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Carboidratos

Capítulo 5

5 Carboidratos

Objetivos

1. Classificar um monossacarídeo por meio do número de carbonos de sua molécula.

2. Identificar se um monossacarídeo pertence à série D ou L pela sua estrutura acíclica.

3. Identificar os isômeros α e β na estrutura cíclica dos monossacarídeos. 4. Compreender a estrutura da glicose na sua forma monomérica e polimérica.

5. Identificar os tipos de ligações existentes entre os monossacarídeos nos oligossacarídeos e polissacarídeos.

6. Identificar as estruturas da maltose, sacarose e lactose, indicando-lhes a nomenclatura.

Os carboidratos (glicídeos ou sacarídeos) são as principais fontes alimentares para produção de energia além de exercerem inúmeras funções estruturais e metabólicas nos organismos vivos. São substâncias que contêm carbono, hidrogênio e oxigênio de acordo com a fórmula geral [CH2O]n onde n ≥ 3 e ocorrem como compostos simples e complexos. São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou ainda, substâncias que por hidrólise formam aqueles compostos. São classificados como: monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos de acordo com o número de unidades de açúcares simples que contém. Os carboidratos ligados covalentemente a proteínas e lipídeos são denominados glicoconjugados e estão distribuídos em todos os seres vivos, mais notadamente entre os eucariontes. Alguns carboidratos (ribose e desoxirribose) fazem parte da estrutura dos nucleotídeos e dos ácidos nucléicos.

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Os carboidratos também participam de vários processos biológicos como a transdução de sinal, interações célula−célula e endocitose que envolvem tanto os glicoconjugados como as glicoproteínas, os glicolipídeos ou as moléculas de carboidratos livres.

5.1 Monossacarídeos

Os monossacarídeos (oses ou açúcares simples) são as unidades básicas dos carboidratos. São constituídos por uma unidade de poliidroxialdeído ou de poliidroxicetona contendo três a nove átomos de carbono, sendo o principal combustível para a maioria dos seres vivos. Os monossacarídeos mais simples são as trioses (três átomos de carbono): gliceraldeído e diidroxiacetona.

CH2OH3

Gliceraldeído Diidroxiacetona

Os monossacarídeos são classificados de acordo com a natureza química do grupo carbonila e pelo número de seus átomos de carbono. Os que têm grupos aldeídicos são aldoses e os que têm grupos cetônicos, formam as cetoses. Os monossacarídeos com quatro átomos de carbono são denominados tetroses; com cinco, pentoses; com seis hexoses etc. Por exemplo, o gliceraldeído é uma aldotriose e a diidroxiacetona, uma cetotriose. De modo geral, diferenciam-se os nomes próprios das cetoses pela inserção de ul aos nomes das aldoses correspondentes, como, por exemplo, tetrulose, pentulose, hexulose etc.

A. Configuração dos monossacarídeos

Com exceção da diidroxiacetona, todos os monossacarídeos possuem átomos de carbono assimétricos (quirais). Para o gliceraldeído, o C2 é o centro assimétrico que origina dois estereoisômeros: o D−gliceraldeído e L−gliceraldeído. São enatiômeros (imagens especulares) um do outro:

CH2OH

CH2OH OHH

D-Gliceraldeído L-Gliceraldeído

As outras aldoses são série D e L com respeito ao D−gliceraldeído e o L-gliceraldeído. Isto significa que todos os açúcares com a mesma configuração do D−gliceraldeído e, portanto, com a mesma configuração no centro assimétrico mais afastado do grupo carbonila, são da série D. As aldoses que representam a configuração do L- gliceraldeído são da série L. O mesmo ocorre com as cetoses com mais de quatro átomos de carbonos. Em geral, as moléculas com n centros assimétricos podem ter 2n estereoisômeros. As aldoses com seis carbonos têm quatro centros de assimetria e assim há 24 = 16 estereoisômeros possíveis (oito na série D e oito na série L). As Figuras 5.1 e 5.2 mostram as relações estereoquímicas das D-aldoses e D−cetoses conhecidas como projeções de Fisher. Nessas estruturas, o esqueleto dos carboidratos está orientado verticalmente com o carbono mais oxidado geralmente no topo.

As aldoses e cetoses da série L são imagens especulares de seus correspondentes da série D:

CH2OH

CH2OH

D-Glicose L-Glicose

As propriedades ópticas dos monossacarídeos são designadas pelos sinais (+), dextrorrotatória e (−), levorrotatória. Estereoisômeros que não são enantiômeros são chamados diastereoisômeros. Os açúcares D−ribose e D−arabinose são diastereoisômeros por serem isômeros mas não imagens especulares. Os diastereoisômeros que diferem na configuração ao redor de um único C são denominados epímeros. A D–glicose e a D–galactose são epímeros porque diferem somente na configuração do grupo OH no C4. A D–manose e a D–galactose não são epímeros pois suas configurações diferem em mais de um carbono.

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CH2OH

D–Gliceraldeído

CH2OH HO H

CH2OH HO H

D–Eritrose D–Treose

C CH2OH

C CH2OH

C CH2OH

C CH2OH

D–Ribose D–Arabinose D–Xilose D–Lixose

CH2OH HO H

CH2OH HO H

CH2OH HO H

CH2OH HO H

CH2OH HO H

CH2OH HO H

CH2OH HO H

CH2OH HO H

D-Alose D–Altrose D–Glicose D–Manose D–Gulose D–Idose D–Galactose D–Talose

Figura 5.1 Relações estereoquímicas das D-aldoses com três a seis átomos de carbono. As D-aldoses contêm grupamentos aldeído no C1 e têm a configuração do D–gliceraldeído no seu centro assimétrico mais afastado do grupo carbonila. A configuração em torno do C2 distingue os membros de cada par.

CH2OH C

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