CARBOIDRATOS São os principais substratos energéticos da

célula, através da degradação da glicose por via anaeróbia e aeróbia (Figura 1).

Figura 1: A molécula de glicose (uma hexose – carboidrato de seis carbonos) em sua forma cíclica.

O

OHH

HH

OHOH

H OH

H

OH

Popularmente são chamados de açúcares em virtude do seu mais conhecido representante, a sacarose, formada por um molécula de glicose e outra de frutose com sabor doce característico.

Os carboidratos mais simples possuem de três a oito carbonos, os monossacarídeos. A grande informação embutida por detrás desta fórmula geral, na verdade, é a origem dos carboidratos nos fenômenos fotossintéticos dos vegetais (Figura 2).

Figura 2 – Os carboidratos são as biomoléculas energéticas que garantem a reciclagem do carbono na biosfera. Na figura está representada a participação de mitocôndrias e cloroplastos na reciclagem do carbono.

Classificação dos Carboidratos

Carboidratos

Monossacarídeos ou oses

Aldoses

Cetoses

Osídios

Heterosídios

Holosídios

Polissacarídeos

Oligossacarídeos

Dissacarídeos

Trissacarídeos

Monossacarídeos ou osesSão os carboidratos mais simples que não sofrem

hidrolise. Podem possuir em sua estrutura os grupos funcionais cetonas e aldeídos e por isso, são chamados respectivamente de, cetoses e aldoses. Possuem de 3 a 8 carbonos, sendo denominado, respectivamente, trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses e octoses.

Têm uma única unidade cetônica ou aldeídica, possuindo pelo menos um átomo de carbono assimétrico (C*) existindo, portanto, formas estereoisoméricas, com exceção da dihidróxi-cetona, que não possui C* (ver Figura 3).

Figura 3 - Os monossacarídeos mais simples. Como os demais monossacarídeos, aqueles que possuem o grupamento funcional aldeído são denominados aldoses e os que contêm o grupamento cetona são as cetoses. O gliceraldeído já demonstra uma importante propriedade dos carboidratos, a isomeria óptica graças ao seu carbono 2 assimétrico.

Os monossacarídeos mais comuns são a glicose, frutose e o gliceraldeído.

O

OH

H OH

H OH

OH

OH H

H OH

H OH

O

OH

OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

Geraldeído Frutose Glicose

Alguns monossacarídeos tem um grande número de isômeros, o que leva a ocorrência de uma mistura racêmica quando os carboidratos encontram-se dissolvidos em água. Entretanto, o equilíbrio tende para a forma mais estável que é obtida por uma reação intramolecular que ocorre entre a carbonila do grupamento funcional com uma das muitas hidroxilas da molécula, formando um composto cíclico denominado hemiacetal.

Esta forma cíclica dos monossacaríedeos é possível graças à grande diferença de eletronegatividade do oxigênio e os átomos de carbono e hidrogênio da molécula, que dá aos carbonos e hidrogênio uma carga elétrica parcialmente positiva e aos oxigênios uma carga parcialmente negativa (Figura 5).

Figura 5 - A formação da forma hemiacetal de α e β-glicopiranose. a) representação do arranjo eletrônico na molécula de glicose. Note que o C1 apresenta-se com maior

diferença de carga elétrica que os demais carbonos. b) a união entre o C1 e o oxigênio e C5 forma uma ponte etér entre eles. O C1 passa a ter uma hidroxila

que antes não possui, gerando dois isômeros: o α e o β, CIS e TRANS em relação ao C2, respectivamente.

OsídiosSão os carboidratos (glicídios) mais

complexos que se hidrolisam, dando moléculas menores. Eles se subdividem em:

Holosídios: (oligossacarídeos e polissacarídeos) quando a hidrolise só produz oses.

Heterosídios: quando a hidrólise produz oses e também compostos de outras classes, orgânicos ou inorgânicos.

Oligossacarídeos São formados pela união de dois ou mais

monossacarídeos, podendo sofrer hidrolise quando em contato com a água, como é o caso da sacarose, lactose e maltose.

Dissacarídeos São formados por dois monossacarídeos

unidos por ligação covalente (ligação glicosídica). A ligação glicosídica ocorre entre as hidroxilas do C1 de um monossacarído com qualquer um outro carbono do outro monossacarídeo.

Esta ligação pode ocorrer entre carbonos que estejam no mesmo plano espacial (cis ou α) ou entre carbonos em diferentes planos (trans ou β).

Existem vários dissacarídeos presentes na alimentação, como, por exemplo:

Trealose = glicose + glicose α (1 → 1);Celobiose = β-glicose + β-glicose (1 → 4);Maltose = glicose + glicose α(1 → 4) presente

no malte.Iso-maltose = isômero α(1 → 6) da maltose

(subproduto da digestão do amido e glicogênio);Lactose = glicose + galactose β(1 → 4) - é o

principal carboidrato do leite;Sacarose = glicose + frutose (α 1 → 2), a forma

mais comum de açúcar, obtida da cana-de-açúcar, beterraba etc.

Os dissacarídeos são importantes fontes de carboidratos na alimentação, como é o caso da lactose que é o principal carboidrato da dieta dos mamíferos na fase de amamentação.

Posteriormente, a maioria dos animais perde a capacidade de degradar a lactose devido à queda na produção intestinal da enzima que a degrada, a lactase (em humanos, isto ocorre, freqüentemente, na velhice).

PolissacarídeosOs polissacarídeos ou glicanas possuem em

sua estrutura, vários grupos de monossacarídeos , correspondendo a verdadeiros polímeros naturais, portanto com elevada massa molecular. A celulose e o amido são os polissacarídeos mais abundantes, sua formula molecular pode ser representada por (C6H10O5)n.

Figura 6 - A molécula de amido na forma de amilopectina é formada por unidades de glicose unidas por ligações α(1 → 4) na estrutura principal e α(1 → 6) nos pontos de ramificação. A forma linear (amilose) apresenta somente ligações α(1 → 4) e é menos solúvel que a amilopectina.

Figura 7 - A estrutura molecular da celulose. As ligações β(1 → 4) não são quebradas pelas enzimas digestivas dos animais e a disposição das unidades de glicose na molécula permite a formação de pontes de hidrogênio e o empilhamento de cadeias, o que torna a celulose extremamente resistente.

Propriedades e nomenclatura dos carboidratos

Todos os monossacarídeos e dissacarídeos tem em comum, em sua nomenclatura, a terminação –ose,, enquanto o nome principal é derivado da fonte desse carboidrato, assim temos: frutose, oriundo de frutas em geral, lactose do leite e maltose do malte.

Reações dos carboidratos

As principais reações dos carboidratos são hidrolise e fermentação. Na reação de hidrolise há a quebra de um molécula de oligossacarídeo ou polissacarídeo por uma molécula de água para cada ligação rompida.

A hidrolise pode ser catalisada por enzima ou, no caso da sacarose, variando o pH do meio. A responsável pela hidrólise é uma enzima chamada invertase ou sacarase, cuja a reação é representada por:

Os carboidratos por possuírem vários grupos hidroxila, podem sofrer reação de substituição, formando ésteres como: a acilação da glicose. As reações de acilação são exemplos de reações de esterificação em que o ácido usado é o etanóico.

H

OHH

OH H

OHO

O

HH

H

OH

OH

H OH

H

OH

OHO

Sacarose

+ OH2

O

OH

HH

H

OH

OH

H OH

H

OH

H

OH

OH

H

OH H

OHO

OH

Glicose Frutose

Outra reação importante é o fato de alguns monossacarídeos que possuem o grupo aldeído em sua estrutura, como a glicose, a lactose e o gliceraldeído, atuarem como agentes redutores, ou seja o grupo aldeído é oxidado a ácido carboxílico. Essa reação não ocorre com carboidratos que possuem o grupo cetona em sua estrutura.

OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

+ CH3

O

OH

O

O

H O

O H

H O

H O

OCH3O

CH3

CH2CH3

CH3

O CH3

O

+ 5H2O