fonte:www.infoescola.com/doencas/desnu
tricao/